4 monera

Monera

1

Os seres vivos do reino Monera (do grego monera = simples), seres procariontes, dominam a Biosfera, superando em número todos os outros organismos.

Representados pelas bactérias, estes seres podem viver em habitats demasiado frios ou quentes, demasiado salgados ou alcalinos.

Devido às pequenas dimensões das células procarióticas, o seu conhecimento mais pormenorizado só foi possível através do microscópio electrónico, que permitiu grandes ampliações.

2

Características dos Procariontes

Aspectos relativos à morfologia, estrutura, reprodução e metabolismo são fundamentais para a caracterização deste grupo de organismos.

3

Morfologia e estrutura

As bactérias apresentam geralmente um diâmetro compreendido entre 1 e 5 micrómetros. A parede celular que a maior parte destes seres possui, para além de suporte de protecção, confere-lhes formas muito características.

4

Os procariontes apresentam vários tipos morfológicos, sendo os mais vulgares: cocos (forma esférica), bacilos (forma de bastonete), espirilos (forma espiralada) e vibriões (forma de vírgula).

Há bactérias de duas células ou agregados filamentosos, em forma de cacho ou outras formas de agregação, estabelecendo raramente conexões citoplasmáticas entre elas.

As bactérias multiplicam-se rapidamente, constituindo colónias cuja cor e propriedades químicas ajudam à sua classificação.

5

6

Figuras que representam as várias morfologias observadas ao microscópio electrónico

7

8

A relativa simplicidade biológica das bactérias tem contribuído para muitas descobertas acerca do material genético, da replicação do DNA e dos mecanismos de expressão genéticos.

9

Estrutura bacteriana em representação esquemática

10

11

Componentes Características

Cápsula bacteriana

Estrutura presente em quase todos os grupos de bactérias patogénicas, tem uma espessura que oscila entre 100 e 400 Å. De aspecto gelatinoso, é rica em glícidos, possuindo também moléculas proteicas. Além de uma função protectora, funciona como defesa em relação a anticorpos.

Parede celular Dá forma, suporte e protecção à célula. A espessura da parede oscila entre 50 e 100 Å.

Flagelos Permitem a deslocação da maior parte das bactérias que têm movimento.

Pili, pilus ou fímbrias

Estruturas de natureza proteica, muito numerosas, muito mais curtas e finas que os flagelos.

Membrana plasmática

Apresenta a constituição típica deste grupo de membranas

Citoplasma Contém enzimas e substância de reserva. Não tem organelos membranares.

Material genético

O DNA bacteriano é uma simples molécula circular.

Ribossomas e inclusões

Livres no citoplasma bacteriano encontram-se ribossomas e grânulos de reserva – inclusões – de diversos tipos.

12

Além dos seres designados vulgarmente por bactérias, nos procariontes incluem-se também cianobactérias.

-maior grupo de bactérias fotossintéticas -crescem em meios muito variados -muitas têm vida livre -podem viver em simbiose com plantas e

outros organismos -podem formar colónias filamentosas,

existindo por vezes uma cápsula que envolve toda a colónia

13

Nas formas coloniais de cianobactérias pertencentes ao género Nostoc:

-podem observar-se células de maior tamanho, designadas por heterocistos. (células especializadas na fixação de azoto)

-os heterocistos contêm uma enzima que intervém na redução do N2 (azoto atmosférico) e NH3 (amoníaco), que pode ser incorporado em aminoácidos, em ácidos nucleícos ou em outros compostos orgânicos.

14

As cianobactérias diferem das outras bactérias fotossintéticas:

- apresentam lamelas internas que contêm enzimas e pigmentos fotossínteticos

- os pigmentos fotossintéticos são a clorofila a e as ficobilinas, que podem ser de cor azul (ficocianina) ou vermelha (ficoeritrina – também encontrada em algas vermelhas).

15

As restantes bactérias fotossintéticas não possuem lamelas internas, contêm enzimas e os pigmentos necessários à realização da fotossíntese em expansões da membrana plasmática. O principal pigmento fotossintético é a bacterioclorofila.

16

Metabolismo

Considerando as fontes de energia e carbono utilizadas, podem considerar-se várias categorias de procariontes.

17

Procariontes

Fonte de carbono

Autotróficos Heterotróficos

Fonte de energia Fonte de energia

Quimioautotróficos

Ex: bactérias nitrificantes

Fotoautotróficos

Ex: cianobactérias

Fotoheterotróficos Quimioheterotróficos

18

As bactérias autotróficas elaboram compostos orgânicos utilizando como fonte de carbono um composto inorgânico (CO2 ou CO) e como fonte de energia a energia luminosa.

A maioria das bactérias são quimioheterotróficas, habitando nos diferentes meios como saprófitos, simbiontes ou parasitas.

19

Saprófitos – obtêm o alimento degradando matéria orgânica morta. Os saprófitos segregam enzimas que lançam sobre a matéria orgânica e os produtos solúveis resultantes da digestão são absorvidos e assimilados.

Simbiontes – são formas de relação entre as bactérias e outros organismos, havendo proveito para os seres associados. Se existir proveito para um dos seres, não sendo o outro prejudicado, chama-se comensalismo; se existir proveito mútuo, designa-se por mutualismo.

20

Parasitas – vivem como hóspedes dentro ou fora de outros organismos, funcionando estes como hospedeiros. Há bactérias que são parasitas obrigatórios e há outras que são parasitas facultativos. Estas podem infectar o hospedeiro provocar-lhe a morte, passando depois a viver como saprófitos sobre os seus restos.

