Estrutura e função da célula procariótica
Introdução
Origem célula procariótica:
3,7 bilhões de anos (condições anoxigênicas)
Com base em comparações de sequências das regiões
intergênicas 16S – 23S do RNA ribossômico:
Três Domínios (Super-reinos)
BacteriaArchaea
Eucarya
Procariotos
(Woese, 1977)
Estudos subseqüentes mostraram que cada domínio está associado a uma série de fenótipos, alguns desses únicos para cada domínio
Célula procariótica x eucariótica
Tamanho da célula procarióticaUnidade de medida: m (micrômetro)
Tamanho variável: 0,1-0,2 50 m
Thiomargarita namibiensis: 0,7 mm!!(1999)
Escherichia coli: 1 x 3 m
Procariotos são pequenos e, por essa razão:• Nutrientes e dejetos são transportados para dentro e fora da célula
via membrana citoplasmática. • A velocidade desse transporte determina a velocidade metabólica
- Quanto menor o tamanho, maior é o potencial de crescimento
- Interação mais intensa com o meio ambiente.
Morfologia dos procariotos
Forma da célula
Arranjos
Morfologia dos procariotos: formas
Cocos (Neisseria)Bacilos (Halobacterium/Salmonella)Vibrião (Bdellovibrio)
Espirilo Espiroqueta (Leptospira)
Pedunculada (Rhodomicrobiu
m)
Cianobactérias (Myxococcus)
Planos de divisão
Morfologia dos procariotos: arranjos
Streptococcus
Staphylococcus
Methanococcus
Methanosarcina
Deinococcus radiodurans
Neisseria gonorrhoeae
Estrutura da célula procariótica
Parede celular
Concentração de solutos dissolvidos alta pressão de turgor(E. coli 2 atm.)
- A parede celular é responsável pela contenção dessa pressão
- Envoltório rígido, responsável também pela forma da célula
Domínio Bacteria
a) componente principal: peptideoglicano (> 100 tipos)- açúcares aminados:
N-acetilglicosaminaÁcido N-acetilmurâmico
- aminoácidos
Composição do peptideoglicano
b) De acordo com suas respostas à coloração de Gram, as bactérias se dividem em 2 grupos:
Dinamarquês Christian Gram (1853-1938)
Gram negativas: 10 % de peptideoglicano (1-2 camadas) 2-3 nm
Gram positivas: 90 % da parede formados de peptideoglicano (até 20 camadas) 30-60 nm
A coloração de Gram
Gram negativaGram positiva
Fixação
Cristal violeta
Tratamento com lugol
Álcool - acetona
Corante de contrastesafranina
c) “membrana” externa de bactérias Gram negativas (camada LPS),camada dupla, composta de:
* fosfolipídeos* proteínas * lipídeos * polissacarídeos* lipoproteínas
•Maior rigidez à parede celular
•Seus componentes são tóxicos quando injetados em animais
•Participa do processo de nutrição formando canais de passagem
Domínio Archaea* paredes de composição variável* sem peptideoglicano* algumas são Gram+, outras Gram-
a) Metanogênicas* pseudopeptidoglicano* polissacarídeos
b) Halofílicas* Halococcus: polissacarídeo sulfatado* Halobacterium: glicoproteínas com cargas
negativas
c) Outras metanogênicasMethanococcus e Methanospirillum: proteínas
d) Hipertermofílicas:* Sulfolobus: glicoproteínas (paredes estáveis em detergente
em ebulição!!)
* Pyrodictium: glicoproteínas (113ºC)
Estrutura da célula procariótica
Pseudopeptidoglicano em algumas Archaeametanogênicas
Estrutura da célula procariótica
Membrana plasmática* barreira física, vital para a
células* espessura aproximada de 8
nm* composição química
Composição química da membrana
Domínio Bacteria: composição estável* bicamada composta de:
* fosfolipídeos (glicerol + ácidos graxos + Pi: ligações éster)
* proteínas transmembranares* hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas
espécies
Domínio Archaea: composição variável* lipídeos: únicos na natureza
ligações éter entre o glicerol e hidrocarbonetos (isopreno)
podendo existir:- glicerol diéter- glicerol tetraéter- mista
A membrana citoplasmática em procariotos
Estrutura da célula procariótica
Material genético
* molécula única de DNA circular, nua, intensamente dobrada,podendo expandir-se até 1 mm (bactéria típica mede poucos m)
* não associado com histonas
* tamanho do genoma variável:E. coli: 4,7 MbMycoplasma genitalium: 0,58 Mb
* bactérias em crescimento podem conter várias cópias
* haplóides: apenas uma cópia de cada gene.
Estrutura do DNA em procariotos
DNA de Escherichia coli
Estrutura da célula procariótica
Ribossomos (organelas densas onde ocorre a síntese de proteínas)* 70 S* Subunidades: 50S + 30S (RNA e proteínas)* até 10.000 por célula
Bacterias e Archaeas têm ribossomossemelhantes (70S), mas diferentes na composição protéica
Estrutura da célula procariótica
Flagelos* apêndices longos e finos* helicoidais* 20 nm de diâmetro* distribuídos em número variável
* proteína: flagelina* estrutura:
- corpo basal (motor)- gancho- filamento
Estrutura do flagelo em procariotos
- O movimento de rotação é transmitido a partir do
“motor”
-1000 prótons para cada rotação
- velocidade variável (até 12000 rpm)
- Desloca-se com até 60 comprimentos celulares/s
(guepardo 110Km/h: 25 comprimentos/s)
Resposta comportamental: Quimiotaxia
Estrutura da célula procariótica
Pili e fímbrias* fímbrias: adesão (várias unidades/célula)* pili: mais longos (geralmente 1 unidade/célula) - conjugação - adesão em bactérias patogênicas* composição: proteínas
Estrutura da célula procariótica
Cápsula (glicocálix)* composição: glicoproteínas e/ou polissacarídeos* função:
- adesão- proteção contra dessecamento e fagocitose
Estrutura da célula procariótica
Inclusões citoplasmáticas- reserva de energia e de blocos estruturais- poli--hidroxibutirato e outros- polifosfatos (grânulos metacromáticos)- enxofre
- magnetossomos (magnetita: Fe3O4)
“Magnetobulus multicellularis” (UFRJ)
Estrutura da célula procariótica
Vesículas de gás- procariotos aquáticos fotossintetizantes: ex. Cianobactérias
- fusiforme
- poucas ou até centenas por célula
- proteínas hidrofóbicas
- ajuste vertical na coluna de água para regiões de luz ótima
para a fotossíntese
Estrutura da célula procariótica
Endósporos (estruturas de resistência)
> Encontrados em algumas Gram positivas:
- Bacillus
- Clostridium
- Sporosarcina
- Sporolactobacillus
> Resistentes ao calor, radiações, ácidos, desinfetantes,
lisozima
Endósporo
10 % do peso seco é ácido dipicolínico (exclusivo de esporos):
- Confere resistência ao calor e estabilização do DNA
Cromatóforos e Clorossomas
Presentes e bactérias fotossintetizantes
Ex: bactérias sulfurosas verdes