View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk brought to you by CORE provided by Repositório Institucional da UFSC   EFEITOS DA RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA E DO COBRE NA MORFOLOGIA, NA BIOQUÍMICA E NA ULTRAESTRUTURA DA ALGA VERMELHA PTEROCLADIELLA CAPILLACEA Monografia apresentada ao Curso de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito para obtenção do grau de Licenciado em Ciências Biológicas. Marianne Gabi Kreusch Orientador: Dr. Éder Carlos Schmidt Co-orientadora: Dra. Zenilda Laurita Bouzon AGRADECIMENTOS Aos meus orientadores Éder e Zenilda, por acreditarem em mim, pela atenção e paciência. À minha família, por todo apoio e dedicação durante a graduação. Ao meu namorado André, por sete anos de amor, respeito e sonhos compartilhados! À minha afilhada Adrielle, pela honra de fazer parte da sua vida. Que as minhas conquistas alimentem os seus sonhos! Aos colegas de LAMAR / LABCEV, em especial à Carmen, Marthi, LuzKa, Fernanda e Rodrigo, por toda ajuda e amizade durante os dois anos em que estive no laboratório. À querida professora Fungyi, pelo carinho e dedicação. À todos os professores de ciências biológicas da UFSC. Às amigas da bio, pelas alegrias e memórias da vida acadêmica! E aos demais amigos que de alguma forma contribuíram em minha jornada. Muito obrigada! <3 RESUMO Os efeitos da radiação ultravioleta (UV) e do metal pesado cobre (Cu) foram examinados na macroalga vermelha Pterocladiella capillacea. Segmentos apicais das algas foram expostos a duas diferentes condições de radiação, PAR (controle) e radiação ultravioleta (PAR+RUVAB), e a três concentrações de cobre, 0.62, 1.25 e 2.50 µM. Os efeitos da radiação UV e do cobre foram avaliados nas taxas de crescimento, no conteúdo de pigmentos fotossintetizantes, na densidade de grãos de amido das florídeas e na ultraestrutura dos espécimes. As taxas de crescimento das algas expostas ao cobre não sofreram alterações significativas, porém a exposição à radição UV resultou num decréscimo da taxa de crescimento. As algas expostas à radiação UV e ao cobre, de forma simultânea, obtiveram taxas de crescimento iguais ou superiores ao controle. O conteúdo de pigmentos fotossintetizantes diminuiu após a exposição à radiação UV e ao cobre. A radiação UV resultou em uma menor densidade de amido das florídeas, e a densidade de grãos diminuiu conforme aumentou-se a concentração de cobre. Ambos os tratamentos alteraram a ultraestrutura de células, porém estas mudanças foram mais drásticas nas amostras expostas à radiação UV, de forma isolada ou simultaneamente ao cobre. Os resultados obtidos indicam que a radiação UV e o cobre afetam negativamente a morfologia, a bioquímica e a ultraestrutura de P. capillacea, e que estes elementos agem de forma sinérgica nesta alga. Palavras-chave: Pterocladiella capillacea, radiação ultravioleta, cobre, interações, morfologia, bioquímica, ultraestrutura. ABSTRACT The effects of ultraviolet radiation (UV) and copper (Cu) were examined on the red macroalga Pterocladiella capillacea. Apical segments of the algae were exposed to two different conditions of radiation, PAR (control) and ultraviolet radiation (PAR+RUVAB), and three copper concentrations, 0.62, 1.25 e 2.50 µM. The effects of UV radiation and copper on growth rates, pigments concentration, floridean starch grains and ultrastructure were analyzed. The growth rates of copper-treated algae didn’t significantly change, however radiation-treated specimens presented a reduced growth rate. P. capillacea exposed to UV radiation and copper simultaneously revealed similar or increased growth rates, when compared to the control. Photosynthetic pigments were reduced after the exposure to both radiation and copper. UV radiation exposure resulted in decreased density of floridean starch grains, and the density of grains reduced as we increased copper concentrations. Both treatments changed the ultrastructure of the cells, however this changes were more relevant after exposure to UV radiation both isolated and simultaneously with copper. These results indicate that both UV radiation and copper negatively affect the morphology, biochemistry and ultrastructure of P. capillacea. UV radiation and copper also have synergistic effects on the algae. Key words: Pterocladiella capillacea, ultraviolet radiation, copper, interactions, morphology, biochemistry, ultrastructure. LISTA DE FIGURAS Figura 1. Espécime de Pterocladiella capillacea . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figura 2. Desenho esquemático dos oito grupos experimentais utilizados no presente estudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figura 3. Morfologia dos segmentos apicais de P. capillacea após 7 dias de cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Figura 4. Taxas de Crescimento das amostras de P. capillacea após 7 dias de experimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Figura 5. Microscopia de Luz de secções transversais de P. capillacea após 7 dias de cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Figura 6. Micrografia Eletrônica de Transmissão das amostras do grupo controle de P. capillacea após a realização dos experimentos . . . . . . . . . 32 Figura 7. Micrografia Eletrônica de Transmissão de amostras de P. capillacea após 7 dias de exposição à radiação ultravioleta . . . . . . . . 