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Radiações. Espectro eletromagnético Efeito da radiação nos microrganismos Extremófilos. Aplicações. Radiação solar. A radiação solar fornece anualmente para a atmosfera 1,5 x 10 18 kWh de energia, que suporta a vasta maioria das cadeias tróficas, sendo o sustentáculo da vida na Terra.

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Radiações

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Presentation Transcript


Radia es

Radiações

Espectro eletromagnético

Efeito da radiação nos microrganismos

Extremófilos. Aplicações


Radia es

Radiação solar

A radiação solar fornece anualmente para a atmosfera 1,5 x 1018 kWh de energia, que suporta a vasta maioria das cadeias tróficas, sendo o sustentáculo da vida na Terra.

Cerca de metade desta energia é recebida como luz visível na parte de frequência mais alta do espectro eletromagnético e o restante na do infravermelho próximo e como radiação ultravioleta.


Radia es

Transformações energéticas na Biosfera

Energia luminosa de alta qualidade é captada pelo mundo vivo e convenientemente transformada em sucessivas operações metabólicas.


Radia es

Espectro eletromagnético

Radiação com comprimento de onda (λ) curto é mais ativa quimicamente e biologicamente.


Radia es

Radiação

Ionizante (raios X e γ )

1. Elevada energia produz a ionização das moléculas ou radicais livres. 2. Geralmente mutagênica ou letal (bactérias são mais resistentes do que plantas e animais) 3. Endósporos são 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. Intensidade influencia a fotossíntese (alguns microrganismos operam em baixas e outros em elevadas intensidades)

3. A cor da luz é importante e depende do habitat e dos pigmentos

fotossintéticos.


Fotoss ntese

Fotossíntese

Processo biossintético em que a energia luminosa é capturada e usada na produção de carboidratos

Os pigmentos absorvem a energia da luz e a conservam em ATP.


Radia es

Reações LUMINOSAS

energia da luz é convertida em energia química

Quando 1 fóton de luz é absorvido a molécula fica energizada

Reações de “ESCURO”

energia química é usada para reduzir CO2 em

constituintes celulares


Radia es

Pigmentos


Radia es

Outros pigmentos

Porque existem tantos pigmentos e diferentes faixas de absorção da luz?


Radia es

Clorofila e ficobilinas absorvem entre o azul e o vermelho

400-700 nm

Bactérias oxigênicas e algas

Bacterioclorofilas absorvem também no infra-vermelho de 700 a 1000 nm

(ondas de calor)

Podem operar no escuro

Bactérias anoxigênicas

Espectros de absorção de pigmentos em vários grupos de microrganismos


Radia es

Absorvem no azul e vermelho

FOTOSSÍNTESE CIANOBACTÉRIAS e ALGAS aeróbias

Habitat - superfície das águas

FOTOSSÍNTESE BACTERIANA anaeróbia

Habitat - águas profundas, superfície do lodo

Complementaridade

Absorvem também no infravermelho


Fun es dos pigmentos

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


Radia es

Clorofilas a e bcianobactérias 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. microrganismos usam outros pigmentos (denominados acessórios) que absorvem comprimentos de onda não absorvidos pela clorofila. São os carotenóides e ficobilinas.


Radia es

Cianobactérias

Cianobactérias são o maior e mais diverso grupo de bactérias fotossintéticas

Seu sistema fotossintético se assemelha ao dos eucariotos.

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-


Radia es

CIANOBACTÉRIAS

Fotofosforilação acíclica


Radia es

Anaeróbias obrigatórias

Usam H2S ou S0 como doadores de elétrons

Usam comprimentos de onda de luz que permitem crescer em maiores profundidades.

Bacterioclorofilasbactérias púrpuras e verdes sulfurosas - fotossíntese anoxigênica

Fotofosforilação cíclica


Radia es

Chloroflexus é o gêneromaisrepresentativo das bactériasverdesnãosulfurosas:

Presenteemmeiosalcalinos e águastermais

Em geral Chloroflexus é photoeterotrófica, mas algumas espécies crescem autotroficamente com hidrogênio ou sulfeto como doador de elétrons.

Bactériaspúrpuras e verdesnão-sulfurosas

  • Têm capacidades fotossintéticas idênticas às das sulfurosas.

  • A diferença está na falta de capacidade para manipularem compostos de enxofre. Recorrem a moléculas orgânicas como fonte de redutores para a produção de NADH.

  • São aeróbios facultativos.

  • Enquanto fotossintéticos, ocupam obrigatoriamente nichos ecológicos anaeróbios.

Chloroflexus + cianobactéria


Radia es

  • Rhodopseudomonasé outro gênero representante das bactérias púrpuras não sulfurosas:

  • Presentes em muitos ambientes marinhos e solos

  • Tem espécies com potencial para degradar compostos aromáticos

  • Pode fixar nitrogênio e realizar todas as classes metabólicas

Rhodopseudomonaspalustris


Aspectos delet rios das radia es

Aspectos deletérios das radiações

Radiação ionizante ( raios X e γ < 200 nm)

Radiação não ionizante (raios UV 200 - 400 nm)


Efeitos da radia o

Efeitos da radiação

1. Ionizante – poderpenetrantequequebra o DNA pelaformação de íonsreativos, quecausammutação e morte.

  • Usadosparaesterilizarequipamentosmédicos e produtosalimentícios

    2. Nãoionizante– poucopoderpenetrante, usadoparaesterilizar o ar, água e superficies sólidas

  • UV produzdímeros de timina e pirimidinaque interfere nareplicação.


Radia es

Mecanismos de reparo

  • Quebra do DNA por radiação ionizante excisão dos nucleotídeos

  • DNA danificado por radiação não ionizante:

  • FOTOREATIVAÇÃO: dímeros separam na presença da luz

  • REATIVAÇÃO no “escuro”:

  • dímeros são excluídos e substituídos.


Radia es

Radiação visível

- Luz visível

Em elevadas intensidades gera oxigênio na forma (1O2 )

PODEROSO AGENTE OXIDANTE

- Pigmentos carotenóides

Protegem muitos microrganismos da fotoxidação


Radia es

Radiação e alimentos (preservação)

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


Radia es

“Conan”, a bactéria

http://science.nasa.gov/NEWHOME/headlines/ast14dec99_1.htm

Tétrades

Deinococcus radiodurans

Presença de carotenóides


Radia es

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.


Radia es

Aplicações

Uso na clonagem de microrganismos com capacidade para remediar locais contaminados com radiação, solventes e metais pesados.

Ex. Gene de Deinococcus que codifica pra a enzima mercúrio redutase foi clonada em E. coli para detoxificar resíduos de mercúrio encontrado em água radiotiva gerada na produção de armas nucleares.


Radia es

Dessecação e resistência a radiação

Tem-se sugerido que a radioresistencia de D.radiodurans é simplesmente um efeito colateral de um mecanismo para lidar com a dessecação celular prolongada.

Um experimento demonstrou que cepas mutantes de D.radiodurans que são altamente suscetíveis a danos causados por radiações ionizantes também são altamente suscetíveis a danos causados por desidratação prolongada.


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