Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

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Diversidade metab Diversidade metab ó ó lica lica dos microrganismos dos microrganismos Microbiologia FFI 0751 Microbiologia FFI 0751 Profa Profa . Dra. . Dra. Ilana Ilana Camargo Camargo Foto: bactéria púrpura fototrófica Chromatium okenii (Madiganetal., 2004) 1

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Diversidade metabDiversidade metabóólica lica

dos microrganismosdos microrganismos

Microbiologia FFI 0751Microbiologia FFI 0751

ProfaProfa. Dra. . Dra. IlanaIlana CamargoCamargo

Foto: bactéria púrpura fototrófica Chromatium okenii (Madigan et al., 2004)1

Page 2: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

�Metabolismo: anabolismo e catabolismo

�Obtenção de energia�Respiração

AeróbiaAnaeróbia

�Fermentação

�Biossíntese

�Diversidade metabólica dos microrganismos�Identificação de microrganismos

Diversidade metabDiversidade metabóólica dos microrganismoslica dos microrganismos

Page 3: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Características-chave dos microrganismos � realizar reações químicas e organizar as moléculas em estruturas específicas

Crescimento = replicação

METABOLISMO (reações metabólicas)

Reações catabólicas � liberação de energia

Reações anabólicas � consumo de energia

Diversidade metabDiversidade metabóólica dos microrganismoslica dos microrganismos

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Célula viva deve realizar diferentes tipos de trabalho:

→ Produzir enzimas, Ácidos nucléicos, polissacarídeos, etc;

→ Sintetizar parede celular e membrana citoplasmática;

→ Reparar danos ocorridos na célula;

→ Crescimento e multiplicação;

→ Mobilidade;

Energia Capacidade de realizar trabalho

Energia!!!Quebra de ligações

químicas de

NUTRIENTES!

Degradação!

LUZ !

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Sistema de armazenamento e transferência de

energia.

Degradação

Quebra de substratos ou nutrientes

EnergialiberadaEnergia

requeridaSíntese

Compostose estruturas

Produtos da degradação servem como unidades básicas para a produção dos compostos celulares

Componentes celulares tais como proteínas (enzimas), DNA, RNA, carboidratos, lipídeos e estruturas celulares complexas

CrescimentoReproduçãoManutençãoMovimento

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Energia

Processo de degradação de

substratos e conversão em energia

utilizável

Catabolismo

Processo de utilização de energia

na síntese de constituintes

celulares

Anabolismo

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Reações metabólicas

Reações de oxidação-redução

Oxidação – remoção de elétrons de um átomo ou molécula que muitas vezes produz energia

A B A oxidada B reduzida

é

Oxidação

Redução

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Reações metabólicas

Reações de oxidação-redução� sistema de transferência de energia

Em muitas oxidações celulares, elétrons e prótons são removidos ao mesmo tempo. Isto é equivalente à remoção de átomos de hidrogênio, porque ele possui um próton e um elétron � desidrogenação

NAD

H H+

próton

é

Molécula orgânica que inclui dois átomos de

hidrogênio

Coenzima NAD+

(transportador de elétrons)

Oxidação

Redução

H+

NADH

Molécula orgânica oxidada

NADH + H+

(transportador de elétrons reduzido)

Molécula mais rica em energiaEsta energia pode ser usada para gerar ATP em reações posteriores

Page 9: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

NAD – nicotinamida – adenina - dinucleotídeo

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(ADP)

Pelczar Jr. et al., Microbiologia e aplicações, 2 ed., Makron Books, 1 996

Sistema de armazenamento de energia - ATP

Muito da energia liberada durante as reações de

óxido-redução éarmazenada dentro da célula pela formação de

ATP.Parte da energia se dissipa

em forma de calor.

Adicão de um grupo fosfato = fosforilação

Page 11: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Sistema de armazenamento de energia - ATP

Organismos utilizam três mecanismos de fosforilação para gerar ATP

• Fosforilação em nível de substrato

Grupo fosfato é transferido do substrato fosforilado diretamente para o ADP formando ATP

• Fosforilação oxidativa

Grupo fosfato é transferido do substrato fosforilado a diferentes carreadores de e- (NAD+, por ex.) e destes para uma molécula de O2

ou outras moléculas inorgânicas liberando energia.

