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Introdução às Algas e Cianobactérias Grupo de organismos complexos, reunindo uma diversidade enorme de formas. São organismos fotossintetizantes e com função ecológica semelhante a de plantas, ou seja são produtores primários Algas = nome comum (Lee, 2008) As algas surgiram primeiro que os vegetais (ca. de 4,5 milhões de anos) As primeiras plantas, que não tinham sementes (avencas, samambaias e musgos) apareceram na Terra aproximadamente 2 milhões de anos depois. Cyanobateria = procariontes = ausência de cloroplastos Algas eucariontes Cloroplastos envoltos por 2 membranas = (Glaucophyta, Rhodophyta, Chlorophyta) Cloroplastos envoltos por 3 membranas = (Euglenophyta, Dinophyta) Cloroplastos envoltos por 4 membranas = (Cryptophyta, Ochrophyta (Bacillariophyceae, Phaeophyceae), Prymnesiophyta) Algas e cloroplastos Algas Procariontes = Cianobactérias Eucariontes DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Importância evolutiva: Primeiros seres fotossintetizantes Produção de oxigênio atmosférico permitiu ampla diversificação da vida no planeta Evolução biológica na Terra ESTROMATÓLITOS: estruturas formadas por depósitos calcáreos em camadas associados a cianobactérias fossilizadas (registros geológicos de 2,7 bilhões de anos) Shark Bay, Australia DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Fixação de nitrogênio atmosférico Importância ecológica: heterocito DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Alimentação Importância econômica: Nostoc sp. Spirulina sp. DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Inoculação de Anabaena azollae em campos de arroz na Ásia Adubo natural Importância econômica: Azolla, pteridófita aquática que forma associação simbiótica com cianobactéria fixadora de nitrogênio (Anabaena azollae) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Eutrofização artificial (aumento da concentração de nutrientes no sistema aquático decorrente, principalmente do aporte de esgotos e/ou fertilizantes; uma das principais consequências deste processo é a floração de Cyanophyta/Cyanobacteria) Importância sanitária: DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Produção de toxinas Hepatotoxinas Neurotoxinas Importância sanitária: Anabaena Cilindrospermopsis Microcystis Toxinas = endotoxinas Rompimento da parede celular Importância sanitária: DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA MODO DE AÇÃO Cianotoxina Sintomatologia Gênero Hepatotoxina Microcistina Diarréia, vômitos, fraqueza, palidez Microsystis, Anabaena, Nostoc Nodularinas Idem Nodularia Neurotoxina Saxitoxina, Anatoxina, Homotoxina Paralisia dos músculos, diminuição dos movimentos, convulsões, parada respiratória Aphanizomenon, Oscillatoria, Anabaena, Cylindrospermopsis Dermatotoxinas Pigmentos e lipopolissacarídeos Irritação nos olhos, pele, febre, tontura, fadiga Cianobactérias em geral Outros (fígado, pulmão, rim, mucosa) Cilindrospermopsina Forma lenta e progressiva, morte em 7 dias Cylindrospoermopsis , Umezakia, Aphanizomenon Sant’Anna et al (2006) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Divisão CYANOPHYTA ( = CYANOBACTERIA) (algas azuis) CYANO (grego) = azul PHYTON (grego) = planta I – Características básicas II – Ocorrência III – Morfologia IV – Reprodução V – Sistemática DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características básicas II – Ocorrência III – Morfologia IV – Reprodução V – Sistemática DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características básicas TIPO CELULAR: procariontes (ausência de organelas citoplasmáticas) EUBACTERIA Ausência de reprodução sexuada SEMELHANÇAS COM BACTÉRIAS Estrutura da parede celular formada por mureína (peptideoglicano) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características básicas PIGMENTOS: clorofila a, ficobilinas (ficocianina, aloficocianina, ficoeritrina) Substância de RESERVA: glucano (“amido das cianofíceas”) Produção de OXIGÊNIO pela fotossíntese Pigmentos localizados nos tilacóides, os quais estão livres no citoplasma SEMELHANÇAS COM ALGAS DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Posição das Cyanophyta/Cyanobacteria na árvore filogenética: DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características Adaptações à flutuação (em algumas espécies): Bainha de mucilagem Vesículas de gás (aerótopos) Bainha de mucilagem Aerótopos DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características básicas II – Ocorrência III – Morfologia IV – Reprodução V – Sistemática DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA II – Ocorrência A maioria é de águas continentais (planctônicas, perifíticas, bentônicas). Ocorrem também em ambientes marinhos, terrestres e subaéreos. Algumas espécies vivem em simbiose com plantas, fungos (liquens) e animais. DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características básicas II – Ocorrência III – Morfologia IV – Reprodução V – Sistemática DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Tipos de talo: 1. UNICELULAR 2. COLONIAL 3. FILAMENTOSO Homocitado (SEM heterocito ou acineto) Heterocitado (COM heterocito e/ou