Universidade do Estado do Rio de Janeiro Faculdade de Tecnologia Campus Regional de Resende Departamento de Química e Ambiental Microbiologia Industrial Principais Grupos de Microrganismos Profa: Denise Godoy E-mail: [email protected] Sistema mais recente: Arqueobacteria, Eubacteria, Eucaryotos Woese (1977) Microrganismos Procariotos Bactérias (Eubactérias) BACTÉRIAS Microrganismo Procariótico : Unicelulares sem membrana nuclear e organelas Apresentam uma única célula Células entre 0,5 a 10 micra (m) de diâmetro ou largura (maioria está entre 0,5 e 1 m) As células de bactérias podem ser vistas no microscópio com aumento de 400 a 1000 vezes Podem ser benéficas ou maléficas Estrutura da célula bacteriana Morfologia Cocos : forma esférica Bacilos e Vibrio:forma de bastonete Espirilos e Espiroqueta: forma de espirais Outras: estrela, quadrada, pleomórficas Morfologia - colônias diplococos: dois cocos: estreptococos: vários cocos em fileira; tétrades: quatro cocos; estafilococos: vários cocos semelhante a cacho de uva; sarcinas: vários cocos em arranjos cúbicos; diplobacilos: dois bacilos; paliçada: bacilos alinhados lado a lado; Roseta: bacilos se apresentam presas a uma superfície. estreptobacilos: vários bacilos em fileira; Tricomas: bacilos se apresentam alinhadas em cadeias, porém tem uma área de contato muito maior entre as células adjacentes . paliçada roseta estreptobacilos tricomas Nutrição AUTÓTROFAS: fotossíntese ou quimiossíntese Nutrição HETEROTROFAS: saprófitas = decomposição por enzimas da matéria orgânica “morta” (PUTREFAÇÃO): “reciclagem" de sais ... fermentação = ausência de O2 : álcool; vinagre; coalhada; queijos (“cura”)... mutualismo = “nódulos” de raízes de leguminosas (feijão, ervilha) (FIXADORAS DE N2 NO2- ; NO3-) parasitas patogênicas (doenças) Classificação – parede celular Presente : Gram negativa – subgrupos por motilidade e necessidade de oxigênio Gram positiva – subgrupos por morfologia e bioquímica Ausente: micoplasmas Classificação – parede celular TÉCNICA DE GRAM(1884) : esfregaço (30’). violeta genciana (1’) =corante. lugol (1’) = “mordente”. água corrente. álcool 95 oG.L. fucsina diluída = corante. água corrente = lavar secar. GRAM (+) = cor “roxa” ácido teicóico + ribonucleato de Mg mucopolissacarídeos (>60%) (peptidoglicano) Pressão osmótica 25 atm GRAM (-) = cor “rósea” lipopolissacarídeos mucopolissacarídeo s (<10%) (peptidoglicano) Pressão osmótica 8 atm Classificação – parede celular Esquema ilustrando o espesso peptideoglicano de bactérias Gram positivas (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) Classificação – parede celular Esquema da parede celular de organismos Gram negativos (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003) Eubactérias Gram-negativas GRUPO Espiroquetas CARACTERÍSTICAS Helicoidais; flexíveis; flagelo periplasmático HABITAT Na água e no lodo, em insetos, animais e seres humanos; vários são patógenos humanos Bacilos encurvados Helicoidais, em forma de vibrião Na água ou no solo; parasitas de aeróbios ou microaerófilos ou de anel; flagelo polar ou animais; alguns são patógenos imóveis humanos Cocos e bacilos aeróbios Bastonetes ou cocos Na água ou no solo; alguns são patógenos humanos, de animais ou plantas Bacilos anaeróbios Bastonetes retos ou vibriões Intestino do homem ou de facultativos animais e alguns são patogênicos; no solo, na água ou nas plantas Bactérias anaeróbias Bastonetes retos, encurvados ou Ambiente, formando H2S; trato helicoidais e cocos intestinal, causando infecções teciduais Fototróficos anoxiogênicos Anaeróbios que usam a luz como Ambientes aquáticos fonte de energia e não produzem o oxigênio Fototróficos oxigênicos Usam a luz como fonte de energia No solo e na água e produzem oxigênio Bactérias deslizantes Bastonetes ou filamentos; No solo e na água deslizam em superfícies úmidas; alguns formam corpos de frutificação Bactérias com bainha Bastonetes em cadeia ou Saprófitas aquáticas filamentos envolvidos por uma bainha tubular Bactérias gemulantes e/ou Reproduzem-se por brotamento Saprófitas aquáticas ou do solo apendiculadas e/ou formam prostecas ou pedúnculos Quimiolitotróficos Obtêm energia pela oxidação da No solo e na água amônia, nitrito, compostos sulfurados reduzidos, ferro ou Mn; muitos são autotróficos Bacilos encurvados Aquaspirillum Cocos e Bacilos Acetobacter