Cronograma e Avaliação: Diversidade Biológica 2025/1

Cronograma Preliminar 2025/1

• Este é o cronograma preliminar para o período 2025/1 da disciplina de Diversidade Biológica (NUP122), que corresponde a 75 horas e 5 créditos.
• As aulas ocorrerão presencialmente, sendo disponibilizado material de leitura específico no AVAUM.
• A avaliação será composta por três provas, cada uma valendo 10 pontos.

Avaliação de Desempenho

• A aprovação direta ocorre com média das notas das provas maior ou igual a 7,0.
• Estudantes com média inferior a 7,0 farão prova final, onde a aprovação dependerá da média final, calculada como (Média + Prova Final)/2, sendo necessário obter média final maior ou igual a 5,0 para aprovação.

Horário e Conteúdo das Aulas

• As aulas serão nas terças-feiras, das 17:30 às 19:30, e quintas-feiras, das 13:30 às 16:30.
• 25/03/2025: Apresentação da disciplina e os três domínios da vida (Eukarya, Bacteria e Archaea).
• 27/03/2025: Biologia e diversidade de Bacteria.
• 01/04/2025: Continuação sobre biologia e diversidade de Bacteria.
• 03/04/2025: Biologia e diversidade de Archaea.
• 08/04/2025: Importância da endossimbiose na evolução eucariótica.
• 10/04/2025: Classificação moderna dos organismos eucariotos e os supergrupos.
• 15/04/2025: Aula prática 1 (Turma A).
• 17/04/2025: Aula prática 1 (Turma B).
• 24/04/2025: Primeira avaliação (aulas 1-7).
• 29/04/2025: Eukarya: Supergrupo Amoebozoa.
• 06/05/2025: Eukarya: Supergrupo Amoebozoa (Dictyostelida e Mixogastria).
• 08/05/2025: Eukarya: Supergrupo Opistokonta (Holozoa e Choanomonada) e Eumycota (Fungi).
• 13/05/2025: Eukarya: Supergrupo Excavata - Discoba.
• 15/05/2025: Eukarya: Supergrupo Excavata - Metamonada.
• 20/05/2025: Aula prática 2 (Turma A).
• 22/05/2025: Aula prática 2 (Turma B).
• 27/05/2025: Eukarya: Supergrupo SAR: Rhizaria.
• 29/05/2025: Segunda avaliação (aulas 9-15).
• 03/06/2025: Eukarya: Supergrupo SAR: Alveolata: Ciliophora.
• 05/06/2025: Eukarya: Supergrupo SAR: Alveolata: Apicomplexa.
• 10/06/2025: Eukarya: Supergrupo SAR: Alveolata: Dinoflagellata.
• 12/06/2025: Eukarya: Supergrupo SAR: Estramenopilas (Heterokontophyta) I.
• 17/06/2025: Eukarya: Supergrupo SAR: Estramenopilas (Heterokontophyta) II.
• 26/06/2025: Eukarya: Haptophyta e Cryptophyta.
• 01/07/2025: Eukarya: Supergrupo Archaeplastida I: Chlorophyta, Rhodophyta, Glaucophyta, Embriophyta.
• 03/07/2025: Aula prática 3 (Turma A).
• 08/07/2025: Aula Prática 3 (Turma B).
• 10/07/2025: Terceira avaliação (aulas 17-24).
• 15/07/2025: Prova Final.

Domingos da Vida

• Carolus Linnaeus (1707-1778) classificou os seres vivos em três reinos: Animalia, Vegetalia e Mineralia.
• No século XVIII, o desenvolvimento da microscopia, com Robert Hooke descobrindo células e Leeuwenhoek descrevendo giárdias, ciliados e bactérias, ampliou a compreensão da vida microscópica.
• Charles Darwin propôs que as espécies descendem umas das outras por meio da seleção natural.
• Ernst Haeckel propôs um sistema de três reinos: Plantae, Animalia e Protista (seres unicelulares), desenvolvendo uma árvore da vida semelhante à de Darwin.