acineto) (Cocóides) 3.b. Presença/Ausência de HETEROCITO ou ACINETO 3.a. Tipo de ramificação Ramificação verdadeira Ramificação falsa * Formas flageladas NUNCA ocorrem, em nenhuma fase do ciclo de vida DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Tipos de talo: 1. UNICELULAR Synechocystis aquatilis DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Tipos de talo: 2. COLONIAL Merismopedia glauca Microcystis aeruginosa Sphaerocavum brasiliense DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Tipos de talo: 3. FILAMENTOSO Anabaena Scytonema Spirulina Oscillatoria DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Tipos de talo: 3. FILAMENTOSO Ramificação falsa Ramificação verdadeira Filamentos sem a bainha = tricomas DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Tipos de talo: 3. FILAMENTOSO Ramificação falsa Scytonema sp. Heterocito Ramificação falsa EXEMPLO: DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Tipos de talo: 3. FILAMENTOSO Ramificação verdadeira EXEMPLO: Fisherella DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia HOMOCITADO Oscillatoria sp. Tipos de talo: 3. FILAMENTOSO DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Nostoc sp. HETEROCITO*: Célula vegetativa diferenciada que atua como centro de fixação de nitrogênio. HETEROCITADO Tipos de talo: 3. FILAMENTOSO Chamado de HETEROCISTO segundo literatura mais antiga; HETEROCISTO: TERMO EM DESUSO DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA III – Morfologia Anabaena sp. 1 HETEROCITADO Tipos de talo: 3. FILAMENTOSO Anabaena sp. 2 heterocito acineto heterocito ACINETO: células com parede espessa, ricas em material de reserva, que permitem à alga sobreviver em períodos desfavoráveis; às vezes presente nos talos heterocitados DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Como os heterocitos permitema fixação do nitrogênio atmosférico? Parede espessa impede a entrada O2 Utilização pela respiração Ausência do PSII – evita liberação O2 Enzima Nitrogenase atua condição anaeróbia PSI = síntese de ATP (energia química) e NADPH (poder redutor) Reduz N2 para NH + 4 Armazena como cianoficina Exporta como glutamina DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Diversidade morfológica numa comunidade de Cyanophyta/Cyanobacteria fitoplanctônica DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características básicas II – Ocorrência III – Morfologia IV – Reprodução V – Sistemática DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA IV – Reprodução SEMPRE ASSEXUADA Cocóides: Divisão celular simples Endósporos (células-filhas que se formam a partir da divisão do protoplasto da célula-mãe em clivagens sucessivas, dentro da parede celular parental) Exósporos (células-filhas que se separam da célula-mãe através de brotamento) Filamentosas: Hormogônios e hormocistos DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Cocóides: Divisão celular simples Formação de endósporos DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Filamentosas: HORMOGÔNIOS: Pequenos grupos de células que se separam do filamento principal, dando origem a um novo filamento Necrídeo: estrutura de fraqueza onde o filamento se quebra, liberando os hormogônios HORMOCISTO: hormogônio que desenvolveu bainha de mucilagem; presentes em gêneros subaéreos DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA I – Características básicas II – Ocorrência III – Morfologia IV – Reprodução V – Sistemática DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática Terminações dos nomes que designam as categorias taxonômicas Divisão: Classe: Subclasse: Ordem: Família: Subfamília: -phyta (CyanoPHYTA) -phyceae (CyanoPHYCEAE) -phycidae -ales (ChroococcALES) -aceae (ChroococcACEAE) -oideae algas: DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática KOMÁREK & ANAGNOSTIDIS (1985): Utilizaram características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, hábito, distribuição geográfica, habitat (principalmente), etc. É o sistema mais aceito atualmente. DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática KOMÁREK & ANAGNOSTIDIS Divisão Cyanophyta 1 Classe Cyanophyceae 4 Ordens: CHROOCOCCALES OSCILLATORIALES NOSTOCALES STIGONEMATALES DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática KOMÁREK & ANAGNOSTIDIS CHAVE DE IDENTIFICAÇÃO PARA AS ORDENS 1a. Talo unicelular ou colonial; reprodução por divisão celular, endósporos ou exósporos ...................................................................................................CHROOCOCCALES 1b. Talo filamentoso; reprodução por hormogônios e hormocistos ............................................. 2 2a. Filamento homocitado .................................................................................OSCILLATORIALES 2b. Filamento heterocitado .................................................................................................................... 