Fototróficos oxigênicos (Cianobactérias) Anabaena Quimiolitotróficos Nitrobacter Eubactérias Gram-positivas GRUPO Cocos Bactérias esporuladas Bacilos regulares Bacilos irregulares Micobactérias Actinomicetos CARACTERÍSTICAS HABITAT Aeróbios, anaeróbios facultativos ou Saprófitas ou parasitas; anaeróbios; alguns são resistentes à algumas são patógenos radiação humanos Bastonetes ou cocos que formam No solo, na água, em insetos, endósporos resistentes ao calor; animais e humanos; alguns são Aeróbios, anaeróbios facultativos ou patogênicos anaeróbios Aeróbios ou anaeróbios facultativos No solo, na água, em produtos alimentares, no homem e em animais; alguns causam doença humana Exibem saliências, possuem forma Alguns são patogênicos para de Y ou V, ou têm um ciclo cocohumanos, animais ou plantas bacilo; Aeróbios, anaeróbios facultativos ou anaeróbios Bastonetes aeróbios álcool-ácido Saprófitas ou parasitas; alguns resistentes são patogênicos para o homem Aeróbias; formam micélio composto No solo de hifas ramificadas; multiplicam-se por fragmentação ou por produção de conidiósporos ou esporangiósporos; alguns produzem antibióticos Cocos Streptococcus Staphylococcus Bactérias esporuladas Antrax Bacillus cereus Bactérias esporuladas Bacillus thuringiensis Bactérias esporuladas Clostridium botulinum Actinomicetos Definição: São bactérias que tendem a formar filamentos ramificados chamados hifas, onde algumas famílias desenvolvem um conjunto desses filamentos (micélio). Essas são as principais diferenças entre actinomicetos e as bactérias comuns. Importância: Os actinomicetos tem grande aplicação industrial, pois muitas espécies produzem antibióticos. Além disso produzem também vitaminas B12 e enzimas como a glicose-isomerase, que converte glicose em frutose e xilose em xilulose – indústrias de alimentos. Actinomicetos Ecologia: São encontrados principalmente no solo. Alguns fatores que delimitam a existência dos actinomicetos: • matéria orgânica – são heterotróficos e utilizam carbono orgânico para seu crescimento. • faixa de pH ideal para o crescimento - 6,5 a 8,0. • Temperatura – são mesófilos, com faixa ideal de 28 a 35°C. • Umidade – interfere no seu crescimento e por isso, há preferência por baixo teor de umidade (solos secos, cerrado). Actinomicetos Morfologia: Macroscópica: Quando cultivados em meio sólido (ágar) as colônias aderem-se a ele, são secos e apresentam aspecto farináceo, podendo apresentar coloração variadas. Apresenta um cheiro característico de “terra molhada”. Em meio líquido (caldo), há formação de grumos (flocos), que ficam em suspensão ou sedimentam. Actinomicetos Morfologia: Microscópica: Existe uma infinidade de tipos de Filamentos (hifas), com formação de micélio vegetativo e do micélio aéreo, além dos esporos. Micélio vegetativo – parte do micélio que penetra no ágar, cuja função é retirar do meio os nutrientes. Micélio aéreo – parte do micélio que fica acima do ágar, produz esporos e é responsável pela reprodução dos actinomicetos. Actinomicetos Morfologia: Os esporos se formam por um processo assexuado a medida que há esgotamento de nutrientes. São menos resistentes que os esporos de bactérias. Outra forma de reprodução é através da divisão binária simples ou por fragmentação das hifas, onde cada pedaço dará origem a um novo actinomiceto. Isolamento em meio sólido Micélio aéreo Micélio vegetativo Actinomicetos Estrutura celular: Parede celular Estrutura de maior importância (taxonomia) cuja composição varia devido a existência de 60 variedades de mureína (peptídeoglicano). Todos os actinomicetos são Gram +. Membrana citoplasmática e Citoplasma Mesmas características das bactérias. Actinomicetos Nutrição: Fonte de C • heterotróficos – quimioheterotróficos Fonte de N •N orgânico (aminoácidos, peptonas) •N inorgânico (nitratos e sais de amonia) Sais minerais •fósforo, cobre, magnésio, cobalto, zinco, etc... Actinomicetos Condições de cultivo: Oxigênio •Aeróbios Temperatura •Mesófilos (28 - 37°C) pH •Neutrófilas (6,5 – 8,0) Tempo de crescimento • Em torno de 14 dias Actinomicetos Exemplos de actinomicetos: Streptomices griseus – Streptomicina Streptomices venezuela – Cloromicetina ou Clorafenicol - cocos Gram+ aeróbicos e anaeróbicos. Streptomices lincolnensis – Lincomicina – Gram + (estreptococo, pneumococo, estafilococo) anaeróbicos. Micoplasmas