Classificação de Seres Vivos

• Edouard Chatton (1883-1947) introduziu os termos Prokaryota e Eukaryota.
• Herbert Copeland (1902-1968) propôs quatro reinos: Plantae, Animalia, Protoctista e Monera.
• Whittaker (1920-1980) propôs um esquema de cinco reinos: Animalia (ingestão), Plantae (fotossíntese), Fungi (absorção), Protista e Monera.
• A organização eucariótica complexa inclui núcleo organizado e citoesqueleto complexo.
• A ausência de características eucarióticas em procariontes não fornece informações filogenéticas robustas.

Descoberta dos Procariontes e Arqueobactérias

• A descoberta de arqueobactérias, procariontes extremófilos, destaca organismos vivendo em condições extremas de pH, salinidade e temperatura.
• A taxonomia de procariontes avançou com o sequenciamento de DNA, utilizando alinhamentos múltiplos de sequências nucleotídicas e peptídicas.
• Genes homólogos são da mesma origem evolutiva.

Ribossomos e RNA Ribossomal

• Ribossomos, compostos por proteínas e RNA, estão presentes em todos os organismos e sua taxa de mutação lenta permite a comparação entre grupos distantes.
• Carl Woese revolucionou a árvore da vida, demonstrando que arqueobactérias estão mais próximas evolutivamente dos eucariotos que das bactérias.
• Woese definiu os três domínios: Bacteria, Archaea e Eukarya, onde arqueas não são bactérias, mas outra forma de vida.

Bactérias

• Anthony van Leeuwenhoek observou bactérias pela primeira vez em 1676, descobrindo um mundo além do que imaginava.
• A estimativa de espécies de bactérias varia, com estimativas tradicionais (Wilson, 1992) em 0,4% e estimativas baseadas em meta genômica recente (Larsen, 2017) em 78%.
• As bactérias são superadas na biomassa do planeta apenas pelas plantas.
• A diversidade morfológica é determinada principalmente pela forma da parede celular.
• Bactérias podem ser cocos, cocobacilos, vibriões, bacilos, espirilos ou espiroquetas.

Organização Celular

• Células procarióticas são organizadas com membrana celular, parede celular, envelope (em Gram negativas), cápsula, nucleoide (DNA), ribossomos, tilacóides (se for foto síntese), grânulos, flagelos, pili e pili sexuais.
• Bactérias geralmente possuem um único cromossomo circular, podendo ter mais de uma cópia.
• Plasmídeos são pequenos DNAs circulares que conferem vantagens como resistência a antibióticos.
• Cromossomos bacterianos são circulares, assim como em procariontes e arqueias.

Apêndices Externos e Parede Celular

• Flagelos bacterianos movem-se girando e são constituídos por flagelina.
• Fímbrias/Pili atuam na adesão e o pili sexual na transferência de DNA (conjugação bacteriana).
• A classificação dos flagelos inclui monotríquias, anfitríquias, lofotríquias e peritríquias.
• A parede celular das bactérias é composta por peptídeoglicano (mureína).

Coloração de Gram

• Permite dividir bactérias em Gram positivas e Gram negativas.
• Gram positivas têm muitas camadas de peptídeoglicano, enquanto Gram negativas têm poucas camadas e duas membranas.
• O glicocálice bacteriano atua na aderência e proteção, podendo ser cápsula ou camada limosa.
• Identificação de bactérias envolve metabolismo, morfologia, técnicas de coloração e imunológicas e moleculares.

Metabolismo Bacteriano

• Classificação quanto à fonte de energia: quimiorganotróficas, quimiolitotróficas e fototróficas.
• Fontes de carbono: autotróficas e heterotróficas.
• Uso de oxigênio: aeróbios (necessitam de O2), anaeróbios (não sobrevivem em O2), anaeróbios facultativos (crescem com ou sem O2) e aerotolerantes (não necessitam, mas toleram O2).

