De acordo com o tipo de célula os seres vivos podem ser:

- Procariontes - Possuem células procariotas, isto é, com membrana celular, citoplasma e nucleóide. Não apresentam membrana nuclear. Ex.: bactérias, algas azuis ou cianofíceas.- Eucariontes - Possuem células eucariotas, isto é, com membrana celular, citoplasma e núcleo. Apresentam membrana nuclear. Podem ser células eucariotas animais ou células eucariotas vegetais. Ex.: fungos, protozoários, algas, vegetais e animais.

As bacterias e archaebactérias são organismos que seguindo a classificação dos cinco reinos, formam em conjunto o reino Monera, ou seja os procariotos unicelulares. Antes do trabalho de Woese, na década de 70, as archaeabactérias eram organismos desconhecidos e, portanto, os monera compreendiam tão e somente as bacterias.

As bactérias e archaea compartilham uma série de caracteres que as excluem dos eucariotos. Estes caracteres são: membrana nuclear, genoma, mitose/meiose, introns, citoesqueleto formado por microtubulos. presença de membrana interna, tamanho, organelas e ploidia.

1- Archaebactéria e bactéria, os famosos

procariotos

Unidade de medida: m (micrômetro)

1 m = 0,001 mm (1/1000) ou 1000 m = 1 mm

Tamanho variável: 0,15 m 50 m (0,0015 mm – 0,05 mm)

Tamanho da Célula Procariótica

Escherichia coli: 1 x 3m

1 m

Thiomargarita namibiensis: 750 m !!

Morfologia e Citologia de Procariotos

Celula procariótica

Celula eucariótica

O Plano básico das células Procariotas

- As bactérias originais, Eubactérias ou simplesmente Bactérias

Bactérias (do grego bakteria, bastão) são organismos unicelulares, procariontes, que podem ser encontrados na forma isolada ou em colônias e pertencem ao Reino Monera. São microorganismos constituídos por uma célula, sem núcleo celular envolvido pela membrana nuclear ou carioteca nem organelas membranares.

As bactérias foram descobertas por Antoni van Lewenhoeck em 1863 que as chamou de animálculos, considerando que fossem pequenos animais. Apesar da denominação animálculos as bactérias foram inicialmente classificadas entre as plantas; em 1894, Ernst Haeckel incluiu-as no reino Protista e atualmente as bactérias compõem um dos três domínios do sistema de classificação cladístico. Vulgarmente, utiliza-se o termo "bactéria" para designar também as archaebactérias, que atualmente constituem um domínio separado. As cianobactérias (as "algas azuis") são consideradas dentro do domínio Bactéria.

Classificação das Bactérias

As bactérias classificam-se morfologicamente de acordo com a forma da célula e com o grau de agregação.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/Bacterial_morphology_diagram_pt.svg

Morfologia dos procariotos: Arranjos de Cocos

Adaptado de Tortora et al.; 2000

Staphylococcus aureus: Cocos gram-positivos de importância médica.

Morfologia dos Procariotos: Arranjos de Bacilos

PaliçadaAdaptado de Tortora et al.; 2000

Vibrião

Morfologia dos Procariotos: Outras Formas

Leptospira interrogans

Vibrio cholerae

Diversidade das Bactérias

a)Bacilus subtilus

b)Vibrio colerae – Coléra

c)Micobacteryum tubercolosis- Tuberculose

d)Bacilus anthracis - Antracnose

e)Leptospiran interogans – Leptospirose

f)Lactococus Latis

g) Deinococus radiodurans

h)Borrelia burgdofferri

Estruturas dos Procariotos

Nogueira & Silva Filho (2010)

Pili /

Estrutura da Célula BacterianaMembrana Citoplasmática

• Membrana Citoplasmática: transporte ativo, cadeia respiratória.

• Bicamada lipídica com proteínas inseridas.• Envoltório Flexível: rompe-se facilmente.• A água pode penetrar e romper a célula.• Mesossomo: primórdio de compartimentalização.

FÍMBRIAS

FLAGELO

Estruturas dos Procariotos

Nogueira & Silva Filho (2010)

Pili /

Estrutura da Célula BacterianaParede Celular

• Parede Celular: de acordo com a constituição da parede celular, são classificadas em GRAM (+) e GRAM (-).

• Pepitídeo glicano: cadeias de glicosaminoglicanas mais peptídeos.• Rígida e resistente, mas muito permeável.• Determina a forma da bactéria.• Protege contra choques mecânicos e osmóticos - A concentração

de solutos dissolvidos gera alta pressão interna (pressão de turgor) -Escherichia coli 2 atm.

- A parede celular é responsável pela contenção dessa pressão.• Representa de 20-40% do peso bacteriano.• Alguns antibióticos a afetam diretamente. - Penicilina

Domínio Bacteria

a) componente principal: peptideoglicano (>100 tipos)

- açúcares aminados:N-acetilglicosaminaÁcido N-acetilmurâmico

- aminoácidos

Parede Celular

b) De acordo com suas respostas à coloração de Gram, as bactérias se dividem em 2 grupos:(Dinamarquês Christian Gram, 1853)

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

Parede Celular

A Coloração de Gram

Protoplastos e esferoplastos

⁻ formas sem a parede celular.-Osmoticamente mais frágeis.-Formas L – capacidade de proliferação.

