Organismos Eucarióticos e Procarióticos - Laboratório de Práticas Integradas - IEM

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Organismos Procarióticos e Eucarióticos 
Estrutura das Bactérias:
A célula é uma unidade estrutural dos seres vivos. Bactérias, amebas, espermatozóides ou neurônios são todos formados por células e estas por sua vez, são formadas por água, íons inorgânicos e moléculas orgânicas como proteína, carboidrato, lipídio e ácido nucléico. 
As células apresentam uma membrana plasmática que separa o citoplasma do meio externo e permite o intercâmbio de moléculas entre ambos.
O núcleo é circundado pelo citoplasma, nele contém todas as informações genéticas do organismo, sendo responsável pela hereditariedade. Algumas células têm o núcleo circundado por uma membrana nuclear ou carioteca.
Quando o núcleo é circundado pela membrana nuclear, os organismos que a possuem são chamados de eucarióticos. As que não possuem células com a membrana são os procarióticos. 
Morfologia: 
As características morfológicas das bactérias incluem forma, tamanho, estrutura celular, mobilidade, a formação de esporos e cápsulas.
Cocos: 
São bactérias com estruturas esféricas ou subesféricas, medindo, em média 0,5 micrometros de diâmetro. Conforme o plano de divisão e as características genéticas os cocos são agrupados em diversos arranjos característicos:
· Diplococos – cocos em pares;
· Estreptococos – cocos em cadeia com três ou mais células;
· Tétrades – quatro células unidas entre si;
· Sarcinas – oito células em forma de cubo;
· Estafilococos – cocos em cacho de uva; 
Bacilos:
São bactérias em forma de bastonetes, curtos ou longos, com diâmetro médio de 0,5 micrometros e comprimento variável de 1 micrometro ou mais. Algumas bactérias apresentam-se na forma de bastonetes curtos, intermediarias entre cocos e bacilos, de aspecto ovóide, denominadas de cocobacilo. 
Os bacilos apresentam apenas um plano de divisão, os quais formam os arranjos:
· Diplobacilos – aos pares;
· Estreptobacilos – com três ou mais células alinhadas em cadeia;
Espiralados:
Compreendem:
· Vibriões - São bacilos curvos em forma de vírgula;
· Espirilos – bastonetes rígidos de formas helicoidais ou onduladas;
· Espiroquetas – também de forma helicoidais, porem com várias espirais flexíveis, contendo filamentos axiais;
Estruturas externas da célula:
· Glicocálice:
O glicocálice bacteriano é um polímero viscoso e gelatinoso que é composto por polissacarídeo e/ou polipeptídio. Ele é produzido dentro da célula e secretado para a superfície celular.
O glicocálice auxilia as células se afixarem ao seu ambiente alvo e umas às outras, é denominado substancia polimérica extracelular.
· Cílios e Flagelos: 
Algumas bactérias (cocos e bacilos) podem se mover em um meio nutritivo líquido. 
Eles se movem com a ajuda de flagelos (cílios), uma espécie de longos apêndices que saem da membrana citoplasmática. 
O comprimento e o número de flagelos variam de um tipo de bactéria para outro. 
As bactérias geralmente se movem a velocidades entre 1 e 10 vezes o seu próprio comprimento por segundo. Podem ser de quatro tipos:
Monotríquio → 01 flagelo polar 
Anfitríquio → flagelos bipolares. 
Lofotríquio → 02 ou mais flagelos polares. 
Peritríquio → flagelos distribuídos por todas as células.
· Filamentos axiais:
As espiroquetas são um grupo de bactérias que possuem estrutura e mobilidade exclusivas, se movem por meio de filamentos axiais ou endoflagelos, feixes de fibrilas que se originam nas extremidades das células, sob uma bainha externa, e fazem uma espiral em torno da célula.
 
· Fimbrias e Píli:
Bactérias gram-negativas contêm apêndices semelhantes à pelos que são mais curtos retos e finos que os flagelos e que são usados mais para fixação e transferência de DNA que para mobilidade. 
· Fímbrias: função aderir às células → elas estão envolvidas na formação de biofilmes. 