33 Figura 8. Micrografia Eletrônica de Transmissão de amostras de P. capillacea após 7 dias de cultivo com o cobre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Figura 9. Micrografia Eletrônica de Transmissão de amostras de P. capillacea após 7 dias de exposição simultânea à radiação ultravioleta e ao metal pesado cobre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Figura 10. Artigo publicado na revista Photochemistry and Photobiology, utilizando-se os dados obtidos com o presente trabalho de conclusão de curso (DOI: 10.1111/php.12396) . . . . . . . . . . . . . . . . 45 LISTA DE TABELA Tabela 1. Pigmentos fotossintetizantes de amostras de P. capillacea (µg.g-1) após 7 dias de cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ABREVIATURAS E SIGLAS A – Amido das florídeas AFC – Aloficocianina C – Cloroplasto CC – Células corticais Chl a – Clorofila a CS – Células subcorticais Cu – Cobre CuCl – Cloreto de cobre 2 DMSO – Dimetilsufóxido FC – Ficocianina FE – Ficoeretrina GMA – Glicometacrilato LABCEV – Laboratório de Biologia Celular Vegetal LCME – Laboratório Central de Microscopia Eletrônica M – Mitocôndria Mf – Massa final Mi – Massa inicial OsO4 – Tetróxido de Ósmio P – Plastoglóbulo PAR – Radiação fotossinteticamente ativa PAS – Ácido Periódico de Schiff PC – Parede celular RUVAB – Radiação ultravioleta AB T – Tempo TC – Taxa de crescimento UV – Ultravioleta V – Vacúolo SUMÁRIO I. INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1 Importância das Algas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2 Divisão Rhodophyta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 Pterocladiella capillacea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4 Urbanização, Metais Pesados e o Cobre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5 Camada de Ozônio e Radiação Ultravioleta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6 Interação entre agentes estressores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 II. JUSTIFICATIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 III. OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.1 Objetivo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.2 Objetivos Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 IV. MATERIAL E MÉTODOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.1 Coleta e processamento do material biológico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.2 Condições de cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.3 Avaliação da taxa de crescimento (TC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4 Clorofila a e Ficobiliproteínas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.5 Microscopia de Luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.6 Microscopia Eletrônica de Transmissão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.7 Análise e interpretação dos dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 V. RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.1 Morfologia dos segmentos apicais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.2 Taxa de Crescimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.3 Clorofila a e Ficobiliproteínas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.4 Microscopia de Luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.5 Microscopia Eletrônica de Transmissão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 VI. DISCUSSÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 VII. CONCLUSÕES FINAIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 VIII. ARTIGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 IX. REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 I. INTRODUÇÃO 1.1 Importância das Algas As algas constituem um grupo polifilético de organismos micro ou macroscópicos fisiologicamente similares a plantas. Os pigmentos fotossintetizantes (clorofilas a, b, c, carotenóides e ficobiliproteínas), as estruturas reprodutivas sem proteção e a ausência de um sistema vascular são as principais características destes organismos (South & Whittick, 1987; van den Hoek et al., 1989; Graham & Wilcox, 2000), os quais podem ser encontrados especialmente em ambientes aquáticos (Lee, 1989). Responsáveis por grande parte da produção de energia primária em nosso planeta, as algas possuem grande importância ecológica e são essenciais à qualidade de vida e à manutenção da estabilidade dos ecossistemas (Oliveira, 2003; Pedrini et al., 2010). Devido à produção de polissacarídeos, minerais, agentes estabilizantes, espessantes e compostos antioxidantes, antivirais, antibacterianos e antifúngicos (Anggadiredja et al., 1997; Matsukawa et al., 1997; Oliveira, 1997; Hudson et al., 1999), as algas possuem também grande importância econômica, sendo utilizadas por indústrias alimentícias e farmacêuticas. Estes organismos são, ainda, bons indicadores biológicos, com eficiente aplicação em técnicas de biorremediação e demais técnicas biotecnológicas (Jensen, 1993; Oliveira, 1997). As macroalgas formam um conjunto heterogêneo de organismos extremamente abundantes em nosso planeta. Estima-se que mais de 150 mil espécies de macroalgas possam ser encontradas em todos os oceanos (Harvey, 1988; Sousa et al., 2008). De acordo com Lee (1989), as   10