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

Estruturas dos Procariotos

Nogueira & Silva Filho (2010)

Pili /

Estrutura da Célula BacterianaCápsula

• Constitui um dos antígenos de superfície das bactérias.• Está relacionada com virulência da bactéria.• Confere resistência à fagocitose.• Envoltório viscoso não obrigatório.• Ricos em polissacarídeos e proteínas

Estruturas Externas dos Procariotos

Cápsula e Camada Limosa (Glicocálix)

* composição: glicoproteínas e/ou polissacarídeos

* função:

- adesão

- proteção contra dessecamento e fagocitose

Estruturas Externas dos Procariotos

Flagelos* apêndices longos (10-20 mm) e finos (20 nm)* helicoidais* distribuídos em número variável* proteína: flagelina* estrutura: - corpo basal (motor) - gancho - filamento

- O movimento de rotação é transmitido a partir do “motor”- 1000 prótons para cada rotação- velocidade variável (até 12000 rpm)- A célula desloca-se com até 60 comprimentos celulares/s (guepardo: 25 comprimentos/s)

Monotríquio (polar)

Lofotríquio

Anfitríquio (polar)

Peritríquio

* quimiotaxia: controle do movimento- repelentes- atraentes

• mecanismo: proteínas que sentem a presença de substâncias

- resposta à concentração

Flagelos

Estruturas Externas dos Procariotos

Outras Formas de Motilidade em Procariotos

Flagelo

Estruturas Externas dos Procariotos

Pili e Fímbrias

* fímbrias: adesão (várias unidades por célula)

* pili: mais longos que as Fímbrias

(geralmente 1 unidade por célula)

- Conjugação bacteriana

- adesão em bactérias patogênicas

* composição: proteínas

Fímbrias

Flagelo

FÍMBRIAS

FLAGELO

Material Genético

Estruturas Internas dos Procariotos

Molécula única de DNA circular, 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.

Bactérias e Arqueas têm ribossomos semelhantes (70S), mas diferentes na composição protéica

* Subunidades: 50S + 30S (RNA e proteínas)* até 10.000 por célula

Ribossomos

Estruturas Internas dos Procariotos

Reserva de energia e de blocos estruturais: * poli--hidroxibutirato, amido e outros * polifosfatos (grânulos metacromáticos) * enxofre * magnetita (Fe3O4) (bactérias magnéticas usam para orientação)

“Magnetobulus multicellularis” (UFRJ)

Inclusões Citoplasmáticas

Estruturas Internas dos Procariotos

Reprodução BacterianaDivisão Binária• Reprodução assexuada

Reprodução Bacteriana

Transformação• Reprodução sexuada• A transferência de material genético ocorre

quando uma célula receptora capta DNA solúvel liberado no meio por células doadoras.

Reprodução Bacteriana

Conjugação• Reprodução sexuada• É um processo de transferência de material genético,

promovido por plasmídios conjugativos.

Reprodução BacterianaTransdução• Reprodução sexuada• É a transferência dos genes cromossômicos ou de

moléculas de plasmídios de uma bactéria para outra, por meio de um bacterófago.

Transdução

FORMAS DAS BACTÉRIAS

• Forma vegetativa • Esporo- estrutura resistente formada pelas bactérias

quando reagem a situações adversas. célula com pouca água – ausência de

atividade metabólica. não se reproduzem.

Endósporos (estruturas de resistência) Estruturas Internas dos Procariotos

Encontrados em algumas Gram positivas: - Bacillus- Clostridium- Sporosarcina- Sporolactobacillus

10 % do peso seco é ácido dipicolínico (exclusivo de esporos): estabilização do DNA.

Resistentes ao calor, radiações, ácidos, desinfetantes, lisozima

A CÉLULA

EUCARIÓTICA

AS CÉLULAS EUCARIÓTICAS DIVIDEM-SE EM:

CÉLULAS EUCARIÓTICAS VEGETAIS

CÉLULAS EUCARIÓTICAS ANIMAIS

EUCARIOTOS

ORGANISMOS UNICELULARES E MULTICELULARES

CÉLULAS COM PROTEÇÃO DE SEU MATERIAL GENÉTICO (NÚCLEO E CROMATINA)

CÉLULAS COM ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS MEMBRANOSAS

CÉLULAS COM FLEXIBILIDADE (SEM PAREDE CELULAR E COM CITOESQUELETO)

MEMBRANA CELULAR

As membranas celulares envolvem a célula, definem os seus limites e mantêm as diferenças essenciais entre o citoplasma e o meio extracelular.

AO MICROSCÓPIO...

