aula - arqueas
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Domnio ArchaeaGrupo de microrganismos procariontes 4 filos: 844 espcies descritas
Conhecimento das ArchaeaEm 1970 vrios organismos procariticos foram isolados a partir de uma srie de ambientes considerados inspitos, quase que incompatveis com a presena de seres vivos. Temperaturas elevadas (prximas a 100C) Extrema acidez ou alcalinidade (pH 2 e 10) Altas salinidades (at 32%, 5,5 M NaCl)
***
Salinidade mdia de oceanos cerca de 3,5%.
Muitas vezes, ausncia completa de oxignio
Organismos primitivos????
Carl Woese e colaboradores (1977) realizaram estudos comparativos de sequncias de DNAr 16S e 23S de diferentes organismos
FILOGENIA
CLASSIFICAO PRTICA
PRINCIPAIS CARACTERSTICAS DIFERENCIAIS DO GRUPO DAS ARQUEASGrupos Caractersticas
Metanognicas cocos, Gram -, vivem em lodo, aude, estaes de tratamento de esgoto. Ex. Methanosarcina,
Methanobacterium, MetanospirillumHalofticas extremas Dependentes de enxofre Crescem em 17 a 23% de sal (gua do mar = 3% de NaCl), vivem em lagos salgados, tanques industriais, alimento salgado. Ex. Bacteriorrodospsina. Vivem em fonte de gua quente (50 87 e cida C) (pH menor que 5,5), aerbicas. Energia da oxidao do enxofre, ou de acares e a.cidos. Ex.
ThermoproteusTermoplasmas Ausncia de parede celular, temperatura tima: 5590 pH timo = 2, as clulas desintegram-se a pH 7. C,
Filos/ Ordens CRENARCHAEOTA (*) Ordem Sulfolobales Ordem Thermoproteales Ordem Desulfurococcales Ordem Cenarchaeales Ordem Caldisphaerales EURYARCHAEOTA Ordem Archaeoglobales Ordem Methanobacteriales(**) Ordem Methanococcales(**) Ordem Methanomicrobiales(**) Ordem Methanosarcinales(**) Ordem Thermoplasmatales(*) Ordem Thermococcales(*) Ordem Halobacteriales(***) KORARCHAEOTA NANOARCHAEOTA
Gneros representativos
Sulfolobus e Acidianus Thermoproteus e Vulcanisaeta Desulfurococcus, Acidilobus e Pyrodictium Cenarchaeum Caldisphaera Archaeoglobus, Ferroglobus e Geoglobus Methanobacterium e Methanobrevibacter Methanococcus e Methanothermococcus Methanospirillum e Methanomicrobium Methanosarcina e Methanohalobium Thermoplasma e Ferroplasma Thermococcus e PyrococcusHalobacterium e Natronococcus Organismos no cultivveis
Nanoarchaeum
(*) Termoflicos, (**) Metanognicos, (***) Haloflicos Fontes: The Procaryotes on line e NCBI on line
ARCHAEA: HabitatsAmbientes aquticos frios (podem corresponder a 34% da biomassa procaritica das guas costeiras superficiais da Antrtida) Sistema digestrio do homem e outros animais Pntanos Aterros sanitrios Tecidos vegetais Metanognicas endossimbiontes em protozorios
OBS: Podem ser encontradas nos mais diversos ecossistemas.
Crenarchaeota:- hipertermfilos, como Thermoproteus, Pyrolobus e Pyrodictium; - Maioria: quimioautotrficos; - Neste filo h tambm organismos isolados (mas ainda no cultivados em laboratrio) de ambientes frios, tais como guas ocenicas.
Yellowstone National Park courtesy of Dr. Ken Stedman
Lagoa quente, rica em enxofre, que convertido a cido sulfrico por espcies de archaea
Sulfolobus, exemplo de uma archaea do filo Crenarchaeota, habitante da lagoa ilustrada ao lado
(Adaptado de Madigan et al., 2003 - Brock Biology of Microorganisms)
EuryarchaeotaANAERBIAS. Ex: Methanococcus, Methanobacterium e Methanosarcina 2) Haloflicas - AERBIAS. Ex: Halobacterium e Halococcus. Coramse como Gram negativas, no apresentam esporos e, em sua maioria, so imveis. Geralmente possuem grandes plasmdeos (25 a 30% do DNA da clula) 1) Metanognicas
Lago hipersalino no Egito, rico em carbonato de sdio. O pH destas guas encontra-se na faixa de 10, sendo habitado por archaea halfilas extremas, tais como
Thermoplasma, uma archaea desprovida deparede celular
Halobacterium salinarum
Pilha de refugo da minerao de carvo, que muitas vezes sofre auto-combusto. Hbitat da archaea
Thermoplasma
Korarchaeota- composto por isolados identificados a partir do sequenciamento de RNAr 16S - Considerado um grupo de hipertermfilos - Poucos espcimes de Korarchaeota foram cultivados em laboratrio
NANOARCHAEOTA txon especialmente criado para a espcie Nanoarchaeum equitans descoberta em 2002
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Nanoarchaeota
C. Brochier, et al. (2005). "Nanoarchaea: representatives of a novel archaeal phylum or a fast-evolving euryarchaeal lineage related to Thermococcales?". ogy 6 (5): R42.
