Citologia

A importância das Bactérias

A importância das Bactérias
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Bactérias benéficas

Nem todos os procariontes são patogênicos. Pelo contrário, os patógenos representam apenas uma porcentagem muito pequena da diversidade do mundo microbiano. De fato, nossa vida e toda a vida neste planeta não seriam possíveis sem procariontes.

Procariontes e Alimentos e Bebidas

De acordo com a Convenção das Nações Unidas sobre Diversidade Biológica, biotecnologia é “qualquer aplicação tecnológica que use sistemas biológicos, organismos vivos ou seus derivados, para fazer ou modificar produtos ou processos para uso específico” .4 O conceito de “uso específico” envolve alguns tipo de aplicação comercial.

Engenharia genética, seleção artificial, produção de antibióticos e cultura celular são tópicos atuais de estudo em biotecnologia. No entanto, os humanos usaram procariontes para criar produtos antes que o termo biotecnologia fosse cunhado. E alguns dos produtos e serviços são tão simples como queijo, iogurte, creme azedo, vinagre, linguiça curada, chucrute e frutos do mar fermentados que contêm bactérias e archaea ( Figura ).

A colagem de fotos mostra queijo (a), salame (b) em um sanduíche, iogurte (c) em uma peneira e uma garrafa de molho de peixe (d).
Alguns dos produtos derivados do uso de procariontes na biotecnologia inicial incluem (a) queijo, (b) salame, (c) iogurte e (d) molho de peixe. (crédito b: modificação do trabalho por Alisdair McDiarmid; crédito c: modificação do trabalho por Kris Miller; crédito d: modificação do trabalho por Jane Whitney)

A produção de queijo começou há cerca de 4.000 anos, quando os humanos começaram a criar animais e processar o leite. Evidências sugerem que produtos lácteos cultivados, como o iogurte, existem há pelo menos 4.000 anos.

Usando os procariontes para limpar nosso planeta: Biorremediação

SeO24SeO42−SeO23SeO32−(selênio metálico) é um método usado para remover os íons de selênio da água. O mercúrio é um exemplo de um metal tóxico que pode ser removido de um ambiente por biorremediação. O mercúrio é um ingrediente ativo de alguns pesticidas; Ele é usado na indústria e também é um subproduto de certas indústrias, como a produção de baterias.

O mercúrio geralmente está presente em concentrações muito baixas em ambientes naturais, mas é altamente tóxico porque se acumula nos tecidos vivos. Várias espécies de bactérias podem realizar a biotransformação de mercúrio tóxico em formas não tóxicas. Essas bactérias, como Pseudomonas aeruginosa , podem converter Hg 2+ em Hg 0 , o que não é tóxico para humanos.

Provavelmente, um dos exemplos mais úteis e interessantes do uso de procariontes para fins de biorremediação é a limpeza de derramamentos de óleo. A importância dos procariotos para a biorremediação de petróleo tem sido demonstrada em vários derramamentos de óleo nos últimos anos, como o derrame do Exxon Valdez no Alasca (1989) ( Figura ), o derramamento de óleo do Prestige na Espanha (2002), o vazamento no Mediterrâneo Usina hidrelétrica do Líbano (2006,) e, mais recentemente, o derramamento de óleo da BP no Golfo do México (2010).

Para limpar esses vazamentos, a biorremediação é promovida pela adição de nutrientes inorgânicos que ajudam as bactérias já presentes no meio ambiente a crescer. Bactérias degradadoras de hidrocarbonetos se alimentam dos hidrocarbonetos na gota de óleo, quebrando-os em compostos inorgânicos. Algumas espécies, como Alcanivorax borkumensis, produzem surfactantes que solubilizam o óleo, enquanto outras bactérias degradam o óleo em dióxido de carbono.

No caso de derrames de petróleo no oceano, a biorremediação natural em curso tende a ocorrer, uma vez que existem bactérias consumidoras de óleo no oceano antes do derrame. Em condições ideais, foi relatado que até 80% dos componentes não voláteis no óleo podem ser degradados dentro de um ano do vazamento.

Outras frações de óleo contendo cadeias de hidrocarbonetos aromáticas e altamente ramificadas são mais difíceis de remover e permanecem no ambiente por períodos de tempo mais longos. Pesquisadores criaram geneticamente outras bactérias para consumir derivados de petróleo; de fato, o primeiro pedido de patente para uma aplicação de biorremediação nos EUA foi para uma bactéria geneticamente modificada devoradora de óleo.

