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2ª Aula:Célula Procariota

S.Mendo08/09Conceitos/conhecimentos chave a

apreender• Estrutura, tamanho e forma das células procariota e

eucariota• Organização da cél. Procariota e da cél. Eucariota

(estruturas membranares internas: corpos de inclusão, nucleóide, ribossomas, plasmídeos; citoesqueleto, organelos, núcleo )

• Membranas bacterianas e das Archae• Parede celular bacteriana (Gram + e Gram -) e de Archae• Componentes externos à parede celular procariótica e

eucariótica (cápsulas, pili, fimbrias, flagelos- mobilidade bacteriana e quimiotaxia; cílios e flagelos de eucariotas)

• Endósporos bacterianos

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1. Estrutura simples, formas e tamanhos característicos.

2. Possuem membrana plasmática, mas outras estruturas membranares estão ausentes.

3. A matriz citoplasmática possui corpos de inclusão, ribossomase nucleóide.

4. Parede celular é morfológica e quimicamente complexa, geralmente possui peptidoglucano.

5. Componentes como, por ex., cápsulas e fimbrias localizam-se fora da parede celular.

6. Algumas bactérias formam estruturas de resistência: endósporos.

ESTRUTURA E FUNÇÃO DA CÉLULA PROCARIÓTICA

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FORMA E TAMANHO

DIMENSÕES

E. coli: 2-6�m x 1.2-1.5�m

Mycoplasma: 0.2 �m

Espiroquetas: 500 �m

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Coccus

Bastonetes: ex. Bacillus megaterium

Espirilos (bastonetes rígidos)

Vibrio (bastonetes curvos com flagelo)

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Espiroquetas(bastonetes flexíveis)

Espécies pleomórficas(Mycoplasma)

Actinomyces

Walsby bacteria(Archae)

S.Mendo08/09TAMANHO DE PROCARIOTAS vs

VÍRUS

Epulopiscium fishelsoni

diâmetro ~Larg. x comp. (nm)

S.Mendo08/09MEMBRANAS CELULARES

PROCARIÓTICAS

MEMBRANA PLASMÁTICA

� proteínas e lípidos em proporções variáveis

� maioria dos lípidos são estruturalmente assimétricos, com terminais polares hidrofílicos (glicerol) e terminais apolares hidrofóbicos ( ác. gordos), formando uma camada bilipídica

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Modelo do Mosaico FlúidoSinger e Nicholson

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MEMBRANAS DA ARCHAE• Ligações éter entre glicerol e as cadeias laterais hidrofóbicas• Lípidos não possuem ác. gordos mas isopreno (hidrocarbonetos

de 5C)• Lípidos são glicerol diéter e tetraéter.

• Construção da membrana em monocamada

C20 diéter(memb. Bicamada)

C40 tetraéter(memb. Monocamada)

S.Mendo08/09FUNÇÕES DA MEMBRANA

PLASMÁTICA� manter o citoplasma (particularmente nas células desprovidas de parede celular)

� barreira selectiva permeável (movimento de iões e moléculas do interior para o exterior, e vice-versa, da célula)

� local onde se encontram as proteínas, muitas delas enzimas, e muitas envolvidas no transporte de substâncias de e para o interior da célula

� possui moléculas receptoras (ajudam as bactérias a detectar e responder a compostos químicos)

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� MESOSSOMA - invaginações da membrana plasmática em forma de vesículas ou túbulos; parece estar associado àdivisão da célula bacteriana e muitas vezes aparece associado ao cromossoma bacteriano (nucleóide).

� pode estar envolvido na formação da parede celular durante a divisão celular;

� pode estar associado ao processo de replicação dos cromossomas;

� pode estar envolvido em processos de secreção

A membrana plasmática e todo o seu interior é também denominado protoplasto

SISTEMAS MEMBRANARES INTERNOS

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CITOPLASMA PROCARIÓTICO

� de natureza inorgânica - grânulos de polifosfato (reserva de fosfatos por ex. para síntese de ác. nucleicos); grânulos de enxofre.

� CORPOS DE INCLUSÃO: grânulos de material orgânico e inorgânico facilmente observáveis ao microscópio

� de natureza orgânica - contêm Glicogénio (polímero de glucose) ou Poli-ß-Hidroxibutirato (de natureza lipídica).

