procariotas e eucariotas
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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.
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