Citologia

Célula Procarionte: estrutura e características dos procariontes – Resumo

Célula Procarionte: estrutura e características dos procariontes – Resumo
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Os procariontes células são simples na organização estrutural e nos tipos mais primitivos. Eles incluem bactérias, vírus, algas verde-azuladas, etc. Uma célula bacteriana (Escherichia coli) é uma célula em forma de bastonete de 2 µm de comprimento e 1 µm de diâmetro e é relativamente simples.

É facilmente cultivada em uma solução aquosa contendo glicose e alguns íons inorgânicos. Neste meio, a 37, a massa celular duplica e divide-se em cerca de 60 minutos . Em resumo, eles exibem as seguintes características:

1. Ausência de núcleo distinto:

Núcleo definido está faltando nas células procarióticas. Uma parede celular gram-negativa envolve o citoplasma no qual se encontrou um nucleoide ou regi nuclear composta por um cromossoma nu de ido desoxirribonucleico (ADN). O cromossomo bacteriano é uma molécula circular única de DNA nu firmemente enrolada dentro do nucleoide. O DNA de E. coli tem cerca de 1 mm de comprimento quando não enrolado.

Contém toda a informação genética do organismo. Certas bactérias, além de um cromossomo, contêm um pequeno DNA circular cromossômico extra chamado plasmídeo, que serve como cromossomos acessórios.

Um plasmídeo pode conferir resistência a um ou mais antibióticos sobre a célula bacteriana. O material genético está localizado em um único cromossomo que compreende uma fita dupla circular de DNA. A proteína básica – histona (característica das células eucarióticas) está ausente aqui junto com o nucléolo e o aparato mitótico.

Os plasmídeos podem ser separados e reincorporados; genes (pedaços específicos de DNA) podem ser inseridos em plasmídeos, que são então transplantados em bactérias usando as técnicas de engenharia genética.

2. Ausência de estruturas limitadas por membrana:

O citoplasma das células procarióticas não possui organelas citoplasmáticas bem definidas, como retículo endoplasmático, cloroplastos, mitocôndrias, complexo de Golgi, centríolos, etc. Ao contrário da parede de celulose encontrada nas plantas, a parede celular é composta somente por carboidratos e aminoácidos. A membrana plasmática fica abaixo da parede celular e serve para determinar a entrada e saída de moléculas para dentro e para fora da célula.

A membrana plasmática é geralmente produzida na matriz citoplasmática e atua como membrana mitocondrial portadora de enzimas respiratórias. Nestas células primitivas, faltam movimentos contínuos ou amebóides do citoplasma. No citoplasma existem muitas estruturas pequenas chamadas ribossomos, na superfície das quais as proteínas são sintetizadas. Muitas enzimas, além do limite de resolução do microscópio eletrônico, estão presentes no citoplasma.

Algumas das enzimas estão envolvidas na síntese de proteínas e outras substâncias necessárias para o crescimento celular. Outras enzimas que participam de reações de liberação de energia ocorrem no citoplasma; aqueles preocupados com reações aeróbicas estão presentes na membrana celular. Vários tipos de ácido ribonucleico (RNA) que participam da síntese de proteínas também estão presentes no citoplasma, mas estão além da resolução do microscópio eletrônico.

Veja também:

Tipos de Células Procarióticas:

As células procarióticas podem cair nas seguintes categorias principais –

[I] Célula bacteriana :

As bactérias são procariontes unicelulares microscópicos, com corpo aclorofílico. As bactérias contêm os materiais e estruturas necessários para suportar uma existência independente. As bactérias possuem e podem sintetizar DNA e RNA, bem como proteínas, lipídios, polissacarídeos etc.

Eles se reproduzem assexuadamente e geralmente levam um modo de existência parasitário ou saprofítico. As bactérias saprófitas são úteis à espécie humana, enquanto as parasitas são patógenos causadores de doenças em animais e plantas.

1. tamanho:

Os tamanhos bacterianos variam e, em média, medem 1,25µ de diâmetro. A bactéria mais pequena é a Dialister pneumosintes medindo cerca de 0. 15 a 0.3µ em comprimento e a maior bactéria é Spirillum volutans cujo comprimento é 13-15µ.

