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Protozoologia ESTUDO DOS PROTOZOÁRIOS Reino Protista Antony van Leeuwenhoek – primeiro a observar protistas – 1675. Protozoários – do grego protos = primeiro e zoon = animal, em 1818; Na época – incluídos no subgrupo Zoophyta – protistas, esponjas, cnidários, rotíferos e outros. Ernest Haeckel – reuniu algas e protozoários no Reino Protista. Primeira classificação – baseada no modo de nutrição e locomoção: Mastigophora (locomoção com flagelos), Ciliophora (locomoção com cílios), Sarcodina (locomoção com pseudópodes) e Sporozoa (parasitas sem estruturas locomotoras). Ideias sobre a classificação e filogenia dos protistas – em grande estado de mudança – novas técnicas de estudo. In: http://www.brasilescola.com/biologia/protozoarios.htm In: http://bioneogenios.blogspot.com.br In: http://pixshark.com/paramecium.htm In: http://pixshark.com/kingdom-protista-euglena.htm In: http://www.eclinpath.com/exotics/ hematology-exotics/infectious- agents/plasmod/ In: http://billybob400.weebly.com/protists.html CLASSIFICAÇÃO DO REINO Segundo BRUSCA & BRUSCA, 2007 Reino Protista Filo Euglenida - 1.000 espécies. Ex.: euglenóides – Ascoglena, Colacium, Euglena, Rhobdomonas. Filo Kinetoplastida – 600 espécies. Ex.: tripanossomos – Bodo, Dimastigella, Leishmania, Trypanosoma. Filo Ciliophora – 12.000 espécies. Ex.: ciliados – Balantidium, Euplotes, Paramecium, Stentor, Vorticella. Filo Apicomplexa – 5.000 espécies. Ex.: gregarinas, coccídeos e piroplasmas – Cryptosporidia, Eimeria, Gregarina, Plasmodium, Toxoplasma. Dinoflagellata – 4.000 espécies. Ex.: dinoflagelados – Amphidinium, Ceratium, Noctiluca, Zooxantella. CLASSIFICAÇÃO DO REINO Segundo BRUSCA & BRUSCA, 2007 Reino Protista Filo Stramenopila – 9.000 espécies. Ex.: diatomáceas, algas pardas e douradas (Chrysophita), flagelados silicosos, etc. Filo Rhizopoda – 200 espécies. Ex.: amebas – Acanthamoeba, Amoeba, Arcella, Difflugia, Endolimax, Entamoeba, Iodamoeba. Filo Actinopoda – 4.240 espéceis. Ex.: radiolários, acantários e heliozoários – Acanthocystis, Actinophrys, Lithocolla. Filo Granuloreticulosa – 40.000 espécies. Ex.: foramíniferos – Biomyxa, , Globigerina, Cromia, Iridia, Nummullites, Rhizoplasma. Filo Diplomonadida – 100 espécies. Ex.: giárdias – Enteromonas, Giardia, Hexamida, Trimitus. CLASSIFICAÇÃO DO REINO Segundo BRUSCA & BRUSCA, 2007 Reino Protista Filo Parabasilida – 300 espécies. Ex.: tricomonadidos – Histomonas, Pentatrichomonas, Trichomonas. Filo Cryptomonada. Ex.: criptomonadidos – Chilomonas. Filo Microspora – 800 espécies. Ex.: microsporidos – Encephalithozoon, Nosema. Filo Ascetospora. Ex.: ascetosporídios: Haplosporidium, Paramyxa. Filo Choanoflagellata. Ex.: coanoflagelados – Codosiga, Monosiga, Proterospongia. Filo Chlorophyta. Ex.: algas verdes – Chlamydomonas, Eudorina, Polytonella, Volvox. Filo Opalina. Ex.: opalinados - Cepedea, Opalina, Protopalina. In: http://www.clickescolar.com.br/reino-protista.htm BAUPLAN DOS PROTISTA Pertencem a um clado monofilético ; São unicelulares; Desenvolvem funções básicas de um metazoário. Reino Protista Organismos eucariontes (com núcleo celular organizado); Unicelulares; Maioria heterotróficos (que não realizam a fotossíntese). Cerca de 65.000 espécies conhecidas. 50% são fósseis e o restante ainda vive hoje; destes, aproximadamente 25.000 são de vida livre. 