Não possuem parede – coram-se como Gram negativos Possuem plasticidade – podem assumir formas diferentes Atravessam os poros dos filtros bacteriológicos Podem inchar e romper-se quando repentinamente diluídos com água Não são inibidos por penicilina, apenas por antibióticos que atuam sobre outros processos metabólicos ou celulares Membrana contém colesterol Habitam as mucosas do homem e animais, podendo ser patogênicos Gênero Spiroplasma – são helicoidais, mesmo sem parede; são móveis, mesmo sem flagelo Reprodução das bactérias Reprodução assexuada das bactérias: divisão binária ou cissiparidade. Duplicação do material hereditário, que está ligado ao mesossomo (reentrância da membrana plasmática). A célula começa a crescer e os mesossomos afastam-se, levando consigo um cromossomo. Logo após, a célula se divide, dando origem a duas células-filhas com a mesma bagagem hereditária da célula-mãe. O processo dura aproximadamente 20 minutos. Reprodução das bactérias Reprodução das bactérias Reprodução sexuada - recombinação gênica Regra geral: em qualquer mecanismo de recombinação gênica nas bactérias, somente uma fração do cromossomo da bactéria doadora é transferida para a bactéria receptora. A fração doada corresponde a uma porção duplicada do cromossomo. Reprodução das bactérias Conjugação bacteriana. Duas bactérias unem-se temporariamente através de uma ponte citoplasmática. Em uma das células, denominada "doadora" ou "macho", ocorre a duplicação de parte do cromossomo. Essa parte duplicada separase e, através da ponte citoplasmática, passa para outra célula, denominada "receptora" ou fêmea", unindo-se ao cromossomo dessa célula receptora. Esta ficará, então, com constituição genética diferente daquela das duas células iniciais. Essa bactéria "recombinante" pode apresentar divisão binária, dando origem a outras células iguais a ela. Reprodução das bactérias Conjugação bacteriana. Duas bactérias unem-se temporariamente através de uma ponte citoplasmática. Em uma das células, denominada "doadora" ou "macho", ocorre a duplicação de parte do cromossomo. Essa parte duplicada separase e, através da ponte citoplasmática, passa para outra célula, denominada "receptora" ou fêmea", unindo-se ao cromossomo dessa célula receptora. Esta ficará, então, com constituição genética diferente daquela das duas células iniciais. Essa bactéria "recombinante" pode apresentar divisão binária, dando origem a outras células iguais a ela. Reprodução das bactérias Reprodução das bactérias Transformação Griffith (pneumococos) = de pedaços de DNA de “bactéria estranha”, dispersos no meio, algum é incorporado, em condições especiais e a bactéria passa a exibir o fenótipo (característica) da “doadora”. Os cientistas têm utilizado a transformação como uma técnica de Engenharia Genética, para introduzir genes de diferentes espécies em células bacterianas (bactérias transgênicas). Reprodução das bactérias Reprodução das bactérias Transdução Transferência de material genético de uma bactéria para outra, através de vírus bacteriófagos ou fago (= vetor). Reprodução das bactérias Importância das Bactérias •na farmacêutica - produção de antibióticos : - tirotricina ; bacitracina ; subtilina ; polimixina B. -ACTINOMICETOS- bactérias, mesmo lembrando fungos: estreptomicina; aureomicina;terramicina. •na agricultura fixação do nitrogênio (raízes de leguminosas: feijão, ervilha); parasitas (fitopatologia). •na indústria vinagre (fermentação acética); coalhadas (fermentação lática); queijos (“cura”): “duros”: Cheddar; parmesão; “moles”: Limburger. Importância das Bactérias •na medicina e veterinária doenças ! •em genética e biologia molecular estudos: mutação, reprodução, engenharia genética, etc. •decompositores cadeias alimentares - reciclagem ! Cianobactérias Algas azuis •As algas azuis são unicelulares, mas formam freqüentemente colônias laminares ou filamentosas. •Apesar de estruturalmente semelhantes às bactérias, as algas azuis diferem delas por possuírem clorofila, pigmento encontrado em todos os eucariontes fotossintetizantes. Existem algumas bactérias que realizam fotossíntese, mas nesse caso, o pigmento é denominado bacterioclorofila. •Os pigmentos estão associados a um sistema de membranas internas na célula, porém não há formação de nenhuma organela citoplasmática definida. Apresentam somente