2. Forma:

A forma das bactérias é geralmente de três tipos, ou seja, esferoidal (coccus), em forma de bastonete (bacilo) e espiral (spirillum). A maioria dessas bactérias ocorre em colônias.

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a) Coccus:

Estas bactérias são de forma esférica e podem ser dos seguintes tipos –

(i) Micrococcus formas ocorrem individualmente.

(ii) Diplococcus ocorrem em grupos de dois e incluem Diplococcus (bactéria causadora de pneumonia) e Gonococcus (bactéria causadora de gonorréia).

(iii) Streptococcus formas ocorrem em longas cadeias, por exemplo, Streptococcus phyesens (bactérias causando dor de garganta).

(iv) Os estafilococos ocorrem em aglomerados irregulares que se assemelham a cachos de uvas, como o Staphylococcus aureus (causando furúnculos).

b) Bacilo:

Estas são bactérias em forma de bastão que ocorrem como varas únicas ou como longas cadeias de varas unidas. Causam doenças graves no homem, incluindo a tuberculose (por Mycobacterium tuberculosis), a difteria (por Corynebacterium diptheriae) e a febre tifóide (por Salmonella typhosa).

c) Spirillus:

Eles são menos enrolados, bactérias em forma de vírgula, por exemplo, Vibrio comma (cólera causando espirila).

d) Espirochaetes:

Eles são altamente enrolados como saca-rolhas e incluem bactérias causadoras de sífilis.

3. estrutura:

Uma célula bacteriana típica consiste em: (a) revestimentos externos, (b) citoplasma e seus (c) constituintes.

a) Revestimentos exteriores:

O corpo da bactéria é basicamente do tipo procariótico. Cobertura exterior na bactéria é composta de três camadas ou seja cápsula, parede celular e membrana plasmática.

(i) Cápsula:

A maioria dos procariontes segregam material mucilaginoso conhecido como slime, que fica no exterior da parede celular. Em alguns organismos, o lodo forma apenas um revestimento amorfo simples conhecido como camada de lodo. Em outros organismos, o lodo está presente como uma camada de espessura uniforme ao redor da célula.

Este tipo de camada de lodo é chamado a cápsula (no caso de bactérias) ou uma bainha (no caso de algas azuis-verdes). Cápsulas e bainhas não têm função metabólica. Mas sabe-se que as bactérias com cápsulas não são tão facilmente destruídas pelos glóbulos brancos como as bactérias que não são encapsuladas.

Cápsulas ou bainhas são compostas de polissacarídeos, polipeptídeos ou lipoproteínas ou combinações destes e freqüentemente contêm vestígios de outras substâncias.

(ii) parede celular:

Junto à cápsula, existe uma parede celular rígida forte, 10 µm ou mais de espessura, em torno do corpo bacteriano, exceto um pequeno grupo de bactérias (o Mycoplasma). É composto de lipídeos comuns, proteínas, certos sais inorgânicos e aminoácidos específicos – ácido diaminopimélico (encontrado apenas em bactérias e azul – algas verdes) e um derivado de glicose chamado ácido murâmico.

Embora a parede celular seja uma estrutura rígida, ela não possui as propriedades de permeabilidade da membrana plasmática, e moléculas muito grandes podem passar por ela. Em formas coloniais de algas verde-azuladas, as células adjacentes parecem se comunicar umas com as outras por meio de pontes citoplasmáticas finas chamadas plasmodesmas, que passam através da parede celular e conectam as membranas plasmáticas das duas células.

Propriedades de coloração:

Um cientista dinamarquês, C. Gram, em 1884, desenvolveu técnicas peculiares de coloração de bactérias. Nele, algumas bactérias ficam coradas com Gram (mistura de cristal violeta e iodo) e outras não. Assim, as bactérias podem ser chamadas de Gram positivas e Gram negativas, respectivamente, com base nas suas propriedades de coloração.

As bactérias Gram-positivas são coradas com Gram e incluem Diplococcus pneumoniae, etc. Suas paredes celulares contêm polissacarídeos, mucopeptídeos, ácido teicóico e vestígios de RNA. Suas moléculas estão extensivamente ligadas, formando redes multi-moleculares complexas que fornecem força suficiente à parede celular.