A parte a mostra dois homens de raingear amarelo que limpam rochas encharcadas de óleo em uma costa marítima. A parte b mostra um pássaro encharcado de óleo sentado em água oleosa.
(a) A limpeza do óleo após o vazamento de Valdez no Alasca, os trabalhadores usaram óleo nas praias e depois usaram um estribo flutuante para encurralar o óleo, que foi finalmente retirado da superfície da água. Algumas espécies de bactérias são capazes de solubilizar e degradar o óleo. (b) Uma das consequências mais catastróficas dos derrames de petróleo é o dano à fauna. (crédito a: modificação do trabalho pela NOAA; crédito b: modificação do trabalho por GOLUBENKOV, ONG: Saving Taman)

Procariontes no corpo

Os humanos não são exceção quando se trata de formar relações simbióticas com procariontes. Estamos acostumados a pensar em nós mesmos como organismos únicos, mas, na realidade, estamos caminhando ecossistemas. Há 10 a 100 vezes mais células bacterianas e arqueas que habitam nossos corpos, pois temos células em nossos corpos.

Algumas delas estão em relações mutuamente benéficas conosco, nas quais tanto o hospedeiro humano quanto a bactéria se beneficiam, enquanto algumas das relações são classificadas como comensalismo , um tipo de relacionamento no qual a bactéria se beneficia e o hospedeiro humano não é beneficiado nem prejudicado. .

A flora intestinal humana vive no intestino grosso e consiste em centenas de espécies de bactérias e archaea, com diferentes indivíduos contendo diferentes misturas de espécies. O termo “flora”, que é geralmente associado a plantas, é tradicionalmente usado neste contexto porque as bactérias já foram classificadas como plantas.

As funções primárias desses procariontes para humanos parecem ser o metabolismo de moléculas de alimentos que não podemos decompor, ajuda com a absorção de íons pelo cólon, síntese de vitamina K, treinamento do sistema imunológico infantil, manutenção do sistema imunológico de adultos, manutenção do epitélio do intestino grosso e formação de uma barreira protetora contra patógenos.

A superfície da pele também é revestida com procariontes. As diferentes superfícies da pele, como as axilas, a cabeça e as mãos, fornecem diferentes habitats para diferentes comunidades de procariontes.

Ao contrário da flora intestinal, os possíveis papéis benéficos da flora da pele não foram bem estudados. No entanto, os poucos estudos realizados até agora identificaram bactérias que produzem compostos antimicrobianos como provavelmente responsáveis ​​pela prevenção de infecções por bactérias patogênicas.

Os pesquisadores estão estudando ativamente as relações entre várias doenças e alterações na composição da flora microbiana humana. Alguns desses trabalhos estão sendo realizados pelo Human Microbiome Project, financiado nos Estados Unidos pelos National Institutes of Health.

Resumo

Os procariotas existiram por bilhões de anos antes que plantas e animais aparecessem. Acredita-se que os tapetes microbianos representam as primeiras formas de vida na Terra, e há evidências fósseis, chamadas de estromatólitos, de sua presença há cerca de 3,5 bilhões de anos.

Durante os primeiros 2 bilhões de anos, a atmosfera era anóxica e apenas os organismos anaeróbicos eram capazes de viver. As cianobactérias começaram a oxigenação da atmosfera. O aumento na concentração de oxigênio permitiu a evolução de outras formas de vida.

Procariontes (domínios Archaea e Bacteria) são organismos unicelulares sem um núcleo. Eles têm um único pedaço de DNA circular na área nucleóide da célula. A maioria dos procariontes tem parede celular fora da membrana plasmática. Bactérias e Archaea diferem nas composições de suas membranas celulares e nas características de suas paredes celulares.

Paredes celulares bacterianas contêm peptidoglicano. As paredes celulares arqueanas não possuem peptidoglicano. As bactérias podem ser divididas em dois grandes grupos: Gram-positivos e Gram-negativos. Organismos Gram-positivos têm uma parede celular espessa.

Organismos Gram-negativos possuem uma fina parede celular e uma membrana externa. Os procariontes usam diversas fontes de energia para montar macromoléculas de moléculas menores. Phototrophs obter sua energia da luz solar, enquanto os quimiotróficos obtê-lo a partir de compostos químicos.

As doenças infecciosas causadas por bactérias permanecem entre as principais causas de morte no mundo. O uso excessivo de antibióticos para controlar infecções bacterianas resultou na seleção de formas resistentes de bactérias.

As doenças transmitidas por alimentos resultam do consumo de alimentos contaminados, bactérias patogênicas, vírus ou parasitas que contaminam os alimentos. Os procariotas são utilizados em produtos alimentares humanos.

A biorremediação microbiana é o uso do metabolismo microbiano para remover poluentes. O corpo humano contém uma enorme comunidade de procariontes, muitos dos quais fornecem serviços benéficos, como o desenvolvimento e manutenção do sistema imunológico, nutrição e proteção contra patógenos.

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