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MICROBIOLOGIA AMBIENTALPROFA. DRA. PATRICIA DALZOTO
PROFA. DRA. IDA CHAPAVAL PIMENTELDEPARTAMENTO DE PATOLOGIA BÁSICA
LABMICRO
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Microbiologia
• http://people.ufpr.br/~microgeral/
• http://people.ufpr.br/~labmicro/
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Bibliografia recomendada
TORTORA, 2011 TORTORA, 2005
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Bibliografia recomendada
TORTORA, 2008.
MicrobiologiaTRABULSI, 2004
Microbiologia
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Bibliografia recomendada
Microbiologia de Brock, 2010 Introdução à Microbiologia, 2011
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Bibliografia recomendada
PELCZAR, 1996. Microbiologia
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Bibliografia recomendada
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Avaliação
• Prova teórico-prática
• Participação em aulas
• Seminários
• Cada aluno apresentará um seminário sobre um artigo científico
• Artigos publicados de 2010 até 2014
• Periódicos:
• Environmental Microbiology
• Applied and Environmental Microbiology
• Microbes and Environmental
• Journal of Microbiology and Biotechnology
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Microbiologia
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Microbiologia
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Perspectivas históricas da Microbiologia
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Classificação dos seres vivos
• Whitaker, 1959
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Classificação dos seres vivos
• 1978 – Carl Woese
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Importância dos micro-organismos
• Industrial: fermentação – etanol, acetona, ácidos orgânicos.
• Alimentos: Vinho, queijo, iogurte, pão, conservas.
• Biotecnologia: produtos recombinantes – insulina humana, vacinas .
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Importância dos micro-organismos
Ambiental e Aplicada
Energia para os ecossistemas
Fixadores de matéria orgânica
Decompositores
Simbioses
▪ Líquens
▪ Endofíticos
▪ Micorrizas
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Importância dos micro-organismos
• Ambiental e Aplicada
• Biorremediação
• Controle biológico
• Biocorrosão
• Qualidade da água
• Segurança alimentar
• Biotecnologia
• Diagnóstico
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Microbiologia Ambiental
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Microbiologia ambiental
• Estudo dos micro-organismos e suas atividades noambiente para o entendimento do seu papel namanutenção da biosfera e seu uso potencial naremediação de locais que tenham sido modificados.
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Microbiologia aplicada
• Exploração de micro-organismos, suas atividades eseus produtos para o benefício da sociedade.
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Ecologia microbiana
• Estudo das interações entre populações de micro-organismos e entre estas populações e outrosorganismos de outros níveis tróficos.
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Diversidade biológica
• 5 milhões de micro-organismos – estimativa
• 100.000 identificados por marcadores (metagenômica)
• Mais de 10.000 espécies de bactérias.
• Estima-se que existam 1,5 milhões de espécies de fungos, porém são conhecidas cerca de 69.000.
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Acredita-se que 99% dos micro-organismos não sãocultiváveis
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MicrobiologiaAmbiental
Microbiologia do solo
Microbiologiado ar
Descarte de poluentes/
Biorremediação
Microbiologia aquática
Qualidadeda água
Microbiologia industrial
Segurançaalimentar
SegurançaOcupacional/Controle da
saúde
Microbiologia diagnósticaBiotecnologia
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Micro-organismos e o ambiente
• Micro-organismos estão em todos os lugares.
• Dentro e sobre o corpo de animais.
• Nos objetos que tocamos, usamos, comemos e bebemos.
• Superfícies imersas – biofilmes.
• Plantas.
• No interior da terra.
• Extraterrestres?
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Ecologia Microbiana
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Ecologia Microbiana
• Relações entre plantas e micro-organismos.
• Relações entre animais e micro-organismos.
• Microbiologia do Solo .
• Microbiologia do Ar.
• Microbiologia da Água.
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Interações
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Interações positivas - cooperação
• Quorum sensing.
• Acesso a novas fontes de nutrientes ou habitats.
• Mecanismo protetor.
• Trocas genéticas: conjugação, transformação, transdução.
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Interações negativas - competição
• Substratos, hospedeiros ou presas disponíveis.
• Acumulação de substâncias tóxicas (alta densidade populacional).