As bactérias gram-negativas, por outro lado, permanecem sem coloração de Gram. Suas paredes celulares são semelhantes às bactérias Gram-positivas, mas possuem, além disso, uma camada externa de lipídios complexada com proteínas e poli- sacarídeos. Mas eles não possuem ácido teicóico e RNA. Suas paredes celulares são relativamente finas e aparecem como membrana unitária no microscópio eletrônico.

iii) Membrana plasmática:

O citoplasma da célula bacteriana é delimitado por uma membrana fina situada no interior da parede celular e chamada membrana plasmática (plasmoma ou membrana citoplasmática). A membrana plasmática tem cerca de 7,5 a 10,0 nm de espessura e consiste em duas linhas escuras paralelas, cada uma com cerca de 2,0 a 2,5 nm de espessura, separadas por um espaço de luz de 3,5 a 5,0 nm.

Esta estrutura tripartida é uma ‘membrana unitária’ (JD Robertson). A membrana plasmática funciona como a barreira seletivamente permeável que serve para manter a integridade da célula. É composto de lipoproteínas e é rico em cadeias respiratórias e enzimas oxidativas. Assim, as funções mitocondriais (de células eucarióticas) são realizadas pela membrana plasmática das bactérias.

A membrana plasmática bacteriana geralmente é modificada para formar várias estruturas, nomeadamente mesossomos e desmossomos. A membrana plasmática da bactéria Bacillus subtilis é invaginada no citoplasma para formar espirais complexas de membranas convolutas, chamadas mesossomos ou condroides.

Os mesossomos estão associados a várias funções, como a divisão celular (são freqüentemente observadas no ponto de formação do septo), o mecanismo de transporte de elétrons da respiração, como locais de enzimas de replicação de DNA.

Eles também ajudam na distribuição dos cromossomos filhos, ou seja, DNA para as células bacterianas filhas. Em bactérias aeróbicas, enzimas são encontradas ligadas à membrana plasmática. Algumas bactérias aeróbias têm complexos infoldings de membrana plasmática chamados condroides que aumentam a área superficial da membrana. Outra modificação é desmossoma quando a membrana plasmática afunda no citoplasma, formando estruturas multicamadas, como encontrado em Thiovulvum majus.

(b) citoplasma:

É denso, coloidal e contém grânulos de glicogênio, proteínas e gorduras, além de poli (ácido hidroxibutírico, granulina (polímero de glicose), volutina e enxofre. Algumas bactérias fotossintéticas possuem cromatóforos com bacterioclorofila O citoplasma não possui organelas celulares limitadas pela membrana. como mitocôndrias, complexo de Golgi, retículo endoplasmático, lisossomas, centríolos, etc.

Por outro lado, o citoplasma bacteriano é caracterizado pela presença de grânulos livres de elétrons altamente densos, os ribossomos (não ligados a ER como encontrados em eucariotos) do tipo 70S (isto é, eles sedimentam em 70 Svedberg em oposição a SOS). Alguns ribossomos também estão ligados ao lado citoplasmático da membrana plasmática.

Nas algas verde-azuladas, os ribossomos estão concentrados na região central do citoplasma em íntimo contato com as fibras do DNA, mas os ribossomos também são encontrados em outras áreas da célula em menor concentração.

Cada ribossoma bacteriano é constituído por duas subunidades, 30S e 50S, e contém um pouco mais de RNA (65 por cento) do que proteínas (35 por cento) em comparação com os ribossomos eucarióticos. Durante a síntese protéica, as subunidades ribossômicas 30S e 50S se associam à formação de ribossomos 70S. Além disso, os ribossomos 70S são vistos formando grupos chamados polissomos ou polirribossomos.

c) Material nuclear:

O interior do citoplasma contém uma região nuclear clara ou nucleóide, corpo da cromatina, genóforo ou especialmente em algas azuis-verdes, a região nucleoplásmica. Nucleóide consiste em uma massa de fibras irregularmente dobradas, 2 a 5 nm de espessura. Esta substância fibrosa é formada por uma única molécula circular de ácido desoxirribonucleico (DNA).

