Radiação Espectro eletromagnético

Apresentação em tema: "Radiação Espectro eletromagnético"— 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 ) Não ionizante (raios UV)
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 energia da luz é convertida em energia química
Reações LUMINOSAS energia da luz é convertida em energia química Reações ESCURO energia química é usada para reduzir CO2 em constituintes celulares

7 Pigmentos Clorofila 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

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

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

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

12 Clorofilas a e b cianobactérias e algas - fotossíntese oxigênica
Dispõem de clorofila a e b (cor verde) Espectro de absorção é diferente e se complementam aumentando a faixa no espetro 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

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 H2O como doador de elétrons Crescem a superfície dos mananciais de água Com parede celular de Gram-

14 CIANOBACTÉRIAS Fotofosforilação acíclica

15 Bacterioclorofila bactérias púrpuras e verdes sulfurosas - fotossíntese anoxigênica
Fotofosforilação cíclica Anaeróbias obrigatórias Usam doadores de elétrons reduzidos (H2S) Usam comprimentos de onda de luz que permite crescer em maiores profundidades.

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 CO2 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 Radiação Ultravioleta
DNA danificado pode ser reparado por dois tipos de mecanismos: FOTOREATIVAÇÃO: dímeros separam na presença da luz REATIVAÇÃO no escuro: dímeros são excluídos e substituídos na ausência da luz

23 Radiação Visível - Luz visível
Em elevadas intensidades gera oxigênio na forma (1O2 ) 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 “Conan”, a bactéria D. radiodurans Tétrades
Simples bactéria poderá se tornar o “Turista acidental do espaço” D. radiodurans Carotenóides (fotoproteção) Tétrades

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 Viagens espaciais 　 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 O2 reativo, que pode alterar a sequência ou quebrar o DNA

28 Mecanismo de reparo eficiente
Uso na clonagem de microrganismos com capacidade para Remediar locais contaminados com radiação 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: Mecanismo de reparo eficiente

29 Dessecação e resistência a radiação

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