3 3a. Não ramificado ou com ramificação falsa ...............................................NOSTOCALES 3b. Com ramificação verdadeira ...................................................................... STIGONEMATALES DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática Ordem CHROOCOCCALES (cocóides) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM CHROOCOCCALES (cocóides) Unicelulares ou coloniais (mucilagem); Características diagnóstico para as famílias: modo de DIVISÃO CELULAR, polaridade das células e colônias, forma das células. 11 famílias, 92 gêneros DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM CHROOCOCCALES (cocóides) Tipos de divisão celular em Chroococcales Fonte: Komárek & Anagnostidis (1999) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM CHROOCOCCALES (cocóides) Tipos de divisão celular em Chroococcales Fonte: Komárek & Anagnostidis (1999) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM CHROOCOCCALES (cocóides) Chroococcus sp. Gloeocystiis sp. Merismopedia sp. Microcystis sp. Sphaerocavum sp. DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática Ordem OSCILLATORIALES DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM OSCILLATORIALES Filamentosas, homocitadas, SEM ramificações verdadeiras; Reprodução: quebra do tricoma, hormogônio, hormocistos; Características diagnóstico para as famílias: Tipo de divisão celular; Proporção comprimento/largura das células; Tipo de fragmentação dos tricomas Mobilidade; Seis famílias DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM OSCILLATORIALES Tipos de divisão celular em Oscillatoriales F o n te : K o m á re k & A n a g n o s ti d is ( 1 9 8 6 ) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM OSCILLATORIALES Proporção comprimento/largura das células Pseudanabenaceae Phormidiaceae Oscillatoriaceae Adaptado de Komárek & Anagnostidis (1986) Famílias: DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM OSCILLATORIALES Tipos de movimentação em Oscillatoriales F o n te : K o m á re k & A n a g n o s ti d is ( 1 9 8 6 ) Observação: tais movimentos ocorrem somente quando os filamentos estão em contato com um substrato sólido, em habitats bentônicos ou no solo, ou ainda o contato da lâmina e a lamínula ao microscópio. Estão relacionados à movimentação de microfiblilas no citoplasma provocadas por estímulo luminoso. DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM OSCILLATORIALES Diversidade de tricomas* em Oscillatoriales *Tricoma = fileira de células Filamento = tricoma + bainha (quando presente) F o n te : K o m á re k & A n a g n o s ti d is ( 1 9 8 6 ) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM OSCILLATORIALES Oscillatoria sp. Spirulina sp. DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática Ordem NOSTOCALES DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM NOSTOCALES Filamentosas, SEM ramificações verdadeiras, HETEROCITADAS Reprodução: hormogônios Características diagnóstico para as famílias: Presença ou não de falsas ramificações Polaridade ou não dos tricomas; Morfologia da extremidade do tricoma; Quatro famílias DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM NOSTOCALES Família NOSTOCACEAE Posição do heterocito e do acineto: importante critério taxonômico F o n te : K o m á re k & A n a g n o s ti d is ( 1 9 8 6 ) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM NOSTOCALES Cylindrospermopsis sp. Scytonema sp. Anabaena sp. 1 Anabaena sp. 2 Nostoc sp. Setas: heterocito DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática Ordem STIGONEMATALES DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM STIGONEMATALES Filamentosas, COM ramificações verdadeiras, HETEROCITADAS;Características diagnóstico para as famílias: Filamentos unisseriados ou multisseriados; Posição do heterocito ~ Oito famílias (grupo menos conhecido) Subaéreas DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM STIGONEMATALES Ramificação verdadeira em Stigonematales F o n te : K o m á re k & A n a g n o s ti d is ( 1 9 8 6 ) DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ORDEM STIGONEMATALES Ramificação verdadeira em Stigonematales Fisherella DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ÚLTIMAS TENDÊNCIAS Estudos de ultra-estrutura celular e biologia molecular revelando proximidades filogenéticas, particularmente entre Chroococcales e Oscillatoriales DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ÚLTIMAS TENDÊNCIAS Chroococcales Oscillatoriales Nostocales Stigonematales DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA V – Sistemática ÚLTIMAS TENDÊNCIAS As características fenotípicas (morfológicas) têm sido usadas e aceitadas para a identificação de populações naturais (espécies), mas precisam ser revisadas de acordo com as análises genotípicas; Enquanto isso... A abordagem morfológica ainda se mantém como a mais adequada atualmente. DIVISÃO CYANOPHYTA / CYANOBACTERIA Para saber mais: Bicudo, C.E.M. & Menezes, M.M. (eds.) 2005. Gêneros de Algas de Águas Continentais do Brasil: Chave para Identificação e Descrições. Editora Rima. Graham, L.E. & Wilcox, L.W. 2000. Algae. Prentice Hall, 640p. Van den Hoek, C.; Mann, D.G. & Jahns, H.M. 1995. Algae – An Introduction to Phycology. Cambridge University Press, 623p. Whiton, B. & Potts, M. (eds.) 2000. The Ecology of Cyanobacteria: their diversity in time and space. Kluwer Academic Publishers.
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