• FotofosforilaçãoOcorre em células fotossintéticas que contém pigmentos que absorvem a luz, ex. clorofila.Energia luminosa � energia química de ATP e NADPH � síntese de moléculas orgânicas

Page 12: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Metabolismo atMetabolismo atéé o momentoo momento

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Metabolismo: soma das reações químicas que liberam energia (catabolismo) e das que consomem energia (anabolismo).

Reações Catabólicas: ou degradativas, são exergônicas (produzem mais energia que consomem).

Reações Anabólicas: ou biossintéticas, são endergônicas (consomem mais energia que produzem).

ATP: molécula que estoca energia das reações catabólicas e a libera posteriormente para dirigir as reações anabólicas e outros trabalhos celulares.

ATP � ADP + Pi + 7,3 kcal/mol

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O Processo Metabólico

Grandes moléculas enzimas especiais / exoenzimas(ambiente extracelular)

Pequenas moléculas(monossacarídios, peptídeosde cadeia curta, ácidos graxos)

Transporte através das membranas celulares até o

citoplasma

Mecanismos de transporteAtivo

Passivo

Transportadores específicos ou proteínas de transporte de membrana

Page 14: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

O Processo Metabólico

Page 15: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

O Processo Metabólico

Respiração Fermentação

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(Tortora, Funke & Case, 2000)

Respiração Fermentação

Page 17: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

(Tortora, Funke & Case, 2000)

Respiração

3 passos:

1) Glicólise

2) Ciclo de Krebs

3) Cadeia de transporte de elétrons

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1) GlicóliseEstágio preparatório

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1) Glicólise – continuação...Estágio de conservação de energia

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RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

C6H1206 + 6O2 + 38 ADP + 38 Pi

6CO2 + 6H2O + 38 ATP

Vias alternativas à Glicólise para a oxidação da glicose:

-Via Pentose Fosfato (Bacillussubtilis, E. coli, Leuconostocmesenteroides, Enterococcus faecalis).

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- Via Entner-Doudoroff (Gram-negativas Rhizobium, Pseudomonas, Agrobacterium)

RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

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RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

1)Saldo da Glicólise

Consumo de 2 ATP

Geração de 2 NADH

Geração de 4 ATP por fosforilação em nível de substrato

���� Ganho de 2 ATPs por molécula de glicose oxidada

Page 23: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

2) Ciclo de Krebs ou doÁcido Tricarboxílico

Na presença de oxigênio

Àcido pirúvico é

convertido à acetil

coenzima A

(descarboxilação) que

será oxidada à H2O,

CO2, com produção de

ATP e energia contida

em NADH e FADH2

(Flavina adenina dinucleotídeo)

RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

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2) Ciclo de Krebs ou do Ácido Tricarboxílico

Para cada duas moléculas de Acetil CoA que

entram no ciclo:

4 CO2 Liberado na atmosfera

6 NADH

2 FADH2

2 ATP por fosforilação em nível de substrato

Maioria da energia armazenada

RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

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3) Cadeia de Transporte de elétrons

Respiração aeróbia – O 2 é o aceptor final de elétrons

Respiração anaeróbia – substância diferente do O 2 é o aceptor final de elétrons

(Tortora, Funke & Case, 2000)

RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

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Citoplasma

Periplasma

Aceptor de e- = O2

Quimiosmose ���� células eucarióticas e procarióticasMitocôndria membrana citoplasmática

3) Cadeia de Transporte de elétrons

ATP sintase

RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

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3 ATPs de cada molécula de NADH (10 moléculas) total de � 30 ATPs

2 ATPs de cada uma FADH2 (2 moléculas) Total � 4 ATPs

Quimiosmose ���� transformam NADH e FADH2 em ATP

Total 34 ATPs

3) Cadeia de Transporte de elétrons

RespiraRespiraçção aerão aeróóbia em procariotosbia em procariotos

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Etapa Reações principais

Produtos formados

Rendimento energético

Glicólise

(hialoplasma)

Degradação da glicose (6C) em ácido pirúvico (3C).

