Post on 17-Apr-2015
Estrutura e função da célula procariótica
1. Introdução
Origem: 3,8 a 3,5 bilhões de anos (condições anoxigênicas)
Com base em comparações de sequências do rRNA (16S, 23S):
Três Domínios (Super-reinos)
BacteriaArchaeEucarya
Procariotos
(Woese, 1977)
Propriedade Procariotos Eucariotos
Domínios Bacteria e Archae Eukarya: algas, fungos, protozoários, plantas e animais
Estrutura e função do núcleo
Membrana nuclear ausente presente
Nucléolo ausente presente
DNA Molécula única, sem histonas, plasmídeos freqüentes Presente em vários cromossomos, geralmente com histonas
Divisão Sem mitose Mitose, aparelho mitótico com fuso microtubular
Reprodução sexuada Processo fragmentário, sem meiose,apenas porções são montadas
Processo regular, ocorrência de meiose, remontagem do genoma inteiro
Estrutura e organização do citoplasma
Membrana citoplasmática
Geralmente sem esteróis Esteróis geralmente presentes
Membranas internas Relativamente simples, restritas a poucos grupos Complexas, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi
Ribossomos 70 S 80 S, exceto para os ribossomos das mitocôndrias e cloroplastos (70S)
Organelas membranosas
Ausentes Várias
Sistema respiratório Parte da membrana citoplasmática Nas mitocôndrias
Pigmentos fotossintetizantes
Na membrana interna de clorossomas, (cloroplastos ausentes) Em cloroplastos
Parede celular Presente (maioria), composta de peptidoglicano, outros polissacarídeos, proteínas e glicoproteínas
Presente em plantas, algas e fungos; ausente nos animais e na maioria dos protozoários; geralmente polissacarídica
Formas de motilidade
Movimento flagelar Flagelos de dimensões sub- microscópicas, cada um composto de uma fibra de dimensão molecular; rotação
Flagelos ou cílios; dimensões microscópicas; compostos de microtúbulos; sem rotação
Movimento não flagelar Deslizamento; ou através das vesículas de gás Correntes citoplasmáticas e movimento amebóide; deslizante
Microtúbulos ausentes Comuns, presentes em flagelos, cílios, corpos basais, fuso mitótico, centríolos
Tamanho Geralmente menores que 2 m de diâmetro Geralmente 2 a mais de 100 m de diâmetro
Célula procariótica x eucariótica
Tamanho da célula procarióticaUnidade de medida: m (micrômetro)
Tamanho variável: 0,1-0,2 50 m
Thiomargarita namibiensis: 700 m !!(1999)
Escherichia coli: 1 x 3m
Relação superfície/volume
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.
2. Morfologia dos procariotos
Forma da célula
Arranjos
Morfologia dos procariotos: formas
Cocos (Neisseria) Bacilos (Halobacterium/Salmonella)Vibrião (Bdellovibrio)
Espirilo Espiroqueta (Leptospira)
Pedunculada (Rhodomicrobium)
Planos de divisão
Morfologia dos procariotos: arranjos
Streptococcus
Staphylococcus
Methanococcus
Methanosarcina
Deinococcus radiodurans
Neisseria gonorrhoeae
Morfologia dos procariotos: formas
Cianobactérias
(Chondromyces) (Myxococcus)
Mixobactérias
3. Estrutura da célula procariótica
Parede celular
Concentração de solutos dissolvidos alta pressão de turgor(E. coli 2 atm.)
Para conter essa pressão parede celular
Envoltório rígido, que é responsável 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
3. Estrutura da célula procariótica
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 detergenteem ebulição!!)* Pyrodictium: glicoproteínas (113ºC)
Pseudopeptidoglicano em algumas Archaeametanogênicas
3. 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* bicamada composta de:
* fosfolipídeos (glicerol + ácidos graxos + Pi)* proteínas transmembranares* hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas
espécies
Domínio Archaea: composição variável* lipídeos: únicos na natureza (marcadores de
diferenças evolucionárias)* ligações éter entre o glicerol e as cadeias
hidrofóbicas hidrocarbonetos (isopreno)* podendo existir:
- diéter lipídios- tetraéter lipídios- mista
Éster Éter Isopreno
Comparação entre os lipídeos de Bacteria e Archaea
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 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, com subunidades dispostas helicoidalmente* estrutura:
- corpo basal- gancho- filamento
* movimento: rotação (até 12.000 rpm)* velocidade: média de 50 m/s ou 10 corpos/s
Estrutura do flagelo em procariotos
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
3.7. 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: 200-700 nm x 60-110 nm
* 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, produtos químicos,
lisozima
Endósporos de procariotos
Endósporos de procariotos
* partes do endósporo:
* ocorrência de ácido dipicolínico + Ca2+
• 10 % do peso seco
• Confere resistência ao calor e estabilização do DNA
Ácido dipicolínico: exclusivo de esporos
Cromatóforos e clorossomos
Bactérias verdes sulfurosas:
Anaeróbias obrigatórias e fototróficas