bactérias fototrófica : púrpuras sulfurosas e púrpuras não sulfurosas
DESCRIPTION
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. MORFOLOGIA. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Bactérias fototróficaBactérias fototrófica : Púrpuras : Púrpuras sulfurosas e Púrpuras não sulfurosas e Púrpuras não sulfurosassulfurosas
Cristiene Gonçalves M.David Fernandes Deise Mariana PachecoPaloma Veloso Campos
Belo Horizonte
2009
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais CEFET-MG
MORFOLOGIA MORFOLOGIA
Morfologia das bactérias púrpuras sulfurosas
Morfologia das bactérias púrpuras não sulfurosas
BACTÉRIA/ FORMAS E CARACTERISTICAS CLASSIFICASSÃO SEGUNDO Bergey´s Manual.
Beggiatoa Bactéria deslizante longa e filamentosa, não frutificante, quimiolitotrófica, não fotossintética,Gram negativa e aeróbica. Assemelham-se morfologicamente as cianobactérias, porém não éfotossintética. Utiliza a oxidação do H2S comofonte de energia, acumulando grânulos de enxofre no interior de seu citoplasma, e utiliza o CO2 comofonte de carbono
Bactéria deslizante oxidante de enxofre.(púrpura sulfurosa)
ThiobacillusBacilo Gram negativo, quimiolitotrófica, não fotossintética e aeróbica. Obtêm energia pelaoxidação do sulfeto de hidrogênio ou enxofre elementar, produzindo sulfato, e utiliza o CO2 como fonte de carbono.
Bactéria incolor oxidante do
enxofre.(púrpuras sulfurosas)
ChromatiumCoco ou bacilo Gram negativo, fotoautotrófica púrpura sulfurosa e anaeróbica. Possuidepósitos internos de enxofre. Obtêm energiapor meio de reações fotoquímicas e produz seus materiais celulares a partir do CO2 . Sua fotos-síntese difere da fotossíntese das plantas pornão gerar o oxigênio durante o processo. (fotossíntese anoxigênica).
Bactéria púrpura do enxofre(Púrpura sulfurosa)
Rhodopseudo-monas
Bacilo flagelado, Gram negativo, fotohete-rotrófica e microaerófila. Utiliza a luz como fonte de energia mas não podem converter o CO2 em açúcar.Utiliza compostos orgânicoscomo fonte de carbono.
Bactéria púrpura não relacionada ao enxofre.(púrpura não sulfurosas)
RhodospirillumEspiralada flagelada, Gram negativa, fotoheterotrófica e microaerófila. Utiliza aluz como fonte de energia mas não pode converter o CO2 em açúcar.Utiliza compostos orgânicos como fonte de carbono.
Bactéria púrpura não relacionada ao enxofre. (púrpura não sulfurosas)
DesulfovibrioVibrião. Anaeróbica obrigatória utiliza as formas oxidadas do enxofre, tais como sulfatos (SO4
2–) ou enxofre elementar (S0) como aceptor final de elétron. O produto desta reação é o sulfeto de hidrogênio.
Bactéria dissimilatória redutora do sulfato ou enxofre.
FISIOLOGIAFISIOLOGIA
As bactérias púrpuras fototróficas como aspúrpuras 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
Esta é reduzida quando a tensão de
oxigênio é baixa, e possui um maior
desenvolvimento quando ocorre sob
condições anaeróbias.
