Cianobactérias e Arqueobactérias

1. Cianobactérias e Arqueobactérias

2. Cianobactérias

3. Cianobactérias • Características Gerais: • Popularmente conhecidas como algas azuis (ciano) • São fototróficas. • Produtores primários. • Principais provedoras de N para as cadeias tróficas dos mares.

4. Cianobactérias • Ampla ocorrência devido a seu metabolismo versátil e adaptações estruturais e enzimática • Habitam uma grande variedade de ambientes: aquáticose terrestre. • Algumas espécies habitam locais extremos como fontes termais, lagos hipersalinos e desertos .

5. Cianobactérias • Possuem ficobiliproteínas • Pigmentos fotossintéticos responsáveis pela cor vermelha ou verde – azulada . • Auxiliam na captação de luz para fotossíntese em ambientes com pouca luz

6. Ficobiliproteínas - Benefícios • Propriedades fluorescentes e antioxidantes Alimentos e Cosméticos • Utilização Biotecnologia Diagnósticos Medicamentos • Pelo menos 11 empresas estão presentes na produção e venda dos derivados ou ficobiliproteína, propriamente dita.

7. Cianobactérias • Apresentam estruturas especializadas heterocistos (capazes de fixar o nitrogênio atmosférico, em ambientes com baixa concentração de compostos nitrogenados). Anabaena sp

8. Cianobactérias • Produzem células diferenciadas – acinetos -condições desfavoráveis permite a sobrevivência das células por longos períodos • Algumas espécies de colônias filamentosas são capazes de produzir estes esporos resistentes.

9. Cianobactérias • Formam aerótopos - vacúolos gasosos que permitem sua migração vertical pela coluna d’água - busca da profundidade, luminosidade, concentração de nutrientes e temperatura adequadas

10. Reprodução • Assexuada: fissão binária simples

11. Cianobactérias Principais Formas encontradas Unicelulares Coloniais Filamentosa

12. Gêneros Principais

13. Cianotoxinas • As cianobactérias podem produzir gosto e odor desagradável na água e desequilibrar os ecossistemas aquáticos. • Dos 150 gêneros de cianobactérias, cerca de 40 estão relacionados com a produção de toxinas. • Cianotoxinas, sua síntese ainda não  esta  esclarecida, mas sugere-se que seja para minimizar o efeito da herbivoria

15. Cianobactérias • Muitos eventos relacionados à intoxicação de organismos animais em decorrência das cianobactérias foram relacionados cronologicamente no estudo Guia da  A.W.W.A Cyanobacterial Blue-Green Algae, 1995. • 94 casos descritos de intoxicações de animais domésticos, rurais e selvagens em países da América, Asia e Oceania. • No Brasil o caso mais famoso foi a chamada Síndrome de Caruaru, como ficou conhecida a morte  de 52 pacientes com sintomas de hepatotoxicose aguda causada por microcistinas em Caruaru- Pe Brasil (Azevedo, 1996). 

16. O acúmulo de cianobactérias alteram o equilíbrio do ecossistema aquático • Criam um biofilme de cor verde, alterando a transparência da água, conduzindo a desoxigenação de lagos e rios

17. Eutrofização • Ocorre quando há uma grande concentração de nutrientes na água. • Em meio anaeróbico as formas inorgânicas de N e P predominam e facilitam a assimilação pelas cianobactérias, provocando as suas florações. • O aumento de cianobactérias levam a formação de uma espessa camada esverdeada na superfície de lagos, que impede a penetração de luz às zonas profundas, fazendo com que falte oxigênio ocasionando a morte de animais e algas profundas.

