Aula 4 - célula procariótica - Teorica

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AULA 4: 
ESTRUTURA DAS CÉLULAS 
PROCARIÓTICAS 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS – UNIFAL-MG 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOMÉDICAS 
DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA 
Microbiologia Geral 
Profa. Ingridy Ribeiro Cabral 
PROCARIONTES VS. EUCARIONTES - REVISÃO 
Procariontes 
-Sem núcleo 
-Sem organelas envoltas por 
membranas 
-Parede celular contém 
Peptideoglicano 
-Tamanho: menos de vários 
micrômetros 
- DNA circular, sem histonas 
- Divisão: fissão binária 
Eucariontes 
-Núcleo 
-Organelas envoltas por 
membranas 
-Sem Peptideoglicano, se a 
parede celular estiver 
presente 
-Tamanho: pode ser 10 vezes 
maior 
-DNA em múltiplos 
cromossomos, presença de 
histonas. 
- Divisão: mitose 
Estrutura da célula bacteriana 
• Revestimento externo 
 - envelope (membrana externa, 
periplasma, parede celular e 
membrana citoplasmática) 
- Cápsula (ou glicocálix) 
- Apêndices (pili, flagelos, 
filamentos axiais) 
 
• Citoplasma: dentro do 
envelope 
 - DNA da célula (nucleoide) 
 - Maquinaria metabólica 
(ribossomos, grânulos de 
reserva) 
 
Envelope 
 Pode ter até três camadas: 
 
 de fora pra dentro – membrana externa 
 parede celular 
 membrana plasmática 
 
 Gram positiva, Gram negativa e micoplasmas: diferem 
no número de camadas. 
 
 - Gram negativas: têm as três camadas 
 - Gram positivas: não têm a membrana externa 
 - Micoplasmas: não têm a membrana externa nem a 
parede celular 
 
MEMBRANA EXTERNA DAS BACTÉRIAS GRAM NEGATIVAS 
 Bicamada- face interna 
composta por 
fosfolipídeos; face 
externa composta por 
lipopolissacarídeos (LPS), 
e pequena quantidade de 
fosfolipídeos. 
 
 LPS - encontrado apenas 
na membrana externa de 
bactérias gram-negativas 
LPS: porção hidrofóbica e hidrofílica – propriedade única: 
barreira para moléculas polares a apolares – passam apenas 
água e alguns gases. 
Também conhecido como endotoxina – toxicidade – lipídeo A 
Outras moléculas: 
Passam pelos poros – 
proteínas chamadas 
PORINAS 
 
Lipoproteínas: 
ancoram a membrana 
externa ao resto do 
envelope. Ligadas à 
parede celular 
Principal função da membrana: proteção 
 
Gram- negativas: geralmente mais resistentes a substâncias 
tóxicas do ambiente, incluindo antibióticos – não conseguem 
atravessar a membrana externa. 
Periplasma 
Antigamente denominado espaço periplasmático 
 
Não é um espaço vazio - preenchido por material 
gelatinoso - dois tipos de proteínas: 
 
 Enzima que decompõe nutrientes para que possam 
atravessar a membrana citoplasmática 
 
 Proteínas de ligação: se ligam a determinados 
nutrientes, facilitando sua passagem entre as membranas. 
PAREDE CELULAR 
 Presente em todas as bactérias, exceto micoplasmas; 
 Estrutura rígida que mantém a forma da célula; 
 Gram positivas – fora da membrana citoplasmática; Gram 
negativas – dentro do periplasma. 
 Funções: dar o formato à celula; previne expansão e eventual 
rompimento celular; previne evasão de enzimas e influxo de 
substâncias químicas danosas à célula 
 Essencial para o crescimento e divisão celular 
 A composição, espessura e propriedades da parede celular 
diferem entre as bactérias 
 Explica a resposta das bactérias à coloração de Gram 
 
