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Radiação Espectro eletromagnético Efeito da radiação nos microrganismos Extremófilos. Aplicações.

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Apresentação em tema: "Radiação Espectro eletromagnético Efeito da radiação nos microrganismos Extremófilos. Aplicações."— Transcrição da apresentação:

1 Radiação Espectro eletromagnético Efeito da radiação nos microrganismos Extremófilos. Aplicações

2 Fonte principal de energia para maioria dos seres vivos Radiação com curto comprimento de onda (λ) é mais ativa Quimicamente Biologicamente

3 Espectro eletromagnético

4 Radiação Ionizante (raios X e γ ) 1. Elevada energia produz a ionização das moléculas ou radicais livres. 2. Geralmente mutagênica ou letal (a maioria das bactérias é mais resistente do que a maioria das plantas e animais) 3. Endósporos são tipicamente resistentes a radiação ionizante. Não ionizante (raios UV) 1. Comprimento de onda da UV coincide com a absorção máxima do DNA. 2. Pode ser atenuada pela luz visível particularmente na faixa do azul. Radiação visível 1. Influenciada pela turbidez do meio. 2. Intensidade influencia a fotossíntese (alguns microrganismos operam em baixas e outros em elevadas intensidades) 3. A qualidade (cor) da luz é importante e depende do habitat e dos pigmentos fotossintéticos

5 Fotossíntese Processo biossintético em que a energia luminosa é capturada e usada na produção de carboidratos Pigmentos absorvem a energia da luz e a conservam em ATP.

6 Reações LUMINOSAS energia da luz é convertida em energia química Reações ESCURO energia química é usada para reduzir CO 2 em constituintes celulares

7 Pigmentos Certas substâncias químicas (pigmentos) absorvem a luz em comprimentos de onda específicos determinados pela estrutura da molécula Quando 1 fóton de luz é absorvido a molécula fica energizada Clorofila

8 Funções dos pigmentos Absorção primária para fotossíntese Agentes de foto-proteção carotenóides absorvem luz com efeito deletério Resposta fototática Coloração é importante no reconhecimento Morfogênese e resposta sexual

9 Tipos de pigmentos Pigmentos microbianos Clorofilas Ficobilinas Carotenóides Fotossíntese Absorção de luz e foto-proteção da clorofila Ficobilinas - cianobactérias e algas - faixa do vermelho ou azul

10 Bacterioclorofilas absorvem principalmente no infra-vermelho Bactérias anoxigênicas Clorofila e ficobilinas absorvem entre o azul e o vermelho nm Bactérias oxigênicas

11 FOTOSSÍNTESE CIANOBACTÉRIAS e ALGAS aeróbia Habitat - superfície das águas FOTOSSÍNTESE BACTERIANA anaeróbia Habitat - águas profundas, superfície do lodo Absorvem no vermelho e infravermelho Absorvem no azul e vermelho Complementaridade entre bactérias e algas

12 1.Dispõem de clorofila a e b (cor verde) 2.Espectro de absorção é diferente e se complementam aumentando a faixa no espetro 3.Existe uma falha no meio do espetro. Organismos usam outros pigmentos (denominados acessórios) que absorvem comprimentos de onda não absorvidos pela clorofila. São os carotenóides e ficobilinas Clorofilas a e b cianobactérias e algas - fotossíntese oxigênica

13 Cianobactérias Cianobactérias são o maior e mais diverso grupo de bactérias fotossintéticas A 1ª edição do Bergey's Manual descreve 34 gêneros São procariotos mas seu sistema fotossintético se assemelha ao dos eucariontes. Tem clorofila a e fotossistemas I e II Usam H 2 O como doador de elétrons Crescem a superfície dos mananciais de água Com parede celular de Gram -

14 CIANOBACTÉRIAS Fotofosforilação acíclica

15 Anaeróbias obrigatórias Usam doadores de elétrons reduzidos (H 2 S) Usam comprimentos de onda de luz que permite crescer em maiores profundidades. Bacterioclorofila bactérias púrpuras e verdes sulfurosas - fotossíntese anoxigênica Fotofosforilação cíclica

16 As bactérias verdes não sulfurosas Tem membros fotossintetizantes e não fotossintetizantes. Chloroflexus é o gênero mais representativo: Geralmente presente em meios alcalinos e águas termais Em geral Chloroflexus é photoeterotrófica, mas algumas espécies crescem autotroficamente com hidrogênio ou sulfeto como doador de elétrons. Chloroflexus aurantiacus é uma espécie aeróbia facultativa. Pode fazer a fotossíntese anoxigênica e fixar CO 2 diferentemente de outros fototróficos: pela via do hidroxipropionato. Formam camadas verde oliva. Precisam de pouca luz Chloroflexus + cianobactéria

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18 Aspectos deletérios Radiação ionizante ( raios X e γ < 200 nm) Radiação não ionizante (raios UV nm)

19 Radiação 1. Ionizante – poder penetrante profundo e danifica o DNA (quebra) Raios gama, X, elétrons Usados para esterilizar equipamentos médicos e produtos alimenticios 2. Não ionizante – pouco poder penetrante, usado para esterilizar o ar, água e superficies sólidas UV produz dímeros de timina e pirimidina o que interfere na replicação.

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21 Radiação ionizante Raios X e γ Causam a formação de íons que reagem com nucleotídeos e no esqueleto da desoxiribose - ruptura da estrutura química. Mutações MORTE Células dispõem de mecanismos de reparo: excisão dos nucleotídeos.

22 DNA danificado pode ser reparado por dois tipos de mecanismos: 1.FOTOREATIVAÇÃO: dímeros separam na presença da luz 2.REATIVAÇÃO no escuro: dímeros são excluídos e substituídos na ausência da luz Radiação Ultravioleta

23 Radiação Visível - Luz visível Em elevadas intensidades gera oxigênio na forma ( 1 O 2 ) PODEROSO AGENTE OXIDANTE - Pigmentos carotenóides Protegem muitos microrganismos da fotooxidação

24 Radiação e alimentos (preservação) Radiação gama usada para esterilizar alimentos, mata insetos, parasitas e impede a frutificação das plantas.

25 Tétrades D. radiodurans Carotenóides (fotoproteção) Conan, a bactéria Simples bactéria poderá se tornar o Turista acidental do espaço

26 Deinococcus radiodurans Bactéria descoberta em 1956 em lata de carne irradiada Temperatura ótima de crescimento 30 °C Quimiorganotrófica com metabolismo respiratório Genoma sequênciado Na fase estacionária dispõem de 4 cópias de cromossomos/célula e até 10 cópias na fase exponencial de crescimento Extremamente resistente a efeitos letais e mutagênicos da radiação ionizante e outros agentes físicos e químicos que danificam o DNA

27 Para além da radiação solar no espaço existe ainda radiação cósmica e galáctica. Os perigos da UV e radiação ionizante vão desde a inibição da fotossíntese até dano nos ácidos nucléicos: Dano direto no DNA ou Dano indireto através da produção de O 2 reativo, que pode alterar a sequência ou quebrar o DNA

28 Deinococcus radiodurans, suporta 20 kGy de radiação gama e ainda elevados níveis de UV. Suporta radiações que destroem o genoma em pedaços só que ele pode consertar o genoma total em um único dia. Sua tolerância é devida a: Uso na clonagem de microrganismos com capacidade para Remediar locais contaminados com radiação

29 Dessecação e resistência a radiação

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