· Pili: 
Os pili normalmente são mais longos que as fímbrias (01 ou 02 por célula) e estão envolvidos na mobilidade celular e na transferência de DNA.
A conjugação é um mecanismo pelo qual o material genético é transferido de uma bactéria para outra por um plasmídeo. O DNA compartilhado adiciona uma nova função à célula receptora:
→ Resistência a um antibiótico ou a habilidade de degradar o seu meio com mais eficiência. 
 Estrutura interna da célula:
· Cápsula ou Parede Celular:
Estrutura complexa /semi-rígidas responsável pela forma da célula.
Circunda a membrana plasmática protegendo o interior da célula de alterações meio externo.
Responsável pela forma de uma bactéria e serve como ponto de ancoragem para os flagelos.
Clinicamente é importante porque contribui para a capacidade de algumas bactérias serem patogênicas. 
Local de ação dos Antibióticos
A composição química da parede celular é usada para diferenciar os principais tipos de bactérias. 
· A principal função da parede celular é prevenir a ruptura das células realizando o controle osmótico.
> Volume da celular → parede celular e membrana plasmática se estende.
A água se move para dentro da célula. Se a parede celular é forte, ela contém a dilatação.
 Se a parede estiver fraca ou danificada, a célula se rompe (lise osmótica).
· Membrana plasmática: 
Revestindo a célula bacteriana tem-se a membrana plasmática, que delimita o citoplasma e mais externamente um envoltório rígido, é composta por proteínas e fosfolipídios da membrana plasmática, possuem carboidratos ligados, glicoproteínas e glicolipídeos. 
As moléculas de fosfolipídios estão distribuídas em duas linhas paralelas, denominadas bicamada lipídica.
	Caudas apolares; 
	Cabeça polar;
	Hidrofóbicas; 
	Caudas apolares;
	 Ácidos graxos; 
	Fosfato + glicerol;
· →Cabeça polar 
· →Caudas apolares 
· →Cabeça polar
Função → funciona como uma barreira seletiva através da qual os materiais entram e saem da célula. Exerce também o papel de proteção, lubrificação e interação célula-célula.
Distribuição das Moléculas de Proteínas:
· Proteínas Periféricas:
→ Encontradas na Superfície externa ou interna.
Fácil remoção → atua como enzimas catalisadoras de reações químicas. 
· Proteínas integrais:
 → Penetram a camada dupla de da membrana plasmática → .
· Proteínas transmenbrânicas:
→ possuem poros ou canais → sustâncias entram e saem e são de difícil remoção.
· Permeabilidade seletiva 
Moléculas grandes → proteínas 
Moléculas pequenas → H20, 02, C02, açúcares, lipídeos e íons atravessam facilmente através das moléculas transportadoras. 
As membranas plasmáticas também são importantes na digestão de nutrientes e na produção de energia.
Via de entrada na célula alvo → vírus (influenza) e toxinas (botulismo).
Alvos de Agentes Antimicrobianos
 Sustâncias químicas, alcoóis, amônia quaternário (desinfetante).
Antibióticos polimixinas → rompem a camada de fosfolipídio ocorre vazamento do conteúdo intracelular → morte.
· Citoplasma: 
 O citoplasma contém os ribossomos, onde ocorre a síntese protéica, e as enzimas que participam do metabolismo da célula. O material de reserva, como gorduras e glicogênio, também está no citoplasma. Sustância no interior da membrana plásmica espesso, aquoso, semitransparente e elástico
Contem: 
· 80% H20
· Proteínas 
· Carboidratos 
· Lipídeos 
· Enzimas 
· Íons inorgânicos 
· Moléculas PM↓
O citoplasma é circundado pela membrana citoplasmática semipermeável que fornece muitas funções vitais, incluindo a regulação da troca de sais, nutrientes e produtos metabólicos entre a célula e seu ambiente. 
· Nucleoide: 
A célula bacteriana é procariótica, ou seja, o material genético fica disperso no citoplasma e é constituído de uma molécula circular de DNA, chamada nucleoide, única molécula longa continua em arranjo circular de DNA de fita dupla denominada cromossoma bacteriano.