18. Cianobactérias - Benefícios • Identificadas como rica fonte de compostos  biologicamente ativos Antivirais Antibacterianos Antifúngicos Atividades anticâncer • Várias estirpes de Cianobactérias acumulam polihidroxialcanoatos   utilizado como um substituto para plásticos não-biodegradáveis

19. Outros Benefícios • Estudos recentes mostraram que em locais poluídos com óleo são ricos em Cianobactérias capazes degradar seus componentes. Aquicultura,  Tratamento de águas residuais • Utilizadas em   Alimentos Fertilizantes Produção de secundários metabólitos (toxinas,enzimas, vitaminas e produtos farmacêuticos) Fontes alternativas de energia Diagnósticos Médicos 

20. Cianobactérias na Alimentação • Chile,México, Peru e Filipinas. • Arthrospira platensis • Cultivado em larga escala  • Comercializada  em forma de pó, flocos, cápsulas. • Suplemento alimentar devido à sua riquezaem nutrientes e digestibilidade.  • 60% de Proteínas: rica em beta-caroteno tiamina eriboflavina • Considerada um das mais ricas fontes de vitamina B12 

21. LegislaçãoPortaria 518/2004 • Padrão de Potabilidade brasileiro • Determina que os mananciais superficiais utilizados para abastecimento publico sejam monitorados mensalmente quanto ao número de células de cianobactérias por ml de água. • Até 10.000 células por ml.

22. Arqueobactérias

23. Possuem capacidade de crescerem e sobreviverem em ambientes considerados inóspitos à vida, como fontes termais, ambientes hipersalinos, temperaturas baixas e sob condições extremas de pH (extremofilas) • O gênero Thermoplasma cresce bem em temperaturas de 55°C e pH 2

24. Produção de metano a partir de resíduos do seu metabolismo, sendo denominadas de metanogênicas. • A produção de metano pelas arqueobactérias, contribui ao agravamento do efeito estufa. Estudos recentes indicam que a quantidade de metano expelida pelas Archaea pode ser de 400 ton3/ano (cerca de 50 litros por dia).

25. Características • Exibem uma parede espessa e rígida • São anaeróbias obrigatórias, habitam pântanos, açudes, lagos, sedimentos marinhos e rúmen de bovinos, pois esses ambientes possuem ausência de oxigênio e grande quantidade de matéria orgânica. • Halófitas → vivem em locais com alta concentração de sal, por exemplo, a salinidade do Mar Morto

26. Árvore Filogenética A divisão deu-se a partir do sequenciamento do gene 16S do rRNA e de acordo com os fenótipos

27. Crenarchaeota hipertermofílicas redutoras de enxofre.Thermoproteus, Pyrolobus e Pyrodictium. • Euryarchaeota, inclui as metanogênicas, as halofílicas extremas e algumas hipertermofílicas.Methanococcus, Methanobacterium e Methanosarcina . • Korarchaeota, espécies hipertermofílicas, que foram isolados de fontes termais terrestres. Nanoarchaeum

28. Foram descritas arqueobactérias metanogênicas endossimbiontes em protozoários que habitam o rúmen de vertebrados • Não foi comprovado a capacidade de invadir tecidos ou manifestar potencial patogênico nesses organismos • A presença de metanogênicas no rúmen pode levar a prejuízos ao gado, uma vez que competem pelo acetato produzido na fermentação da celulose.

29. Arqueobactérias e PCR • Sulfolobus acidocaldarius • Enzima DNA Polimerase. • A atividade ótima desta enzima é a 70 ºC, sendo termoestável até 80 ºC. No entanto a 100ºC ainda é capaz de polimerizar até 200 nucleotídeos. • Extraída a partir da arqueobactéria eficaz na técnica de PCR (amplificação de fragmentos de DNA)

30. Arqueobactérias Benéficas • Staphylothermusmarinus • Cisplatinauma das mais potentes drogas antitumorais existentes • Entretanto, pode causar Nefrotoxidade grave, ototoxidade e neurotoxidade.

31. Encontrada em um complexo constituinte da camada superficial do envelope celular desta arqueobactéria. • Proteína RHCC (Right-handed Coiled-coil) • Permanece estável em altas concentrações de sal, elevadas temperaturas e pressões, além de suportar condições extremas de pH. • Testada como transportadora de cisplatina. • O potencial da cisplatina incorporada a RHCC reduz os efeitos negativos, oriundos do tratamento quimioterapêutico, distribuindo uma quantidade mais precisa da droga às células cancerosas, além de aumentar o tamanho do fármaco, evitando assim sua passagem por barreiras como a hematoencefálica.

32. Arqueobactérias Benéficas • Bactérias que vivem em aberturas vulcânicas podem ser utilizadas como fonte de energia renovável ou ainda como produtoras de polissacarídeos, utilizados no espessamento de alimentos industrializados.

