Seminário Microbiologia 26-05

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Filo: Euryarchaeota
Universidade Estadual do Ceará - UECE
Centro de Ciências da Saúde - CCS
Curso de Ciências Biológicas - CCB
1° Seminário da disciplina de Microbiologia - 2020.2
Prof°: Lydia Dayanne Maia Pantoja & Germana Costa Paixão
Equipe: Ivens Balduino dos Santos Carneiro
 Marina Cristina de Matos Vieira
 Lucas Emanuel Faustino do Nascimento
 Jackeline Almeida Silva
 Raissa Ferreira de Sousa
Parte 1: S2 - S6
Parte 2: S7- S12
Árvore filogenética 
Domínio;
Reino;
Filo.
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Archaea, (domínio Archaea), qualquer um de um grupo de organismos procarióticos unicelulares, que também têm características moleculares distintas que os separam das bactérias (o outro grupo mais proeminente de procariotos) a partir de eucariotos. Archaea é derivado da palavra grega archaios, que significa “antigo” ou “primitivo” e, de fato, algumas archaeas exibem características dignas desse nome. Os membros das archaeas incluem: Pyrolobus fumarii, que mantém o limite superior de temperatura para a vida em 113 ° C (235 ° F) e foi encontrado vivendo em fontes hidrotermais; espécies de Picrophilus, que foram isoladas de solos ácidos no Japão e são os organismos mais tolerantes a ácidos conhecidos - capazes de crescer em torno de pH 0; e os metanógenos, que produzem gás metano como subproduto metabólico e são encontrados em ambientes anaeróbicos, como pântanos, fontes termais e vísceras de animais, incluindo humanos. Em alguns sistemas de classificação de toda a vida, as arquéias constituem um dos três grandes domínios das criaturas vivas. Em 1977, o microbiologista americano Carl Woese, com base em análises do RNA ribossômico, propôs que os procariontes, há muito considerados um único grupo de organismos (essencialmente, as bactérias), na verdade consistem em duas linhagens separadas. Woese chamou essas duas linhagens de eubactérias e arqueobactérias. Esses nomes foram posteriormente alterados para bactérias e archaea (sendo as archaea distintamente diferentes das bactérias), mas a divisão de Woese dos procariotos em dois grupos permaneceu, e todos os organismos vivos são agora considerados por muitos biólogos como pertencendo a um dos três grandes domínios: Archaea, Bacteria e Eukarya. Uma análise molecular posterior mostrou que o domínio Archaea consiste em duas subdivisões principais, a Crenarchaeota e a Euryarchaeota, e uma linhagem antiga menor, a Korarchaeota. Outras subdivisões foram propostas, incluindo Nanoarchaeota e Thaumarchaeota
Habitat das Arquéias 
Archaea são microrganismos que definem os limites da vida na Terra. Eles foram originalmente descobertos e descritos em ambientes extremos, como fontes hidrotermais e fontes termais terrestres. Eles também foram encontrados em uma ampla gama de ambientes altamente salinos, ácidos e anaeróbicos.
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Embora muitas das arquéias cultivadas sejam extremófilas, esses organismos em seus respectivos habitats extremos representam apenas uma minoria da diversidade total do domínio das arquéias. A maioria das arquéias não pode ser cultivada em laboratório, e sua presença onipresente em habitats globais foi realizada por meio do uso de técnicas independentes de cultura. Uma técnica independente de cultura comumente usada é o isolamento e análise de ácidos nucleicos (ou seja, DNA e RNA) diretamente de um ambiente, em vez da análise de amostras cultivadas isoladas do mesmo ambiente. Estudos independentes de cultura mostraram que as arquéias são abundantes e cumprem papéis ecológicos importantes em ecossistemas frios e temperados. Na subdivisão Euryarchaeota, organismos não cultivados em sedimentos marinhos de profundidade são responsáveis ​​pela remoção de metano, um potente gás de efeito estufa, por meio da oxidação anaeróbica do metano armazenado nesses sedimentos. Os representantes culturais da Crenarchaeota são de ambientes de alta temperatura, como fontes termais e fontes hidrotermais submarinas.