2 ácido pirúvico

2 NADH + 2 H+

2 ATP

Formação de acetil-CoA

(matriz da mitocôndria)

Descarboxilação e oxidação do ácido pirúvico (3C). Formação da acetil-CoA

2 acetil-CoA

2 NADH + 2 H+

2 CO2

Ciclo de Krebs

(matriz da mitocôndria)

Ciclo de descarboxilaçõese desidrogenações

6 NADH

2 FADH2

4 CO2

2 ATP

Cadeia respiratória

(membrana interna da mitocôndria)

Elétrons dos NADH e FADH2 formados percorrem uma cadeia de transportadores de e-. Aceptor final: O2.

H2O

calor

34 ATP

(fosforilaçãooxidativa)

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RespiraRespiraçção em cão em céélulas procarilulas procarióóticasticas

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RespiraRespiraçção em cão em céélulas procarilulas procarióóticasticas

(Lodish et al., 5th ed.)

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RespiraRespiraçção em cão em céélulas procarilulas procarióóticasticas

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RespiraRespiraçção em cão em céélulas eucarilulas eucarióóticasticas

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RespiraRespiraçção em cão em céélulas eucarilulas eucarióóticasticas

(Lodish et al., 5th ed.)

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RespiraRespiraçção em cão em céélulas eucarilulas eucarióóticasticas

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RespiraRespiraçção aerão aeróóbiabia

• Degradação total da glicose

• Rendimento energético: 38 moléculas de ATP

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energia (ATP + calor)

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RespiraRespiraçção aerão aeróóbiabia

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RespiraRespiraçção anaerão anaeróóbiabia

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Cadeia de Transporte de elCadeia de Transporte de el éétronstrons

Respiração aeróbia – O2 é o aceptor final de elétrons

Respiração anaeróbia – substância diferente do O 2 é o aceptor final de elétrons

(Tortora, Funke & Case, 2000)

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RespiraRespiraçção anaerão anaeróóbiabia

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Íon nitrato (NO 3-) – reduzido a íon nitrito (NO 2

-), óxido nitroso (N 2O) ou gás nitrogênio N 2);

Cadeia de Transporte de elCadeia de Transporte de el éétronstronsAceptores finais de elétrons:

anaeróbios

(Tortora, Funke & Case, 2000)

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RespiraRespiraçção anaerão anaeróóbiabia

Maioria das bactérias denitrificantes são aeróbias facultativas e membros das Proteobacteria (ex. Paracoccus denitrificans, Pseudomonas stutzeri).

Denitirificação ébenéfica no tratamento de esgoto pois reduz a quantidade de nitrogênio disponível (nitrato) no efluente gerado (evita proliferação de algas em corpos d´água).

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Íon sulfato (SO 42-) – formando sulfeto de hidrogênio (H 2S);

Cadeia de Transporte de elCadeia de Transporte de el éétronstronsAceptores finais de elétrons:

anaeróbios

(Tortora, Funke & Case, 2000)

Page 45: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

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Além do hidrogênio externo (H2), o H2 originado do catabolismo de compostos orgânicos, tais como

lactato e piruvato, pode atuar como substrato da hidrogenase.

As enzimas hidrogenases, o citocromo c3 e um complexo de citocromos (Hmc) são proteínas

periplasmáticas.

Uma outra proteína atua lançando os elétrons através da membrana

citoplasmática, a partir do complexo Hmc para uma proteína

citoplasmática contendo ferro e enxofre, que transfere os elétrons

para a AFS redutase(formando SO3

2–) e a sulfito redutase (formando H2S)

(Madigan et al., 2004).

Transporte de elTransporte de eléétrons e conservatrons e conservaçção de energia em ão de energia em bactbactéérias redutoras de sulfatorias redutoras de sulfato..

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Desulfovibrio Desulfonema

Desulfobulbus Desulfobacter

Desulfosarcina

ReduReduçção do sulfatoão do sulfato

- Forma mais oxidada do enxofre.

- Utilizado pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS), amplamente distribuídas na natureza; maioria anaeróbia obrigatória.

- H2S (sulfeto de hidrogênio) = produto da redução do sulfato e do enxofre elementar.

