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