Em E. coli tem cerca de 1 nm de comprimento quando desenrolada. Este DNA contém toda a informação genética do organismo. Ele fica livre no protoplasma e não é separado por um envelope nuclear, como encontrado em células eucarióticas. O DNA não possui proteína associada a ele, característica das células eucarióticas.

d) Outras estruturas:

Muitas bactérias consistem em conseqüências celulares semelhantes a chicotes, chamadas de flagelos, destinadas ao movimento. Os flagelos têm 10 a 20 nm de diâmetro e podem ser muito longos, até cerca de 20 µm. Às vezes, eles são localizados em uma ou ambas as extremidades da célula. O flagelo é composto por três partes: filamento, gancho e corpo basal.

O filamento é composto de fibras paralelas enroladas umas sobre as outras para formar uma estrutura cilíndrica com um centro oco. Cada fibra é composta por uma proteína flagelina. Estes flagelos são mais comuns em bactérias em forma de bastonete.

O gancho penetra na parede celular e conecta o filamento ao corpo basal. O corpo basal liga o gancho e o filamento à célula. Da mesma forma, algumas bactérias contêm excrescências extracelulares semelhantes a pêlos – pílulas ou fímbrias, destinadas à fixação. Estes são compostos de subunidades helicoidais de proteína pilina.

O citoplasma das células procarióticas também contém vacúolos gass, grânulos de volutina (grânulos de polifosfato), grânulos de glicogênio, gotículas lipídicas, corpos poliédricos.

[II] Organismos semelhantes à pleuropneumonia (PPLO):

Estes são organismos semelhantes a bactérias que têm uma organização estrutural mais simples e diferem das bactérias na ausência de parede celular e mesossomos. PPLO tem membrana de plasma flexível, que mede cerca de 15k de espessura. Seu citoplasma é rico em enzimas necessárias para a síntese protéica e o metabolismo do ATP.

O núcleo está ausente e, em vez disso, ocorre moléculas de DNA de cadeia dupla de tipo circular ou fibrilar. O RNA combinado com a proteína forma grânulos que se assemelham aos ribossomos. ARNt e ARNm também estão presentes. As proteínas são semelhantes às das células maiores; Mais de 40 tipos diferentes de enzimas foram identificados. Lipídios também estão presentes.

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WV Iterson (1969) colocou PPLO com bactérias no grupo Mycoplasmata cell, mas posteriormente Novikoff e Holtzman (1970) os excluíram das bactérias e os consideraram as células procarióticas mais simples. O menor PPLO pertence à medida Mycoplasma com cerca de 0,1µ de diâmetro. É uma forma saprófita encontrada no esgoto, composto e terra, etc.

Tem um ciclo de vida definido. Outra espécie Mycoplasma gallisepticum mede cerca de 0,25 µm de diâmetro e ocorre como parasita nas células e exsudatos celulares de órgãos respiratórios de animais de sangue quente. Causa várias doenças respiratórias em animais. É útil em estudos bioquímicos.

[III] algas verde-azuladas:

É outro grupo de procariontes que se assemelham a bactérias em muitos aspectos. Algumas das formas de algas verde-azuladas são unicelulares, mas a maioria das espécies são colônias formadoras multicelulares de células procarióticas. A estrutura geral de uma típica célula azul-verde-alga é a seguinte:

1. bainha gelatinosa:

É a camada viscosa mais externa. É essencialmente semelhante a bactérias.

2. Parede celular e membrana plasmática:

Ao lado do envelope gelatinoso, encontra-se a parede celular, seguida pela membrana plasmática lipo-protéica mais interna. A parede celular é composta por moléculas de lipoproteínas, lipopolissacarídeos e mucoproteínas. As algas verde-azuladas e também as bactérias púrpuras e verdes têm elaboradas membranas internas às quais estão ligados os pigmentos fotossintéticos e outros constituintes do aparelho fotossintético.

Essas membranas estão na forma de sacos ou tilacóides da estrutura típica da “membrana unitária”. Os tilacóides existem geralmente como lamelas dispostas ao longo das regiões periféricas da célula em anéis paralelos e concêntricos.

Thylakoids são os locais da fotossíntese. O interior das membranas tilacóides contém pigmentos de captura de luz, citocromos e outros compostos para transferência de elétrons durante o processo de fotossíntese. Os carotenóides estão na matriz celular.