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� RIBOSSOMAS: constituídas por proteínas e RNA; envolvidos no processo de tradução

DNA

mRNA

proteína

transcrição

tradução

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RIBOSSOMAS DOS PROCARIOTAS – 70S

� dimensões: 14-15nm x 20nm

� 2.8x106Da

� constituído por duas subunidades: 50S e 30S

� subunidade menor (30S): rRNA 16S + 21 cadeias polipeptídicas

� rRNA 16S: . altamente conservado entre espécies. pequenas variações importantes no estudo de filogenias. importante na caracterização de estirpes bacterianas

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� NUCLEÓIDECromossoma bacteriano

dsDNA circular superenrolado

DNA plasmídico

DNA cromossomal

. DNA circular

. Replica-se independentemente da célula bacteriana,

. nº de cópias variável

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� PLASMÍDEOS

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� CHAPERONAS:

� “Proteínas de stress”

� Importantes no transporte de proteínas através das membranas

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PAREDE CELULAR PROCARIÓTICA

� confere forma e proteção da lise osmótica

� nas bactérias patogénicas, possui componentes que contribuem para a sua patogenicidade

� protecção contra substâncias tóxicas

� local alvo de alguns antibióticos

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Microscopia de transmissão (TEM) :

. Camada de peptidoglucanoou

mureína (20-80nm)

. Sem espaço periplásmico

. Camada de peptidoglucano(2-7nm) rodeada por uma

. Espaço periplásmico(1-71nm)

. Membrana externa (7-8nm)

Diferenças estruturais nas paredes celulares bacterianas

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PEPTIDOGLUCANO, ou mureína:� polímero composto por várias subunidades idênticas

N- acetil glucosamina (NAG)* Ácido N- acetil murâmico (NAM)

vários amino ácidos: L-alanine, D- glutâmico, D- alaninae Lisina ou * Ácido diaminopimélico(DAP)

açucares

+

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PEPTIDOGLUCANO

� Gram positivo � Gram negativo

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PAREDE CELULAR DAS BACTPAREDE CELULAR DAS BACTÉÉRIAS DE GRAM +RIAS DE GRAM +

Peptidoglucano + Ác. teicóicos

� Ác. teicóicos (carga negativa) são polímeros de glicerolligados por grupos fosfato

� estão ligados ao peptidoglucano por ligações covalentes com o NAM ou a lípidos da membrana plasmática denominados Ác. lipoteicóicos

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PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS DE GRAM -

� Lipoproteínas de Braun (M. Externa)� Lipopolissacarídeos (LPSs)

�lípido A + polissacarídeo central + cadeia lateral O (antigénio O)

ex: Salmonella typhimurium

. Possuem mecanismos para enganar o sistema imunitário

. LPSs ajudam a estabilizar a estrutura membranar

. LPSs podem actuar como endotoxinas

M citoplasmáticaPeriplasma

Membrana externaporinas

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lipoproteínas

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LisozimaHidrolisa a ligação NAM-NAG, enfraquecendo a parede celular;Em água pode ocorrer lise da célula

Penicilina Inibe a síntese de peptidoglucano

Gram +: protoplastos

Gram -: esferoplastos

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PAREDES CELULARES DAS ARCHAE

� Sem peptidoglucano� Coloração de Gram + ou Gram – (dependendo da comp. Química)� Parede complexa de heteropolisacáridos

Pseudomureína

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ESTRUTURAS PRESENTES NA PARTE EXTERNA DA PAREDE CELULAR

FUNÇÃO� protecção� adesão� movimento celular

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� Pilus e fimbrias: são filamentos finos tubulares compostos por subunidades proteicas arranjadas helicoidalmente; revestem as células bacterianas; estão implicados na adesão das bactérias aos tecidos do hospedeiro.

� Pilus sexual:(pl: Pili)

maior que as fimbrias; necessários para a conjugação bacteriana.

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� Flagelos: estendem-se para fora da membrana plasmática e parede celular.

� Implicados na mobilidade de algumas bactérias

� Podem existir em número e posição variável, sendo úteis na identificação de bactérias

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� CONSTITUIÇÃO

� filamento – cilindro oco constituído por flagelina� corpo basal (embebido na célula- Memb. citoplasmática)� Gancho – liga o filamento ao corpo basal (flexível)

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� Cápsula: polissacarídeos ou complexos glicoproteicosque se depositam na parte exterior da parede celular. . Em Em algumas bactalgumas bactéérias rias éé constituconstituíídada por por polipeptpolipeptíídeosdeos ex. Bacillus anthracis -ác. poli D-glutâmico.

Outras bactérias podem apresentar camadas menos rígidas designadas por camada limosa- GlicocGlicocáálicelice..

� Ajuda a resistir à fagocitose (ex.Streptococcus pneumoniae); pode ser um factor determinante da patogenicidade da bactéria.

� Protecção contra detergentes e dessecação

� Adesão a superfícies de objectos sólidos

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S.Mendo08/09MOBILIDADE BACTERIANA E

QUIMIOTAXIA

Quimiotaxia: movimentos bacterianos em resposta a um gradiente químico (atracção ou repulsão- quimiotaxia positiva ou negativa), detectado por quimioreceptores (proteínas que estão localizadas no espaço periplásmicoou na membrana plasmática).