Forma → alongado/circular/halteres
 Cada célula possui um material genético, ácido desoxirribonucléico (DNA), que contém as informações que controlam sua vida e reprodução. 
· Plasmídeos:
As bactérias freqüentemente contêm pequenas moléculas de DNA de fita dupla, circulares, denominadasplasmídeos. Essas moléculas são elementos genéticos extracromossômico com replicação independente → 5-100 genes.
A presença dos plasmídeos ajuda a defender as bactérias da ação de antibióticos, pois contêm genes resistentes.
Vantagens dos plasmídeos para as Bactérias:
· Transpor genes resistência a antibióticos;
· Tolerância metais tóxicos;
· Produção de toxinas;
· Síntese de enzimas; 
· Podem ser transferidos de uma célula a outra; 
DNA Plasmidial → manipulação genética em biotecnologia.
· Ribossomos:
Células procarióticas e eucarióticas → Ribossomos→ Síntese Protéica. 
Ribossomos procarióticas ≠ eucarióticas.
02 subunidades → RNA ribossômico 
Vários antibióticos inibem a síntese protéica nos Ribossomos dos procariontes. 
· Estreptomicina e gentamicina → 30s.
· Eritromicina e cloranfenicol → 50s.
Fisiologia bacteriana
Reprodução: 
· Cissiparidade:
Forma mais comum de reprodução assexuada, geralmente por divisão binária, em que o cromossomo é duplicado e dividido ao meio, originando duas bactérias idênticas. É um processo rápido, o que explica a velocidade da proliferação bacteriana em infecções. 
· Esporulação: 
Modo assexuado que ocorre em situações adversas como falta de água e nutrientes, calor extremo. Nesse caso a célula sofre um espessamento do envoltório e interrompe o metabolismo, formando um esporo denominado endósporo. Esse é capaz de viver em completa inatividade por anos.
· Recombinação genética: 
São três tipos de processo que há a mistura de material genético que resulta na produção de novos indivíduos com características diferentes do individuo original:
1. Conjugação Bacteriana:
Há transferência direta de DNA de uma bactéria a outra, através das fímbrias sexuais, que são filamentos mais longos que as fímbrias normais.
2. Transdução Bacteriana:
Ocorre transferência de fragmentos do material genético através de bacteriófagos - tipos de vírus infectantes de bactérias. Os bacteriófagos costumam injetar seu material genético na célula bacteriana e assim se multiplicar. Entretanto, durante esse processo pode acontecer à incorporação de segmentos de DNA da bactéria hospedeira e posterior liberação desses fragmentos na bactéria receptora, assim que o bacteriófago for infectar outra bactéria. Havendo recombinação genética entre os materiais surgem novas características. 
3. Transformação Bacteriana:
Consiste na absorção de fragmentos de moléculas de DNA dispersos no meio e posterior incorporação dos mesmos ao DNA bacteriano. Sob certas condições, qualquer tipo de DNA pode ser incorporado ao DNA bacteriano, desde que tenham semelhanças.
Metabolismo bacteriano:
As bactérias podem ser classificadas em fototrófica ou quimiotrófica, de acordo com a fonte de energia que utilizam e podem também ser autotróficas ou heterotróficas, de acordo com a fonte de carbono empregado na produção de matérias orgânicas. Elas podem ser: 
1. Fotoautotróficas:
 Se forem capazes de produzir o próprio alimento pela fotossíntese, usando o gás carbônico e a luz (fonte de energia). As cianobactérias pertencem a esse grupo. 
2. Foto-heterotrófico:
Se apenas usarem a luz como fonte de energia, mas não é capaz de sintetizar moléculas orgânicas (não fizerem fotossíntese), tendo que absorver do meio o seu alimento. Essas são as bactérias anaeróbias. 
3. Quimioautotróficas: 
Se usarem como fonte de energia as reações de oxidação de compostos inorgânicos, produzindo assim o próprio alimento através de quimiossíntese. Pertencem a esse grupo as Nitrobacter e Nitrossomonas que participam do Ciclo do Nitrogênio. 
