Células procarióticas

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Células procarióticas

  1. 1. CÉLULAS PROCARIÓTICASOs organismos formados por células procarióticas designam-se porprocariontes, agrupam-se no Reino Monera e são conhecidos peladesignação geral de bactérias (do gr.:bakterion, pequeno bastonete).Foram estes organismos que protagonizaram as primeiras etapas daevolução dos seres vivos. Os registos fósseis mais recuados datamde 3,46 milhões de anos. Nessa época, a vida microbiana já erarepresentada por cianobactérias filamentosas, e a diversidadededuzida a partir dos registos fósseis, conduziu a identificação de 11táxons diferentes.No plano morfológico, as bactérias apresentam uma enormevariedade de formas e dimensões. Podem ainda viver isoladas ouformar colónias de células mantidas agregadas depois de sedividirem. Contudo, a despeito dessa variedade, é possível encontraruma unidade anatómica.No que se refere aos regimes de vida e ao metabolismo energético,encontram-se bactérias que mantêm o regime heterotróficoexclusivo, tal como certamente foram os primeiros seres vivos.Outras, fotossintetizantes, são autotróficas, como as bactériasverdes e as púrpuras. Em ambos os grupos, existem espécies
  2. 2. As cianobactérias situam-se seguramente entre as mais recentes, naescala evolutiva: o seu mecanismo de fotossíntese incorpora o sistemaque permite efetuar a oxidação da água, tendo como consequência alibertação de oxigénio. Algumas das espécies fotossintetizantes sãotambém, cumulativamente, heterotróficas. Algumas, mantêm-seobrigatoriamente anaeróbias. Outras, pelo contrário, são aeróbias, epossuem todo o equipamento enzimático que lhes permite efetuar arespiração celular.Anatomia da celula procarióoticaAs bactérias apresentam uma extraordinária variedade de formas e aanatomia ultraestrutural da célula reflete a diversidade de regimes de vidae de metabolismos energéticos. Seria fastidioso, no contexto em que seinserem estas lições, enveredar por uma descrição pormenorizada.Assim, abordaremos a anatomia da célula bacteriana, descrevendo asprincipais estruturas existentes nas diversas classes, referindo à funçãoque lhes assiste.Quanto à forma que o corpo celular pode apresentar, distinguem-se,grosso modo, quatro modelos:Os cocos (coccus, cocci) são relativamente esféricos e formam,frequentemente, agrupamentos (esfilococos, em forma de cacho de uvas;estreptococos, em cadeia linear; sarcinas, em grupos compactos de oito;
  3. 3. Os bacilos (bacillus, bacilli) são ligeiramente alongados, comextremidades hemisféricas, podendo dispor ou não de flagelos;Os vibriões (vibrio) são encurvados, em forma de arco ou de vírgula,com um flagelo numa das extremidades;As espiroquetas são alongadas e helicoidais, podendo dispor de váriosflagelos.a:cocos;b:bacilos;c:espiroquetas;d: vibriões
  4. 4. A célula bacteriana possui, como qualquer célula viva,um genoma, um citoplasma e uma membrana plasmática.Com exceção do micro plasmas e das formas L., todas asbactérias possuem também uma parede celular. Algumaspossuem ainda uma cápsula externa.Parede celularA parede celular, pela sua rigidez, forma um estojo queestabiliza a forma característica da célula, protegendo-a deagressões externas, nomeadamente das variações depressão osmótica. Com exceção das bactérias halófilas,metano gênicas ou temoacidífilas (que se classificam comoArqueobactérias), o composto principal da parede bacterianaé o peptidoglicano. O peptidoglicano constitui assim omonómero de uma densa rede macromolecular. É composto,ele próprio, pela N-acetilglucosamina e pelo ácido N-acetilmurâmico, associados a aminoácidos em quantidades
  5. 5. Esta estrutura de base da parede dasbactérias é mais ou menos importante ecompletada por constituintes variáveis,mas específicos de cada espéciebacteriana. A composição e a estruturada parede celular determinam ocomportamento da célula face a um dosmétodos de coloraçãobacteriológicos: a coloração de Gram.Distinguem-se deste modo dois gruposprincipais de bactérias: asbactérias gram-positivas, que se deixamcorar pela coloração de Gram, e asparedes das bactérias gram-negativas.
  6. 6. Esquema das paredes celulares em bactérias Gram positivas e Gram negativas.