• Genes que codificam substâncias inibidoras ou letais ex.: bacteriocinas.
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Interações entre diferentes espécies
• Neutralismo
• Comensalismo
• Competição
• Predação
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Interações entre diferentes espécies
• Simbiose
• Obrigatoriedade.
• bi-direcional.
• proximidade física.
• Especializada.
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Relações simbióticas
• Líquens
• Micro-organismos do rúmen
• Endofíticos
• Micorrizas
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Líquens
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Líquens
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Líquens
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Interações microbianas no rúmen
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Interações microbianas no rumen
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Interações entre diferentes espécies
• Amensalismo (Antibiose)
• Antibióticos.
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Antibiose
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Interações entre diferentes espécies
• Parasitismo
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Parasitismo – vírus x bactéria
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Parasitismo – bactéria x bactéria
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Parasitismo – fungo x fungo
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Parasitismo – fungo x fungo
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Parasitismo – bactéria x fungo
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Parasitismo – bactéria x inseto
![Page 62: MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - docs.ufpr.brmicrogeral/2014MicroambientalAULAS.pdf · Microbiologia Biotecnologia diagnóstica. Micro-organismos e o ambiente](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051407/5ae8b37d7f8b9a087790136d/html5/thumbnails/62.jpg)
Parasitismo – bactéria x planta
Agrobacterium tumefasciens
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Plasmídeo T de A. tumefasciens
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Infecção da planta
Stanton B. Gelvin Nature 433, 583-584(10 February 2005)
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Micro-organismos endofíticos
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Endofíticos
• Micro-organismos que vivem no interior de plantas sem causar doenças.
• Todas as plantas têm endófitos.
• Podem ser mutualistas ou patógenos latentes.
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Isolamento de micro-organismos endofíticos
Ramirez et al.
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Isolamento de micro-organismos endofíticos
Ramirez et al.
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Isolamento de micro-organismos endofíticos
Ramirez et al.
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Isolamento de micro-organismos endofíticos
Ramirez et al.
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EndofíticosExemplo de fungos endofíticos isolados de Centaurea sp.
George Newcombe, 2009
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Potencial biotecnológico dos endófitos
• Proteção da planta contra ataque de insetos
• Produção de substâncias de interesse industrial, farmacológico e médico
• Enzimas
• Antibióticos
• Imunomoduladores
• Taxol
• Controle biológico
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Bioprospecção
• Busca por novos micro-organismos com propriedades de interesse biotecnológico.
• Solo
• Areia
• Plantas
• Outros nichos
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Após o isolamento dos micro-organismos
• Caracterização morfológica
• Macromorfologia
• Micromorfologia
• Identificação taxonômica
• Testes de atividade antagônica
• Isolamento e caracterização da substância de interesse
• Patente
• Testes de toxicidade
• Comercialização
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Grupos morfológicos
G1 G2 G3 G4 G5
G6 G7 G8 G9 G10
G11 G12 G13 G14 G15
G16 G17 G18 G19 G20
G21 G22 G23 G24 G25
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Identificação - micromorfologia
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Identificação - micromorfologia
G1 Acremonium sp G2 Curvularia sp G3 Curvularia sp
G4 Curvularia sp G5 Bipolaris sp G7 Curvularia sp
G15 curvularia sp G19 Curvularia sp G21 Aspergillus sp
G24 Alternaria sp G24 Alternaria sp G25 Bipolaris sp
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Identificação molecular
• Purificação do DNA
• Sequenciamento
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Micorrizas
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Micorrizas
MYCO RHIZA
• Relações simbióticas entre fungos e raízes de plantas.
• Presentes em 95% dos gêneros de plantas.
FUNGO RAÍZ
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Micorrizas
• Surgiram há cerca de 400 milhões de anos.
Fóssil de fungo micorrízico associado simbioticamente a Aglaophyton, planta vascular
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Micorrizas
• Só foram reconhecidas e tratadas cientificamente no final do século XIX (1885).
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Micorrizas
• Botânico Alemão Albert Bernhard Frank.
• 1º a utilizar o termo Micorriza.
Gartenzeitung (nicht Gartenflora) 1885, p. 421.
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Micorrizas
Demonstrou que as raízes dos pinheiros tinham fungos não prejudiciais, e que o micélio poderia absorver os nutrientes do solo.