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Page 47: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

ReduReduçção do COão do CO22

- O CO2 (como aceptor de e-) pode ser reduzido a acetato (acetogênese) ou a metano (metanogênese), tendo o H2

como principal doador de e-.

- Ocorre geralmente em condições de anaerobiose estrita.

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- Metanogênese

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

- Realizada por um grupo de Archaea anaeróbias estritas. Principais gêneros: Methanobacterium, Methanosarcina, Methanocaldococcus.

- Participação de várias coenzimas complexas, que atuam como carreadoras de C1 e como doadoras de e-.

- Habitats de metanogênicos: sedimentos anóxicos (charcos, pântanos, aterros úmidos), fontes geotermais, digestores de lodo de esgoto, rúmen e intestino de mamíferos.

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ReduReduçção do COão do CO22

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MF, Metanofurano; MP, metanopterina; CoM, coenzima M; F420red,

coenzima F420 reduzida; F430, coenzima F430; CoB,

coenzima B.

O átomo de carbono reduzido é assinalado em amarelo,

enquanto a fonte de elétrons é assinalada em marrom

(Madigan et al., 2004).

Via da Via da metanogênesemetanogênese, a partir de CO2. , a partir de CO2.

Page 50: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

ReduReduçção do Feão do Fe3+3+

- Fe3+: abundante na natureza

- Gêneros importantes: Shewanella, Geobacter,

Geospirillum, Geovibrio.

- Geobacter metallireducens: acetato como doador de e-

Acetato- + 8Fe3 + 4H2O 2HCO3- + 8Fe2+ + 9H+

- Geobacter (ao lado) também oxida

tolueno: vantagem nas

descontaminações de locais

com vazamentos de

hidrocarbonetos aromáticos.

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RespiraRespiraçção anaerão anaeróóbiabia

Quantidade de ATP gerada varia com o microrganismo e a via;

Rendimento mais baixo que respiração aeróbia:

� Grande parte do ciclo de Krebs não funciona sob condições anaeróbias;

� Nem todos os transportadores participam da cadeia de transportede elétrons.

Crescimento mais lento!!

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(Tortora, Funke & Case, 2000)

Respiração Fermentação

Page 53: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

FermentaFermentaççãoão

- Condições: anoxia, ausência de aceptores externos de e-, molécula orgânica.

- Produz pequenas quantidades de ATP (1 ou 2 por molécula de material inicial) pois grande parte da energia original permanece nas ligações químicas dos produtos finais orgânicos (ácido lático, etanol).

- Produtos finais = produto de excreção da célula.

- Classificada em termos do produto gerado ou do substrato fermentado.

-Dividida em 2 etapas: glicólise e redução do ácido pirúvico

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Qualquer processo que libera energia de açúcares ou outras moléculas orgânicas, não requer oxigênio (mas pode ocorrer na presença desse) ou um sistema transportador de e- e usa uma

molécula orgânica como aceptor final de e-.

Qualquer processo que libera energia de açúcares ou outras moléculas orgânicas, não requer oxigênio (mas pode ocorrer na presença desse) ou um sistema transportador de e- e usa uma

molécula orgânica como aceptor final de e-.

Page 54: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

FermentaFermentaççãoão� Libera energia de

açúcares ou moléculas

orgânicas;

� Não requer oxigênio;

� Não requer ciclo de

Krebs ou cadeia

transportadora de

elétrons;

� Utiliza molécula orgânica

como aceptor final de

elétrons;

�Produz somente

pequenas quantidades de

ATP (1 ou 2 ATP)

Transferência de elétrons

(Tortora, Funke & Case, 2000)

Page 55: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Dois principais processos:

Fermentação do Ácido Lático

StreptococcusLactobacillus

Fermentação Alcoólica

Algumas bactérias, mas a fermentação alcoólica mais conhecida é a da leveduraSaccharomyces

Oxidação

Redução

(Tortora, Funke & Case, 2000)

Page 56: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Produtos finais da FermentaProdutos finais da Fermentaççãoão

Page 57: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)
Page 58: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Etapa Principais reações Produtos / molécula de glicose

Glicólise Degradação da glicose (6C) em ácido pirúvico (3C). Fosforilação da glicose com gasto de 2 ATP

2 ácido pirúvico

2 NADH + 2 H+

4 ATP-2 ATP = 2 ATP

Redução do ácido pirúvico

Redução do ácido pirúvico pelo NADH. Regeneração do NAD+

utilizado na glicólise.