  7. 7. A diferença de comportamento das duas paredesrelativamente à coloração de Gram reside essencialmente natécnica de coloração utilizada e não na afinidade das duasparedes para o corante. Com efeito, ambas as paredes sãocoradas pelo corante de Gram (violeta de genciana e lugol).Contudo, no final, as células são lavadas com um solvente(álcool ou acetona) que dissolve e elimina o folheto externodas bactérias gram-negativas. Se bem que a paredemucossacarídica subsistente seja suficientemente rígida paragarantir a integridade da célula, pela sua espessura delgada,ela não retém suficientemente o corante. Pelo contrário, asbactérias Gram positivas retêm o corante nas suas espessasparedes.A lisozima, enzima presente em meios biológicos tais comosecreções (lágrimas, saliva, muco nasal, clara do ovo, etc.) ouno citoplasma das células fagocitárias, hidrolisa opeptidoglicano e, consequentemente, destrói a parede.Desprovidas de parede, as bactérias transforma-seem protoplastos, extremamente vulneráveis às variações dapressão osmótica.A ação da penicilina conduz ao mesmo efeito, não porquedestrua o peptidoglicano, mas porque inibe a sua síntese,durante o crescimento bacteriano.
  8. 8. As bactérias gram-positivas possuem uma paredeespessa e homogénea, ligada e encostada diretamente àface externa da membrana plasmática. Nestes casos,não existe espaço periplasmático. A espessura destasparedes pode atingir 100 mm e representar até 30% dopeso seco da célula.Pelo contrário, a parede das bactérias gram-negativas éformada por dois folhetos: o folheto interno, constituídopor uma delgada camada do complexo de peptidoglicano(não excedendo 20 mm de espessura) e não encostado àmembrana plasmática; o folheto externo, tambémdesignado por membrana externa dada a sua estruturaser semelhante à de uma membrana unitária(constituída por liposacáridos e lipoproteínas). A coesãoentre os dois folhetos estabelece-se através delipoproteínas integradas no folheto externo e ligadas porligações covalentes a peptidoglicanos. No folhetoexterno existem ainda canais proteicos que franqueiama passagem à água e a diversos metabolitos.
  9. 9. A ação lítica da lisozima ou a inibição de síntese dopeptidoglicano pela penicilina conduz, nas bactériasgram-negativas, à formação de esferoplastos. Estes sãoequivalentes aos protoplastos das bactérias gram-positivas, com a diferença que conservam o folhetoexterno. Estas formas de bactérias tornadas deficientesde parede podem, em cultura, reconstituir a parede. Asformas espontaneamente deficientes, designam-sepor formas L.CápsulaAlgumas espécies bacterianas elaboram uma volumosacápsula de natureza polissacarídica (cuja espessuraultrapassa muitas vezes a própria espessura da célula).Esta cápsula desempenha um papel determinante naresistência à ingestão e à digestão pelas célulasfagocitárias nos processos infecciosos, ou participa naaderência dos organismos entre si ou ao substrato. É
  10. 10. Membrana plasmáticaA membrana plasmática encontra-se encostada ou ligeiramente afastada dacamada de peptidoglicano pelo espaço periplasmático. A estrutura destamembrana é semelhante à das células eucarióticas, registando-se contudo umadiferença na sua composição: o colesterol, geralmente ausente nos procariontes,é substituído por uma molécula semelhante a um esteroide, um hopanoide.Na célula bacteriana, a membrana é suporte de grande parte da atividademetabólica e assegura, nomeadamente a cadeia da fosforilação oxidativa(respiração, nas bactérias aeróbias). Para além disso, assegura, como nascélulas eucarióticas o transporte seletivo de moléculas e a saída dos enzimasresponsáveis pela síntese da parede celular.Em algumas células, a membrana forma pregas e invaginações que aumentammuito a sua superfície, denominadas mesossomas. Embora subsistam dúvidassobre a função dessas estruturas, formula-se a hipótese de serem zonas deintensa atividade respiratória.À superfície das bactérias encontram-se filamentos proteicos longos, com 20 mmde diâmetro. Uns são implicados nos processos de aderência das bactérias entreelas ou a substratos; são designados por fímbria; outros, intervêm natransferência de material genético entre bactérias; são designadospor pili sexuais. Alguns autores designam ambos por pili (pilus, pili).