Provou experimentalmente:
“um órgão morfologicamente característico e com dependência fisiológica íntima e recíproca”.
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Micorrizas
• As micorrizas representam uma associação extremamente importante para a produção vegetal, para a manutenção da qualidade do solo e para a conservação de espécies vegetais ameaçadas de extinção.
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Classificação geral
• Ectomicorriza
• Endomicorriza
• Ectendomicorriza
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Classificação
Atualmente:
1. Ectomicorriza (apenas cerca de 3% das Espermatófitas)
2. Micorrizas Arbusculares (MAs) – Endomicorriza
3. Ectendomicorriza
4. Arbutóide (Ordem Ericales)
5. Monotropóide (Ordem Ericales)
6. Ericóide (Família Ericaceae)
7. Orquidóide (Família Orquídaceae)
Smith & Read, 1997; Brundrett et al., 1996
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1- Ectomicorrizas
• Hifas entre as células corticais da raiz (intercelular).
• Formando uma estrutura característica que substitui a lamela média.
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1- Ectomicorrizas
Rede de Hartig
local onde ocorre a troca de nutrientes com a planta
(células de transferência)
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1- Ectomicorrizas
• Maioria apresenta o manto fúngico ao redor das raízes. local de armazenamento
temporário de nutrientes
Endoderme
Tecidovascular
Células do córtex
Rede deHartig Manto micelial
www.cdeea.com/index.html
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1- Ectomicorrizas
• Modificações macroscópicas das raízes.
• Pode variar em espessura, cor, textura.
• Pode alterar a morfologia das raízes resultando em bifurcações e agrupamentos.
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1- Ectomicorrizas
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1- Ectomicorrizas
• As hifas prolongam-se para o solo e podem se
agrupar formando rizomorfos visíveis a olho nu.
estruturas tubulares
especializadas no transporte de
nutrientes e água a longas
distâncias
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Associação ectomicorrízica em Pinus contorta (Raven, 2001)
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1- Ectomicorrizas
• São encontradas em aproximadamente 3% das
plantas.
• Principalmente em plantas lenhosas de clima
temperado.
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1- Ectomicorrizas
Pinaceae
Salicaceae
Betulaceae
Fagaceae
Myrtaceae
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1- Ectomicorrizas
• 5000 espécies de fungos formam ectomicorrizas.
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1- Ectomicorrizas
RhizopogonPisolithus
Russula
Scleroderma
Amanita muscaria
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1- Ectomicorrizas
• No Brasil, Basidiomicetos colonizam e frutificam com frequência espécies de pinos e eucalipto.
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1- Ectomicorrizas
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1- Ectomicorrizas
• Os fungos micorrízicos podem produzir corpos de frutificação acima (epígeos) ou abaixo (hipógeos) da superfície do solo.
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
• Caracterizam-se pelo desenvolvimento de arbúsculos
altamente ramificados no interior das células do
córtex da raiz.
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
• O fungo cresce intercelularmente, substitui a lamela média, depois entra nas células formando os arbúsculos entre a membrana e a parede.
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
entre a m
emb
rana e a p
arede
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
• Quando o arbúsculo é formado a membrana sofre
uma invaginação envolvendo o fungo (membrana
periarbuscular).
• Duram poucos dias, desintegram-se e novos
arbúsculos são formados.
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
local onde ocorre a troca de nutrientes entre a planta e o
fungo
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
• Apresentam vesículas - estruturas globosas de paredes espessas formadas intracelularmente.
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
form
ado
s
Armazenam lipídeos e servem
como propágulo
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
• Os esporos assexuais normalmente são formados externamente mas podem ser intracelulares .
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
form
ado
s
clamidósporos
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
• Não promovem alterações
morfológicas macroscópicas
nas raízes.
Glomus versiforme em associação com raízes de alho (Raven, 2001).
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2- Micorrizas arbusculares (MAs) ou endomicorrizas
80% das famílias de plantas são formadas por espécies
que formam micorrizas arbusculares (MAs).
Ocorrem em praticamente todas as espécies de angiospermas e
gimnospermas, além de briófitas e pteridófitas .
Fungos mais abundantes dos ecossistemas tropicais .