•Álcool etílico + CO2

•Ácido lático

•Ácido acético

•Ácido butírico

Page 59: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Usos industriais de diferentes tipos de fermentaUsos industriais de diferentes tipos de fermentaççãoão

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Page 60: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

�Respiração anaeróbia e fermentação não requerem oxi gênio;

�Processos anaeróbios obtêm menos energia que os aer óbios, levando ao

crescimento mais lento das bactérias anaeróbias;

�Bactérias anaeróbias auxiliam no ciclo do N e S;

�Bactérias anaeróbias formadoras de metano contribue m para a elevação da

temperatura da Terra;

�Produtos da fermentação podem ser utilizados para a identificação das

bactérias anaeróbias;

Metabolismo: Fisiologia dos microrganismos procario tos Metabolismo: Fisiologia dos microrganismos procario tos anaeranaer óóbiosbios

Page 61: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Processos de produProcessos de produçção de energia nos ão de energia nos microrganismosmicrorganismos

Processos de

produção de

energia

Aceptor final de H

(e-)

Tipo de

fosforilação

para gerar ATP

Moléculas de ATP

produzidas por

molécula de glicose

Respiração aeróbia

Oxigênio molecular (O2)

Em nível de substrato e oxidativa

38 (procariotos)

Respiração anaeróbia

Geralmente subst. inorg. (NO3

-, SO42-,

CO32-)

Em nível de substrato e oxidativa

Variável (menor que 38 e maior que 2)

Fermentação Molécula orgânica Em nível de substrato

2

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Catabolismo dos lipCatabolismo dos lipíídeos e das protedeos e das proteíínasnas

62

Page 63: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Vantajoso!! Não compete com quimiorganotróficosUtilizam produtos de excreção!!

Fonte de EnergiaOrganismos capazes de obter energia a partir de

Compostos químicos Quimiotróficos

Compostos orgânicos Quimiorganotróficos

Glicose + O2 � CO2 +H2O

Compostos inorgânicos Quimiolitotróficos

H2 + O2 � H2O

ATP

ATP

Diversidade metabDiversidade metabóólica dos microrganismoslica dos microrganismos

Page 64: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Fototróficos � são aqueles que possuem pigmentos que lhes permitem utilizar a luz como fonte de energia

� células muito coloridas

Fonte de EnergiaFonte de Energia

Page 65: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Fonte de CarbonoFonte de CarbonoTodas as células precisam de carbono com um dos

principais nutrientes

Heterotróficos � requerem um ou mais compostos orgânicos como fonte de carbono

Autotróficos � quando CO2 corresponde à fonte de carbono

Organismos quimiorganotróficos são sempre heterotróficos

Todos os fototróficos e muitos quimiolitotróficos são autotróficos

Produtores primários � sintetizam matéria orgânica a partir de CO2

Quimiorganotróficos alimentam-se diretamente dos produtores primários ou de seus produtos de excreção

Page 66: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Diversidade metabDiversidade metabóólica dos microrganismoslica dos microrganismos

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QuQuíímicamica LuzLuz

Composto Composto

orgânicoorgânico COCO22

Composto Composto

orgânicoorgânico COCO22

Composto Composto

orgânicoorgânico

Composto Composto

inorgânicoinorgânico

(Adaptado de Tortora et al., 2005)

Page 67: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Pigmentos fotossintetizantesPigmentos fotossintetizantes

- Localizados nas membranas citoplasmáticas - em invaginaçõesou em membranas multicamadas – ou em clorossomos.

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Membranas lamelares de uma bactéria púrpura halofílica.

Micrografia eletrônica de uma seção fina da cianobactéria Synechocystis. As setas

indicam a posição das membranaslamelares.