PAREDE CELULAR – RESPONSÁVEL PELO 
FORMATO DA CÉLULA 
BACTÉRIAS ESFÉRICAS 
Cocos (Coco) 
 único 
 par 
diplococo 
 grupo de quatro 
tétrades 
 cadeia 
estreptococo 
 agrupamentos 
estafilococo 
BACTÉRIAS EM FORMATO DE BASTÃO 
Bacilos (Bacilo) 
Organização 
 único 
 par 
diplobacilo 
 cadeia 
estreptobacilo 
 
ESPIRAL E OUTRO FORMATO 
Formato de espiral 
 Espirilos (espirilo) 
Em formato de vírgula 
 Víbrio 
Outro 
 Quadrado 
 Em forma de estrela 
PEPTIDEOGLICANO: PRINCIPAL COMPONENTE DA PAREDE 
CELULAR DAS BACTÉRIAS 
 Peptideoglicano (mureína): polímero poroso e insolúvel de grande 
resistência, encontrado somente em procariotos 
 parte proteína (peptido-) 
 parte polissacarídeo (-glicano) 
 Parte polissacarídea: cadeias longas de N-acetilglicosamina (NAG) e ácido 
N-acetilmurâmico (NAM) 
 Parte proteína: tetrapeptídeo (4 aa) 
PAREDE CELULAR DE BACTÉRIA GRAM NEGATIVA 
lipoproteína 
peptidoglicano 
Periplasma 
 
Membrana 
externa 
porina lipopolissacarídeo 
Membrana 
citoplasmática 
PAREDE CELULAR DE BACTÉRIA GRAM POSITIVA 
Ácido teicóico 
Peptidoglicano 
Ácido lipoteicóicos 
Parede 
celular 
Membrana 
citoplasmática 
Ácido teicóico: unidades de glicerol ou ribitol ligadas a 
grupos fosfatos – integridade estrutural 
DIFERENÇAS ENTRE BACTERIAS GRAM POSITIVAS E 
GRAM NEGATIVAS 
Características Gram Positiva Gram 
Negativa 
% peptideoglicano na parede celular 50% do PS 10 % do PS 
Membrana externa Ausente presente 
Periplasma Ausente presente 
Lipopolissacrideos (LPSs) Ausente presente 
 
PS= peso seco 
Microbiologista dinamarquês: Hans Christian Gram 
• Camada espessa: cor púrpura ou azul quando fixadas com 
violeta cristal (Gram +) 
• Camada de lipídeos no exterior e fina camada de 
peptideoglicanos: cor vermelha (Gram -) 
 Cristal violeta: corante principal – cora ambas células de 
púrpura, pois o corante entra no citoplasma. 
 Iodo: forma grandes cristais do corante que são muito 
grandes para escapar pela parede celular 
 Álcool: desidrata a peptideoglicana das células Gram (+) 
para torná-lo mais impermeável ao cristal violeta-iodo. Nas 
Gram (-) o álcool dissolve a membrana externa das células 
deixando também pequenos buracos na fina camada de 
peptideoglicana pelos quais o cristal violeta-iodo se espalha. 
 Como as bactérias Gram (-) ficam incolores após lavagem 
com álcool, a adição de safranina torna as células cor 
vermelhas. 
Paredes celulares atípicas 
• As micobactérias possuem uma fina camada de cera de 
natureza lipídica (cera D) na membrana plasmática – não 
possuem parede celular. 
Dano à parede celular 
 Substâncias químicas lesam a parede bacteriana e não a do 
hospedeiro. 
 Síntese da parede celular é alvo de algumas drogas 
antimicrobianas. 
 Lisozima: ativa sobre a parede celular da maioria de Gram (+). 
 catalisa a hidrólise das ligações entre açúcares do 
dissacarídeo repetitivo do esqueleto de peptideoglicana 
 Gram (-): não destrói totalmente a parede, parte da 
membrana externa permanece. 
 
ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MEMBRANA 
CITOPLASMÁTICA 
 Localizada abaixo da parede celular 
 Tem 7,5 nm de espessura 
 Composta de fosfolipídeos (20 a 30%) e proteínas (50 a 70%) 
 Os fosfolipídeos formam uma bicamada na qual a maioria das 
proteínas estão embebidas 
 Cada molécula de fosfolipídeo contém uma cabeça polar (solúvel 
em água) e uma cauda apolar (insolúveis em água) 
 A membrana é fluida, permitindo movimentação das proteínas 
 Não contém esteróis (ex.colesterol). 
 Modelo mosaico fluido 
FUNÇÕES DA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 
 Contém a base do flagelo 
 Responsável pela liberação de resíduos (lixo) 
 Envolvida na formação de endosporos 
 Envolvida na replicação e separação do DNA 
durante divisão bacteriana 
 Sítio de síntese de peptidoglicano, fosfolípideo e 
algumas proteínas 
 
FUNÇÕES DA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 
 É local de importantes sistemas enzimáticos: 
 Envolvidos nos últimos estágios da formação da parede celular 
 Participantes da biossíntese de lipídeos 
 Responsáveis pelo transportede elétrons 
 Envolvidas no processo de fosforilação oxidativa 
 Permeabilidade seletiva (Principal função) 
 É permeável aos íons sódio e aos aminoácidos 
 Atua como barreira osmótica (a substâncias ionizadas 
e grandes moléculas) 
MECANISMOS ENVOLVIDOS NO TRANSPORTE 
ATRAVÉS DA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 
 Transporte passivo (Difusão simples, Difusão facilitada 
e Osmose 
 Transporte ativo 
 
 
 
 
DIFUSÃO SIMPLES 
- Moléculas se movem 
aleatoriamente 
- Distribuídas igualmente 
OSMOSE 
Movimento da água 
Atravessam membrana 
 de baixa concentração de soluto para 
alta concentração de soluto 
 
Meio com alta concentração de soluto = 
hipertônico: 
-Célula com menos soluto - saída de água 
da célula: murcha. 
Meio com baixa concentração de soluto = 
hipotônico: 
Célula com mais soluto - entrada de água 
na célula: incha 
- Concentração igual de soluto 
 isotônico 
Difusão facilitada: 
 sem necessidade de energia 
 proteína transportadora 
 concentração alta a baixa 
 
 
 
 
 
 
 
Transporte ativo 
 energia necessária 
 proteína transportadora 
 concentração baixa a alta 
Existem 3 tipos de proteínas transportadoras 
 
 Uniporte 
 Antiporte 
 Simporte 
Para o transporte da maioria das substâncias a 
célula necessita de transportadores ou proteínas 
específicas (carrier proteins) 
Uniporte: a proteína transporta a substância 
através de um gradiente de concentração, 
não requerendo energia metabólica (passivo) 
Antiporte: a proteína transporta duas 
substâncias diferentes, simultaneamente, 
em direções opostas. Requer energia (Ativo) 
Simporte: a proteína transporta duas 
substâncias diferentes, simultaneamente, na 
mesma direção. Requer energia (Ativo) 
CÉLULA PROCARIÓTICA: ESTRUTURAS EXTERNAS 
Apêndices: pili (singular-pilus) e flagelos 
PILI OU FÍMBRIA 
 Estrutura externa a parede celular 
 São apêndices retos e finos medindo de 3 a 10 nm de 
diâmetro (curtos) 
 Só podem ser observados ao microscópio eletrônico 
 São constituídos de uma proteína chamada pilina 
 São mais numerosos que os flagelos 
 Não estão relacionados a motilidade 
 A maioria têm função de adesão da célula bacteriana à 
outras células ou superfícies (infecção) 
Fimbrias de Escherichia coli 
A FÍMBRIA HELP DE E. COLI FIXA A CÉLULA AO INTESTINO 
PREVENINDO EXPULSÃO DA CÉLULA BACTERIANA 
Fímbrias de Salmonella typhi em divisão 
 O pilus F (pilus sexual) está envolvido na reprodução 
sexual da bactéria Escherichia coli 
 A célula doadora, portadora de plasmídeo F, sintetiza o 
pilus F ou sexual 
 Esta estrutura mantém a célula doadora unida à célula 
receptora durante a conjugação 
 Conjugação: processo de transferência de material 
genético entre células 
Diferentes tipos 
de pili estão 
associados com 
funções distintas. 
FLAGELO 
 Estrutura externa a parede celular 
 Filamentos finos, de forma helicoidal 
 Função: locomoção 
 Diâmetro: 12 a 20 nm (1 nm = 1/1.000 m) 
 Seu comprimento pode ser até maior do que o da célula 
(15 a 20 m) 
 Ausente nos cocos (bactérias atríquias) e presente nos 
bacilos e espirilos 
 Funcionam por rotação, semelhante ao movimento saca-
rolhas, movendo a bactéria através do líquido (3.000 
vezes o seu comprimento por minuto ) 
 
