INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS CÉLULAS PROCARIOTAS

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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS CÉLULAS PROCARIOTAS 
 
As células vivas classificam-se em procariotas e eucariotas 
As células eucariotas são maiores e mais complexas do que as procariotas. 
O seu genoma é maior e possui mecanismos 
muito mais elaborados de regulação da 
expressão genética. 
O DNA das células eucariotas encontra-se 
confinado num compartimento próprio, 
delimitado por membranas, o núcleo. 
No citoplasma existem vários 
compartimentos (organelos) delimitados por 
membranas e especializados em funções 
específicas. 
Outra característica das células eucariotas é a 
presença, no citoplasma , de redes 
filamentosas (citoesqueleto) que servem tanto para apoio estrutural como para funções de 
trilhos e motores responsáveis pelos movimentos celulares. 
 
Célula procariota vs. Célula eucariota 
 
BACTERIOLOGIA 
Ultra-estruturas bacterianas a sua composição e funções 
 
 
Ultra estruturas bacterianas 
 
Nucleóide 
Sítio da célula onde se encontra o material 
genético bacteriano, DNA. 
Os procariotas são organismos haplóides, e 
geralmente apresentam apenas 1 único 
cromossoma sem membrana nuclear e de 
aparelho mitótico 
Em bactérias, o cromossoma não se apresenta 
associado a histonas, sendo estabilizado por 
outras proteínas de natureza básica 
Ao microscópio electrónico exibe uma estrutura fibrilar dispersa ao longo da célula. 
Plasmídeo 
• Molécula de DNA de dupla cadeia, muito menor que o cromossoma bacteriano. 
• A maior parte dos plasmídeos bacterianos são moléculas de DNA circulares, mas algumas 
bactérias têm plasmídeos lineares. 
• Localização de muitos dos 
genes que conferem resistência 
aos antibióticos e disseminam 
facilmente entre espécies 
bacterianas. 
 
 
 
Ribossomas 
 Estruturas muito abundantes, dispersas no citoplasma. 
 São os locais de síntese proteica e são 
constituídos por duas subunidades, 30S e 
50S, formados por proteínas e ácidos 
ribonucleicos. 
O ribossoma procariótico tem um 
coeficiente de sedimentação de 70S 
enquanto que o da célula eucariota é de 
80S. 
Uma consequência importante desta 
diferença é que certas drogas interagem especificamente com os ribossomas das células 
procariotas sem interferir com os das células eucariotas. 
Muitos dos antibióticos usados em Medicina actuam por este mecanismo. 
Endosporos 
Presentes nas bactérias Grampositivas dos géneros Bacillus e Clostridium (bactérias do solo) 
Em condições adversas estas bactérias 
podem transformar-se num estado 
vegetativo ou dormente 
Localização no interior é uma característica 
da bactéria 
Estrutura desidratada de múltiplas camadas 
que protege a bactéria 
Contém uma cópia completa do cromossoma 
Concentrações mínimas de proteínas essenciais e ribossomas 
Alta concentração de cálcio ligado ao ácido dipicolínico 
Esporulação 
• A falta de nutrientes específicos do meios de 
cultura desencadeia o início do processo que está 
completo ao fim de 6 a 8 horas 
• Após a duplicação do cromossoma, o DNA e 
conteúdo citoplasmático (núcleo) são rodeados 
por peptidoglicano e pela membrana do septo 
• O núcleo do esporo é circundado pelo córtex, 
constituído por fina camada interna de 
peptidoglicano e uma camada externa frouxa de 
peptidoglicano 
• O córtex é rodeado por uma cápsula de proteína 
Esporulação 
1. Formação do filamento axial 
2. Formação do septo esporulativo 
3. Formação do pré-esporo 
4. Formação do cortex 
5. Formação de túnicas 
6. Maturação do esporo 
7. Germinação 
Germinação 
• Transformação dos esporos no estado vegetativo é estimulada pela ruptura da cápsula 
externa por stress mecânico, pH, calor ou outro agente stressante, exigindo água e um 
nutriente em falta 
• Demora cerca de 90 minutos 
• Iniciado o processo, o esporo absorve a água, perde a sua cápsula e produz uma nova célula 
vegetativa idêntica à célula vegetativa original, completando assim todo o ciclo 
• Estando a sua cápsula fragilizada, o esporo fica enfraquecido e pode ser inactivado como 
outras bactérias 
Variação na morfologia e localização dos esporos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Membrana citoplasmática 
 Constituída por uma bicamada fosfolipídica onde se 
inserem proteínas integrais e associam proteínas 
periféricas, sem nenhum esterol ou colesterol 
 Funciona como estrutura de permeabilidade 
selectiva. 
 Desempenha também funções biosintéticas 
(peptidoglicano) e bioenergéticas (metabolismo 
oxidativo). 
• Organização equivalente à das células eucariotas 
embora com maior proporção proteína/fosfolípido 
• Contém proteínas de transporte de metabolitos e de 
outras substâncias, iões e enzimas 
Invaginação da membrana – mesossoma: 
1) Mesossoma central – envolvido na replicação do DNA 
e na divisão celular 
2) Mesossoma periférico – envolvido na secreção de 
certas enzimas 
• Porinas- proteínas que se organizam em poros ou 
canais que permitem a passagem de compostos hidrofílicos. 
• Proteínas- difusão específica de compostos 
• Proteínas OmpA-participam na conjugação bacteriana 
mediada por pilus F 
Parede Celular 
Esta estrutura constitui uma protecção mecânica eficaz contra a 
ruptura osmótica da célula em ambientes hipotónicos. 
É também responsável pela morfologia bacteriana e pelo duplo comportamento das bactérias 
em relação à coloração de Gram 
Excepções dos microrganismos pertencentes às Archaeobacteria que possuem 
pseudomureínas e micoplasmas que não possuem parede celular 
Peptidoglicano é constantemente sintetizado e degradado - autolisinas 
 