ribossomos. Divisão Pigmentos Parede celular Reserva Amido das Clorofila a Glicoproteínas cianofíceas Cyanophyta Ficocianina Glicogênio ad,as,ab,t (~ Ficoeritrina glicogênio) Locomoção Reprodução Não há Bipartição simples ad = água doce ( 1% sais) ; as = água salgada ( 3,5 % sais) ; ab = água salobra ; t = terrestre. Cianobactérias Cianobactérias colonizando rocha (colorizada em verde) Cianobactérias colonizando o Rio Guadiana, em Portugal Microrganismos Procariotos Arqueobactérias REINO ARQUEOBACTERIA Semelhanças entre Archaea e Eucariotos Eubactérias Archaea Não Não Nucleossomos / histonas Não SIm Organelas Não Não Cromossomos Um, circular RNA polimerase Uma: simples Um, circular Mais que uma: complexas Eucariotos Sim (envolvido por membrana) SIm SIm: mitocôndrias, lisossomos, retículo endoplasmático, etc. Mais que um Mais que uma: complexas Metionina Metionina Sensível Sensível Não Não Núcleo Aminoácido de iniciação N-formil metionina protéica Sensibilidade da síntese de proteína à toxina Insensível diftérica Peptidoglicano Sim Síntese de proteína fatores de iniciação proteínas ribossômicas fatores de alongamento os dos Archaea são mais semelhantes àqueles dos eucariotos do que aos de eubactérias RESUMO DAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS ARQUEOBACTÉRIAS GRUPOS Metanogênicas Halofílicas extremas Dependentes de enxofre Termoplasmas CARACTERÍSTICAS HABITAT Anaeróbias; produzem gás Lodaçal, brejos, açudes e lagos, metano; cocos, bastonetes sedimentos marinhos e rúmen Gram+, filamentos ondulados de bovinos; depósitos digestores Gram anaeróbios Aeróbias Gram -; algumas Ambientes com 17 a 23% de possuem bacteriorrodopsina na NaCl membrana que permite converter energia da luz em energia química Aeróbias – energia da oxidação Fontes de água quente ácidas: de S ou compostos orgânicos; 50 a 87 C, pH de 4,0 a 5,5 Anaeróbias – energia pela remoção de elétrons do gás hidrogênio ou de compostos orgânicos (S – H2S) Não possuem parede; 55 a 59 C, pH 2. Desintegramse em pH 7 Bactérias Metanogênicas Methanosarcina cocos Methanobacterium Bastonetes longos Microrganismos Eucariotos Fungos CARACTERÍSTICAS Considerados como vegetais, somente a partir de 1969 passaram a ser classificados em um reino à parte. Diferenciação das plantas: não sintetizam clorofila, não têm celulose na sua parede celular, exceto alguns fungos aquáticos, e não armazenam amido como substância de reserva. CARACTERÍSTICAS MACROFUNGOS - representados pelos COGUMELOS, importantes como alimento e em toxicologia (tóxicos e alucinógenos). Recentemente muitas pesquisas estão encontrando indícios de atividade imunomoduladora neles. MICROFUNGOS - representados pelos BOLORES e LEVEDURAS, com inúmeros aspectos importantes para o homem. macrofungo microfungo Candida albicans Penicillium Os fungos são responsáveis pela destruição de restos orgânico Os fungos gostam de ambientes úmidos, como este tronco de árvore no meio da mata Microscopia eletrônica de varredura do fungo filamentoso Aspergillus niger. Microrganismo utilizado na produção de enzimas hidrolíticas com potencial para formulação de detergentes biodegradáveis. (Micrografia obtida e gentilmente cedida por Melissa Camassola e Dr. Elliot Kitajima ) Alexander Fleming. Em destaque, cultura de Penicillium expansum Os fungos são fundamentais para o preparo de pães e vinhos e alguns queijos CARACTERÍSTICAS Eucarióticos, não fotossintéticos Podem possuir parede celular Unicelulares ou multicelulares Microscópicos ou macroscópicos Formam esporos São heterotróficos e nutrem-se de matéria orgânica morta (fungos saprofíticos) ou viva (fungos parasitários). Formas de vida Os fungos podem ser saprófitas ou parasitas. • Saprófitas – alimentam-se de matéria orgânica em decomposição vegetal e animal. • Parasitas – vivem às custas de outro ser vivo, vegetal ou animal. Quando um parasita está no vegetal é chamado de fitopatogênico, quando parasita animais, causa as doenças chamadas micoses. •Os fungos podem crescer associados às algas formando os liquens. Esta associação ou simbiose onde os dois envolvidos são beneficiados é conhecida como o mutualismo. Nesta condição, os liquens tornam-se organismos pouco exigentes, sobrevivendo aos ambientes mais hostis. Normalmente são os pioneiros na instalação de uma comunidade. Micose couve-flôr •Os fungos podem formar associações