Sistemas agrícolas - podem representar quase 50% da biomassa
microbiana.
Siqueira e Franco, 1988; Smith e Read, 1997; Olsson et al., 1999
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Estabelecimento da relação simbiótica
O esporo germina sem
influência da planta.
O desenvolvimento da
hifa é limitado na
ausência da planta
hospedeira.
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Estabelecimento da relação simbiótica
Ocorrem alterações fisiológicas na hifa.
Planta libera exsudados (Formonometina, Biocanina A, Quercetinina, Hesperitina, Naringenina, Apigenina).
O crescimento micelial é ativado.
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Estabelecimento da relação simbiótica
Permite colonizar o hospedeiro.
Forma-se por pressão mecânica e degradação enzimática parcial da parede celular vegetal (pectinases, celulases e hemicelulases produzidas pelo fungo).
Ocorre a diferenciação da hifa infectiva em apressório e a penetração (processo de infecção propriamente dito).
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Estabelecimento da relação simbiótica
Colonização do córtex e
penetração intracelular.
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Formação dos arbúsculos para a troca de nutrientes.
Alterações celulares:núcleo mais central,cromatina descondensa,vacúolo fragmenta-se,reorganização do citoesqueleto, plastos tubulares.
Formação dos arbúsculos para a troca de nutrientes Formaç
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Formação de um micélio
extra-radicular produtor
de esporos.
O citoplasma dos
simbiontes nunca se
mistura - são separados
pelas membranas
plasmáticas da planta e do
fungo - interface
simbiótica.
Estabelecimento da relação simbiótica
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3- Ectendomicorrizas
É um tipo intermediário entre as endomicorrizas e
as ectomicorrizas.
Recobertas pelo manto micelial (ou ausente).
Possuem rede de Hartig bem desenvolvida.
Tem alto grau de penetração intracelular
(especialmente nas partes mais velhas da raiz).
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3- Ectendomicorrizas
Ocorrem principalmente entre coníferas (Pinus) e o fungo ascomicetos do gênero Tricharina.
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3- Ectendomicorrizas
Ocorrem principalmente em plântulas de Gimnospermas
(Coníferas).
Fungos Ascomicetos: Tricharina,
Phialophora, Chloridium, Mycilium.
Quando as mudas tornam-se adultas as
ectendomicorrizas tornam-se ectomicorrizas.
Tricharina gilva
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4- Orquidoide (Família Orquidaceae)
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4- Orquidoide (Família Orquidaceae)
Têm função essencial no ciclo de vida das orquídeas.
1) As orquídeas possuem sementes com poucas reservas para o seu crescimento inicial.
2) Após a germinação, a planta é colonizada por fungos micorrízicos.
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4- Orquidoide (Família Orquidaceae)
• 3) Estes crescem no interior das sementes de orquídeas com nutrientes originados do meio (absorvidos pelas hifas).
• 4) Formam enovelamentos de hifas no interior da células.
• 5) Estas hifas degeneram-se e a orquídea absorve compostos orgânicos e vitaminas para o seu crescimento.
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4- Orquidoide (Família Orquidaceae)
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Benefícios nutricionais para a planta
• Em solos deficientes em nutrientes é essencial o
aumento da área de absorção de nutrientes para
explorar maior volume de solo.
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Benefícios nutricionais para a planta
Comparação entre uma planta de café sem micorriza e sem P com
uma planta sem P e inoculada com Gigaspora margaritae
Efeito da inoculação de Glomus intraradices em palmeiras
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Benefícios NÃO nutricionais para a planta
Proteção contra patógenos:
Proteção física devido ao manto.
Indução de mecanismos de resistência.
Competição e produção de antibióticos.
Efeito da micorrização no crescimento de ameixeira na presença do nematóide
Meloidogyne sp.
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Ciclo do Nitrogênio
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Importância do nitrogênio N2: 76% da composição da atmosfera
Compostos de nitrogênio: fundamentais para a vida (aminoácidos, proteínas em geral: tecidos musculares, hormônios, DNA, etc.)
N2O: óxido nitroso - gás de efeito estufa
Contaminação da água, eutrofização, chuva ácida, formação de ozônio na troposfera (fertilizantes).