4. Quimio-heterotróficas: 
Se as fontes de energia e também de carbono usadas forem moléculas orgânicas que elas absorvem através do alimento. Nesse grupo estão às bactérias saprofágicas, que atuam como decompositoras de matéria orgânica morta (animais e vegetais mortos) e as parasitas que provocam doenças.
Estrutura dos fungos:
· Caracterização:
Os fungos são um grupo de microrganismos comumente encontrados na natureza em humanos, plantas e animais e são muito importantes no equilíbrio dos ecossistemas. É um dos microrganismos mais importantes no processo de compostagem. 
A célula eucariótica dos fungos apresenta parede celular constituída por quitina, quitina-glucana, glucana-manana, quitina- manana ou celulose. 
Morfologia dos fungos: 
Podem ser redondos, ovais ou filiformes. Os filiformes podem formar uma rede, que tem a forma de mofo, na comida. São espécies uni ou multicelulares.
Apresenta paredes celulares compostas principalmente de quitina, um polímero derivado da glicose. Essas paredes são compostas de 80 a 90% de polissacarídeos com proteínas, lipídeos, polifosfatos e íons orgânicos formando uma matriz. 
Reprodução dos fungos:
Os fungos são imóveis, exceto algumas estruturas reprodutivas flageladas. Os esporos são estruturas reprodutivas geradas por meiose (sexual) e mitose (assexual). Com a formação dos esporos ou conídios é necessário que estes tenham acesso livre ao ar, para assegurar sua disseminação. Realiza-se, então, uma diferenciação das hifas vegetativas. 
O ciclo de vida dos fungos compreende duas fases. Uma somática, caracterizada por atividades alimentares, e outra reprodutiva, onde os fungos podem realizar reprodução sexuada ou assexuada. Em ambos os casos, um grande número de estruturas é formado, dependendo da espécie. 
As estruturas assexuadas, como também as sexuadas, podem ser formadas isoladamente ou em grupos, neste caso, formando corpos de frutificação. 
De acordo com tipo de reprodução realizada, os fungos podem ser divididos em três grupos: 
· Holomorfo:
Aquele que no ciclo de vida realiza ambas as reproduções, sexuada e assexuada. 
· Anamorfo:
Aquele que no ciclo de vida realiza apenas a reprodução assexuada. 
· Teleomorfo:
Aquele que no ciclo de vida realiza apenas a reprodução sexuada. 
Nutrição e metabolismo dos fungos:
Os fungos são conhecidos por sua baixa exigência nutricional, o que facilita sua sobrevivência em ambientes diversos e a contaminação de produtos de consumo humano. 
São considerados seres heterotróficos, necessitando de materiais orgânicos já formados, que servem como fonte de energia e como constituintes celulares. Realizam respiração celular ou fermentação para obtenção de energia, e sua reserva energética é sob a forma de glicogênio. 
Por causa da rigidez da parede celular, sua nutrição é por absorção de nutrientes solúveis simples. Devido à ausência de clorofila nos fungos, torna-se necessário que o substrato forneça as substâncias já elaboradas indispensáveis à alimentação. Eles podem ser subdivididos em: 
· Saprófitos obrigatórios:
Fungos que vivem exclusivamente em matéria orgânica morta, não podendo parasitar organismos vivos. 
· Parasitas facultativos ou saprófitos facultativos: 
Fungos capazes de causar doenças ou de viver em restos orgânicos, de acordo com as circunstâncias.
· Parasitas obrigatórios:
 Fungos que vivem exclusivamente atacando organismos vivos.
Classificação dos fungos:
Os fungos são classificados de forma simplificada em três grupos: bolores, cogumelos e leveduras. 
· Os bolores:
 Os bolores são chamados de fungos filamentosos e estão presentes amplamente na natureza, principalmente em alimentos velhos. Os fungos filamentosos são multicelulares, constituídos por estruturas vegetativas (hifas). O conjunto de hifas forma o micélio. Os fungos filamentosos são divididos em cenocíticos (hifa não septada) e apocíticos (hifa septada) Fungos filamentosos com Hifas cenocíticas.