10.000 espécies são parasitos dos mais variados animais apenas cerca de 30 espécies atingem o homem. Protistas fósseis In: http://www.ufrgs.br/paleodigital/Microfosseis5.html Foraminífero Radiolário Dinoflagelado Cocolitoforídeo Características gerais São coloniais, de vida livre ou parasita; Habitam os mais variados ambientes (terrestre, água doce, marinho e até mesmo trato digestório); Apresentam uma grande variação de formas e coloração; Podem ser considerados bioindicadores em várias condições, desde uma poluição ambiental a infestação parasitária. Célula do protozoário Membrana simples ou reforçada Estruturas celulares internas (microtúbulos e retículo endoplasmático); Citoplasma diferenciado em duas zonas: externa, hialina, o ectoplasma, interna, granular, o endoplasma (vacúolos e inclusões) Célula do protozoário Organelas adaptadas ao parasitismo; membrana lipoprotéica para limitar as trocas (permeabilidade); Uninucleados (divisão -vários núcleos). Estrutura do corpo, trocas gasosas e excreção Condição unicelular – manutenção de uma razão elevada na relação da área superficial com volume – restrição da forma e do tamanho dos protozoários. Trocas gasosas realizadas através das membranas celulares. Organelas: mitocôndrias (respiração celular) e cloroplastos (fotossíntese). Vesículas de expulsão de água – vacúolos contráteis – eliminação dos resíduos metabólicos e do excesso de água. Não possui camada germinativa; Não possui órgãos ou tecidos organizados; A maioria apresenta-se em formas coloniais São de vida livre, mutualista, comensais, parasitas, etc. In: http://www.mundoeducacao.com/biologia/vacuolos.htm Sustentação e locomoção Maioria mantém a forma mais ou menos constante (esférica, radial ou bilateralmente simétrica); Apresentam uma teca (a qual é formada através do acúmulo de partículas a partir do ambiente, ou até mesmo por outros arranjos do esqueleto); Utilizam pseudópodes, cílios ou flagelos que auxiliam na locomoção. http://www.infoescola.com/reino-protista/ciliados/ Oxytricha trifallax. Foto: Genome.gov / [Public domain} http://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/ampliaciones/7-cilio-flagelo.php Nutrição Podem ser: Autótrofos, Heterótrofos ou ambos. Autótrofos – têm cloroplastos e realizam a fotossíntese. podem diferir na estrutura do cloroplasto e utilizar pigmentos diferentes nos cloroplastos. Heterótrofos – não realizam a fotossíntese. adquirem alimento através de alguma interação entre a superfície da célula e o ambiente. Nutrição Heterótrofos: Maioria são saprófitas - absorvem alimentos (matéria orgânica) dissolvidos por difusão, transporte ativo ou pinocitose. Podem ser holozóicos - alimentos sólidos (detritos orgânicos ou presas inteiras) – por fagocitose. Nos processos de fagocitose e pinocitose – há a formação de um vacúolo digestivo. Podem apresentar um citóstoma (boca celular). http://biologiaassuntos.blogspot.com.br/2011/09/citologia.html Digestão Os vacúolos digestivos podem ser formados em qualquer lugar na superfície da célula. 1. Forma-se o vacúolo, este entra no citoplasma. 2. Começa a inchar com a secreção de várias enzimas e substâncias químicas. 3. Inicialmente o vacúolo digestivo acumula enzimas – se torna ácido. 4. A digestão avança e o fluido vacuolar se torna mais alcalino. 5. Em alguns Protista as excretas são lançadas através de uma abertura denomina – citoprocto. 