As bactérias fototróficas anoxigênica
aeróbia, produzem bacterioclorofila
aa e pigmentos carotenóides
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
Estas evidenciam a incapacidade de utilização
da bacterioclorofila no crescimento anaeróbio
como o aspecto diferencial deste grupo de
microrganismo
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
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
Nas bactérias púrpuras fotossintéticas podem
apresentar empilhamentos laminares ou tufos de tubos
contínuos com a membrana plasmática
Critérios de classificação Critérios de classificação
Como critérios de classificação das bactérias
anoxigênicas fototróficas pode-se citar :
• hibridização do DNA_RNA,
• tipo de pigmentação,
• estruturas dos lipopolissacarídeos,
• a utilização dos substratos orgânicos,
• morfologia da membrana citoplasmática,
• composição do DNA,
• lipídeos e quinonas,
• assimilação de sulfato
As bactérias fotossintetizantes anoxigênicas são
sistematicamente encontradas em duas ordens e
em quatro famílias. A ordem Rhodospirillales
inclui as famílias Chromatiaceae (bactérias
púrpuras sulfurosas)
Rhodospirillaceae (bactérias púrpuras não
sulfurosas); a ordem Chlorobiales compreende
as famílias Chlorobiaceae (bactérias verdes
sulfurosas) e Chloroflexaceae (bactérias verdes
não sulfurosas)
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
Dentre as bactérias púrpuras, as
Chromatiaceae formam glóbulos de enxofre
intracelulares a partir de H2S, exceto
Ectothiorhodospira que o deposita
extracelularmente.
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
As bactérias fotossintetizantes utilizam ainda,
como fonte de nitrogênio, os seguintes
compostos:
• nitrogênio amoniacal,
• nitratos,
• uréia,
• aminoácidos,
• peptonas,
• extrato de levedura,
sendo este último fonte de carbono
e também fator de crescimento
Os açúcares quase não são assimilados, exceto
aerobicamente no escuro; já os polissacarídeos e
os biopolímeros nunca são utilizados
Rhodospirillales (gênero que corresponde as Rhodospirillales (gênero que corresponde as Bactérias púrpuras sulfurosas e não Bactérias púrpuras sulfurosas e não sulfurosas)sulfurosas)
ChromatiaceaeChromatiaceae
Rhodospirillaceae Rhodospirillaceae
FATOR DE CRESCIMENTOFATOR 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.
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
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
ECOLOGIAECOLOGIA
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,
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
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
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
Os ciclos biogeoquímicosOs ciclos biogeoquímicos
São responsáveis pela conversão e
movimentação de determinados elementos
químicos, por meio de reações
bioquímicas, na biosfera.
Estes ciclos podem ser classificados em:
1) Tipos gasosos – Reservatório situado na atmosfera
ou hidrosfera.
2) Tipos sedimentares – Reservatório localizado na
crosta terrestre.
MicrorganismosMicrorganismos
• Participam na movimentação dos
ciclos biogeoquímicos
• Promovem a reciclagem dos
elemento químicos, permitindo
assim a manutenção da vida na
Terra
Ciclo do carbonoCiclo do carbono
• A primeira etapa do ciclo do carbono
compreende o processo da
fotossíntese, no qual organismos
autotróficos fixam o dióxido de
carbono (CO2)
Nesta etapa organismos autotróficos
fotossintéticos fixam CO2 por meio
de reações luminosas.
Ex: algas, cianobactérias, bactérias verdes e
púrpuras
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)
Equação da fotossíntese anoxigênica:
CO2 + H2S C6H12O6 + S
Equação da fotossíntese oxigênica:
6 CO2 + 6 H20 C6H12O6 + 6 O2
Figura 1: Ciclo do Carbono
Ciclo do enxofreCiclo 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
◦Na sua forma elementar não pode ser
utilizado por organismos- superiores
◦Para ser utilizado é necessário que
microrganismos oxidem o enxofre elementar
em sulfatos
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.
• Tiobacillus: bactéria quimiolitotrófica,
oxida o enxofre segundo a reação:
S0 + 3/2 H2O + 1O2 SO42- + 2H+
O sulfato (SO42-) gerado pode ser
assimilado por vegetais, algas e
outros organismos heterotróficos,
sendo incorporados aos
amimoácidos que contém enxofre
em sua estrutura
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
A oxidação do ácido sulfídrico feita
pela bactéria púrpura Chomatium
6 CO2 + 6 H2S C6H12O6 + 6 S
Figura 4 – Ciclo do enxofre
Ciclo do nitrogênioCiclo do nitrogênio
Figura 5 - Ciclo do nitrogênio
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.
Referencias bibliográficas 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: Progetto Finalizzato CNR Promocione della Qualitá dell’Ambiente, 1982. 205 p.
• 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