Bactérias fototrófica : Púrpuras sulfurosas e Púrpuras não sulfurosas

1. Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais CEFET-MG Bactérias fototrófica : Púrpuras sulfurosas e Púrpuras não sulfurosas Cristiene Gonçalves M. David Fernandes Deise Mariana Pacheco Paloma Veloso Campos Belo Horizonte 2009

2. MORFOLOGIA • Morfologia das bactérias púrpuras sulfurosas • Morfologia das bactérias púrpuras não sulfurosas

4. FISIOLOGIA As bactérias púrpuras fototróficas como as púrpuras sulfurosas e não sulfurosas possuem em adição à membrana citoplasmática um sistema intracitoplasmático de membrana (ICM). Os pigmentos dessas bactérias são incorporados a este sistema. A luz e a tensão de oxigênio regulam a formação da ICM

5. Esta é reduzida quando a tensão de oxigênio é baixa, e possui um maior desenvolvimento quando ocorre sob condições anaeróbias. As bactérias fototróficasanoxigênica aeróbia, produzem bacterioclorofila ae pigmentos carotenóides

6. As bactérias púrpuras possuem estes pigmentos fotossintetizantes localizados em organelas designadas pela membrana intracitoplasmática, sendo os principais pigmentos as bacterioclorofilas a ou b, e os carotenóides da série espiriloxantina e espiriloxantina alternativa

7. Estas evidenciam a incapacidade de utilização da bacterioclorofila no crescimento anaeróbio como o aspecto diferencial deste grupo de microrganismo

8. Possuem motilidade, são encontradas em ambientes aquáticos e podem ser subdivididas em púrpuras sulfurosas e púrpuras não sulfurosas de acordo com a habilidade ou incapacidade de utilização do elemento enxofre como doador de elétron, na assimilação fototrófica do dióxido de carbono

9. As bactérias púrpuras e não púrpuras, não são capazes de extrair elétrons da molécula de água e muitas espécies podem sobreviver somente em ambientes com baixa concentração de oxigênio

10. Nas bactérias púrpuras fotossintéticas podem apresentar empilhamentos laminares ou tufos de tubos contínuos com a membrana plasmática

11. Critérios de classificação • Como critérios de classificação das bactérias anoxigênicas fototróficas pode-se citar : • hibridização do DNA_RNA, • tipo de pigmentação, • estruturas dos lipopolissacarídeos,

12. a utilização dos substratos orgânicos, • morfologia da membrana citoplasmática, • composição do DNA, • lipídeos e quinonas, • assimilação de sulfato

13. As bactérias fotossintetizantes anoxigênicas são sistematicamente encontradas em duas ordens e em quatro famílias. A ordem Rhodospirillales inclui as famílias Chromatiaceae (bactérias púrpuras sulfurosas)

14. Rhodospirillaceae (bactérias púrpuras não sulfurosas); a ordem Chlorobiales compreende as famílias Chlorobiaceae (bactérias verdes sulfurosas) e Chloroflexaceae (bactérias verdes não sulfurosas)

15. As Bactérias Púrpuras Não Sulfurosas (BPNS) compreendem o grupo mais diversificado das bactérias púrpuras pela grande variedade morfológica, diferenças na estrutura das membra-nas e nos tipos de pigmentos carotenóides, além de apresentar uma interessante versatilidade energética

16. Dentre as bactérias púrpuras, as Chromatiaceae formam glóbulos de enxofre intracelulares a partir de H2S, exceto Ectothiorhodospira que o deposita extracelularmente.

17. Intra ou extracelular, o enxofre é posteriormente oxidado a sulfato. Nas Rhodospirillaceae, a oxidação do H2S resulta em sulfato sem a formação intermediária do enxofre elementar, e é restrita a algumas espécies, como exemplo, a bactéria Rhodopseudomonas palustris

18. As bactérias fotossintetizantes utilizam ainda, como fonte de nitrogênio, os seguintes compostos: • nitrogênio amoniacal, • nitratos, • uréia,

19. aminoácidos, • peptonas, • extrato de levedura, sendo este último fonte de carbono e também fator de crescimento

20. Os açúcares quase não são assimilados, exceto aerobicamente no escuro; já os polissacarídeos e os biopolímeros nunca são utilizados

21. Rhodospirillales (gênero que corresponde as Bactérias púrpuras sulfurosas e não sulfurosas)

22. Chromatiaceae

23. Rhodospirillaceae

24. FATOR DE CRESCIMENTO Dentre os fatores de crescimento, as bactérias fotossintetizantes utilizam-se de vitaminas do grupo B como a biotina, a tiamina, o ácido p-aminobenzóico, o ácido nicotínico e a niacina. A luz possui influência determinante sobre o desenvolvimento das atividades bioquímicas destas bactérias.