Citoplasma

• Constituído pela matriz, organelas e depósitos diversos

• Contém as organelas: mitocôndrias, retículo endoplasmático, aparelho de golgi, lisossomos e peroxissos (todos envoltos por membranas)

• Matriz citoplasmática, ou citosol: contém água, íons, aa, precursores de ácidos nucleicos, numerozas enzimas.

- possuem microfibrilas: actina e tubilina

PRESENÇA DE NÚCLEO

O QUE É O NÚCLEO??

DE QUE É FORMADO??

MEMBRANA (envoltório

nuclear)

DNA+PROTEÍNAS (cromatina)

CROMATINA+RNAr (nucléolo)

FORMAÇÃO DA CROMATINA

FORMAÇÃO DOS CROMOSSOMOS

PROTEÍNAS HISTONAS

PROTEÍNAS HISTONAS

Hipóteses sobre o surgimento do núcleo:

1- Hipótese cariogênica

Origem a partir de uma única linhagem celular (bactéria)

BACTÉRIA

PERDA DA PAREDE CELULAR INVAGINAÇÃO

DE MEMBRANA

COMPARTIMENTALIZAÇÃO DO DNA

2- Hipótese endocariótica

Origem a partir de mais de uma linhagem celular por endosimbiose.

BACTÉRIA

ARCHAEBACTÉRIA

PERDA DE PAREDE CELULAR E

ENDOCITOSE

SIMBIOSE E ORIGEM DO

NÚCLEO

Teoria mais aceita...

Genes de atuação citoplasmática semelhantes à genes de bactérias Genes de atuação nuclear semelhantes à genes de archaebactérias

QUAIS AS VANTAGENS EVOLUTIVAS DE SE POSSUIR UM NÚCLEO?

Compartimentalização do material genético (DNA)

Proteção mecânica do material genético (movimentos e choques)

Organização espacial do material genético

Barreira seletiva entre núcleo/citoplasma

Separação dos processos de transcrição e tradução

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

NOS EUCARIOTOS

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

RUGOSO

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

LISO

Síntese protéica Modificações de proteínas

Síntese de lipídios Síntese de hormônios esteróides Destoxificação Contração muscular

COMPLEXO DE GOLGI

Modificação de proteínas e lipídios

Síntese de polissacarídios

Vegetais – elementos da parede celular

Animais – elementos da matriz extracelular

Seleção, direcionamento, distribuição e transporte desses compostos

PEROXISSOMOS

Degradação de

peróxido de hidrogênio

(água oxigenada) à

oxigênio molecular e

água

Metabolismo de

lipídios

Degradação de ácido

úrico (alguns

mamíferos e répteis)

Fotorrespiração

(plantas)

LISOSSOMOS

Digestão intracelular

Fagocitose ou Pinocitose

Digestão de organelas e macromoléculas danificadas ou em alta concentração

Jejum prolongado

VACÚOLO

Regulação do tamanho celular

Osmorregulação

Compartimento de degradação e

digestão

Estocagem de nutrientes e sub-

produtos celulares

RIBOSSOMOS

Síntese

protéica

CITOESQUELETO,

Manutenção da forma celular

Alteração da forma celular

Ancoragem e transporte de organelas e vesículas

Segregação dos cromossomos na divisão celular

Resistência mecânica

Locomoção celular

Formação de cílios, flagelos, microvilosidades, pseudópodes

MICROTÚBULOS

FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS

MICROFILAMNTOS DE ACTINA

MITOCÔNDRIAS

Respiração celular

Aproveitamento da

energia das ligações

da glicose para a

produção de ATP

CLOROPLASTOS

Fotossíntese

Aproveitamento da

energia luminosa para

a produção de glicose

CÉLULA EUCARIOTA PRIMITIVA

NÚCLEO

BACTÉRIA AERÓBICA

ENDOCITOSE SIMBIÓTICAMITOCÔNDRIAS

ORIGEM DE MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS

CÉLULA EUCARIOTA PRIMITIVA

BACTÉRIA FOTOSSINTETIZANTE

ENDOCITOSE SIMBIÓTICACLOROPLASTO

S

ORIGEM DE MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS

Possuem DNA circular;

Formam-se por fissão binária, como nas bactérias;

A inibição da síntese protéica ocorre pelos mesmos

antibióticos bacterianos;

O aminoácido iniciador da síntese protéica é a f-

metionina, o mesmo das bactérias;

São delimitados por dupla membrana, sendo a interna

semelhante a das bactérias;

O coeficiente de sedimentação dos ribossomos é

semelhante ao de bactérias;

Nas mitocôndrias, a presença da proteína porina na

membrana interna, também encontrada em bactérias;

EVIDÊNCIAS DA ORIGEM DE MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS

Archaeabactéria/Bacteria Eukarya

membrana nuclear ausente presente

genomas cromossos circulares únicos

cromossomos lineares múltiplos

mitose ausente presente

membranas internas

ausente presente

tamanho 1-5 µ Maior que 20µ

organelas ausente presente

ploidia haplóide diplóide