03. Celulas procarioticas eucarioticas

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29/11/2022
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Células procarióticas e eucarióticas
Estrutura e função
AGNA115 - Microbiologia Agrícola
Prof. Ricardo Brainer Martins
(Sadava et al., 2020
Teoria celular (Séc. XIX)
1 – As células são unidade fundamentais da vida
2 – Todos os organismos vivos são compostos por células
3 – Todas as células provém de células preexistentes
4 – As células modernas evoluíram de um ancestral comum
(Tortora et al., 2017)
Apesar de toda a diversidade de formas de vida...
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Procarionte Eucarionte
Dois tipos básicos de células
Bactérias e Arqueias
Todos os outros organismos:
Plantas, animais, fungos, algas e 
protozoários
Apesar de toda a diversidade de formas de vida...
(Ingraham & Ingraham, 2010)
• Interior granuloso e uniforme
• Não delimitação de
organelas por membranas
Célula procariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010)
• Aparência mais complexa
• Organelas delimitadas por
membranas
Célula eucariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010)
1. Diferenças estruturais (mais óbvias)
2. Diferenças químicas
• EX: Polissacarideos/paredes – ligações químicas
3. Tamanho
• Procariontes – 1 a vários µm
• Eucariontes - ~ 10x maior
Tamanho:
Taxa de absorção de nutrientes
Taxa de distribuição
↓
Taxa de crescimento
Diferença entre célula procariótica e eucariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010)
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Variáveis
Tamanho de célula
Diâmetro
Área da superfície (4 π r2)
Volume (4/3 π r3)
(Sadava et al., 2020
Diferença entre célula procariótica e eucariótica
1 µm 10 µm 100 µm
3,14 µm2 314 µm2 31.400 µm2
0,52 µm3 523 µm3 523.333 µm3
6 : 1 0,6 : 1 0,06 : 1RelaçãoSuperfície / volume
(Sadava et al., 2020)
Diferenças entr células procarióticas e eucarióticasDiferença entre célula procariótica e eucariótica
Variáveis
Tamanho de célula
Lado
Área da superfície
Volume
1 µm 10 µm 100 µm
6 µm2 600 µm2 60.000 µm2
1 µm3 1.000 µm3 1.000.000 µm3
6 : 1 0,6 : 1 0,06 : 1RelaçãoSuperfície / volume
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Escherichia coli:
Tempo para dobrar de tamanho e dividir-se: 20 minutos
353 milhões de voltas
Em um dia?
72 ciclos
4,72 x 1021 Células
Em linha reta = 14 x 1021μm
14.160.000.000.000.000 km
Exemplo de eficiëncia de crescimento
Células procarióticas
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FORMATO e ARRANJO
Cocos
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010; Tortora et al., 2017)
FORMATO e ARRANJO
Bacilos
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010; Tortora et al., 2017)
FORMATO e ARRANJO
Outros
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010; Tortora et al., 2017) (Adaptado de Tortora et al., 2017)
Estrutura básica de uma célula procariótica
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Envelope
Cápsulas
Apêndices
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Sadava et al., 2020
Envelope
Membrana externa
Parede celular
Membrana citoplasmática
(interna, plasmática)
(Sadava et al., 2020
Estrutura básica de uma célula procariótica
Composição básica:
• Lipídeos
• Proteínas
• Carboidratos
(Madigan et al., 2016)
Membrana citoplasmática Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
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Membrana citoplasmática:
Membrana citoplasmática
(Adaptado de Sadava et al., 2020)
Mosaico flúido
Bactéria
Arqueia
Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Arqueia
Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Bicamada lipídica Monocamada
Membrana citoplasmática
Funções da membrana
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
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(Adaptado de Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020)
Membrana citoplasmática
Ancoragem de proteínas
(Adaptado de Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Membrana citoplasmática
Ancoragem de proteínas
LocalizaçãoLocalização
Integral
Periférica