25. A intensidade luminosa e sua composição espectral regulam a quantidade de pigmento fotossintetizante presente na célula. O ótimo de temperatura para o crescimento encontra-se na faixa entre 30-35°C

26. O valor ótimo de pH entre 7,0 e 8,5 aproximadamente, com exceção para Rhodopseudomonas acidophila em que o pH ótimo está ao redor de 5,6

27. ECOLOGIA • Quanto à ecologia, as bactérias fotossintetizantes anoxigênicas ocupam habitat aquático como : • águas eutrofizadas internas e costeiras, • águas residuais zootécnicas e domésticas, • águas termais, • solos submersos,

28. geralmente, localidades influenciadas pela disponibilidade de luz, compostos reduzidos de enxofre ou produtos finais do metabolismo anaeróbio de outros microrganismos e por uma baixa concentração de oxigênio

29. Os microrganismos fotossintetizantes têm sido comumente estudados em biotecnologia devido à eficiência biológica e à capacidade de utilização da energia luminosa para a produção de compostos orgânicos

30. O uso de bactérias fotossintetizantes no tratamento de resíduos da indústria de alimentos, na produção de rações para animais com alto valor nutricional e no acúmulo de carotenóides tem sido observado por pesquisadores

31. Os ciclos biogeoquímicos São responsáveis pela conversão e movimentação de determinados elementos químicos, por meio de reações bioquímicas, na biosfera.

32. Estes ciclos podem ser classificados em: • Tipos gasosos – Reservatório situado na atmosfera ou hidrosfera. • Tipos sedimentares – Reservatório localizado na crosta terrestre.

33. Microrganismos • Participam na movimentação dos ciclos biogeoquímicos • Promovem a reciclagem dos elemento químicos, permitindo assim a manutenção da vida na Terra

34. Ciclo do carbono • A primeira etapa do ciclo do carbono compreende o processo da fotossíntese, no qual organismos autotróficos fixam o dióxido de carbono (CO2)

35. Nesta etapa organismos autotróficos fotossintéticos fixam CO2 por meio de reações luminosas. • Ex: algas, cianobactérias, bactérias verdes e púrpuras

36. Na fotossíntese das bactérias verdes e púrpuras não é gerado o oxigênio, pois estas não utilizam a água com agente redutor • O H2S é utilizado como doador de elétrons, com conquente produção de S (enxofre elementar)

37. Equação da fotossíntese anoxigênica: CO2 + H2S  C6H12O6 + S • Equação da fotossíntese oxigênica: 6 CO2 + 6 H20  C6H12O6 + 6 O2

38. Figura 1: Ciclo do Carbono

39. Ciclo do enxofre • Enxofre • É um elemento abundante na crosta terrestre • Pode ser adicionado na ecosfera na forma reduzida (H2S), como resultado da atividade vulcânica e do metabolismo microbiano

40. Na sua forma elementar não pode ser utilizado por organismos- superiores • Para ser utilizado é necessário que microrganismos oxidem o enxofre elementar em sulfatos

41. Bactérias oxidantes de enxofre • São fotopigmentadas dos gêneros Cholorobium e Pelodityon,porém as mais ativas nesses processos são as não fotopigmentadas do gênero Thiobacillus, que podem gerar ácido sulfúrico durante o processo.

42. Tiobacillus: bactéria quimiolitotrófica, oxida o enxofre segundo a reação: S0 + 3/2 H2O + 1O2  SO42- + 2H+

43. O sulfato (SO42-)gerado pode ser assimilado por vegetais, algas e outros organismos heterotróficos, sendo incorporados aos amimoácidos que contém enxofre em sua estrutura

44. O sulfato também pode ser dissimilado formando H2S • Redução dissimilatória feita pela bactéria Desulfovibri, segundo a reação: 2(CH2O) + SO42- 2HCO3-+ H2S Figura 2 - Desulfovibrio Figura 3 - Desulfovibrio

45. A oxidação do ácido sulfídrico feita pela bactéria púrpura Chomatium 6 CO2 + 6 H2S  C6H12O6 + 6 S

46. Figura 4 – Ciclo do enxofre

47. Ciclo do nitrogênio Figura 5 - Ciclo do nitrogênio

48. A fixação do N2 gasoso ocorre devido à enzima nitrogenase, de acordo com a reação: N2 + 16 ATP + 8 e- + 8 H+ 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 fosfato.

49. Referencias bibliográficas • BALLONI, W.; CARLOZZI, P.; VENTURA, S.; DE PHILIPPIS, P.; BOSCO, M. A three years experiment on the production of Rhodopseudomonas and Rhodospirillum biomass by outdoor culture on different wastes. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOMASS FOR ENERGY AND INDUSTRY, 4, 1987, Orleans. Proceedings....London: Elsevier Applied Science, 1987. p. 598-602. • BALLONI, W.; MATERASSI, R.; FILPI, C.; SILI, M.; VINCENZINI, A. E.; FLORENZANO, G. Il metodo di trattamento a batteri fotosintetici delle acque di scarico. Firenze: ProgettoFinalizzato CNR Promocione della Qualitá dell’Ambiente, 1982. 205 p.

50. BROCK, T. D.; MADIGAN, M. T.; MARTINKO, J. M.; PARKER, J. Biology of microrganisms. New York: Pretince Hall, 1994. 909p. • DREWS; GOLECKI. Biology microrganisms bacteria. New work; 1995. • PRASERTSAN et al., 1993; PRASERTSAN et al., 1997; PONSANO, 2000; CHOORIT et al., • 2002; PONSANO et al, 2003). • Disponível em <IMAGENS.google.com.br> Acesso em; 1 de julho de 2009