Características das Arquéias 
- Procariontes unicelulares 
- Baixa diversidade 
- Apresentam várias formas
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Pyrococcus furiosus
Os membros cultivados de Euryarchaeota incluem organismos isolados de ambientes quentes, organismos que são metanogênicos e organismos que crescem vigorosamente em ambientes com alto teor de sal (halófilos). Os organismos na linhagem Korarchaeota e na linhagem Nanoarchaeota proposta também habitam ambientes de alta temperatura; no entanto, as nanoarcas são altamente incomuns porque crescem e se dividem na superfície de outra estrutura, Ignicoccus. Nanoarchaea, que foi descoberta em 2002, contém a menor célula viva conhecida (1/100 do tamanho de Escherichia coli) e o menor genoma conhecido (112 kilobases [1 kilobase = 1.000 pares de base de DNA]; para comparação, o genoma humano contém 3,2 bilhões de pares de bases). A Archaea também é encontrada vivendo em associação com eucariotos. Por exemplo, arqueas metanogênicas estão presentes no sistema digestivo de alguns animais, incluindo humanos. Algumas arquéias formam relações simbióticas com esponjas. Abaixo, seguem alguns exemplos de características morfológicas da Euryarcheota:
Archaea x Bacteria
1. Paredes celulares: virtualmente todas as bactérias contêm peptidoglicano em suas paredes celulares; no entanto, arquéias e eucariotos não possuem peptidoglicano. Existem vários tipos de paredes celulares nas arquéias. Portanto, a ausência ou presença de peptidoglicano é uma característica distintiva entre as arquéias e as bactérias.
2. Complexidade da RNA polimerase: a transcrição em todos os tipos de organismos é realizada por uma enzima ( RNA polimerase), que copia um modelo de DNA em um produto de RNA. As bactérias contêm um RNA polimerase simples que consiste em quatro polipeptídeos. No entanto, tanto as arquéias quanto os eucariotos têm várias RNA polimerases que contêm vários polipeptídeos (entre 8 e 12). Portanto, as archaea RNA polimerases se assemelham mais a RNA polimerases de eucariotos do que às de bactérias.
3. Síntese de proteínas: várias características da síntese de proteínas nas arquéias são semelhantes às dos eucariotos, mas não das bactérias. Uma diferença importante é que as bactérias têm um tRNA iniciador (RNA de transferência) que possui uma metionina modificada, enquanto os eucariotos e arquéias têm um tRNA iniciador com uma metionina não modificada.
4. Metabolismo: A metanogênese (a produção de metano como subproduto metabólico) ocorre apenas no domínio Archaea, especificamente na subdivisão Euryarchaeota. A fotossíntese clássica usando clorofila não foi encontrada em nenhuma arquea.
As arqueas halofílicas parecem ser capazes de prosperar em ambientes com alto teor de sal porque abrigam um conjunto especial de genes que codificam enzimas para uma via metabólica que limita a osmose. Acredita-se que os arqueanos halofílicos, que incluem Haloarcula marismortui, um organismo modelo usado em pesquisas científicas, tenham adquirido o conjunto único de genes para a via do metilaspartato por meio de um processo conhecido como transferência horizontal de genes, em que os genes são passados ​​de uma espécie para outra.
Definição geral de Euryarchaeota
Euryarchaeota (grego para "ampla qualidade antiga") é um filo de arquéias. É um dos dois filos de archaea, sendo o outro crenarchaeota. Euryarchaeota são altamente diversos e incluem metanógenos, que produzem metano e são freqüentemente encontrados nos intestinos, halobactérias, que sobrevivem a concentrações extremas de sal, e alguns aeróbios e anaeróbios extremamente termofílicos, que geralmente vivem em temperaturas entre 41 e 122º C. Eles são separados de os outros arqueanos baseados principalmente em sequências de rRNA e sua DNA polimerase única.
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Euryarchaeota (grego para "ampla qualidade antiga") é um filo de arquéias. É um dos dois filos de archaea, sendo o outro crenarchaeota. Euryarchaeota são altamente diversos e incluem metanógenos, que produzem metano e são freqüentemente encontrados nos intestinos, halobactérias, quesobrevivem a concentrações extremas de sal, e alguns aeróbios e anaeróbios extremamente termofílicos, que geralmente vivem em temperaturas entre 41 e 122º C. Eles são separados de os outros arqueanos baseados principalmente em sequências de rRNA e sua DNA polimerase única.
Euryarchaeota
Halobacterium sp.