simbióticas (mutualísticas) com raízes de plantas superiores denominadas Micorrizas. (solos fumicados) Fungos ligados às maldições de faraós - esporos ESTRUTURA Os fungos podem se desenvolver em meios de cultivo especiais formando colônias de dois tipos: - Leveduriformes - são pastosas ou cremosas, formadas por microrganismos unicelulares que cumprem as funções vegetativas e reprodutivas. - Filamentosas - podem ser algodonosas, aveludadas ou pulverulentas; são constituídas fundamentalmente por elementos multicelulares em forma de tubo—as hifas. ESTRUTURA As hifas podem ser contínuas ou cenocíticas e tabicadas ou septadas. ESTRUTURA Ao conjunto de hifas, dá-se o nome de micélio. - Micélio vegetativo - se desenvolve no interior do substrato, funcionando também como elemento de sustentação e de absorção de nutrientes. - Micélio aéreo - se projeta na superficie e cresce acima do meio de cultivo. - Micélio reprodutivo - o micélio aéreo se diferencia para sustentar os corpos de frutificação ou propágulos. Imagem de microscopia de varredura eletrônica (cores adicionadas) de micélio fúngico com as hifas (verde), esporângio (laranja) e esporos (azul), Penicillium sp. (aumento de 1560 x). CLASSIFICAÇÃO - critérios Características dos esporos sexuais e corpos de frutificação presentes durante os estágios sexuais Natureza dos ciclos de vida Características morfológicas de seu micélio vegetativo ou de suas células Fungos 4) Classificação: Categoria Taxonômica Fungos limosos ou não verdadeiros Fungos inferiores Filo Mixomycota cenocíticos sem hifas não possuem parede celular na fase vegetativa assemelham-se a amebas reprodução sexuada formando esporângeos onde ocorre a meiose Filo Eumycota - Classe Oomicetes - Classe Zigomicetes unicelulares ou filamentosos (hifas cenocíticas) reprodução sexuada sem corpos de frutificação Filo Eumycota - Classe Ascomycetes unicelulares ou filamentosos (hifas septadas) reprodução sexuada por ascosporos contidos em corpos de frutificação (ascocarpo) Filo Eumycota - Classe Basidiomycota filamentosos com hifas septadas reprodução sexuada por basidiosporos contidos em corpos de frutificação (basidiocarpo) Filo Eumycota - Classe Deuteromycota filamentosos com hifas septadas não se conhecem formas de reprodução sexuada Fungos verdadeiros Fungos superiores Características relevantes Fungos Perfeitos Fungos imperfeitos CLASSIFICAÇÃO Fungos perfeitos – todos os estágios sexuais conhecidos Fungos imperfeitos (Deuteromycetes) Reino Fungi – fungos limosos, fungos inferiores flagelados, fungos terrestres Fungos limosos Durante uma de suas etapas de crescimento assemelham-se aos protozoários: não possuem parede celular, possuem movimentos amebóides e ingerem nutrientes particulados. Durante a etapa de propagação formam corpos de frutificação e esporângios apresentando esporos com paredes como os fungos típicos. Ciclo de vida Fungo limoso Fungos Inferiores Flagelados Grupos: Chytridiomycetes, Hyphochytridiomycetes, Plasmodiophoromycetes e Oomycetes Incluem todos os fungos, com exceção dos limosos, que produzem células flageladas em alguma fase do seu ciclo de vida. Oomycetes Quitrídio Fungos Terrestres DIVISÃO ZYGOMYCOTA, ZYGOMYCETES, ZIGOMICETOS Hifas cenocíticas. A reprodução pode ser sexuada, pela formação de zigósporos e assexuada com a produção de esporos, os esporangiósporos, no interior dos esporângios. •São utilizados na elaboração de produtos comerciais valiosos: -Molho de soja (shoyu), saque, tofu, misso. -Ácidos orgânicos (ác. cítrico, ác. Lático, oxálico, ác. Acético, etc…) -Esteróides para drogas contraceptivas e antiinflamatória. Reprodução assexuada Reprodução assexuada interna Fungos Terrestres DIVISÃO ASCOMYCOTA, ASCOMYCETES, ASCOMICETOS Fungos de hifas septadas, sendo o septo incompleto. A sua principal característica é o asco, estrutura em forma de saco ou bolsa, no interior do qual são produzidos os ascosporos, esporos sexuados, com forma, número e cor variáveis para cada espécie. Algumas espécies produzem ascocarpos e ascostromas no interior dos quais se formam os ascos Conídios (assexuados). •Bolor rosa do pão – Neurospora crassa. •Fungos em forma de taça e trufas. • Alguns ascomicetos são phytopatogênico outros formam Micorrizas. • Os ascomicetos Claviceps purpurea produzem alcalóides alucinógenos, incluindo os precursores do LSD, quando infectam