3. Citoplasma:

Não possui estruturas ligadas à membrana, como ER, mitocôndrias, complexo de Golgi e lisossomos. O cromossomo está nu no citoplasma como uma hélice de DNA fortemente enrolada em contato com a membrana celular. Os ribossomos são numerosos, distribuídos livremente no citoplasma e formando polissomas durante a síntese protéica.

Eles são do tipo 70S. Além do anterior, o citoplasma das algas verde-azuladas também contém pigmentos fotossintéticos, a saber, clorofila e carotenóides, que estão localizados em bolsas achatadas chamadas lamelas, dispostas concentricamente. Outros pigmentos notáveis ​​presentes no citoplasma são o pigmento azul – ficocianina e pigmento vermelho – ficoeritrina.

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Os pigmentos azul e vermelho são chamados coletivamente de ficobilina e são encontrados dentro de pequenos grânulos – cianossomos ou ficobilísomos. Cada cianossomo mede cerca de 400 A de diâmetro e contém cerca de 10 subunidades, cada uma com cerca de 130 A de diâmetro. Assim, estruturas semelhantes a plastídios (características de eucariotos) estão faltando aqui. Nas células de algas verde-azuladas, cílios e flagelos estão ausentes, mas têm capacidade de movimentação por deslizamento e movimentos rotatórios.

As algas verde-azuladas na presença da luz do sol sintetizam toda a sua substância celular a partir de CO 2 , água e sais.

[IV] Vírus:

Os vírus não podem ser classificados como células, porque eles não têm núcleo, citoplasma ou, exceto em mixovírus, uma membrana plasmática limitante, e não podem proliferar fora de uma célula viva. Mas elas são as partículas mais simples dos sistemas vivos, isto é, sua estrutura e função são determinadas por seu material genético e podem produzir cópias de si infectando células hospedeiras adequadas e usando as matérias-primas hospedeiras e mecanismos metabólicos para sua própria reprodução.

Estas são as formas mais simples de vida, com organização macromolecular em vez de organização celular (isto é, núcleo, membrana plasmática). A maioria dos vírus varia entre 100 A e 3000 A e geralmente são menores que as bactérias. No entanto, alguns vírus, como medem cerca de 0,75µ de diâmetro, são maiores que a menor bactéria PPLO.

1. estrutura:

Basicamente, todos os vírus consistem em um núcleo central de ácido nucléico cercado por um revestimento de proteína. Na terminologia atual, uma unidade de vírus intacta é chamada de virião, e seu revestimento protéico é conhecido como o capuz id. A estrutura dos vírus de plantas e animais é mais simples que a dos bacteriófagos. Cauda de bacteriófagos é ausente em vírus de plantas e animais.

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(a) Capsídeo:

O revestimento protéico externo do vírus é designado como capsídeo e é composto de numerosas subunidades de moléculas de proteína chamadas capsômeros. Os capsômeros são de diferentes formas sendo na forma de prismas ocos, pentagonais, hexagonais ou lobulares. O capsídeo de alguns vírus é composto por mais de uma unidade de construção de proteínas.

O capsídeo protege o ácido nucleico interno contra a ação das enzimas nucleases. A disposição dos capsómeros determina a forma da partícula de vírus intacta ou virião que pode ser cúbica, helicoidal ou complexa.

b) Núcleo de ácido nucleico:

O núcleo central do vírus é composto de apenas um tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. Vírus de bactérias e animais comuns têm DNA em seu núcleo central (exceções são poliomielite e vírus da gripe, que contêm RNA), enquanto os vírus de plantas contêm RNA. Alguns vírus animais, como influenza e poliomielite, contêm RNA junto com o DNA.

Normalmente, o DNA viral é de cadeia dupla e o RNA é de cadeia simples, mas em alguns vírus o DNA é de cadeia simples e o RNA é de cadeia dupla. Os vírus de tubérculo do fuso da batata têm seu núcleo de ácido nucléico nu (isto é, a cápside ausente), enquanto os vírus especializados (vírus da caxumba) contêm envelope membranoso adicional ao redor do capsídeo.

