Aula 02 Procariotos

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Estrutura e função da célula procariótica
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Introdução
Origem da célula procariótica:
 3,7 bilhões de anos 
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Com base em comparações de sequências das regiões intergênicas
16S – 23S do DNA ribossômico:
	
	Três Domínios (Super-reinos) (Woese, 1977)		
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Estudos subsequentes mostraram que cada domínio está associado a uma série de fenótipos, alguns desses únicos para cada domínio
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Célula procariótica x eucariótica
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Tamanho da célula procariótica
Unidade de medida: m (micrômetro)
Tamanho variável: 0,1- 0,2	 50 m
	
Thiomargarita namibiensis:  0,7 mm!
(1999)
Escherichia coli: 1 x 3 m
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Tamanho comparativo dos microrganismos
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Procariotos são pequenos, permitindo que:
- Nutrientes e dejetos sejam transportados para dentro e fora da célula via membrana citoplasmática. 
A velocidade desse transporte determina a velocidade metabólica:
	- Quanto menor o tamanho, maior é o potencial de crescimento
 - Interação mais intensa com o meio ambiente.
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Morfologia dos procariotos: formas comuns
Cocos (Neisseria)
Bacilos (Halobacterium/Salmonella)
Espiroqueta (Leptospira) 
Cianobactérias
Micélio (Streptomyces)
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Planos de divisão – definirão os arranjos
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Morfologia dos procariotos: arranjos
Estreptococo: Gênero
Streptococcus
Estáfilococo: Gênero Staphylococcus
Sarcina: Gênero Methanosarcina
Tétrade: Gênero Deinococcus
Diplococo: Gênero Neisseria
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Estrutura da célula procariótica
Parede celular
A concentração de solutos dissolvidos gera alta pressão interna (pressão de turgor).
(E. coli  2 atm)
 - A parede celular é responsável pela contenção dessa pressão
 - Envoltório rígido, responsável também pela forma da célula
				
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Domínio Bacteria
componente principal: peptideoglicano (>100 tipos)
	- açúcares aminados:
		N-acetilglicosamina
		Ácido N-acetilmurâmico 
	 - aminoácidos 
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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
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A coloração de Gram
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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
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Domínio Archaea
	* paredes de composição variável
	* sem peptideoglicano
	* Caráter Gram+ e Gram-
	
a) Metanogênicas
	* pseudopeptidoglicano
	* polissacarídeos
b) Halofílicas
	* Halococcus: polissacarídeo sulfatado
	* Halobacterium: glicoproteínas com cargas negativas
c) Outras metanogênicas
	Methanococcus e Methanospirillum: proteínas
d) Hipertermofílicas:
	* Sulfolobus: glicoproteínas (paredes estáveis em detergente em ebulição!!)
	* Pyrodictium: glicoproteínas (113ºC)
Estrutura da célula procariótica
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Pseudopeptidoglicano 
presente em algumas Archaea metanogênicas
Peptidoglicano de Bacteria 
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Estrutura da célula procariótica
Membrana plasmática
	* barreira física, vital para a células
	* espessura aproximada de 8 nm
	
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Composição química da membrana
Domínio Bacteria: composição estável
	* bicamada composta de:
		- fosfolipídeos (glicerol + ácidos graxos + Pi: ligações éster)
		- proteínas transmembranares
		- hopanóides ( esteróis, resistência) em algumas espécies
	
Domínio Archaea: composição variável
	* lipídeos: únicos na natureza 
			ligações éter entre o glicerol e hidrocarbonetos (isopreno)
			podendo existir:
				- glicerol diéter
				- glicerol tetraéter
				- mista
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Comparação entre os lipídeos de Bacteria e Archaea
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Estrutura da célula procariótica
 Material genético
	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 Mb
		Mycoplasma genitalium: 0,58 Mb
	
	* bactérias em crescimento podem conter várias cópias
	
	* haplóides: apenas uma cópia de cada gene.
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Estrutura do DNA em procariotos
DNA de Escherichia coli
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Estrutura da célula procariótica
Ribossomos 
Bactérias e árqueas têm ribossomos semelhantes (70S), mas diferentes 
na composição protéica
	* Subunidades: 50S + 30S (RNA e proteínas)
	* até 10.000 por célula
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Estrutura da célula procariótica
 Flagelos
	* apêndices longos 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)
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Resposta comportamental: Quimiotaxia
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 Pili e fímbrias
	* fímbrias: adesão (várias unidades/célula)
	* pili: mais longos (geralmente 1 unidade/célula)
	 - conjugação
	 - adesão em bactérias patogênicas
	* composição: proteínas
Estrutura da célula procariótica
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Cápsula (glicocálix)
	* composição: glicoproteínas e/ou polissacarídeos
	* função:
		- adesão
		- proteção contra dessecamento e fagocitose
Estrutura da célula procariótica
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 Inclusões citoplasmáticas
	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) 
Estrutura da célula procariótica
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 Vesículas de gás
	- procariotos aquáticos fotossintetizantes: ex. Cianobactérias
	- ajuste vertical na coluna de água para regiões de luz ótima
	 para a fotossíntese
	- poucas ou até centenas por célula
	- proteínas hidrofóbicas
Estrutura da célula procariótica
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 Endósporos (estruturas de resistência)
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
Estrutura da célula procariótica
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Clorossomas
	Presentes e bactérias fotossintetizantes
	Ex: bactérias sulfurosas verdes
Estrutura da célula procariótica