21

Relativamente ao efeito que o oxigénio tem no desenvolvimento das bactérias, estes organismos podem considerar-se:

-Aeróbios obrigatórios – usam o oxigénio na respiração celular e não podem viver sem ele.

Ex: bactéria da difteria; -Aeróbios facultativos – usam o

oxigénio quando ele está presente, mas podem realizar fermentação no caso de ele não estar presente.

Ex: Escherichia coli e muitas das bactérias do solo.

22

-Anaeróbios obrigatórios – não podem usar o oxigénio e morrem quando em presença dele.

Ex: Clostridium. Esta bactéria pode causar graves doenças ao Homem, por exemplo o tétano.

23

Reprodução O processo mais frequente de

multiplicação das bactérias é a Reprodução Assexuada por Divisão Binária.

-O processo de divisão binária ou bipartição em bactérias inicia-se com a replicação do DNA. Posteriormente divide-se o citoplasma, formando-se duas células idênticas.

24

As bactérias têm uma grande superfície em relação ao volume, podendo obter facilmente os alimentos que se encontram no meio, o que lhes permite multiplicarem-se rapidamente.

25

26

27

Crescimento de uma população de bactérias

A - fase acelerada de multiplicação

B - fase de desaceleração

C - fase estacionária D - fase de declínio

28

A partir de uma fase acelerada de multiplicação das bactérias entram em jogo factores que limitam o tamanho da população, passando a diminuir o acréscimo numérico até que atinge a estabilização.

Uma vez atingida esta, poderá dar-se um novo aumento numérico se houver renovação do meio de cultura.

Contudo, se isto não acontecer, depois de se atingir a estabilização só alguns dos descendentes de cada geração sobrevivem, os outros morrem, quer por competição pelo alimento, quer por acumulação de produtos tóxicos resultantes do metabolismo. 29

Se, numa situação ideal, não existissem factores a limitar o aumento da população, a curva tradutora desse aumento seria uma curva em J.

Em boas condições de crescimento as bactérias dividem-se muito rapidamente. Muitos destes organismos têm um tempo de geração entre uma e três horas, havendo mesmo bactérias que se dividem de vinte em vinte minutos.

Esta é uma das razões por que um pequeno número de bactérias pode contaminar seriamente e em pouco tempo quer os nossos alimentos quer o nosso organismo.

30

No tratamento das infecções bacterianas é importante conhecer o grau de sensibilidade das bactérias aos antibióticos.

31

O grau de sensibilidade das bactérias aos antibióticos é variável, dependendo quer da estirpe bacteriana quer do antibiótico considerado.

Assim, um antibiótico só será eficiente se for o adequado para a estirpe bacteriana patogénica.

Disco com inibidor

Zona de inibição

32

Importância Biológica dos Procariontes É muito variado o leque de habitats em

vivem os Procariontes. Podem encontra-se no ar, na água, no solo e mesmo dentro de outros organismos.

Alguns aparecem em locais em que as temperaturas médias podem chegar a 80ºC , outros vivem debaixo de três a quatro centenas de metros de gelo na Antárctida, e outros encontram-se sob altas pressões em mares profundos, onde a água chega a atingir 360ºC.

33

Vários processos permitem compreender a importância que, a nível dos ecossistemas, assumem os dois grandes grupos de bactérias considerados – bactérias autotróficas e bactérias heterotróficas.

Consideremos, por exemplo, a importância das bactérias no ciclo do azoto, gás que ocupa cerca de 79% do volume da atmosfera.

Todos os organismos têm necessidade de azoto como componente dos seus ácidos nucleicos e proteínas.

34

A única via biológica natural pela qual este elemento químico pode ser utilizado pelos organismos – via de fixação de azoto – está confinada a certos procariontes.

São eles que intervêm em reacções químicas capazes de quebrar as fortes ligações triplas entre os átomos de azoto atmosférico.

35

36

Um grupo bem conhecido de bactérias fixadoras de azoto pertence ao género Rhizobium. Colónias desta bactérias vivem em simbiose com raízes de plantas leguminosas, como o feijoeiro, o tremoceiro e a ervilheira.

Nas raízes de leguminosas formam-se nódulos e as bactérias vivem dentro das células desses nódulos.

Na associação simbiótica considerada, as bactérias fixadoras de azoto atmosférico convertem-no em NH3, que fornecem à leguminosa, e recebem pelas plantas glícidos e outros compostos orgânicos.

37

Globalmente, no ciclo de azoto intervêm: -bactérias fixadoras de azoto –algumas têm vida livre, como as

cianobactérias e as azotobactérias, e outras podem viver em simbiose, como Rhizobium;

-bactérias nitrificantes –Nitrossomas que convertem o

amoníaco em nitritos e Nitrobacter que convertem os nitritos em nitratos.

-bactérias desnitrificantes –Pseudomonas que contribuem para a

libertação do azoto dos nitratos, azoto esse que volta à atmosfera.

38

39

Além da importância das bactérias no ciclo de azoto, elas intervêm também noutros ciclos da matéria.

Por exemplo, no ciclo de carbono há bactérias que decompõem macromoléculas de compostos orgânicos libertando-se dióxido de carbono, o qual é fixado pelas plantas durante a fotossíntese.

Deste modo pode compreender-se a frase “os átomos das moléculas orgânicas que constituem o corpo dos seres vivos já integraram compostos inorgânicos do solo, do ar e da água, e regressarão a eles de novo.”

40