6. Nos Protista as organelas responsáveis pela produção do ATP são as mitocôndrias; http://www.cientic.com/portal/index.php?option=com_content&view=article&id=207:heterotrofia-parte-i&catid=21:obtencao-de-materia&Itemid=87 Um pouquinho de humor... Atividade e sensibilidade Cílios e flagelos são organelas sensíveis ao tato – quando estimuladas param de bater ou batem em um padrão que movimenta o organismo para longe do ponto de estímulo. Alguns apresentam extrussomos (organelas envoltas por membrana contendo substâncias químicas) – quando submetidos a estímulos, descarregam imediatamente ou explosivamente seus conteúdos químicos. Possuem sensibilidade ao calor – maioria dos protistasprocurará uma temperatura ótima. Podem reagir positivamente ou negativamente para várias substâncias químicas. Exemplos: amebas – capazes de distinguir itens alimentares de não-alimentares; ciliados predadores – cílios sensoriais que auxiliam a encontrar presas. Atividade e sensibilidade Podem apresentar ocelos ou estigmas (pode ser manchas pigmentares ou estruturas em forma de lentes complexas) – organelas sensíveis à luz. Estigmas – encontradas principalmente em flagelados fotossintetizantes. In: http://www.nilesbio.com/prod148.htmlIn: http://www.biologia.seed.pr.gov.br/modules/ galeria/detalhe.php?foto=677&evento=4 Reprodução Sucesso dos protistas – grande variação de estratégias reprodutivas. Se utilizam das vantagens tanto da reprodução sexuada quanto da assexuada. Reprodução assexuada: fissão binária, fissão múltipla e brotamento. Reprodução sexuada: conjugação, singamia e autogamia. Protozoários de vida livre normalmente recorrem à reprodução sexuada quando as condições ambientais tornam-se adversas. Quando fatores ambientais e disponibilidade de alimento são favoráveis, a reprodução é assexuada. Reprodução assexuada Fissão binária = bipartição, fissiparidade ou cissiparidade. Envolve uma única divisão mitótica, resultando em duas células filhas. In: http://www.as5ms8.blogspot.com.br/2006/ 12/reproduo-assexual-reproduo-assexual- ou.html http://www.as5ms8.blogspot.com.br/2006/12/reproduo-assexuada-reproduo-assexuada.html Reprodução assexuada Fissão múltipla = esquizogonia O núcleo sofre muitas divisões múltiplas antes da citocinese (divisão do citoplasma). Resulta em muitas células filhas. Reprodução assexuada Brotamento Ocorre geralmente em Apicomplexa. Através de um processo denominado plasmotomia - um adulto multinucleado divide- se em duas células filhas multinucleadas. Reprodução sexuada Vantagem da reprodução sexuada – geração e manutenção da variabilidade genética nas populações e espécies. Singamia: união completa de duas células haplóides (gametas). As células que desenvolvem os gametas são chamadas de gamontes. A singamia pode envolver gametas de um único tamanho denominados isogâmicos, ou de tamanhos diferentes, anisogâmicos; O processo meiótico pode preceder imediatamente a formação e união dos gametas (divisão reducional pré-zigótica) ou após a fertilização (pós-zigótica); Como também envolver processos mitóticos, no entanto, referem-se à persistência do envelope nuclear. Reprodução sexuada Conjugação: união parcial transitória de dois indivíduos, na qual ocorre troca de material nuclear. Depois de realizada a separação, os núcleos dos ex-conjugantes possuem uma nova guarnição cromossômica combinada. A conjugação encontra-se somente nos ciliados, os protozoários mais altamente diferenciados e mais ricos em diferenciação citoplasmática. O ciclo é diplobionte. Dois ciliados, na maior parte das vezes com a mesma forma, unem-se pela região oral; onde se forma uma ponte citoplasmática. Conjugação http://exercicios.brasilescola.com/exercicios-biologia/exercicios-sobre- reproducao-nos-protozoarios.htm Importância ecológica e econômica IMPORTÂNCIA ECOLÓGICA: biodiversidade, cadeia alimentar, produção de oxigênio para atmosfera, bioindicadores, etc. IMPORTÂNCIA ECONÔMICA: medicina, indústria