 Constituintes do flagelo: 
 Corpo basal, Gancho, Filamento helicoidal 
 
 Os anéis do corpo basal permitem a rotação do flagelo 
 Se estendem a partir da membrana citoplasmática e 
atravessam a parede celular 
Filamento - composto 
por proteínas chamadas 
flagelinas 
Anel L (LPS) 
Anel P (peptidioglicano) 
Anel S (superfície) 
Anel M (mebrana) 
 
Gram negativa – 4 
Gram positiva – 3 (sem o L) 
Os flagelos estão em diferentes números e arranjos 
Tipos de flagelos polares: 
 Monotríquio: 
flagelo único localizado em 
um dos pólos da célula 
Lofotríquios: 
Dois ou mais flagelos em 
um ou ambos os pólos da 
célula 
Anfitríquios: um único 
flagelo em ambos os 
pólos da célula 
Peritríquios: distribuição 
ao acaso dos flagelos em 
toda a superfície da célula 
QUIMIOTAXIA 
Movimento coordenado pela presença de 
substâncias químicas 
- Correm: flagelos giram em sentido anti-horário, formando 
uma única estrutura em forma de corda. 
- aerotaxia: nadam para regiões que contém concentrações 
favoráveis de oxigênio dissolvido. 
- fototaxia: bactérias fotossintéticas nadam para regiões 
com intensidade de luz favoráveis. 
Espiroquetas – ou filamento axial origina nos polos da células 
e gira em torno do corpo celular – responsáveis pelo 
movimento saca-rolhas 
Estrutura similar ao flagelo 
Filamentos axiais 
 
Treponema pallidum: filamentos axiais ou endoflagelos 
São feixes de fibrilas que se originam na extremidade da célula, 
sob uma bainha externa e fazem uma espiral em torno da mesma 
 
CÁPSULA, CAMADA LIMOSA OU GLICOCÁLIX 
 Estrutura externa a parede celular 
 Camada de material viscoso presente na maioria das 
bactérias 
 Composto por polímeros (polissacarídeo viscoso ou 
polipeptídeos) 
 Sua produção depende de condições nutricionais e 
ambientais (temperatura, oxigênio, etc) 
 Cápsula = glicocálice organizado de maneira definida e 
acoplado firmemente à parede celular 
 Camada limosa = glicocálice desorganizado e 
frouxamente acoplado à parede celular 
Espécie de 
Streptococcus 
mostrando a cápsula 
Cápsula de 
Rhizobium trifolii 
 A FUNÇÃO DO GLICOCÁLIX DEPENDE DA 
ESPÉCIE BACTERIANA 
 Protege as bactérias patogênicas da fagocitose 
 Evita a adsorção e lise da célula bacteriana por 
bacteriófagos 
 Protege a célula contra dessecamento temporário 
 Promove aderência bacteriana: em rochas, raízes de 
plantas, dentes humanos 
 Formação de biofilmes (camada de células, com 
massa capsular comum, que se aderem a superfícies) 
CITOPLASMA 
 Material que se encontra 
dentro da membrana 
plasmática 
 90% de água, porém ativo 
 Área citoplasmática 
 Nucleóide: DNA (ácido 
desoxirribonucléico), 
Plasmídeos 
 Ribossomos 
 Inclusões citoplasmáticas 
ÁREA CITOPLASMÁTICA 
 Fluido denso 
 Constituintes: 90 % água, proteínas, 
carboidratos, lipídeos, íons orgânicos, etc. 
 É sítio de reações químicas, como a síntese de 
componentes celulares a partir de nutrientes 
 Não há evidência de presença de citoesqueleto 
 
