Estrutura 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 DNA ribossômico:
Três Domínios (Super-reinos) (Woese, 1987)
Bacteria
Archaea
Eucarya
Procariotos
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
Escherichia coli: 1 x 3 m
50 m
Thiomargarita namibiensis:  0,7 mm!
(1999)
Tamanho comparativo dos microrganismos
Procariotos são pequenos, permitindo que:
- Nutrientes e dejetos sejam 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 comuns
Cocos (Neisseria)
Bacilos (Halobacterium/Salmonella)
Espirilo
Espiroqueta
(Leptospira)
Vibrião (Bdellovibrio)
Pedunculada
(Rhodomicrobium)
Micélio
(Streptomyces)
Cianobactérias
Planos de divisão – definirão os arranjos
Morfologia dos procariotos: arranjos
Coco: Gênero Methanococcus
Estreptococo: Gênero
Streptococcus
Diplococo: Gênero Neisseria
Tétrade: Gênero Deinococcus
Estáfilococo: Gênero
Staphylococcus
Sarcina: Gênero
Methanosarcina
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
Domínio Bacteria
a) componente principal: peptideoglicano
(>100 tipos)
- açúcares aminados:
N-acetilglicosamina
Ácido N-acetilmurâmico
- aminoácidos
b) De acordo com suas respostas à coloração de Gram, as bactérias se
dividem em 2 grupos:
(Dinamarquês Christian Gram, 1853)
Gram positivas: 90 % da parede formados de
Gram negativas: 10 % de peptideoglicano
peptideoglicano (até 20 camadas) 30-60 nm
(1-2 camadas) 2-3 nm
A coloração de Gram
Gram positiva
Gram negativa
Fixação
Cristal
violeta
Tratamento com lugol
Álcool - acetona
Corante de contraste
safranina
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
Estrutura da célula procariótica
Domínio Archaea
* paredes de composição variável
* sem peptideoglicano
* Caráter Gram+ e Grama) Metanogênicas
* pseudopeptidoglicano
* polissacarídeos
b) Halofílicas
* Halococcus: polissacarídeo sulfatado
* Halobacterium: glicoproteínas com cargas negativas
c) Outras metanogênicas
Methanococcus e Methanospirillum: proteínas
d) Hipertermofílicas:
* Sulfolobus: glicoproteínas (paredes estáveis em detergente em ebulição!!)
* Pyrodictium: glicoproteínas (113ºC)
Pseudopeptidoglicano
presente em algumas
Archaea metanogênicas
Peptidoglicano de Bacteria
Estrutura da célula procariótica
Membrana plasmática
* barreira física, vital para a células
* espessura aproximada de 8 nm
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
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 Mb
Mycoplasma 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
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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
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Pili e fímbrias
* fímbrias: adesão (várias unidades/célula)
* pili: mais longos (geralmente 1 unidade/célula)
- conjugação
- adesão em bactérias patogênicas
* composição: proteínas
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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, 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
- poucas ou até centenas por célula
- 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