(Adaptado de Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Membrana citoplasmática
Ancoragem de proteínas
LocalizaçãoLocalização
Integral
Periférica
(Adaptado de Sadava et al., 2020)
Membrana citoplasmática
Ancoragem de proteínas
Facilitação/transporteFacilitação/transporte
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(Adaptado de Madigan et al., 2016, Sadava, 2020)
Membrana citoplasmática
Ancoragem de proteínas
ReceptorReceptor
Mosaico flúido
Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Membrana citoplasmática
Mosaico fluído
(Sadava et al., 2020) (Adaptado de Sadava et al., 2020, Tortora et al., 2017)
Conservação de energia
Membrana citoplasmática
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(Adaptado de Sadava et al., 2020)
Membrana citoplasmática
Barreira de permeabilidade
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Membrana citoplasmática
• Endocitose
• Difusão simples
• Difusão facilitada
• Osmose
• Transporte ativo
• Translocação de grupo
• Sistema de transporte ABC
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Eucariontes
Procariontes
Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Transporte PASSIVO
Fenômeno 
da difusão
Membrana citoplasmática
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(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Transporte PASSIVO
Fenômeno 
da osmose
Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Membrana citoplasmática
Transporte PASSIVO
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Transporte ATIVO
• Uniporte
• Simporte
• Antiporte
Membrana citoplasmática Transporte ATIVO
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Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Transporte ATIVO - PRIMÁRIO
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Transporte ATIVO - PRIMÁRIO
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Transporte ATIVO - SECUNDÁRIO
Transporte ATIVO - SECUNDÁRIO
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Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
TRANSLOCAÇÃO DE GRUPO
Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
TRANSLOCAÇÃO ABC
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Transporte Passivo x ATIVO Membrana citoplasmática
(Adaptado de Sadava et al., 2020, Tortora et al., 2017)
Endocitose – fagocitose/pinocitose (Eucarioto)
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Membrana citoplasmática
(Adaptado de Madigan et al., 2016, Tortora et al., 2017)
Exocitose (Eucarioto) Envelope
Membrana externa
Parede celular
Membrana citoplasmática
(interna, plasmática)
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
(Adaptado de Tortora et al., 2017)
Parede celular
(Adaptado de Tortora et al., 2017)
Parede celular
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Gram-negativas Gram-positivas
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Parede celular
Membrana 
externa
Periplasma
Membrana 
citoplasmática
Gram-negativas Gram-positivas Micoplasmas
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Parede celular
Parede celular
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Bactérias gram- x gram+
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Parede celular
Bactérias gram- x gram+
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(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Parede celular
Bactérias gram- versus gram+
(Adaptado de Tortora et al., 2017)
• Todas as células procariontes, exceto micoplasmas
• Peptideoglicano / ácido teicoico (apenas Gram +)
Principal Função
1. Dar formato a célula
2. Resistir à pressão de Turgor
Parede celular
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017
Pressão de turgor
Lise
Concentração de 
solutos
Pressão de turgor
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017
Parede celular
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Pressão de turgor
(Adaptado de Tortora et al., 2017
Parede celular
Pressão de turgor
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Parede celular
Pressão de turgor
• E os micoplasmas, por que não sofrem lise?
• Esteroides na membrana.
• Mantém a concentração de solutos próxima a do meio externo.