Domínio Bacteria

• Gracilicutes (Proteobacteria) são definidas em termos de semelhança de sequências de rRNA 16S e incluem cinco classes (alfa, beta, gama, delta e epsilon-protobacteria).
• Proteobacterias púrpuras fototróficas alfabetagama empregam H2S como doador de elétrons para fixação de CO2 utilizando pigmentos de bacterioclorofilas e carotenóides com metabolismo anaeróbio, muitas espécies foram depósitos intracelulares de enxofre (S2).

Domínio Archaea: Diversidade e Morfologia

• Principais grupos: Euryarchaeota, Crenarchaeota, Nanoarchaeota, Korarchaeota, Thaumarchaeota (TACK), DPANN e Asgard.
• Euryarchaeotas são as mais diversas e estudadas.
• Metagenômica: sequenciamento de DNA do ambiente.
• Ácido N-Acetyltalosaminuronico, longas cadeias glicosídicas (bioquimicamente diferentes em relação as bactérias) ligando pontes peptídicas.
• A composição da membrana plasmática é única, com fosfolipídeos, glicerol e isoprenoides.

Organização Celular e Metabolismo de Arqueias

• S-Layer: camada de proteínas globulares que aumenta a estabilidade do envelope arqueano.
• DNA: cromossomos circulares e presença de plasmídeos, com proteínas semelhantes a histonas.
• Flagelos: semelhantes aos eucarióticos, mas não homólogos.
• Metabolismo: quimiorganotróficas, quimiolitotróficas e fototróficas (Halofílicas).

Grupos de Euryarchaeota

• Metanogênicas: produzem metano anaerobicamente (Nunca foram Bactérias).
• Halofílicas: prosperam em ambientes hipersalinos (limite de 5.5mol (32%)) e são aeróbias obrigatórias, inclui Extremófilos halofilicos, Extremófilos haloalcalifilicos.
• Acidófilas e Termofílicas: pH baixo e temperaturas elevadas (+45°C), variam em morfologia devido à ausência de parede celular.
• Termofílicas e Hipertermofílicas: temperaturas extremas (+80°C), quimiorganotróficas e anaeróbias obrigatórias, onde Pyrococcus furiosus foi o 3° organismo celular a ter seu genoma sequenciado.

Crenarchaeotas e DPANN

• Fazem parte da linhagem TACK e são termoacidófilas, encontradas em áreas vulcânicas ricas em enxofre, onde Sulfolobus acidocaldarius apresenta envoltório celular resistente.
• Linhagem DPANN tem células e genomas muito pequenos e Nanoarchaeum equitans parasita outras arqueias, adaptada ao parasitismo, com função ecológica desconhecida.

Arqueias de Asgard

• Apresentam genomas surpreendentemente grandes para procariotos, semelhantes ao genoma eucariótico, Detectada por metagenômica, onde Lokiarchaeota foi detectada pela primeira vez em 2010, em fumarola negra ao norte do Oceano Atlântico.
• Prometheoarchaeum syntrophicum, primeira archaea de Asgard cultivada, estabelece relações simbióticas com archaeas metanogênicas e a-proteobactérias em sedimento marino profundo e anaeróbio.

Definições Importantes sobre Eucariotos

• Trata-se de uma interação próxima e de longa duração entre duas ou mais espécies biológicas.
• Refere-se a qualquer organismo que vive dentro de outros organismos.
• Ocorre com a união de dois organismos distintos para formar um novo.
• É o processo em que simbiontes são adquiridos a partir do ambiente.