o centeio ou outros cereais. Fungão – toxina ergotina – patologia ergotismo. ASCOS Conídios Fungos Terrestres DIVISÃO BASIDIOMYCOTA, BASIDIOMYCETES, BASIDIOMICETOS Compreende fungos de hifas septadas, que se caracterizam pela produção de esporos sexuados em forma de clava, os basidiósporos, típicos de cada espécie. Conídios ou propágulos assexuados podem ser encontrados. •Fungos superiores, perfeitos, com mais de 25.000 espécies. •Muitas espécies são comestíveis (Agaricus), outras são venenosas (Amanita) e outras alucinógenas (Stropharina e Psilocybe). • Ex: orelha-de-pau, cogumelos. Cogumelos Shiitake Cogumelos Champignom Fungos Terrestres DlVISÃO DEUTEROMYCOTA, DEUTEROMYCETES, DEUTEROMICETOS Engloba fungos de hifas septadas que se multiplicam apenas por conídios e por isso são conhecidos como Fungos Imperfeitos. Os conídios podem ser exógenos ou estar contidos em estruturas como os picnídios. A. niger NUTRIÇÃO Fonte de C • heterotróficos – quimioheterotróficos - gostam de glicose e polissacarídeos Fonte de N • N orgânico (aminoácidos, peptonas) • N inorgânico (nitratos e sais de amonia) Sais minerais • fósforo, cobre, magnésio, potássio, cobalto, zinco, etc... CONDIÇÕES DE CULTIVO •Oxigênio: aeróbios estritos. • pH: crescem em faixas muito grande – 2 à 9. • Temperatura: a maioria dos fungos é mesófilo. (25 à 30°) APLICAÇÕES INDUSTRIAIS •Produção de antibióticos • Produção de enzimas • Produção de ácidos orgânicos • Maturação de queijos (odor característicos) • Produção de alcool e bebidas alcoólicas Leveduras Leveduras Conceito: Microrganismos unicelulares imóveis (não possuem flagelos) da classe dos ascomicetos, heterotróficos (fonte de C é o C orgânico). Podem exercer metabolismo oxidativo ou fermentativo e apresenta processo de reprodução característico chamado gemulação ou brotamento. Habitat: Como são heterotróficos, surgem onde há alimento, preferencialmente açúcar, frutas, plantas, solos de pomares, etc… Leveduras Morfologia: Forma • Redondas, ovais ou cilíndricas. • Apresentam pleomorfismo – uma mesma levedura pode ter diferentes formas dependendo da idade, condições de cultivo, meio, etc… Dimensões: • São normalmente maiores que as células bacterianas, variam de 0,5 a 3 microns de diâmetro e 30 microns de comprimento. • Ao microscópio é fácil diferenciar bactérias de leveduras. Leveduras Fisiologia: Metabolismo: • Oxidativo – é aquele em que a célula realiza o ciclo de Krebs, rendendo bastante energia para a síntese do material celular (sobrevivência), em presença de O2 e baixa concentração de açúcar. • Fermentativo – é aquele que ocorre na ausência de O2 e alta concentração de açúcar. Ocorre a glicólise, na qual ocorre a transformação do piruvato em etanol. Leveduras Nutrição: • São heterotróficos, usam como fonte de carbono açúcares mono e dissacarídeos (glicose, frutose, sacarose e maltose). • Algumas leveduras usam fontes não muito convencionais, tais como querosene. Amilase – amido – maltose............................Celulase – celulose – celobiose. • Fontes de Nitrogênio: sais de amônia. • Fontes de Enxofre: sulfetos inorgânicos. • Sais minerais: sais de Na+, K+ e Mg+. • Vitaminas: são exigentes, necessitam de adições de vitaminas e algumas delas servem para acelerar o crescimento das leveduras. • 80% da célula é água. Leveduras Condições de cultivo: • Oxigênio: aeróbios estritos e anaeróbicos. • pH: crescem em meio ácido – 4 à 6. • Temperatura: de 5 à 35°, sendo a maioria mesófila. • Tempo de incubação: 24 à 48 horas Leveduras Reprodução: Assexuada: gemulação ou brotamento (principal meio de reprodução das leveduras) • Não há mistura de material genético. • As leveduras são identificadas (ao microscópio) pela produção de gemulas ou brotos. A classificação se dá pelo número de gêmulas e em que parte da célula ela se forma. Leveduras Reprodução: Assexuada: fissão binária • Ocorre o alongamento da célula com a formação de um septo, pelo qual a célula se divide em duas iguais. • As duas células-filhas ficam deformadas pelo aparecimento do apêndice, evidenciando a fissão. Saccharomyces cerevisiae Brotamento Schizosaccharomyces pombe Fissão Leveduras Reprodução: Assexuada: esporos exógenos (Blascósporos) • Os esporos são produzidos na interseção da gêmula que não se solta da célula- mãe. Pseudomicélio Leveduras Reprodução: Sexuada: esporos endógenos (Ascósporos) • Acontece em condições específicas, e é evitada industrialmente, pois as células filhas possuem características genéticas diferentes das células mães. • Ocorre mistura do material genético, os núcleos se fundem. Esféricos Anelados Leveduras Classificação: a) Leveduras com esporos • Com esporos sexuais (Ascósporos) – Saccharomycetacea • Com esporos assexuais (Blascósporos) – Sporobolomycetaceae b) Leveduras sem esporos • Cryptococcaceae Leveduras 5) Classificação: Gêneros e espécies de maior interesse: • Saccharomyces cerevisiae, S. ellipsoideus e S. calbergensis, agentes normais da fermentação alcoólica. • Zygosaccharomyces, com capacidade de se desenvolverem em líquidos com alta concentração de açúcar. E por isso, responsáveis pela deterioração de mel, melaço e xaropes. • Schizosaccharomyces, Muito comum na superfícies de frutos, no solo, no bagaço e em substratos. Leveduras 5) Classificação: Gêneros e espécies de maior interesse: • Picchia, Hansenula e Debaryomyces responsáveis pela formação de filme na superfície de líquidos de origem vegetal, ácidos. • Saccharomyces, leveduras apiculadas, indesejáveis na fermentação da uva para produção de vinho. • Endomyces vernalis , utilizável na síntese de produtos graxos. • Endomyces fiberliger, levedura capaz de produzir amilase. Leveduras 6) Aplicações Industriais: • Lêvedo de panificação (fermento biológico). Sua ativação se dá pela utilização do açúcar, ocorrendo assim a liberação do CO2 e a expansão da massa. • Proteína. As leveduras mortas, decorrente do tempo ou da temperatura são consumidas como suplementos alimentares. Leveduras 6) Aplicações Industriais: • Bebidas. Produzidas a partir da fermentação alcoólica por leveduras, variando a matéria-prima e a linhagem da levedura. a) Fermentadas: há separação das células da fase líquida. Ex: cerveja, vinho, saque... b) Fermentadas e destiladas: ocorre separação da fase líquida seguida de destilação. Ex: cachaça, rum, uísque. Etanol combustível, produzido por fermentação alcoólica. Microrganismos Eucariotos Algas Algas Fotoautotróficas Fotossíntese: Produzem O2 e utilizam CO2 Diferem das plantas por não necessitarem de um sistema vascular para transportar nutrientes – absorvem nutrientes dissolvidos diretamente. Muitas são móveis ou possuem um estágio móvel. Algas - Habitat •São encontrados em meio aquoso, rios, mares etc... As algas estão presentes em qualquer poça d’água que receba incidência de luz por algum tempo. •Algas do fitoplâncton (alimento para inúmeros seres oceânicos): São todas unicelulares e clorofiladas, e por consumirem o oxigênio da água e liberar o gás oxigênio na atmosfera na sua respiração, elas são consideradas o "pulmão do planeta", fornecendo cerca de 70% à 90% de todo nosso gás oxigênio . Algas - Estrutura Forma: •São as mais variadas possíveis. Podem ser redondas ou ovais – unicelulares, as vezes apresentam filamentos – pluricelulares. •O arranjo final das células (colônias) é muito semelhante aos vegetais superiores. Dimensões: •Pode ter de 2 a 3 micrôns e de 2 a 15 metros (macroscópicas) Algas - Metabolismo •As algas realizam metabolismo fotossintetizante, ou seja, dependem da luz para produzir energia. •Existem ainda algas heterotróficas (sem luz, usando matéria orgânica). •Algas mixotróficas – realizam metabolismo que é uma mistura dos dois. Algas - Nutrição •Fonte de carbono – as algas são autotróficas, usam como fonte de C inorgânico o CO2. Algumas são heterotróficas cuja fonte é o C orgânico da glicose. •Fonte de N – sais de amônia (NH4) nitrato e uréia. •Fonte de S – sulfatos •Fonte de P – fosfatos •Vitaminas – a maioria não exigente. •Sais minerais – para o processo enzimático. Mg – importante para a síntese de clorofila. ALGAS - classificação Natureza e propriedades de pigmentos Natureza dos produtos de reserva e armazenamento. Tipo, número, inserção (ponto de fixação) e morfologia dos flagelos. Composição química e características físicas de parede celular. Morfologia e características das células e talos. ALGAS – condições de cultivo pH – de 6 a 7. Temperatura – 20 a 30°C Tempo de cultivo – em geral de 2 a 10 dias Ex: Chlorela – 24 h Scenedesmus ALGAS - reprodução •Assexuada -Fragmentação – quebra do corpo da alga em pedaços. Cada pedaço cresce e torna-se uma alga igual a inicial. -Fissão – ocorre tanto transversal como