  11. 11. CitoplasmaO citoplasma da célula bacteriana ocupa todo o espaçointracelular. É um meio viscoso, rico em proteínas, no qual seencontram numerosos ribossomos de tipo 70S (semelhantes aosque se encontram nas mitocôndrias) e inclusões de diversanatureza. Não contem nem organitos membranares, nemvacúolos.Entre as diversas inclusões detectáveis no citoplasma,referem-se: os grãos de glicogénio e de poli-b-hidroxibutirato,que constituem reservas de carbono; os grãos de cianoficina,próprios das cianobactérias, que são reservas de azoto sob aforma de aminoácidos; os carboxissomas, presentes em muitascianobactérias e bactérias nitrificantes e que sãoreservatórios de ribulose-1,5-difosfato carboxilase, enzimaespecífica do mecanismo bioquímico de fixação do CO2;os magnetossomas, partículas de magnetite e queproporcionam orientação no campo magnético terrestre; ouainda os vacúolos de gás, que são organitos de flutuação.
  12. 12. GenomaO genoma bacteriano ocupa a região central da célula, designadapor nucleoide; é constituído por uma única molécula de ácidodesoxirribonucleico (ADN), bicatenária e fechada em anel, ocromossoma bacteriano, comumente colado à membranaplasmática. Em Escherichia coli, a molécula de ADN tem 2 mm dediâmetro e 1,2 mm de comprimento. Uma tão longa molécula(cerca de 500 vezes mais longa que a própria célula), ocupa umespaço diminuto; para tal, encontra-se profundamenteenovelada.O cromossoma não é o único repositório de informação. Existemainda pequenos anéis de ADN, designados por plasmídeos,geralmente todos idênticos, com autonomia de replicaçãorelativamente ao cromossoma. Os plasmídeos são responsáveispor características específicas tais como (i) a capacidade defixação do azoto atmosférico, protagonizado pelas bactériasdo género Rhizobium, (ii) a resistência a antibióticos, (iii) aprodução de toxinas ou ainda (iv) o catabolismo de substânciascarbonadas como os hidrocarbonetos. Os plasmídeos sãotransferíveis de uma bactérias a outras, não só através dadivisão celular, mas também através de estruturas tubulares,
  13. 13. Membranas fotossintéticas, clorossomas e tilacoidesA fotossíntese é uma função existente em muitas bactérias,umas anoxigênicas (que não libertam oxigénio) como as bactériapúrpura e as bactérias verdes; outras oxigênicas (que produzemoxigénio), como as cianobactérias. Todas possuem pigmentosfotorreceptores, mas as estruturas em que estes se localizam sãodiferentes.Nas bactérias púrpura, os pigmentos fotorreceptores (clorofilasbacterianas a e b) encontram-se instalados em sistemasmembranares resultantes da hipertrofia e pregueamento damembrana plasmática. Nas bactérias verdes, os pigmentos(clorofilas bacterianas a, c e outras) encontram-se localizados emcorpúsculos elipsoides designados porclorossomas. Embora seencontrem encostados à membrana plasmática, os clorossomassão limitados por membrana diferente da membrana unitária.Nas cianobactérias, a clorofila (clorofila a) localiza-se emmembranas sobrepostas (dependentes da membrana plasmática ?)designadas por tilacoides, aos quais se associam partículas deficocianina, os cianossomas, onde se localizam os pigmentos dogrupo das ficobilinas.
  14. 14. Esquema de uma bactéria hipotética que reunisse em si todas as principais estruturas
  15. 15. FlagelosSendo grande a diversidade do Reino Monera, encontram-sebacterias que possuem características muito diversas. Algumas saodotadas de capacidade de locomocao. Para tanto, dispoem de um oumais flagelos, com cerca de 20 mm de diametro. As espiroquetaspossuem um conjunto vasto de flagelos, enrolados externa ehelicoidalmente em volta da celula, denominados flagelosperiplasmaticos.Os flagelos estao ancorados atraves de uma estrutura que atravessa aparede celular, o espaco periplasmatico e a membrana plasmatica,designada por corpo basal. Sobre este corpo basal acua um motormolecular, igualmente ancorado na membrana plasmatica.
  16. 16. Questões propostas1) Como se designam os organismosformados por células procarióticas? Aque reino eles pertencem?2) Quais são os quatro modelos que ocoro celular de um procarionte podeapresentar?3)O que determinam a composição e aestrutura de uma parede celular emseres bacterianos?4)Caracterize o citoplasma na célulabacteriana.5)Qual é o papel da Cápsula Externa nascélulas bacterianas?

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