farmacêutica, indústria pesqueira, indústria alimentícia, etc. Marcos Realce Filos de importância ecológica e econômica Filo Euglenida – euglenóides. São dulcíaquolos, mas são conhecidas espécies marinhas e de águas salobras. Maioria de vida livre, porém podem ocorrer algumas formas coloniais. São comumente encontrados em coleções de água ricas em matéria orgânica em decomposição – indicadores úteis da qualidade da água (Leocinclis, Phacus, Trachelomonas). São também utilizados no tratamento da água, pois extraem metais pesados, tais como magnésio, ferro e zinco dos afluentes. Outras são pragas ambientais e produzem substâncias tóxicas que causam doença pelo consumo de truta e surtos tóxicos, com grande destruição de peixes e moluscos no Japão. In: http://tolweb.org/Euglenida/97461 Fig. 1. Light micrographs showing general characteristics of euglenid cells. A-B. Two cells that glide along substrates showing a straight anterior flagellum (A) and a thick recurrent or posterior flagellum that trails the cell (B). C. A phagotrophic cell with about 20 relatively thick pellicle strips that are more or less longitudinally arranged. D. A phagotrophic cell with >40 thin pellicle strips that are helically arranged and capable of metaboly. E-F. Photoautotrophic cells showing chloroplasts, the nucleus, the reservoir and the stigma. Images A-D and F © Brian S. Leander. Image E © L. Amaral-Zettler and D. J. Patterson. Filos de importância ecológica e econômica Um terço das espécies têm cloroplasto e são fotoautotróficas. Apresentam uma dilatação que atua como fotorreceptor. Maioria é heterotrófica - alimenta-se da matéria orgânica em suspensão. Forma do corpo - mantida por uma película, formada por feixes protéicos interconectados abaixo da membrana plasmática. Geralmente a película é sustentada por microtúbulos. Alguns ainda podem secretar lorica ou envelope externo da membrana celular. Geralmente apresentam dois flagelos, em alguns casos, um é tão curto que é representado apenas por um cinetossomo. Filos de importância ecológica e econômica Cada flagelo possui uma fileira de pelos. O deslocamento se dá por movimentos flagelares. Reprodução assexuada por fissão binária longitudinal. Fig. 2. Scanning electron micrographs showing the relative number of pellicle strips and the size differences between a small bacterivore (left, with 4 pellicle strips) and a large euglenophyte (right, with 48 pellicle strips). © Brian S. Leander. In: http://tolweb.org/Euglenida/97461 Filos de importância ecológica e econômica Filo Kinetoplastida – tripanossomos e bodonídeos. Bodonídeos – de vida livre em ambientes marinhos e de água doce ricos em matéria orgânica. Tripanossomos – parasitos exclusivos e ocorrem no trato digestivo de invertebrados, vasos do floema de certas plantas e sangue dos vertebrados. Em humanos são parasitas os gêneros Leishmania e Trypanosoma. A forma da célula é mantida por uma película – membrana celular + camada de microtúbulos de sustentação. Tripanosomos têm capacidade de modificar seu revestimento de glicoproteína – torna difícil o tratamento das infecções por estes protozoários. Filos de importância ecológica e econômica Todos são heterotróficos. Reprodução por fissão binária ou brotamento. Nem meiose nem reprodução sexuada foi confirmada. http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=kinetoplastida&lang=3 http://www.biolib.cz/en/taxonimage/id17375/?taxonid=14795&type=1 Filos de importância ecológica e econômica Filo Ciliophora São bentônicos e planctônicos marinhos e encontrados em água