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al.,2020; Tortora et al., 2017)
Parede celular
Envelope
Membrana externa
Parede celular
Membrana citoplasmática
(interna, plasmática)
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
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• Membrana lipídica (bi-camada)
Principal Função
PROTEÇÃO
Membrana externa
• LPS
• Porinas
• Lipoproteínas
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Envelope
Cápsula
Apêndices
Citoplasma
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Material no interior da membrana
• Água = 90%
• Granuloso em micrografias eletrônicas
• Local de ocorrência da maior parte das reações químicas vitais à célula
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Citoplasma
Estruturas internas
1. Nucleoide
2. Plasmídeo
3. Ribossomos
4. Inclusões
5. Cromatóforos
Estruturas internas
1. Nucleoide
2. Plasmídeo
3. Ribossomos
4. Inclusões
5. Cromatóforos
(Tortora et al., 2017)
Citoplasma
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Estruturas imersas
3. Ribossomos
(Madigan et al., 2016)
Citoplasma
Estruturas Internas
4. Inclusões
Reserva
Citoplasma
(Madigan et al., 2016)
Grânulos metacromáticos
Grânulos de enxofre
Grânulos polissacarídicos
Inclusões lipídicas
Carboxissomos
Citoplasma
(Madigan et al., 2016)
Magnetossomos
(Fe3O4)
Estruturas imersas
4. Inclusões
Orientação
Citoplasma
(Madigan et al., 2016)
Estruturas imersas
4. Inclusões
PosicionamentoVacúolos de gás
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Estruturas imersas
5. Cromatóforos
Citoplasma
(Madigan et al., 2016)
Envelope
Cápsula
Apêndices
CitoplasmaEndosporo
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Citoplasma
Endosporos
•Estrutura biológica mais resistente (UV, 150oC)
•Latentes (não crescem)
•Sobrevivência por centenas de anos
•Só se formam em condições desfavoráveis
Principal função
sobrevivência (possuem ↓ água)
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Citoplasma
Endosporos
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Citoplasma
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Endosporos
Esporulação
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Citoplasma
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Envelope
Cápsulas
Apêndices
Estrutura básica de uma célula procariótica
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Tipo
1. Pili (singular, pilus)
2. Flagelos
Presença / ausência
Função da sp. e condições de cultivo
Apêndices
Fímbrias
Pilus
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
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Os pili ou as fímbrias
• Apêndices retos
• Pilinas: proteína que constitue os pili.
• Pilus ≠ fímbrias
Principal Função
1. Se ligar ao substrato ou a outras bactérias
2. Troca de material genético
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Apêndices
Os pili ou as fímbrias
1. Quase todas as bactérias
Gram– possuem
2. Muitas Gram+ não têm
(Madigan et al., 2016)
Apêndices
Flagelos
• Estruturas finas
• Helicoidais (saca-rolhas)
• Fragelinas
Principal Função
1. Locomoção
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Apêndices
•Partes:
1. Filamento (flagelinas)
2. Gancho (articulação universal)
3. Corpo basal (faz o flagelo girar)
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Apêndices
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Flagelos
(Madigan et al., 2016)
Apêndices
Flagelos
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Apêndices
Flagelos
(Tortora et al., 2017)
Apêndices
Flagelos
• Taxia:
• Busca por ambiente favorável
• Evasão de ambiente desfavorável
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Apêndices
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Flagelos
Vídeo 03
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Apêndices
Fonte
Flagelos
Apêndices
Fonte
Flagelos
Apêndices
Flagelos
(Madigan et al., 2016)
Apêndices
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• Atríquias
Externos
• Polar
•Monotríquia
•Anfitríquia
•Lofotríquia
• Peritríquia
• Internos
• Classificação quanto a inserção
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Apêndices
Flagelos
• Flagelo interno
(Tortora et al., 2017)
Apêndices
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Motilidade por deslizamento
Diferentes mecanismos
• Secreção de polissacarídeo limoso
• Pilus tipo IV (extensão retração)
• Proteínas
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Motilidade por deslizamento
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(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Motilidade por deslizamento
(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Motilidade por deslizamento
Envelope
Cápsula
Apêndices
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Estrutura básica de uma célula procariótica
• Substância pegajosa/pastosa excretada na parte externa
• Composição e quantidade varia em função da sp.
• Tanto Gram+ como Gram-
Principal Função
1. Proteção (evaporação / fagocitose)
2. Adesão à superfícies
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Glicocálice: Cápsula x camada limosa
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(Adaptado de Madigan et al., 2016)
Glicocálice: Cápsula x camada limosa E as arqueas?