longitudinalmente. -Divisão sucessiva - Scenedesmus -Esporos – são gerados dentro das célula mãe e expelidos para o meio (autósporos, aplanósporos e zoósporos). •Sexuada -Conjugação – crossing-over (troca de material genético) ALGAS – importância •Alimentar - Muito útil para população oriental. -Rodofíceas e feofíceas: ração para gado e aves como fonte de cálcio (casca do ovo mais dura). •Engenharia Genética - Acetabulária (unicelular de 5cm): Concluiu-se que o núcleo é a parte da célula que controla todas as partes vitais ALGAS – importância ecológica -“Pulmão do planeta” -“Pasto marinho” (base da cadeia alimentar marinha) -Eutrofização, mudança brusca de temp., pH ou salinidade – “Bloom” crescimento exagerado do fitoplâncton chamado de maré vermelha (Microcistes aeruginosas - toxinas). ALGAS – importância industrial - Diatomito: lixas para polimentos finos, creme dental, cosméticos, filtros de piscinas. - Agar- agar: remédios (laxante), espessante, meio de cultivo microbiológico. - Ácidos algínicos: estabilizante e conservante de alimentos enlatados e também em fios de sutura e em moldes dentários. - Carragena: espessante de sorvetes, pudins, remédios em emulsão, xampus, cremes etc... - Terra diatomácea: Silicatos (SiO2): Filtração – utilização na clarificação de bebidas como cerveja, vinho e sucos. Utilizada também como inseticida para grãos (dissecação). Características diferenciais dos principais grupos de algas Divisão Hábitat Morfologia Pigmentos Reservas Composiçã o da parede Algas Verdes (Chlorophyta) Água doce, algumas marinhas Uni ou multicelulares; algumas microscópicas; dois ou mais flagelos iguais apicais ou subapicais Clorofila a e b, carotenóides Amido Celulose e pectina Algas Marrons (Phaeophyta) Quase todas marinhas Multicelulares e macroscópicas; zoósporos com dois flagelos laterais Clorofila a e c, carotenóides Laminarina e gorduras Celulose com ácidos algínicos Algas Vermelhas (Rhodophyta) A maioria marinha, algumas água doce Multicelulares e macroscópicas; sem flagelo Clorofila a e d em algumas; carotenóides; ficobilinas Amido Celulose e pectina Algas douradas, diatomáceas (Chrysophyta) A maioria em ambiente marinho Unicelulares e microscópicas; um ou dois flagelos apicais iguais ou desiguais Clorofila a e c, carotenóides Crisolaminarina e óleos Compostos pécticos com material silicoso Dinoflagelados (Pyrrophyta) Ambiente marinho e água doce Unicelulares e microscópicas; dois flagelos laterais Clorofila a e c, carotenóides Amido, óleo Sem parede Euglenóides (Euglenophyta) Água doce Unicelulares e microscópicas; um a três flagelos apicais Clorofila a e b, carotenóides Paramilon, óleo Sem parede Divisão Chlorophyta (Algas verdes) Spirogyra (green alga) Alga Marrom (Phaeophyta) Fucus Durvillea antarctica (alga marrom), New Zealand Algas vermelhas Reprodução algas vermelhas Diatomáceas (Chrysophyta) Dinoflagelados (Pyrrophyta) Cystodinium cornifax Rhodomonas spp. Euglenóides (Euglenophyta) Microrganismos Eucariotos Protozoários EUCARIOTO: Protozoários Unicelulares :1 a 2000 micra (µm) podem ser fixos ameba móveis: cílios, flagelos ou pseudópodes Morfologia dos Protozoários Podem ser : ovais, esféricos ou alongados Classificação dos Protozoários rizópodes ou sarcodíneos - locomovem-se através de pseudópodes. flagelados ou mastigóforos - locomovem-se através de flagelos. ciliados - locomovem-se através de cílios. esporozoários - desprovidos de organelas locomotoras. Rizópodes Amoeba proteus Sarcodina Flagelados Chilomonas Giardia Ciliados (Cilophora) Paramecium, 1-micronúcleo, 2-cílios Esporozoários ( Sporozoa) Plasmodium Toxoplasma gondii Microrganismos Acariotos Vírus Sem estrutura celular: Acarioto ACARIOTO : Vírus acelulares, menores que procariotos e eucariotos material genético coberto por um envoltório protéico não têm vida independente se multiplicam no interior das células vivas (parasitas intracelulares) compostos por RNA ou DNA (um ou outro) • material genético nucleocapsídio • envoltório protéico = capsídeo •capsídeo é formado por capsômeros •envelope se une ao capsídeo por proteínas •envelope é formado a partir de células do hospedeiro Vírus - infecta bactérias = bacteriófago VÍRUS EBOLA HIV Morfologia dos Vírus baseada na arquiquetura do capsídeo, apresenta-se sob diferentes formas: Vírus helicoidais Vírus poliédricos Vírus envelopados Vírus complexos