salobras, em água doce e em solos úmidos. Sésseis ou de vida livre, ecto ou endossimbiontes e várias espécies parasitas. São importantes como endossimbontes mutualistas de ruminantes como cabras, ovelhas e gado. Parasitas de peixes e uma espécies, Balantidium coli, é parasita intestinal humano. São amplamente utilizados como indicadores de qualidade de água e para clarificar a água em unidade de tratamento de esgoto. Batantidium coli In: ttp://web.stanford.edu/class/humbio103/ ParaSites2003/Balantidium/The_Parasite.htm https://tratamentodeefluentes.wordpress.com/ Entodinium - In: http://www.zoologie.frasma.cz/ mmp%200102%20Chromalveolata/Chromalveolata %20web.html Filosde importância ecológica e econômica Forma da célula mantida pela película consistindo em vesículas alveolares e camada fibrosa de epiplasma. Cílios para a locomoção. Dois tipos de núcleos – macronúcleo hiperpoliplóide e micronúcleo diploide. Reprodução assexuada – fissão binária transversal. Reprodução assexuada – conjugação. http://research.plattsburgh.edu/Ciliates/bigpicture.asp?bigpic=282 Filos de importância ecológica e econômica Filo Apicomplexa Todas as espécies parasitas. Caracterizados pela presença de organela s na extremidade anterior da célula – complexo apical. Complexo apical – prende o parasita a uma célula hospedeira e libera uma substância que faz com que a membrana da célula hospedeira englobe o parasita para dentro do citoplasma. Espécies de parasitas humanos – Plasmodium spp. e Toxoplasma gondii. Reprodução assexuada – fissão múltiplas, fissão binária Reprodução sexuada é gamética. Filos de importância ecológica e econômica Não possuem cílios. A locomoção se dá por deslizamento. Algumas espécies apresentam gametas flagelados. Alimentam-se por endocitose (fagocitose e pinocitose) através de micróporos. Ciclos de vida podem ser divididos em 03 estágios: gamontogonia (fase sexuada), esporogonia (formação de esporos) e a fase de crescimento. Geralmente os ciclos são monogenéticos (envolvem apenas um hospedeiro), mas podem envolver mais de um. Toxoplasma gondii - In: http://resumao- e02.blogspot.com.br/2011/08/toxoplasmose .html Plasmpdium – In: http://sameens.dia.uned.es/Trabajos13/ Trab_Publicos/Trab_2/Melero_Alcibar_2/diagnostico.html Filos de importância ecológica e econômica Filo Rhizopoda Emitem pseudópodes = utilizados tantos na alimentação quanto na locomoção. Dois tipos primários de pseudópodes: lobópodes (rombudos) e filópodes (filetes). Rizópodes podem estar circundados apenas por uma membrana- amebas nuas. Outras são recobertas por teca – teca-mebas. Apresentam vacúolo alimentar e alimentam-se por endocitose. Filos de importância ecológica e econômica Amebíase Bucal - agente etiológico: Entamoeba gingivalis - sintomas clínicos: lesões nos dentes e processos inflamatórios bucais. Amebíase intestinal – agente etiológico Entamoeba hystolitica - localizações das infecções parasitárias: intestinais, hepáticas, podendo ocorrer em outros locais (pulmões, cérebro e pele) – Transmissão: alimentos contaminados, relações sexuais, más condições de higiene. Acanthamoebidae - amebas pequenas, que causam meningoencefalite amebiana ou encefalite granulomatosa - pacientes apresentam alterações mentais, sinais e sintomas de irritação meníngea e a hipertensão intracraniana evoluindo para o coma. Reprodução assexuada – fissão binária Reprodução sexuada é gamética. disqus.com Filos de importância ecológica e econômica Filo Dinoflagellata São comuns em quase todos os ambientes aquáticos do mundo. Cerca de 90% são planctônicos. Aproximadamente