Micrografia de fluorescncia, empregando um corante especfico para DNA, revelando as clulas de Igniococcus (maiores) e de Nanoarchaeum equitans (menores). No quadro direita, micrografia eletrnica evidenciando a estreita associao das duas
archaea
.
Micrografia de fluorescncia empregando corantes especficos para os rRNAs de Igniococcus (verde) e Nanoarchaeum (vermelho)
Huber et al. (2002) Nature, 417:63-67.
Archaea: Estrutura celularFormas: esfricas, bacilares, espiraladas, achatadas, quadradas, discides e muitas vezes pleomrficas Tamanho: 0,1 a 15 atingindo 200 m m, com alguns filamentosos
Caractersticas especiais, que permitem desenvolvimento em uma vasta gama de ambientes
seu
Parede celular- composio e estrutura variveis - ausncia de peptideoglicano - lisozima e penicilina no atuam - Algumas espcies no apresentam - Maioria cora Gram -
Diferentes composies de parede celular presentes em archaea.
(Adaptado de Atlas, R.M. (1997) - Principles of microbiology)
Membrana CitoplasmticaMembrana Contedo protico Bacteria alto Archaea alto sulfolipdeos, glicolipdeos, hidrocarbonetos ramificados, isoprenoides, fosfolipdeos cadeia ramificada ter (di e tetraeter) CH2-OR Eukarya baixo
Composio lipdica
fosfolipdeos
fosfolipdeos
Estrutura dos lipdeos Ligao dos lipdeos
cadeia linear ster CH2-OCOR
cadeia linear ster
Ligao ter Isoprenos ramificados Anis de ciclopentano
Aumenta estabilidade (resistncia hidrlise e elevadas temperaturas)
Enzimas termoflicas e termoestveis - Substituio de aa associados a conformao flexvel (glicina, serina e alanina) por aa associados com rigidez (treonina, valina e prolina) - Substituio de aa com grupamentos quimicamente ativos (cistena, metionina e asparagina) - Maior taxa de arginina:lisina, que promove interaes polares fortes - Imobilizao dentro de uma matriz insolvel
Cromossomo: nico e circular como no domnio Bacteria. Por outro lado, sua organizao semelhante aos eucariotos, uma vez que o DNA est associado histonas.
Presena
de
ntrons
em
genes
de
RNA
de
hipertermfilos e halfilos Hipertermfilas com contedo G + C mais elevado
BacteriaCarioteca Nucleossomos/histonas Operons/RNAm policistrnicos Introns protena de ligao TATA box Organelas Cromossomos RNA polimerase Aminocido de iniciao protica Ribossomo Peptoglicano No No SIm No No No Um, circular Uma, simples N-formil metionina 70S Sim
ArchaeaNo SIm SIm sim SIm No Um, circular Mais que uma, complexas Metionina 70S No
EukaryaSim SIm No SIm SIm SIm Mais que um, linear Mais que uma, complexas Metionina 80S No
Sntese de protena
fatores de iniciao protenas ribossmicas fatores de alongamento Archaea mais semelhante Eukarya do que Bacteria
METABOLISMOQuimioheterotrficas Quimioautotrficas Fermentao rara. Ex: Hyperthermus butylicus As arqueas metanognicas apresentam vias bioqumicas raras, que atravs de sistemas enzimticos nicos, produzem o gs metano (CH4)
Via glicoltica ausente nas arqueas A glicose catabolisada por uma via oxidativa simples O ciclo de Krebs reduzido
ARCHAEA E BIOTECNOLOGIAProduo de energia (biogs e lcool) Produo de cidos orgnicos, antibiticos, aa Tratamento de efluentes PCR Enzimas extremfilas, biocatlise industrial Polmeros biodegradveis (PHB) Minerao (cobre, ouro, urnio) Plantas transgnicas (genes de halfilas) ...
Diferenas entre as membranas plasmticas das clulas de bactrias, arqueas e eucariontesMembrana Contedo protico
Bacteriaalto
Archaeaalto
Eucaryabaixo
Composio lipdica
fosfolipdeos
Sulfolipdeos, glicolipdeos, hidrocarbonetos ramificados, isoprenoides, fosfolipdeos
Fosfolipdeos
Estrutura dos lipdeos Ligao dos lipdeos
cadeia linear ster
cadeia ramificada ter (di e tetraeter)
cadeia linear ster