Descrição;
Methanosarcina barkeri 
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O filo contém organismos incluindo bastonetes e cocos. Podem parecer Gram-positiva ou Gram-negativa, dependendo da presença de pseudomureína na parede celular. Também demonstra diversos estilos de vida, incluindo metanógenos, halófilos, redutores de sulfato e termófilos extremos em cada um. Outros vivem no oceano, suspensos por plâncton e bactérias. Embora esses microrganismos marinhos sejam difíceis de cultivar e estudar em laboratório, o sequenciamento genômico sugere que eles são móveis heterótrofos .
Embora se pensasse que essas espécies viviam apenas em ambientes extremos (em termos de temperatura, teor de sal e / ou pH), um artigo de Korzhenkov et al publicado em janeiro de 2019 mostrou que esses microrganismos também vivem em ambientes moderados, como baixa temperatura ambientes ácidos. Também foram encontrados em outros ambientes moderados, como nascentes de água, pântanos, solo e rizosferas. Alguns são altamente adaptáveis; uma ordem chamada Halobacteriales é geralmente encontrada em ambientes extremamente salgados e ricos em enxofre, mas também podem crescer em concentrações de sal tão baixas quanto 2,5% da água do mar. Em rizosferas, a presença de euryarchaeota parece ser dependente da presença de fungos micorrízicos; uma maior população de fungos foi correlacionada com maior frequência e diversidade euryarchaeotal, enquanto a ausência de fungos micorrihizais foi correlacionada com a ausência de euryarchaeota.
Methanosarcina é um gênero de euryarchaeote archaea que produz metano. Esses organismos unicelulares são conhecidos como metanógenos anaeróbicos que produzem metano usando todas as três vias metabólicas para a metanogênese. Eles vivem em diversos ambientes onde podem permanecer protegidos dos efeitos do oxigênio, seja na superfície da Terra, nas águas subterrâneas, nas aberturas do mar profundo e nos tratos digestivos dos animais. Methanosarcina cresce em colônias.
O aminoácido pirrolisina foi descoberto pela primeira vez em uma espécie de Methanosarcina , M. barkeri . Versões primitivas de hemoglobina foram encontradas em M. acetivorans , sugerindo que o micróbio ou um ancestral dele pode ter desempenhado um papel crucial na evolução da vida na Terra. As espécies de Methanosarcina também são conhecidas por seus genomas excepcionalmente grandes. M. acetivorans tem o maior genoma conhecido de qualquer archaeon.
De acordo com uma teoria publicada em 2014, Methanosarcina pode ter sido em grande parte responsável pelo maior evento de extinção na história da Terra, o evento de extinção Permiano-Triássico . A teoria sugere que a aquisição de uma nova via metabólica via transferência de genes seguida por reprodução exponencial permitiu ao micróbio consumir rapidamente vastos depósitos de carbono orgânico em sedimentos marinhos, levando a um forte acúmulo de metano e dióxido de carbono nos oceanos e na atmosfera da Terra que matou cerca de 90% das espécies mundiais. Esta teoria poderia explicar melhor o nível de isótopos de carbono observado em depósitos de período do que outras teorias, como a atividade vulcânica.
A metanossarcina tem sido usada no tratamento de águas residuais desde meados da década de 1980. Os pesquisadores buscaram maneiras de usá-lo como uma fonte alternativa de energia.
Classificação das Euryarchaeota
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O filo Euryarcheota é extremamente diversificado, possuindo diversas ordens que se subdividem em gêneros amplo; tamanha diversidade é exemplificada no seguinte esquema.
Comparação da classificação taxonômica para as 96.534 sequências Euryarchaeota classificáveis ​​de 59 solos de terras altas (EUA) e 33 solos de arroz (PS) no nível do filo (a), classe (b), ordem (c), família (d) e gênero (e) usando o banco de dados de referência de taxonomia RDP.
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Como anteriormente descrito, acreditava-se que as Arqueobactérias do Filo Euryarchaeota eram típicas apenas de ambientes extremos, entretanto, através destes gráficos podemos perceber a presença delas em solos de arrozais em comparação com microorganismos de outro filo, havendo também os gráficos de referência para a quantificação taxonômica dos demais níveis, desde classe até gênero, comprovando não só sua presença em terras altas, como também sua abundância nestes ambientes.