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Fontes de nitrogênio
1. Ar (solo): N2 (plantas fixadoras)
2. solução do solo: NO3- e NH4
+
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Ciclo do nitrogênio
• Fixação biológica: 170 milhões de ton/ano;
• Fixação industrial: 80 milhões de ton/ano;
• Volatilização da NH3: 100 milhões de ton/ano;
• Denitrificação: 170 milhões de ton/ano.
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Transformação do nitrogênio no solo
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Fixação industrial de nitrogênio
• Fritz Haber: vencedor do premio Nobel de química em 1918. Síntese da amônia (NH3) a partir de hidrogênio (H2) e nitrogênio (N2).
• Carl Bosch: vencedor do prêmio Nobel da química em 1931: escala industrial na síntese de amônia.
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Fixação industrial de nitrogênio
Processo Haber-Bosch
3H2 + N2 2(NH3)
Catalisadores, temperatura e pressão elevadas
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1 – Fixação industrial de nitrogênio
• Contaminação da água
subterrânea com nitratos
• Eutrofização (proliferação
de bactérias que consomem
o oxigênio) – morte do
ecossistema aquático
0,5 5 50
kg N.ha-1.ano-1
Impacto humano
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Denitrificação (N2O)
• Óxido nitroso: molécula de efeito estufa 296 VEZES
mais potente que o CO2
• Terceiro gás em contribuição para o Efeito Estufa
• Tempo de residência médio na atmosfera: 120 anos
• Atinge as elevadas altitudes da Estratosfera (~50 km)
• Contribui para a destruição da
camada de ozônio
2 – Queima de biomassa e combustível fóssil
Impacto humano
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Fixação biológica de nitrogênio
![Page 141: MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - docs.ufpr.brmicrogeral/2014MicroambientalAULAS.pdf · Microbiologia Biotecnologia diagnóstica. Micro-organismos e o ambiente](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051407/5ae8b37d7f8b9a087790136d/html5/thumbnails/141.jpg)
Fixação biológica de nitrogênio
• Apenas procariotos são capazes de fixar o nitrogênio atmosférico
• Bacteria e Archaea
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![Page 143: MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - docs.ufpr.brmicrogeral/2014MicroambientalAULAS.pdf · Microbiologia Biotecnologia diagnóstica. Micro-organismos e o ambiente](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051407/5ae8b37d7f8b9a087790136d/html5/thumbnails/143.jpg)
Rizobactérias diazotróficas
• Simbiontes
• Endofíticas
• Associativas
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Simbiontes
• Bradyrhizobium
• Sinorhizobium
• Azorhizobium
• Mesorhizobium
• Rhizobium
• Frankia → Betulaceae, Casuarinaceae, etc
• Burkholderia → Machaerium lunatum, Aspalathus
• carnosa
• Methylobacterium → Crotalaria
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Endofíticos
• Herbaspirillum seropedicae
• Gluconacetobacter diazotrophicus
• Klebsiella sp
• Azoarcus sp
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Associativos
• Azospirillum sp
• Azotobacter sp
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Azotobacter
http://www.jic.ac.uk/SCIENCE/molmicro/Azoto5.gif
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Cianobactérias
www.enq.ufsc.br/.../CIANOBACTERIAS.jpg
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Rhizobium sp
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/organis/imagenes/rhizobium.jpg
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Bradyrhizobium sp
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Herbaspirillum sp
http://www.funpar.ufpr.br:8080/funpar/boletim/novo2/images/Image/H_seropedicae.jpg
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Azospirillum sp
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Fixação biológica de nitrogênio
• Equação geral da fixação do N (Nitrogenase é inativada por O2)
N2 + 8 H+ + 8 e- 2 NH3 + H2
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Fixação simbiótica de N2
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EspecificidadeGenus Species Host plant
Rhizobium leguminosarum bv. trifolii
“ bv. viciae
“ bv. phaseoli
tropici
etli
Trifolium (clovers)
Pisum (peas), Vicia (field beans),
Lens (lentils), Lathyrus
Phaseolus (bean)
Phaseolus (bean), Leucaena
Phaseolus (bean)
Sinorhizobium meliloti
fredii
saheli
teranga
Melilotus (sweetclover),
Medicago (alfalfa), Trigonella
Glycine (soybean)
Sesbania
Sesbania, Acacia
Bradyrhizobium japonicum
elkanii
liaoningense
Glycine (soybean)
Glycine (soybean)
Glycine (soybean)
Azorhizobium caulinodans Sesbania (stem nodule)
‘Meso rhizobium’ loti
huakuii
ciceri
tianshanense
mediterraneum
Lotus (trefoil)
Astragalus (milkvetch)
Cicer (chickpea)
Cicer (chickpea)
[Rhizobium] galegae Galega (goat’s rue), Leucaena
Photorhizobium spp. Aeschynomene (stem nodule)
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Nódulos de alfafa
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Nódulos de soja
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Fixação simbiótica de N2
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Fixação simbiótica de N2
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Garante que a concentração de O2 sejamuito reduzida dentro
do nódulo
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Rhizobium dentro do nódulo
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A nitrogenase e a fixação
1. A reação de fixação do nitrogênio caracteriza-se pela redução do N2 à NH3 (NH4
+).