Citoplasma
• Morfologicamente são similares as bactérias
• Diferem na composição química das estruturas:
• O peptideoglicano é composto por uma proteína diferente
• Devido a diferença química nos compostos da membrana celular
(hidrocarbonetos-glicerol no lugar de fosfolipídeos-glicerol) tornam a
membrana das arqueas mais resistentes
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Células Eucarióticas
• Excetuando-se bactérias e
arqueas, os demais
organismos são constituídos
por células eucariontes
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Células eucariontes
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Flagelos e cílios
• Formado por 9 feixes de microtúbulos
• Flagelos: 100 a 200 µm
• Cílios: 5 a 20 µm
Principal função
1. Motilidade
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Células eucariontes / APÊNDICES
(Sadava et al., 2020)
Células eucariontes / APÊNDICES
(Sadava et al., 2020)
Células eucariontes / APÊNDICES
(Tortora et al., 2017)
Células eucariontes / APÊNDICES
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• As células animais NÃO possuem
• Fungos e algas normalmente tem (celulose – quitina)
• Protozoários não possuem; em seu lugar há uma película sobre a
membrana citoplasmática
Principal função
1. Forma
2. Resistência à pressão de turgor
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Células eucariontes / PAREDE CELULAR
• Estruturalmente semelhante a membrana bacteriana
• Camada de fosfolipídeos com proteínas embutidas
Principal função
1. Regula a entrada e saída de moléculas
Células eucariontes / MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
(Ingraham & Ingraham, 2010)
• Citoesqueleto
• Núcleo
• Retículo endoplasmático
• Organelas
Células eucariontes / CITOPLASMA
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Citoesqueleto
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Células eucariontes / CITOPLASMA
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(Sadava et al., 2020)
Células eucariontes / CITOPLASMA
Citoesqueleto Citoesqueleto
(Sadava et al., 2020)
Células eucariontes / CITOPLASMA
Núcleo
• Envolto por uma membrana dupla: Membrana nuclear
• Nucleoplasma – subs. gelatinosa no interior
• Nucléolo – massas de RNA onde são formados os ribossomos
• Cromatina – complexo de DNA(RNA) e proteínas dentro do núcleo.
Principal função
1. Alojar quase todo o DNA da célula.
Células eucariontes / CITOPLASMA
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Núcleo
Células eucariontes / CITOPLASMA
(Tortora et al., 2017)
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Retículo endoplasmático
Membrana dupla
• Retículo endoplasmático liso (síntese de fosfolipídeos)
• Retículo endoplasmático rugoso (ribossomos – produção de
proteínas)
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Células eucariontes / CITOPLASMA
(Tortora et al.,2017)
Células eucariontes / CITOPLASMA
Retículo endoplasmático
(Sadava et al., 2020)
Mitocôndrias e cloroplastos
Geração de energia metabólica
• Respiração
• Fotossíntese
(Ingraham & Ingraham, 2010; Madigan et al., 2016; Sadava et al., 2020; Tortora et al., 2017)
Células eucariontes / CITOPLASMA
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Mitocôndrias e cloroplastos
(Ingraham & Ingraham, 2010)
Células eucariontes / CITOPLASMA
(Sadava et al., 2009a)
(Sadava et al., 2020)
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Dúvidas
Referências
INGRAHAM, J. L.; INGRAHAM, C. A. Métodos em microbiologia. In: INGRAHAM, J. L. e INGRAHAM, C. A. (Ed.). Introdução
à Microbiologia - Uma abordagem baseada em estudos de casos. São Paulo: Cengage Learning, 2010. cap. 3, p. 45-76..
MADIGAN, M. T.; MARTINKO, J. M.; BENDER, K. S.; BUCKLEY, D. H. et al. Microbiologia de Brock. 14th ed. Artmed, 2016.
1160 p.
SADAVA, D.; HILLIS, D.; HELLER, C.; HACKER. Vida: A ciência da biologia - Constituintes químicos da vida, células e
genética. 11 th ed. Porto Alegre - RS: Artmed, 2020. 458 p.
TORTORA, G. J.; CASE, C. L.; FUNKE, B. R. Microbiologia. 12 th ed. Porto Alegre - RS: Artmed, 2017. 964 p.