Radiação
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Radiação
Espectro eletromagnético
Efeito da radiação nos microrganismos
Extremófilos. Aplicações
Fonte principal de energia para maioria dos seres vivos
Radiação com curto comprimento de onda (λ) é mais ativa
Quimicamente
Biologicamente
Espectro eletromagnético
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 visível1. 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
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.
Reações LUMINOSAS
energia da luz é convertida em energia química
Reações ESCUROenergia química é usada para reduzir CO2 em
constituintes celulares
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
Funções dos pigmentos
• Absorção primária para fotossíntese
• Agentes de foto-proteçãocarotenóides absorvem luz com efeito deletério
• Resposta fototática
• Coloração é importante no reconhecimento
• Morfogênese e resposta sexual
Tipos de pigmentos
Pigmentos microbianos
Clorofilas
Ficobilinas
Carotenóides
Fotossíntese
Absorção de luz e foto-proteçãoda clorofila
Ficobilinas - cianobactérias e algas - faixa do vermelho ou azul
Bacterioclorofilas absorvem
principalmente no infra-vermelho
Bactérias anoxigênicas
Clorofila e ficobilinas absorvem entre o azul
e o vermelho
400-700 nm
Bactérias oxigênicas
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
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 bcianobactérias e algas - fotossíntese oxigênica
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-
CIANOBACTÉRIASFotofosforilação acíclica
Anaeróbias obrigatórias Usam doadores de elétrons reduzidos (H2S) Usam comprimentos de onda de luz que
permite crescer em maiores profundidades.
Bacterioclorofilabactérias púrpuras e verdes sulfurosas - fotossíntese anoxigênica
Fotofosforilação cíclica
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
Aspectos deletérios
Radiação ionizante ( raios X e γ < 200 nm)
Radiação não ionizante (raios UV 200 - 400 nm)
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.
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 .
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
Radiação Visível
- Luz visível
Em elevadas intensidades gera oxigênio na forma (1O2 )
PODEROSO AGENTE OXIDANTE
- Pigmentos carotenóides
Protegem muitos microrganismos da fotooxidação
Radiação e alimentos (preservação)
Radiação gama usada para esterilizar alimentos, mata insetos, parasitas e impede a frutificação das plantas.
TétradesD. radioduransCarotenóides (fotoproteção)
“Conan”, a bactériaSimples bactéria poderá se tornar o “Turista acidental do espaço” http://science.nasa.gov/NEWHOME/headlines/ast14dec99_1.htm
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
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
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
Dessecação e resistência a radiação