N2 NH3 (NH4+)
Nase
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A nitrogenase e a fixação
2.Para que a reação ocorra, é necessário que haja um transporte de elétrons, mediado por moléculas aptas a realizá-lo.
3. A enzima nitrogenase é formada por duas unidades protéicas, a Ferro-proteína (Fe-proteína) e a Molibdênio-Ferro-proteína (MoFe-proteína), ambas capazes de transportar elétrons. Durante a reação de redução do N2, a nitrogenase é auxiliada por uma terceira molécula transportadora de elétrons, a ferridoxina.
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Leghemoglobina
• As células das raízes da planta, bem como os próprios bacterióides, precisam de O2 para a respiração celular. Mas o oxigênio (O2) é altamente inibitório para a atividade da Nitrogenase (Nase).
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Estratégias para evitar o excesso de oxigênio no nódulo
Estratégia anatômica: o parênquima do nódulofunciona como uma barreira de difusão do O2. Osespaços intercelulares são pequenos e pouconumerosos, podendo ser preenchidos com água.Logo, a entrada de O2 no interior do nódulo é muitodificultada.
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Estratégias para evitar o excesso de oxigênio no nódulo
• Estratégia bioquímica: as células vegetais da região central do nódulo produzem a leghemoglobina(hemoglobina das leguminosas). Essa molécula é um carregador de O2, que garante que os bacterióides recebam o O2 necessário para sua respiração, evitando que o gás circule livremente no nódulo.
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Genes envolvidos na fixação biológica de nitrogênio
NAS BACTÉRIAS: Família Rhizobiaceae.
• Genes nif, aparentemente estão envolvidos com asíntese da nitrogenase.
• Genes fix produzem as moléculas que regulam o processo de fixação. Por exemplo, sabe-se que o gene fix X codifica a ferridoxina nessas bactérias.
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Genes envolvidos na fixação biológica de nitrogênio
• Genes nod (nodulação) são encontrados na bactéria,sendo responsáveis pela produção da proteína querecebe o sinal químico da planta hospedeira (osflavonóides-antocianinas) e pela produção dasenzimas que sintetizam o fator de nodulação.
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Monitoramento ambiental
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3/13/[email protected]
Teste de Ames
• Bruce Ames e colaboradores, 1970s.
• Testa a mutagenicidade de diferentes compostos.
• É usado pelo FDA para testar diversas substâncias químicas, de forma rápida e com baixo custo.
• Utiliza linhagens de bactérias que são muito sensíveis a diversos agentes mutagênicos.
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3/13/[email protected]
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3/13/[email protected]
Aplicações do teste de Ames
• Sociedade Brasileira de Mutagênese, Carcinogênese e Teratogênese Ambiental (SBMCTA) → orientações básicas para realização dos testes de mutagenicidade, Cetesb/L5.621:• Produtos: químicos, naturais, sintéticos, fitoterápicos, amostras ambientais.
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3/13/[email protected]
Aplicações do teste de Ames• Controle do processo de tratamento de água de
abastecimento público em relação a:
• Remoção de compostos mutagênicos presentes nos mananciais que abastecem as estações de tratamento;
• Possível adição de substâncias mutagênicas durante o tratamento;
• Presença de substâncias com atividade mutagênica na água de consumo.