PEPTIDOGLICANO, MUCOPEPTÍDEO OU MUREÍNA 
• Heteropolímero rígido e insolúvel na água. 
• Responsável pela rigidez e forma das bactérias 
• Poroso para permitir a difusão de metabolitos para a membrana plasmática 
• É essencial para a estrutura, replicação e sobrevivência em condições adversas 
• Estrutura básica contém: 
1. Dois tipos de açúcares unidos por uma ligação β(1-4): 
 1. N-acetilglucosamina (NAG) 
 2. N-acetilmurâmico (NAM) 
2. Um peptídeo de 4 aminoácidos ligados ao NAM (contém alguns D-aminoácidos) 
• Biosíntese do peptidoglicano: Fase citoplasmática, Fase membranar e Fase parietal 
 
Parede celular 
A ligação β (1-4) é susceptível à acção da lisozima (presente nas lágrimas, saliva, secreções da 
mucosa e clara do ovo) 
O 3º aminoácido é um diaminoácido: 
• lisina 
• ácido diaminopimélico 
• ácido diaminobutírico 
Pontes interpeptídicas entre cadeias lineares vizinhas fazemse entre o grupo –NH2 do 3º 
aminoácido (diaminoácido) e o grupo –COOH 
do 4 aminoácido (D-alanina) 
 
 
 
 
 
 
 
Bactérias Gram-positivas: 
Apresentam múltiplas camadas enormalmente ligações cruzadas nas três dimensões – parede 
celular muito forte e rígida 
 
Bactérias Gram-negativas: 
Espessura constituída por uma única camada 
 
 
 
 
 
Composição da parede celular das bactérias Gram 
positivas e Gram negativas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Composição da parede celular das bactérias Gram positivas 
Ácidos teicóicos e ácidos lipoteicóicos 
 Heteropolímeros firmemente associados ao peptidoglicano mas não participam na rigidez da 
parede celular. 
 A zona hidrófila dos ácidos teicóicos é acessível a anticorpos específicos nas bactérias Gram 
positivas 
 Importantes factores de virulência 
 
 
 
 
 