33. No tratamento de esgoto, podem ser utilizadas bactérias metanogênicas • O metano por essas produzido pode ser utilizado para gerar eletricidade ou em um sistema de gás natural

34. A membrana de bacteriorodopsina de halófilas extremas está sendo usada para o desenvolvimento de um chip de computador que torne possível o uso do mesmo para a execução de funções como a inteligência artificial ou visão de pessoas com cegueira

35. Obrigado!!!

36. Perguntas • 1. Quais são as principais características das cianobactérias que permitiram sua sobrevivência tanto no meio terrestre quanto no aquático? • 2. Quais as principais formas de cianobactérias encontradas?

37. Perguntas • 3. Quais são os aspectos principais que fazem as Arqueobactérias serem tão úteis em várias áreas tecnológicas? • 4. Quais são os filos das Arqueobactérias? Como deu-se essa divisão? • 5. Cite um benefício e um malefício das ciano e das arqueobactérias?

38. Referências • ABED, R.M.M et al. Applications of cyanobacteria in biotechnology,REVIEW ARTICLE. Journal of Applied Microbiology ISSN 1364-5072 • CARDOSO, A. et al. Archaea: Potencial Biotecnológico. Revista Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento – Edição nº 30 – janeiro/junho 2003 • DI BERNARDO,L Algas e suas influencias na qualidade das águas e nas tecnologias de tratamento, ABES, São Paulo, 1995. • ELIE C. et al. A DNA polymerase from a thermoacidophilic archaebacterium: evolutionary and technological interests. Biochimica etBiophysicaActa, 951 (1988) 261-267. • ERIKSEN N. T.Production of phycocyanin - a pigment with applications • in biology, biotechnology, foods and medicine. Appl Microbiol Biotechnol (2008) 80:1–14 • FERNANDES, V et al. ECOLOGIA DE CIANOBACTÉRIAS: FATORES PROMOTORES E CONSEQUÊNCIAS DAS FLORAÇÕES. Oecologia Australis, América do Norte, 13, dez. 2009. • MOLICA, R., AZEVEDO, S.. ECOFISIOLOGIA DE CIANOBACTÉRIAS PRODUTORAS DE CIANOTOXINAS. Oecologia Australis, América do Norte, 13, dez. 2009. • MULLER, Carla Cristine; RAYA-RODRIGUEZ, Maria Teresa; CYBIS, Luiz Fernando. Diagnóstico da qualidade analítica na quantificação de cianobactérias. Eng. Sanit. Ambient.,  Rio de Janeiro,  v. 15,  n. 3, Sept.  2010. • TORTORA G, J. MICROBIOLOGIA / Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case; trad. atual. por Roberta Marchiori Martins. – 8.ed. – Porto Alegre: Artmed, 2005.

39. Referências Imagens • http://www.healthfiend.com/wp-content/uploads/2011/02/Spirulina-tablets-580x272.jpg Acessado em: 30/03/2012 • http://topnews.in/health/files/antiviral-drugs.jpg Acessado em:30/03/2012 • http://www.redetec.org.br/inventabrasil/quiral.jpg Acessado em:30/03/2012 • http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2004/microorganismos/CIANOBACTERIAS.jpg Acessado em:30/03/2012 • http://medonline.com.br/med_ed/med3/fig6.jpg Acessado em:30/03/2012 • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/81/PCR_tubes.png/300px-PCR_tubes.png Acessado em: 30/03/2012 • http://blogmail.com.br/fotos/2010/11/chip-na-retina-pode-fazer-cegos-voltarem-a-enxergar.jpg Acessado em: 30/03/2012 • http://www.rdnoticias.com.br/portal/images/stories/Novembro_2010/chip_deputados.jpg Acessado em: 30/03/2012 • http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/01/cianobacterias.jpg Acessado em: 30/03/2012 • http://2.bp.blogspot.com/_T3Thj5dOUjY/Sw6r0Esd9WI/AAAAAAAACEM/CygW8HALgbg/s1600/china+1.jpg Acessado em: 30/03/2012 • http://www.astronoo.com/images/images_articles/methanogene_315.jpg Acessado em: 30/03/2012