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Arqueobactérias
Prof. Fabricio Rochedo Conceição
fabricio.rochedo@ufpel.edu.br
26 de junho de 2010
Graduação em Biotecnologia
Disciplina de Biotecnologia Microbiana II
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	Compreendem um grupo heterogêneo de microrganismos procarióticos que podem ser caracterizados, em sua maioria, como habitantes de ambientes inóspitos, geralmente crescendo em condições consideradas até então como extremas e limítrofes para a vida 
DEFINIÇÃO
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	Por volta da década de 70, vários organismos procarióticos foram isolados a partir de uma série de ambientes considerados inóspitos, quase que incompatíveis com a presença de seres vivos.
 Temperaturas elevadas (próximas a 100ºC)
 Extrema acidez ou alcalinidade (pH 2 e 10)
 Altas salinidades (até 32%, 5,5 M NaCl)
 
 *** Salinidade média de oceanos é cerca de 3,5%.
 Muitas vezes, ausência completa de oxigênio
HISTÓRICO
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Estes ambientes inóspitos correspondem às possíveis condições encontradas na Terra primitiva
Células primitivas, "fósseis vivos", representando as formas de vida ancestrais das bactérias modernas
Por isso estes microrganismos foram denominados "arqueobactérias"
ETIMOLOGIA
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Carl Woese e colaboradores (1977) realizaram estudos comparativos de sequências de rDNA 16S e 23S de diferentes organismos 
FILOGENIA
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AO ANALISAR ESTA ÁRVORE FILOGENÉTICA, AS ARQUEOBACTÉRIAS ...
 NÃO correspondem aos ancestrais das bactérias atuais, visto que sua possível origem ocorre quase que concomitantemente à origem das bactérias mais primitivas.
 OCUPAM uma posição intermediária entre Bacteria e Eucarya, sugerindo que são organismos diferentes de bactérias e de células eucarióticas.
 DE FATO, estudos genéticos e fisiológicos posteriores revelaram que tais organismos apresentam características de bactérias, de eucariotos, além de características exclusivas, não encontradas em qualquer outro domínio. Por esta razão, deixaram de ser denominadas "arqueobactérias", recebendo a denominação Archaea. 
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DOMÍNIO ARCHAEA
 Ambientes inóspitos;
 Ambientes aquáticos frios (podem corresponder a 34% da biomassa procariótica das águas costeiras superficiais da Antártida)
 Sistema digestório do homem e outros animais
 Pântanos
 Aterros sanitários
 Tecidos vegetais;
 Metanogênicas endossimbiontes em protozoários;
 Podem ser encontradas nos mais diversos ecossistemas. Não seria absurdo cogitar que no futuro sejam descobertas archaea patogênicas para o homem e outros seres vivos.
HABITATS
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CLASSIFICAÇÃO FILOGENÉTICA
Três filos: Crenarchaeota, Euryarchaeota e Korarchaeota 
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Crenarchaeota é composto por organismos hipertermófilos, como Thermoproteus, Pyrolobus e Pyrodictium. São, em sua maioria, quimioautotróficos. Neste grupo há também organismos isolados (mas ainda não cultivados em laboratório) de ambientes frios, tais como águas oceânicas. 
Lagoa quente, rica em enxofre, que é convertido a ácido sulfúrico por espécies de archaea
Sulfolobus, exemplo de uma archaea do filo Crenarchaeota, habitante da lagoa ilustrada ao lado 
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Euryarchaeota é um filo composto por dois grupos:
metanogênicas, que são ANAERÓBIAS. Ex: Methanococcus, Methanobacterium e Methanosarcina
halofílicas extremas, que são aeróbias. Ex: Halobacterium e Halococcus. Geralmente coram-se como Gram negativas, não apresentam esporos e, em sua maioria, são imóveis. Geralmente possuem grandes plasmídeos (25 a 30% do DNA da célula)
Lago hipersalino no Egito, rico em carbonato de sódio. O pH destas águas encontra-se na faixa de 10, sendo habitado por archaea halófilas extremas, tais como Halobacterium salinarum 
Thermoplasma, uma archaea desprovida de parede celular 
Pilha de refugo da mineração de carvão, que muitas vezes sofre auto-combustão. Hábitat da archaea Thermoplasma 
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Korarchaeota é composto quase que somente por isolados identificados a partir do sequenciamento de 16S rRNA, sendo considerado um grupo de hipertermófilos. Até o momento, poucos espécimes de Korarchaeota foram cultivados em laboratório
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CLASSIFICAÇÃO PRÁTICA
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ARCHAEA
ESTRUTURA CELULAR
 Podem ser esféricas, bacilares, espiraladas, achatadas, quadradas, discóides e muitas vezes de morfologia irregular ou pleomórficas
 Suas dimensões são extremamente variáveis, de 0,1 a 15 µm, com alguns filamentosos atingindo 200 µm
 Características especiais, que permitem seu desenvolvimento em uma vasta gama de ambientes
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Parede celular
- composição e estrutura variáveis
- ausência de peptoglicano
- lisozima e penicilina não atuam
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Membrana Citoplasmática: composição química e arranjo totalmente diferentes das membranas citoplasmáticas de quase todas as eubactérias e eucariotos. 
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 Ligação éter
 Isoprenos ramificados
 Anéis de ciclopentano
 
Aumenta estabilidade (resistência à hidrólise e elevadas temperaturas)
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Enzimas termofílicas e termoestáveis
 Substituição de aa associados a conformação flexível (glicina, serina e alanina) por aa associados com rigidez (treonina, valina e prolina)
 Substituição de aa com grupamentos quimicamente ativos (cisteína, metionina e asparagina)
 Maior taxa de arginina:lisina, que promove interações polares fortes
 Imobilização dentro de uma matriz insolúvel
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Cromossomo: único e circular como no domínio Bacteria. Por outro lado, sua organização é semelhante aos eucariotos, uma vez que o DNA está associado à histonas. Superenrolamento positivo, enquanto em eucariotos é negativo
 
Presença de íntrons em genes de RNA de hipertermófilos e halófilos
Hipertermófilas com conteúdo G + C mais elevado
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ARCHAEA
METABOLISMO
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 Via glicolítica ausente nas arqueas
 A glicose é catabolisada por uma via oxidativa simples
 O ciclo de Krebs é reduzido
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ARCHAEA E BIOTECNOLOGIA
 Produção de energia (biogás e álcool)
 Produção de ácidos orgânicos, antibióticos, aa
Tratamento de efluentes
 PCR 
 Enzimas “extremófilas”, biocatálise industrial
 Polímeros biodegradáveis (PHB)
 Mineração (cobre, ouro, urânio)
 Plantas transgênicas (genes de halófilas) ...
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