Transmissão e Relações Simbióticas

• Transmissão vertical é a hereditariedade do simbionte.
• Os endossimbiontes verticais primários são essenciais para a sobrevivência e reprodução do hospedeiro.
• Bactérias são abrigadas em bacteriomas e bacteriócitos, dentro de simbiossomos.
• A hipótese da origem de organelas por endossimbiose destaca a origem endossimbiótica de mitocôndrias e plastídeos.

Relação de Sequência

• A emergência dos eucariotos foi simultânea à da mitocôndria.
• MROs são organelas relacionadas a mitocôndrias, como mitossomos e hidrogenossomos.
• Apicoplastos são plastídeos não fotossintetizantes em Apicomplexa.

Eucariogênese e Afinidades

• Genes informacionais assemelham-se mais a arqueias, enquanto genes operacionais assemelham-se mais a bactérias.
• Arqueias oxidam CH4 em CO2 e produzem elétrons que bactérias usam para reduzir sulfato em sulfeto de hidrogênio.
• Relação de sintropia:troca metabólica entre seres
• A relação sintrópica entre uma bactéria de Asgard e uma alfa-proteobactéria aeróbica pode ter sido a origem dos primeiros eucariotos.

Classificação e Filogenia dos Eucariotos

• A identificação de eucariotos unicelulares foi por Anthony Van Leeuwenhoek, chamados de animálculos.
• O Reino Protista teve sua filogenia reconstruída com base na ultraestrutura celular e em sequências nucleotídicas.
• Linhagem Archaeplastida: seres fotossintetizantes com cloroplasto derivado de uma simbiogênese com cianobactéria.
• Linhagem Estramenopilas: endossimbiose secundária com alga vermelha, cloroplastos com quatro membranas.
• Grupo Alveolata: estrutura formada por sacos contendo líquidos abaixo da membrana plasmática.
• Rhizaria:(SAR) Estramenópilas, Aoveolados e Rhizaria são evolutivamente próximos.
• Linhagem Opisthokonta: fungos + Coanoflagelados + Metazoa possuem um único flagelo posterior.
• Discicristates/Discoba: cristas mitocondriais discóides.
• Metamonada: eucariotos unicelulares de metabolismo anaeróbico;
• Amoebozoa: nem todas as amebas fazem parte de amoebozoa!

Classificação dos Eucariotos

• Supergrupos representam linhagens evolutivamente relacionadas entre o domínio e o reino.
• Revisão de 2012: 5 supergrupos: Archaeplastida, Excavata, Amoebozoa, Opisthokonta e SAR.
• Revisão de 2019: Amorphea(ameboide) e Diaphoretickes.

Coloração de Gram

• Bactérias são classificadas através dessa técnica.
• Ela se utiliza de Violeta genciana, lugol e descolorante.
• Gram positivas: possuem uma camada peptídeoglicana ligada à membrana plasmática.

Transferência Gênica Lateral e Gracilicutes

• Conjugação: bactéria insere pilis sexuais em outro organismo e transfere genes.
• Transformação: genes de um organismo adentram o DNA da bactéria.
• Transdução: vírus injeta material genético em uma bactéria, transferindo genes.
• As Gracilicutes formam espirais, têm flagelo interior e são Gram negativas, de vida livre e patogênicas(Ex: leptospira interrogans)

Terrabactéria e Arquia

• Firmicutes e Cianobactérias também fazem parte dessa classe.
• A membrana de archaea possui lipídios derivados de isoprenoides com ligação do tipo éter.
• Euryarchaeota é um grupo de arqueas que produz gás metano e incluem espécies hipertermofílicas e halofílicas e são muito estudadas.
• Deinococcus-Thermus:resistentes a altas temperaturas e radiação.
• Há relações simbióticas duradouras entre organismos
• Durante a simbiogênese a cianobactéria é englobada por uma célula eucariótica, originando os cloroplastos
• A endossimbiose primária é associação onde um organismo é englobado por outro, formando uma organela com duas membranas.
• A endossimbiose secundária envolve um organismo passando por endossimbiose primária sendo novamente englobado