Page 68: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

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Clorossomo de bactérias verdes sulfurosas e verdes não sulfurosas. (a) Micrografia eletrônica de uma célula da bactéria verde sulfurosa Pelodictyon clathratiforme. Observe os clorossomos (setas). (b) Modelo da estrutura do clorossomo. O clorossomo (verde) encontra-se estreitamente associado à

superfície interna da membrana citoplasmática. As moléculas de bacterioclorofila (Bcl) antena (Bcls c, d ou e) se organizam em conjuntos tubulares no interior do clorossomo. A energia é transferida a partir dessas bacterioclorofilas, através das moléculas captadoras de luz (CL) de Bcl a para Bcl a do centro de

reação (CR), situada na membrana citoplasmática (azul). As proteínas da placa da base (PB) atuam como conectores entre o clorossomo e a membrana citoplasmática. (Madigan et al., 2004)

Page 69: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

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Organização do complexos protéicos na membrana fotossintética de uma bactéria púrpura fototrófica. O gradiente de prótons gerado pela luz é utilizado na síntese de ATP, catalisada pela ATP sintase (ATPase). CL, complexos de bacterioclorofila

captadores de luz; CR, centro de reação; Bph, Bacteriofeofitina; Q, Quinona; Fe-S, proteína contendo ferro e enxofre; bc1, complexo citocromo bc1; c2, citocromo

c2. (Madigan et al., 2004)

Page 70: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Pigmentos fotossintetizantes em procariotosPigmentos fotossintetizantes em procariotos

- Clorofila a: cianobactérias. Absorve a luz vermelha (680nm) e azul (430nm), transmitindo a luz verde.

- Bacterioclorofilas: presentes nas bactérias púrpuras e verdes (que realizam fotossíntese anoxigênica).

- bacterioclorofila a: máximo de absorção entre 800 e 925 nm.

- outras bacterioclorofilas: 670 ao 1040nm.

- Pigmentos acessórios: ficobilinas e carotenóides

- Ficobilinas: cianobactérias e cloroplastos de algas vermelhas. Absorvem nos comprimentos de 530 nm (ficoeritrina) e 620 nm(ficocianina).

- Carotenóides: são amarelos, vermelhos, marrons ou verdes; absorvem a luz na região azul do espectro. Função primária de fotoproteção –protege a célula do produto da fotoxidação – oxigênio singleto.

70

Page 71: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

71

Estruturas da clorofila a e bacterioclorofila a —

moléculas correspondendo a tetrapirróis contendo

magnésio.As duas moléculas são idênticas, exceto pelas regiões assinaladas em

amarelo e verde. Os espectros de absorção ao

lado de cada molécula correspondem a (a) células

da alga verde Chlamydomonas; (b) células da bactéria fototrófica púrpura Rhodopseudomonas

palustris.(Madigan et al., 2004)

Page 72: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

72(Madigan et al., 2004)

Page 73: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Células vivas compartilham as mesmas

necessidades nutricionais básicas, mas diversas

células ou tipos celulares possuem diferentes

necessidades específicas.

Repertório de biossínteseRepertório de biossíntese

Page 74: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

UtilizaUtilizaçção da Energia ão da Energia -- BiossBiossííntesentese

Biossíntese de Compostos Nitrogenados

Biossíntese de Carboidratos

Biossíntese de lipídios

Fixação de nitrogênio - Aminoácidos, Proteínas, Nucl eotídeos e ácidos nucléicos

Fixação de CO 2 -- Triose, pentose, hexoses, nucleotídeos e polissaca rídeos

Biossíntese de fosfolípides e ácidos graxos de cadei a longa

Page 75: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Pelczar Jr. et al., Microbiologia e aplicações, 2 ed., Makron Books, 1 996

UtilizaUtilizaçção da Energia ão da Energia -- BiossBiossííntesentese

Page 76: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Hipertermófilas

Diversidade procariDiversidade procarióótica tica –– BacteriaBacteria

- Domínio Bacteria: 17 Filos principais, conhecidos a partir de estudos de culturas laboratoriais.

- Filo Proteobacteria: grupo com maior diversidade filogenética, com 5 subdivisões (alfa, beta, gama, delta, epsilon).

76

Page 77: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Diversidade procariDiversidade procarióótica tica –– ArchaeaArchaea

- Domínio Archaea: 2 Filos principais - Euryarchaeota e Crenarchaeota.