Nucleóide 
 Massa irregular de DNA dentro do citoplasma; 
 DNA dupla hélice; 
 bem definido, embora não seja circundado por membrana; 
 Carrega as informações genéticas da célula; 
 Na maioria das bactérias: organizado em uma única 
molécula circular – cromossomo bacteriano; 
 Pode conter pequenas moléculas circulares de DNA – 
plasmídeos; 
 
Cromossomo circular único 
Na Escherichia coli mede 1,4 mm e contêm 5,231,428 pb 
PLASMÍDEOS 
 DNA extracromossômico de forma circular 
 Replicam independentes do cromossomo 
 Podem existir em cópia única ou multicópias 
 Uma espécie bacteriana pode ter distintos plasmídeos 
 Conferem vantagens adaptativas às bactérias 
 Função de produção de adesinas, toxinas, pilinas, 
bacteriocinas 
 Função social: produção de substância fundamentais 
para adaptação bacteriana a diferentes ambientes 
PLASMÍDEO BACTERIANO 
Ribossomos 
 Partículas densas dispersas no citoplasma 
 Local onde ocorre a síntese de proteínas 
 São encontrados em procariotos e eucariotos Podem ser encontrados espalhados no citoplasma 
procariótico ou presos a superfície interna 
da membrana citoplasmática 
quando estão envolvidos na 
 síntese de proteínas 
Em bactérias: 
• duas subunidades de tamanhos diferentes: cada uma 
contém uma proteína e RNA ribossômico 
• subunidade 50S e 30S > 70S (unidade de 
Svedberg – velocidade de sedimentação) 
• são alvos de muitos antibióticos que inibem a síntese 
de proteína 
Inclusões 
• Diferentes tipos de substâncias químicas que podem se 
acumular e formar depósitos insolúveis no citoplasma 
 
- Podem ser uma reserva de energia 
- Grânulos Metacromáticos: inclusões grandes que se coram de 
vermelho com certos corantes azuis. São conhecidos como 
volutina – reserva de fosfato inorgânico que pode atuar na 
síntese de ATP; 
 Crescem em ambientes ricos em fosfato; 
 Encontrados em algas, fungos, protozoários e bactérias. 
 Ex: Corynebacterium diphtheriae 
 
Grânulos polissacarídicos: compostas de glicogênio e amido 
Demonstrado quando o iodo é aplicado à célula 
Grânulos de glicogênio: marrom-avermelhado 
Grânulos de amido: azuis 
 
Inclusões lipídicas: Mycobacterium, Bacillus, Azobacter, 
Spirillum 
Aparecem quando corados com corantes solúveis em gordura 
 
Grânulos de enxofre: Thiobacillus, obtêm energia oxidando o 
enxofre e compostos de enxofre 
Carboxissomos: contêm a enzima ribulose 1,5-difosfato 
carboxilase. 
Bactérias que utilizam CO2 como única fonte de carbono 
necessitam dessa enzima para fixação do mesmo durante a 
fotossíntese 
Ex: bactérias nitrificantes, cianobactérias e tiobacilos. 
 
Vacúolo de gás: cavidades ocas encontradas em procariotos 
aquáticos. Mantém a flutuação. 
INCLUSÕES CITOPLASMÁTICAS 
Thiothrix sp.: 
grânulos de enxofre 
Isochromatium buderi 
grânulos de enxofre 
 Algumas bactérias 
aquáticas móveis são 
capazes de se orientar em 
resposta a campos 
magnéticos da terra por 
possuírem magnetossomos 
(vesículas contendo 
cristais de magnetite ou 
outras substâncias 
contendo ferro) 
Magnetospirillum gryphiswaldense 
Inclusões citoplasmáticas