Estrutura e função da célula procariótica

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1 Estrutura e função da célula procariótica

2 Origem da célula procariótica:
Introdução Origem da célula procariótica: 3,7 bilhões de anos

3 Com base em comparações de sequências das regiões intergênicas
16S – 23S do DNA ribossômico: Três Domínios (Super-reinos) (Woese, 1977)

4 Estudos subsequentes mostraram que cada domínio está associado a uma série de fenótipos, alguns desses únicos para cada domínio

5 Célula procariótica x eucariótica

6 Tamanho da célula procariótica
Unidade de medida: m (micrômetro) Tamanho variável: 0,1- 0,2 50 m Escherichia coli: 1 x 3 m Thiomargarita namibiensis:  0,7 mm! (1999)

7 Tamanho comparativo dos microrganismos

8 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.

9 Morfologia dos procariotos: formas comuns
Vibrião (Bdellovibrio) Bacilos (Halobacterium/Salmonella) Cocos (Neisseria) Espirilo Pedunculada (Rhodomicrobium) Espiroqueta (Leptospira) Micélio (Streptomyces) Cianobactérias

10 Planos de divisão – definirão os arranjos

11 Morfologia dos procariotos: arranjos
Coco: Gênero Methanococcus Estáfilococo: Gênero Staphylococcus Diplococo: Gênero Neisseria Sarcina: Gênero Methanosarcina Tétrade: Gênero Deinococcus Estreptococo: Gênero Streptococcus

12 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

13 Domínio Bacteria componente principal: peptideoglicano (>100 tipos)
- açúcares aminados: N-acetilglicosamina Ácido N-acetilmurâmico - aminoácidos

14 Gram negativas: 10 % de peptideoglicano (1-2 camadas) 2-3 nm
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 peptideoglicano (até 20 camadas) nm Gram negativas: 10 % de peptideoglicano (1-2 camadas) 2-3 nm

15 A coloração de Gram Gram positiva Gram negativa Fixação
Cristal violeta Tratamento com lugol Álcool - acetona Corante de contraste safranina

16 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

17 Estrutura da célula procariótica
Domínio Archaea * paredes de composição variável * sem peptideoglicano * Caráter Gram+ e Gram- a) 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)

18 Peptidoglicano de Bacteria
Pseudopeptidoglicano presente em algumas Archaea metanogênicas Peptidoglicano de Bacteria

19 Estrutura da célula procariótica
Membrana plasmática * barreira física, vital para a células * espessura aproximada de 8 nm

20 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

21 Comparação entre os lipídeos de Bacteria e Archaea

22 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.

23 Estrutura do DNA em procariotos
DNA de Escherichia coli

24 Estrutura da célula procariótica
Ribossomos Bactérias e árqueas têm ribossomos semelhantes (70S), mas diferentes na composição protéica * Subunidades: 50S + 30S (RNA e proteínas) * até por célula

25 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 rpm) A célula desloca-se com até 60 comprimentos celulares/s (guepardo: 25 comprimentos/s)

26 Resposta comportamental: Quimiotaxia

27 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

28 Estrutura da célula procariótica
Cápsula (glicocálix) * composição: glicoproteínas e/ou polissacarídeos * função: - adesão - proteção contra dessecamento e fagocitose

29 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)

30 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

31 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

32 Estrutura da célula procariótica
Clorossomas Presentes e bactérias fotossintetizantes Ex: bactérias sulfurosas verdes