� Termotaxia� Fototaxia� Aerotaxia� Osmotaxia

E. coli: 270 rev/seg.

3M 0 Acetato

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� ENDÓSPOROS BACTERIANOS: células que resultam de um processo de diferenciação; são formas de resistência (calor, radiação, desinfectantes, dessecação).

� Desenvolvem-se no interior de células vegetativas:Bacillus, Clostridium, Sporosarcina

� Posição do esporo é importante na identificação de bactérias: central, sub-terminal e terminal

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� ME permite distinguir 4 camadas:

1. Exospório

2. Capa do esporo ou manto

3. Cortex

4. Corpo central do esporo

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� PROPRIEDADES DO CORPO CENTRAL DO ESPORO

� 10 % do seu peso seco é constituído por ácido dipicolínicocomplexado com iões de cálcio -dipicolinato de cálcio; baixo conteúdo em água; pH do citoplasma mais baixo que o da cél. vegetativa (1 un.);baixo teor em água;

� Elevada quantidade de proteínas (SASP´s) que se ligam ao DNA protegendo-o de potenciais danos causados por UV, dessecação e calor seco;

� SASP´s funcionam como fonte de C e energia necessária àgerminação.

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Célula Eucariota

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1. Núcleo delimitado por membrana

2. Organelos com membranas (estruturas intracelulares que desempenham funções específicas dentro da célula)

ESTRUTURA E FUNÇÃO DA CÉLULA EUCARIOTA

S.Mendo08/09ULTRAESTRUTURA DA CÉL.

EUCARIOTA

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� Microfilamentos: filamentos proteicos (actina) envolvidos nos movimentos e forma das células

� Microtúbulos: filamentos de � e �- tubulina dispostos helicoidalmente, formando um cilindro de 25nm de diâmetro

� Manter a forma da célula� Movimentos celulares � Processos de transporte intracelular� (constituem o fuso mitótico)

� Filamentos intermédios: juntamente com os outros dois tipos de filamentos forma o CITOESQUELETOCITOESQUELETO

MATRIZ CITOPLASMÁTICA� CITOESQUELETO

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� RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO:

� RER - associado a ribossomas (síntese proteica) � REL - sem ribossomas (células produzindo grandes

quantidades de lípidos)

• transporte de lípidos, proteínas e outros materiais através da célula

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� COMPLEXO DE GOLGI:

� Intimamente associado com o RE, estrutural e funcionalmente

� Acumula materiais que serão secretados,

ex: formação de lisossomas

� Modifica proteínas por adição de grupos específicos

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� LISOSSOMAS:

� sintetizados a partir do RE e do Complexo de Golgi

� envolvidos na digestão intracelular

� FORMAÇÃO E FUNÇÃO DOS LISOSSOMAS

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� RIBOSSOMAS:

� 80S (60S + 40S)

� associados ao RE ou livres

� realizam a síntese proteica (mRNA ---- proteína)

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� MITOCÔNDRIA: ciclo TCA ; produção de ATP

� algumas células podem ter mais de 1000 mit.� envolvida por duas membranas (interna e externa)� contém ribossomas e DNA � reproduz-se por fissão binária

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� CLOROPLASTOS: organelos citoplasmáticos presentes em algas e plantas superiores que possuem pigmentos (clorofila, por ex.)

� locais de síntese e armazenamento

de reservas alimentares

� local onde ocorre a fotossíntese

� contêm DNA, ribossomas, grânulos de amido

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� NÚCLEO:

� delimitado pelo envelope nuclear (constituído por membrana interna e externa)� possui poros nucleares que resultam da fusão das membranas interna e externa� localização dos cromossomas

� NUCLÉOLO:� importante para a síntese de ribossomas e de RNA ribossomal

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� VACÚOLO: importante na digestão de nutrientes e excreção de resíduos

S.Mendo08/09ESTRUTURAS EXTERNAS À MEMB.

PLASMÁTICA

CÍLIOS

FLAGELOS

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Como é feito o transporte de moléculas (nutrientes) para dentro da célula

� Difusão passiva

� Difusão facilitada

� Transporte activo

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Transporte activo

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� Transporte activo

. Uniport (Promove a entrada de um tipo de molécula)

. Symport (Transporte de 2moléculas nomesmo sentido (H+ + açucares)

. Antiport (Moléculas transportadas em direcções opostas)

A.

B. Translocação de grupos (e.g. enzimas que transportam

moléculas de açucar específicas para o interior da célula,

modificando-as quimicamente- P )

C. Transporte por proteínas do periplasma e transporte de Proteínas (Translocases)

Ex. Sistema ABC e Sistema Sec (Sec YEG)

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H+ H+

-P

R~P

ATP ADP+Pi

Fora da célula Dentro da célula

Transporte simples:Energia da FEM

Translocação de grupos:Modificação química da substância transportada

Sistema ABC de transporte:Envolve proteínas periplasmáticas

e energia do ATP

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