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ProcariotosEstrutura e função da célula
Introdução
Origem da célula procariótica:
3,8 bilhões de anos
Com base em comparações de sequências das regiões intergênicas
16S – 23S do DNA ribossômico:
Três Domínios (super-reinos) (Woese, 1977)
Estudos subsequentes mostraram que cada domínio está associado a uma série de fenótipos, alguns desses únicos para cada domínio
Célula procariótica x eucariótica
Tamanho da célula procariótica
Unidade de medida: m (micrômetro)
Tamanho variável: 0,1- 0,2 50 m
Thiomargarita namibiensis: 0,7 mm!(1999)
Escherichia coli: 1 x 3 m
Tamanho comparativo dos microrganismos
Procariotos são pequenos, permitindo que:
• Nutrientes e dejetos sejam transportados com alta eficiência para dentro e fora da célula
• A velocidade desse transporte determina a velocidade metabólica:Quanto menor o tamanho, maior é o potencial de crescimentoInteração mais intensa com o meio ambiente
Morfologia: formas mais comuns
Cocos (Neisseria) Bacilos (Halobacterium e Salmonella) Vibrião (Bdellovibrio)
Espirilo (Spirillum) Espiroqueta (Leptospira)
Pedunculada (Rhodomicrobium)
Cianobactérias
Filamentosa (Streptomyces)
Planos de divisão – definirão os arranjos
Morfologia dos procariotos: arranjos
Estreptococo: GêneroStreptococcus
Estáfilococo: Gênero Staphylococcus
Coco: Gênero Methanococcus
Sarcina: Gênero Methanosarcina
Tétrade: Gênero Deinococcus
Diplococo: Gênero Neisseria
Estrutura da célula procariótica
Parede celular
A concentração de solutos dissolvidos gera alta pressão interna (pressão de turgor).
(E. coli 2 atm)
- A parede celular é responsável pela contenção dessa pressão
- Envoltório rígido, responsável também pela forma da célula
a) Domínio Bacteria
Componente principal: peptideoglicano (>100 tipos)
- açúcares aminados:N-acetilglicosaminaÁcido N-acetilmurâmico
- aminoácidos
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
A coloração de Gram
Gram negativaGram positiva
Fixação
Cristal violeta
Tratamento com lugol
Álcool - acetona
Corante de contrastesafranina
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
b) Domínio Archaea
* paredes de composição variável* sem peptideoglicano* Caráter Gram+ e Gram-
a) Metanogênicas* pseudopeptideoglicano* 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)
Pseudopeptideoglicano presente em algumas Archaea metanogênicas
Peptideoglicano de Bacteria
N-acetiltalosaminurônico
Estrutura da célula procariótica
Membrana plasmática* barreira física, vital para a células* espessura aproximada de 8 nm
Composição química da membrana
a) Domínio Bacteria: composição estável
* bicamada composta de:
- fosfolipídeos (ligações éster entre o glicerol e ácidos graxos)
- proteínas transmembranares
- hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas espécies
b) Domínio Archaea: composição variável
* lipídeos: únicos na natureza
ligações éter entre o glicerol e hidrocarbonetos (isopreno)
podendo existir:
- glicerol diéter
- glicerol tetraéter
- mista
Comparação entre os lipídeos de Bacteria e Archaea
Estrutura da célula procariótica
Material genético
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
Estrutura do DNA em procariotos
DNA de Escherichia coli
Estrutura da célula procariótica
Ribossomos Bactérias e árqueas têm ribossomos semelhantes (70S), mas diferentes na composição protéica
* Subunidades: 50S + 30S (RNA e proteínas)
* até 10.000 por célula
Estrutura da célula procariótica
Flagelos* apêndices longos 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)
Resposta comportamental: Quimiotaxia
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 citoplasmáticasReserva 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)
Estrutura da célula procariótica
Vesículas de gás- procariotos aquáticos fotossintetizantes: ex. Cianobactérias
- ajuste vertical na coluna de água para regiões de luz ótima
para a fotossíntese
- proteínas hidrofóbicas
Estrutura da célula procariótica
Endósporos (estruturas de resistência)
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
Estrutura da célula procariótica
Clorossomas
Presentes e bactérias fotossintetizantes
Ex: bactérias sulfurosas verdes
Estrutura da célula procariótica