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Termofílicos e muito acidófilos

Halofílicos extremos

Hipertermofílicos

Hipertermófilos de hábitatsvulcânicos marinhos

Hipertermófilos de hábitatsvulcânicos terrestres

Metanogênicos

Page 78: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

CaracterizaCaracterizaçção e Classificaão e Classificaççãoão

Page 79: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

The Prokariotes, volume 1

Page 80: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Diversidade procariDiversidade procarióótica tica –– BacteriaBacteria e e ArchaeaArchaea

- Bergey´s Manual of Systematic Bacteriology (1ª. Edição na biblioteca do IFSC). (http://www.springer.com)

80

Volume Bergey´s 1ª. Ed. (1984-89) Bergey´s 2ª. Ed. (2001-09)

1Bacteria gram-negativas de interesse médico ou importânciaindustrial

Archaea e Bacteria fototróficas

2Bacteria gram-positivas, excetoActinomycetes

Proteobacteria

3Archaeobacteria, Cyanobacteria

e Bacteria gram-negativasFirmicutes

4 Actinomycetes

Bacteroidetes, Planctomycetes, Chlamydiae, Spirochaetes, Fibrobacteres, Fusobacteria, Acidobacteria, Verrucomicrobia, Dictyoglomi e Gemmatimonadetes

5 -------------------------------------- Actinobacteria

Page 81: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

- Bergey's Manual of Determinative Bacteriology – 9a. Edição(1994): livro- referência no auxílio à identificação de bactérias desconhecidas. As bactérias são divididas em 35 grupos, baseados em informações fenotípicas, sem valor taxonômico.

-The Prokariotes - 2ª. Edição (1992; tem na biblioteca do IFSC): manual sobre biologia bacteriana: ecofisiologia, isolamento, identificação e aplicações. 4 volumes.

81

Diversidade procariDiversidade procarióótica tica –– BacteriaBacteria e e ArchaeaArchaea

Page 82: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Identificando microrganismos no laboratIdentificando microrganismos no laboratóóriorio

Page 83: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Chaves dicotômicasChaves dicotômicasCocos bacilos

Provas bioquím

icas

Page 84: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Porcentagem de positividade para cada teste

Testes BioquTestes Bioquíímicosmicos

Page 85: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Prova da Catalase

Fermentação de açúcares

Prova da urease: uréia libera amônia e muda o pH e por isso a cor do meio

para rosa

Testes BioquTestes Bioquíímicosmicos

Page 86: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)
Page 87: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Motilidade

• Fermentação da glicose

• Sacarose

• H2S

• Gás de glicose

• Descarboxilaçãoda Lisina

RugaiIAL

Identificação das principais enterobactérias

Page 88: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

RugaiIAL

Rugai

Page 89: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Sem in

ocul

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Sem in

ocul

ar

Esche

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Esche

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Enter

obac

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Klebs

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pneu

mon

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Enter

obac

ter

cloac

ae

Mot + Mot -

Rugai

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Rugai

Pro

vide

ncia

spp.

Uré

ia –

Pro

vide

ncia

spp.

Uré

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Ou

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gane

llam

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Pro

teus

mira

bilis

Pro

teus

vuga

ris(In

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)M

eio

não

inoc

ulad

o

Produção da fenilalaninadesaminase

Produção de Sulfeto de Hidrogênio (H2S)

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Salm

onel

lasp

p.C

itrob

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undi

iM

eio

não

inoc

ulad

o

Rugai

Produção de Sulfeto de Hidrogênio (H2S)

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Método de identificação API - BioMerieux

Método de identificação Enterotube - Roche

Page 93: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Método por detecção de antígenos

Aglutinação do látex

Page 94: Diiversiidade metabólliica dos mo (fotos)

Identificação por métodos moleculares

•Reação de PCR com primers espécie específicos

•Hibridização com sondas conhecidas

•Sequenciamento de rDNA 16S

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BibliografiaBibliografia

- Madigan et al., Microbiologia de Brock. São Paulo:Prentice-Hall, 10ª ed., 2004. Capítulos 5 e 18.

- Tortora et al., Microbiologia. Porto Alegre; ArtMed, 8ª ed., 2005. Capítulo 5.

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