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3/13/[email protected]
Aplicações do teste de Ames• Avaliar a eficiência dos processos de tratamento de esgoto e
efluentes industriais na remoção ou presença desses compostos;
• Avaliar aditivos alimentares, corantes, pesticidas, produtos naturais, fluidos corpóreos (urina, fezes, sangue), medicamentos e materiais utilizados em biomedicina, produtos descartáveis (uso externo ou de asseio corporal);
• Caracterizar poluentes mutagênicos em estudos de impacto ambiental e proteção de ecossistemas (p/ tomada de decisões corretivas/preventivas);
• Localizar fontes potenciais de compostos mutagênicos: material particulado, solo, água, alimentos, áreas industrializadas, agrícolas, urbanas, visando o controle dos poluentes.
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3/13/[email protected]
Teste de Ames
• Linhagens auxotróficas de Salmonella typhimuriumapenas sobrevivem em meio suplementado com histidina.
• Depois do tratamento com o mutagênico, algumas células auxotróficas tornam-se selvagens, voltando a sintetizar histidina.
• Estas células sobrevivem em meio sem histidina.
• São denominadas revertentes (sofreram mutaçãoreversa).
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3/13/[email protected]
Características de linhagens mutantes de S.typhimurium
utilizadas no teste de Ames
Não sintetizam histidina.
São muito suscetíveis a mutações adicionais pois
não têm os mecanismos de reparo normais.
São mais permeáveis a substâncias químicas
(inclusive os mutagênicos potenciais) do que as
linhagens selvagens.
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3/13/[email protected]
Linhagens de S. typhimurium
com diferentes mutações TA 1535 tem uma substituição de base que produz uma mutação de
sentido trocado no gene que codifica a primeira enzima da síntese de histidina. (leucina – prolina)
TA 100 é muito similar à 1535, mas parece detectar uma gama diferente de mutagênicos.
TA 1537 tem uma mutação na matriz de leitura (deleção de um nucleotídeo) em um gene diferente de 1535.
TA 1538 tem outra mutação na matriz de leitura (inserção de um nucleotídeo) no mesmo gene de 1537.
TA 98 é similar a 1538 mas detecta mais mutagêncos do que 1538.
TA 102 bastante diferente dos demais. Tem uma mutação sem sentido, no mesmo gene de 1535.
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3/13/[email protected]
Linhagens• Culturas auxotróficas (exigência nutritiva) mais
utilizadas:• S. typhimurium (his-)
• TA1535; TA98; TA100; TA1537; TA97; TA97a; TA102.
• E. coli (triptofano)
• WP2; WP2 (pKM101).
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3/13/[email protected]
Teste de Ames
His–
bacteria
Meio sem
histidina
Meio com
histidinaMeio sem histidina
His+
bacteriaMutação reversa
Mutagênico
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3/13/[email protected]
Teste de Ames
0Controle
negativo
Controle
positivo
Placa com o
composto a
ser testado
Genotoxicidade
confirmada
Revertentes
espontâneos
controle
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3/13/[email protected]
![Page 185: MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - docs.ufpr.brmicrogeral/2014MicroambientalAULAS.pdf · Microbiologia Biotecnologia diagnóstica. Micro-organismos e o ambiente](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051407/5ae8b37d7f8b9a087790136d/html5/thumbnails/185.jpg)
3/13/[email protected]
Teste de Ames
• O ensaio deve ter (mínimo) 5 doses da amostra, 3 repetições /dose ou 7 doses com 2 repetições.
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3/13/[email protected]
Avaliação da atividade mutagênica de
1-nitropireno pelo teste de Ames
Number of colonies
increases with the dose –
mutagenicity confirmed.Number of colonies
decreases due to
toxic effects of the
tested compound
Nu
mb
er
of
revert
an
t co
lon
ies
Dose of 1-nitropyrene (micrograms per dish)
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3/13/[email protected]
Agente mutagênico x carcinogênico
Todos os agentes mutagênicos são potencialmente
carcinogênicos, mas em alguns casos, a
carcinogenicidade não é detectada.
A avaliação da carcinogenicidade em humanos é difícil
e requer a combinação de diversos testes.