2. Classificação de vírus:

Os vírus são parasitas intracelulares encontrados nas células de plantas, animais e até mesmo dentro das bactérias. Podem ser classificados em três categorias principais com base no seu hospedeiro:

(a) Bacteriófagos (vírus bacterianos):

Os vírus que parasitam as bactérias são chamados bacteriófagos. Eles foram primeiramente descritos por d’Herelle em 1917. Esses fagos ocorrem em diferentes formas e podem ser esféricos, em forma de vírgula ou semelhantes a girinos (formas mais comuns).

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O bacteriófago mais estudado é o bacteriófago T 4 que infecta a bactéria do cólon, Escherichia coli. Estruturalmente, aparece como o modelo de dispositivo de aterrissagem lunar e consiste de uma cabeça poliédrica, pescoço e gola curtos e uma cauda reta que termina nas fibras finais.

A cabeça é uma estrutura poliédrica medindo cerca de 1250A de comprimento e 850A de largura. O capsídeo da cabeça é composto por cerca de 2000 capsômeros e cada capsômero tem um mol. peso de cerca de 80.000. Dentro da cabeça encontra-se o DNA muito dobrado contendo cerca de 70 genes. Cauda é na forma de cilindro oco, que conecta pescoço curto e gola com cauda.

A cauda consiste em um núcleo oco central cercado por uma bainha contrátil semelhante à mola. Além disso, a bainha é composta de 144 subunidades que estão dispostas em um cilindro oco que compreende 24 raios de seis subunidades cada. Através do núcleo do pescoço, o cromossomo fago viaja para as células hospedeiras.

A placa de fim é a última parte do fago no qual o núcleo com a sua bainha contráctil descansa. É hexagonal e, a partir desta placa, seis extremidades finas e seis pontas curtas sobressaem. Cada extremidade de fibra e espigão é um feixe de cadeia polipeptídica que tem mol. peso de cerca de 100.000.

b) Vírus animal:

Esses vírus infectam as células animais e causam diferentes doenças fatais nos animais e no homem. Os vírus comuns de animais são o vírus da varíola, o vírus da caxumba, o vírus da poliomielite, o vírus da herpes, o reovírus, o vírus da gripe e o vírus adeno, etc.

A maioria dos vírus animais não é em forma de bastonete, mas quase esférica. Eles têm capsídeos compostos de subunidades idênticas, ligadas em locais específicos.

Entre esses vírus animais, a poliomielite é a forma mais extensivamente estudada, causando uma doença grave – poliomielite. Seu capsídeo ou revestimento protéico é composto de 60 subunidades protéicas assimétricas, estruturalmente idênticas, cada uma com cerca de 60A de diâmetro. O capsídeo encerra o RNA como material hereditário que contém cerca de 5200 nucleotídeos que codificam cerca de 1700 aminoácidos.

Durante a infecção, este vírus altera drasticamente o metabolismo celular e pode causar a morte da célula hospedeira. Os vírus da influenza e da caxumba (mixovírus) possuem uma membrana externa conhecida como envelope, que consiste de lipídios e proteínas e envolve o capsídeo. Herpes também às vezes tem um envelope.

Vírus da planta:

Como o nome indica, eles são parasitas de células vegetais. Material hereditário em vírus de plantas é o RNA que permanece desembainhado no envelope de proteína. Os vírus de plantas comuns são o vírus do chocalho do tabaco (TRV), o vírus do mosaico do tabaco (TMV), o vírus da beterraba amarela (BYV), o vírus do nabo amarelo (TYV), o vírus da batata e o vírus do mosaico do sulco (SBMV).

Vírus do tubérculo do fuso da batata consiste apenas de RNA, sem qualquer revestimento de proteína. O vírus do mosaico do tabaco é uma partícula em forma de bastonete. Consiste em uma longa molécula de RNA cercada por um capsídeo cilíndrico.

Entre os vírus da planta, o TMV (tabaco mosaic virus) é o vírus extensivamente estudado descoberto por Iwanowski (1892) e posteriormente extraído por Stanley (1935). É um vírus helicoidal simétrico, em forma de bastonete, com um diâmetro de cerca de 180 ° e comprimento.

O capsídeo é composto de 2130 capsômeros que são elípticos e dispostos de forma helicoidal. O núcleo central é constituído por ARN que é uma molécula espiralada de cadeia simples, formada por cerca de 6500 nucleótidos.

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