Composição da parede celular das bactérias Gram negativas 
• Contém duas camadas externas à membrana 
citoplasmática 
• Não contém ácidos teicóicos ou lipoteicóicos 
• Na superfície externa da camada de peptidoglicano 
encontra-se a membrana externa 
• Área entre a superfície externa da membrana 
citoplasmática e a face interna da membrana externa – 
espaço periplasmático 
• Membrana externa mantém a estrutura bacteriana e proporciona uma barreira de 
permeabilidade a macromoléculas, protege de condições adversas (sistema digestivo do 
hospedeiro) 
• Actua como barreira contragrandes antibióticos e proteínas como lisozima 
• Membrana externa possui uma dupla camada de lípidos: 
Folheto interno – contém fosfolípidos normalmente encontrados nas membranas bacterianas 
Folheto externo – lipopolissacarídeo (LPS) (molécula anfipática – possui extermidades 
hidrofóbicas e hidrofílicas) 
 
LIPOPOLISACARÍDEO 
• Principal endotoxina das bactérias Gram negativas. 
• 3 regiões (polisacarídeo O - ligado ao núcleo estende-se para o exterior da bactéria, core 
polisacarídeonúcleo de polissacarídeo – essencial para a estrutura e viabilidade bacteriana, 
lípido A – actividade de endotoxina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Morfologia bacteriana 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cápsula 
• Estrutura justaposta externamente à parede 
celular. 
• Desempenha um papel de protecção contra a 
desidratação. 
• É uma barreira importante à fagocitose - 
Antifagocítica 
• Pouco antigénica - Factor de virulência 
• Barreira contra moléculas hidrofóbicas tóxicas 
• Aderência a outras bactérias ou ao hospedeiro 
Composição da cápsula 
Geralmente de natureza polisacarídica mas também pode ter origem polipeptídica 
 
Estruturas análogas á cápsula 
• Glicocálice - material viscoso de natureza polisacarídica que rodeia a célula e promove a 
aderência a outras superfícies celulares. 
• Slime layer – estrutura de superfície difusa, não organizada e também de natureza 
polisacarídica. 
• S-layer – camada adicional, bem organizada, de origem proteica ou glicoproteica e cuja 
função não está bem definida (C. difficile) 
Apêndices bacterianos 
FIMBRIAE (SING.,Fimbria) 
 São estruturas filamentosas da superfície bacteriana só visíveis ao M.E. constituídas por 
subunidades proteicas pilina. 
 Reconhecem receptores celulares nas superfícies epiteliais viabilizando a colonização e 
infecção das mucosas do hospedeiro 
 
PILI ( SING., PILUS) 
• São estruturas filamentosas da superfície bacteriana sónvisíveis ao M.E. constituídas por 
subunidades proteicas pilina. 
• Os pili medeiam o contacto entre bactérias de sexo diferente, F+ e F- permitindo durante a 
conjugação, a aproximação das células bacterianas e a transferência de DNA entre células 
 
 
 
FLAGELLA (SING., FLAGELLUM)-flagelos 
• Órgãos de locomoção - conferem mobilidade, permitindo a quimiotaxia em direcção ao 
alimento ou afastamento do veneno 
• São longos apêndices, constituídos por subunidades proteicas, flagelina. 
• A sua disposição tem um significado taxonómico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Movimento dos flagelos 
 
 
Classificação das bactérias consoante o número e disposição de flagelos: 
Monótrica – 1 flagelo terminal 
Anfítrica – 1 flagelo em cada extremidade 
Lofótrica – 1 tufo de flagelos numa extremidade 
Anfótrica – 1 tufo de flagelos em cada extremidade 
Perítrica – muitos flagelos em toda a periferia 
Outras estruturas intracitoplasmáticas 
 
Vacúolos de gás: 
Vesículas gasosas constituídas por proteínas 
Impermeáveis à água mas permeáveis aos gases 
Podem regular a intensidade luminosa, concentrações de oxigénio e níveis de nutrientes na 
célula 
Produzidos por procariotas presentes na água, permitindo a mobilidade das células 
bacterianas, em resposta aos factores ambientais (cianobatérias) 
Divisão celular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Produção de células-filhas exige o crescimento e a extensão dos componentes da parede 
celular 
• Há produção de um septo (parede transversal) para dividir as células-filhas em duas bactérias 
F 
• Septo – duas membranas separadas por 
duas camadas de peptidoglicano 
• A formação do septo é iniciada na 
membrana celular 
• Cresce a partir dos lados opostos em 
direcção ao centro da célula até à clivagem 
das células-filhas 
• A clivagem incompleta faz com que as 
células permaneça unidas, formando 
cadeias (estreptococos) ou cachos 
(estafilococos)