Hifas:
O filamento dos bolores recebe o nome de hifa. As hifas podem ser:
1. Septadas: diferentes unidades celulares uninucleadas;
2. Cenocíticas: tubo nucleado contendo citoplasma. 
Elas crescem por alongamento das extremidades, produzindo novos filamentos quando outros são perdidos. As hifas têm crescimento indefinido enquanto houver nutrientes disponíveis. As hifas são cilíndricas, incolores ou levemente escuras. 
A porção da hifa que contêm nutrientes é denominada hifa vegetativa; a porção relacionada com a reprodução é a hifa reprodutiva.
 Ashifas crescem em conjunto formando ramificações que originarão uma massa compacta denominada micélio. 
Micélio:
A partir do micélio, podem surgir estruturas aéreas chamadas de conídios, que correspondem aos esporos assexuados. 
O micélio cresce de forma radial e horizontal, constitui o sistema vegetativo, responsável pelo desenvolvimento fúngico e pela absorção dos alimentos. Os filamentos simples ou ramificados que formam o micélio são denominados hifas. 
Alguns fungos modificam o micélio e estes, modificados, desempenham funções específicas, a exemplo: 
· Rizóides: Função de se fixar no substrato; 
· Grampo de conexão: permite a passagem de núcleos para o septo seguinte; 
· Clamidósporo: célula de resistência rica em glicogênio;
· Escleródio: enovelamento de hifas formando uma estrutura de resistência de consistência dura. 
· Os cogumelos:
Os cogumelos são denominados basidiomicetos filamentosos que formam os corpos de frutificação, parte comestível do cogumelo. Geralmente o cogumelo vive como micélio, crescendo em troncos, em folhas ou no solo. 
Em situações desfavoráveis, os corpos de frutificação se desenvolvem e formam uma estrutura em forma de chapéu denominada píleo.
 No interior do corpo de frutificação existem as lamelas, nas quais se formam os basidiósporos, esporos sexuais que são dispersos na natureza e promovem a disseminação da espécie. 
· As leveduras:
As Leveduras são unicelulares, com células esféricas, elíptica ou cilíndrica. A célula contém citoplasma e um núcleo claramente visível cercado por uma membrana nuclear. 
 As leveduras são aeróbias facultativas e promovem a fermentação, sendo de larga aplicação na indústria alimentícia. 
 É protegido por uma parede e uma membrana celular permeável que permite que os nutrientes entrem e removam os resíduos.
 A célula contém um vacúolo que serve como depósito para os alimentos e resíduos de reserva antes de serem removidos da célula. Glóbulos gordurosos e partículas de carboidratos estão embutidos no citoplasma. 
O citoplasma também inclui mitocôndrias, que geram a energia necessária para o crescimento celular, e ribossomos. 
Reprodução assexuada:
As células de levedura normalmente se reproduzem por brotamento, embora existam outros métodos de reprodução.
 A brotação é um método de reprodução assexuada. O calo se desenvolve na parede da célula mãe. 
O citoplasma é compartilhado por um momento pela célula mãe e pela prole. Finalmente, uma parede dupla isola o botão da célula mãe. 
A nova célula nem sempre se separa da célula mãe, mas pode permanecer anexada enquanto a célula continua a se formar novos brotos.
 Por sua vez, a célula descendente pode formar seus próprios botões.
Reprodução sexuada:
Alguns tipos de levedura se reproduzem sexualmente formando esporos, ascósporos e basidiósporos. Duas células se fundem, assim como os dois núcleos. Após a divisão do material genético, oito ascósporos se formam dentro das células, cada uma contendo um conjunto semelhante de DNA. 
Uma vez cultivados, os esporos são liberados e germinam para formar novas células, que depois se reproduzem assexuadamente por brotação. 
As espécies mais conhecidas são Penicillium, Aspergillus e Candida. Essas espécies não apresentam esporos sexuais; reproduzem-se por brotamento e podem produzir hifas. 
Algumas espécies de leveduras, como a Candida, podem formar pseudo-hifas, brotos que não se separaram uns dos outros, formando uma cadeia de células. Além das pseudo-hifas, Candida também pode produzir hifas que facilitam sua penetração nos tecidos mais profundos, tornando-a patogênica, levando ao desenvolvimento de infecções orais, vaginais, pulmonares e até sistêmicas.