metade das espécies são fotossintéticas, e estas são produtoras primárias em muitos ambientes aquáticos. Algumas espécies formam colônias filmentosas. Muitas são capazes da bioluminescência - sistema luciferina-luciferinase. Maioria apresenta dois flagelos – que giram ou rodam na medida em que nadam (do grego dinos = “girando, rodando”). In: http://cifonauta.cebimar.usp.br Mar com protozoários possuidores de bioluminescência. In:http://www.petquimica.ufc.br/?p=734 Noctiluca scintillans é um grande dinoflagelado heterotrófico marinho, que é bioluminescente e faz o mar brilhar. Fotografia: Wim Van Egmond/Corbis Bioluminescência Filos de importância ecológica e econômica Dinoflagelados planctônicos podem sofrer surtos periódicos de crescimento populacional – responsáveis por um fenômeno conhecido como maré vermelha. Maré vermelha – faixa ou área oceânica de cor geralmente laranja-rosado, com a presença de bilhões de dinoflagelados. Poluentes orgânicos de descargas terrestres podem ser a causa das marés vermelhas. Organismos causadores da maré vermellha – ex.: Alexandrium, Gymnodinium catenatum e Pyrodinium bahamense – produzem substâncias tóxicas – as saxitoxinas. Saxitoxinas – bloqueiam a bomba de sódio-potássio nas células nervosas e impedem a transmissão de impulsos nervosos. Doença nos humanos – envenenamento paralisante por frutos do mar (PSP) – paralisia muscular e falência respiratória. Maré vermelha em praia de Fortaleza – CE - In: http//www.tribunadoceara.uol.com.br Alexandrium tamarense cells (WHOI / D. Anderson) Filos de importância ecológica e econômica Geralmente apresentam teca, a qual é constituída por uma epiteca. Osmorregulação se dá através de púsulas. Variados hábitos alimentares - maioria é saprofítica. Boa parte é autotrófica (cloroplastos), outros são predadores. Reprodução assexuada - por fissão binária longitudinal. Reprodução sexuada se dá pela união de células haploides. www.phoenix.org.br Figura 2 - Imagens de M.E.V. dos gêneros atuais Ceratium, Protoperidinium e Gonyaulax. (escala gráfica = 20 mm). Filos de importância ecológica e econômica Filo Choanoflagellata São células pedunculadas, sésseis, solitários ou em colônias. São aparentemente idênticos aos coanócitos – celulares alimentares flageladas das esponjas. Têm um único flagelo, circundado por um colarinho transparente em forma de cesta Colarinho – funciona como uma rede de captura de alimentos. Alimento chega ao colarinho pelo batimento dos flagelos e é engobado ppor pequenos pseudópodes. Foto: Scott Nichol via The New York Times. Alimentação de esponjas se assemelha aos coanoflagelados. megasun.bch.umontreal.ca www.keweenawalgae.mtu.edu www.dayel.com Filos de importância ecológica e econômica Coanoflagelados são considerados um elo de transição entre os protistas e os poríferos (esponjas do mar). Seriam os verdadeiros ancestrais dos Metazoa – comprovado pela análise de sequências do DNA. Para alguns pesquisadores – como coanoflagelados não são relacionados com nenhum outro grupo de protistas, poderiam ser esponjas muito reduzidas. Gêneros comuns – Codosiga, Monosiga e Proterospongia. Uma possível sequência evolutiva explicando a origem das esponjas. A) coanoflagelado solitário; B) coanoflagelado colonial com indivíduos iguais unidos por um pedúnculo comum; C) coanoflagelado colonial com indivíduos unidos por uma base gelatinosa comum; os indivíduos superficiais ocupam-se da alimentação, os que estão mergulhados na gelatina perdem os flagelos e formam elementos de reprodução. In: http//www.interna.coceducacao.com.br.