Aplicações das Euryarchaeota 
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Dados de um artigo relacionando agricultura com as Euryarchaeota, como um importante e onipresente filo Archaea, contribuindo substancialmente para ciclagem de energia. No entanto, há uma considerável falta de conhecimento a respeito de seu padrão biogeográfico. Aqui, o pirosequenciamento com código de barras foi empregado para comparar o abundância, diversidade e composição da comunidade de Euryarchaeota em 92 amostras de solo, coletadas de uma variedade de tipos de ecossistemas.
Os solos de arroz abrigavam comunidades Euryarchaeota contrastantes de solos de terras altas (incluindo terras agrícolas, pastagem, floresta e solo de pomar de chá), em todas as resoluções taxonômicas do filo ao nível de gênero. Dentro de solos de terras altas, a abundância relativa de Euryarchaeota em Archaea e o taxo operacional de Euryarchaeota. A riqueza de unidades econômicas (OTU) é significativamente influenciada pelo pH do solo e H2O%. Tomados em conjunto, estes resultados enfatizaram o significativo importância do pH do solo como o fator ambiental predominante na formação da Euryarchaeota terrestre.
Euryarchaea metanogênica não cultivada (produtora de metano) de ambientes anaeróbicos terrestres, como campos de arroz, são estimados para gerar aproximadamente 10–25 por cento das emissões globais de metano.
Methanobacterium formicicum, um endossimbionte do ciliado anaeróbio Metopus striatus McMurrich
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Foi possível observar a partir desse artigo nomeado “Methanobacterium formicicum, um endossimbionte do ciliado anaeróbico Metopus striatus”, a presença da espécie Methanobacterium formicicum sendo endossimbionte de um flagelado sapropélico (ou seja que vive ou cresce em matéria orgânica em decomposição) Metopus striatus, observado a partir de um microscópio fluorescente, a descoberta foi possível a partir de um processo de coloração de Gram, onde foi possível localizar células Gram-positivas com mais nitidez, sendo posteriormente identificado pelo endossimbionte Methanobacterium formicicum, e células Gram-negativas mai fracas, não sendo possível de identificar. O artigo não encontrou sinais de mitocôndria no Metopus striatus
fig.1a- Célula de Metopus striatus após coloração de Gram. A mostra a população total de simbiontes como bastonetes mais ou menos escuros.
fig. 1b mostra
a parte distal da mesma célula; As bactérias Gram-positivas (seta única) e Gram-negativas (seta dupla) podem ser claramente distinguidas.
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Na figura 1a podemos observar uma célula do flagelado M. striatus após a coloração de Gram assim, mostrando a população total de simbiontes como observado nos bastonetes menos escuros. Na figura 1b podemos observar a mesma célula porém no seu ângulo mais distal (parte inferior) podendo fazer a distinção das bactérias Gram-positivas (mais escuras) e Gram-negativas (mais claras).
Detalhe de um corte ultrafino de M. striatus mostrando o endossimbionte Gram-positivo, que está separado do citoplasma ciliado
por uma membrana
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Aqui podemos observar com mais detalhe, um corte ultrafino de M. striatus mostrando o endossimbionte Gram-positivo, que está separado do citoplasma ciliado (letra M na imagem)
Referências bibliográficas
GUAN, L. et al. Effects of diphenylarsinic acid on bacterial and archaeal community structures in an anaerobic paddy soil. Geoderma, v. 195–196, p. 243–250, 2013. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.12.007HU, H. W. et al. Contrasting Euryarchaeota communities between upland and paddy soils exhibited similar pH- impacted biogeographic patterns. Soil Biology and Biochemistry, v. 64, p. 18–27, 2013. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.04.003 
van Bruggen, J.J.A., Zwart, K.B., van Assema, R.M. et al. Methanobacterium formicicum, an endosymbiont of the anaerobic ciliateMetopus striatus McMurrich. Arch. Microbiol. 139, 1–7 (1984). https://doi.org/10.1007/BF00692703.
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Referências bibliográficas
Niederberger, Thomas. "Archaea". Encyclopedia Britannica, 21 Oct. 2020, https://www.britannica.com/science/archaea. Accessed 25 May 2021.
Euryarchaeota. Mindat.org. Disponível em: <https://www.mindat.org/taxon-24.html>. Acesso em dia: 25,maio. 2021.
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