Lecture 4 - Prokaryotic and Eukaryotic Cells - Part II

Professor Daniela Reis Joaquim de Freitas

[email protected]

MICROBIOLOGY

UNOESC - UNIVERSITY OF THE WEST OF SANTA CATARINA

DEPARTMENT OF BIOLOGICAL SCIENCES

Prokaryotic and Eukaryotic Cells: Structure and Function

Part II

1. Introduction

www.cienceteen.com

1.1 Semelhanças e diferenças entre eucariotos e procariotos – visão geral

Fonte: Simons et al, 2005www.cienceteen.com

1. Introduction


No que se parecem?

- Grupos moleculares que os compõem são similares

- Mesmos tipos de reações químicas para metabolizar o alimento, formar proteínas e armazenar energia

1. Introduction

www.cienceteen.com

Vias bioquímicas de metabolismo energético

Stryer et al, 2001


E no que se diferenciam?

-Estrutura das paredes

celulares

- Estruturas das membranas

- Presença ou não e número de organelas

Fonte: www.colegiosaofrancisco.com.br

1. Introduction

1.2 Ter ou não ter organelas? Eis a questão...

1. Introduction

2. A célula procariótica

2.1 Tamanho, forma e arranjo de células procarióticas

Os procariotos são grupo heterogêneo formado por bactérias, cianobactérias e arquibactérias

Bactérias são o maior grupo

Fonte: www.microbiology.org


2.1 Tamanho, forma e arranjo de células procarióticas

Apresentam variados tamanhos, morfologias e arranjos, composições químicas, necessidades nutricionais, atividades bioquímicas e utilizam diferentes fontes de energia


Morfologia de células bacterianas

Formas básicas: coco, bacilo e espiral

cocos

bacilos espiral

Fonte: Tortora et al, 2006



coco diplococo estreptococoestafilococo

tetracoco

sarcinaFonte: www.colegiosaofrancisco.com.br (adaptado)



bacilo diplobacilo

estreptobacilo

espiroqueta espirilo

Vibrio

Fonte: www.colegiosaofrancisco.com.br (adaptado)


2.2 O que está por fora? – estruturas externas à membrana plasmática

Glicocálice

Flagelos

Filamentos axiais

Fímbrias e pili

Parede celular




Glicocálice:

- Em bactérias, aparece como um polímero viscoso, formado a partir de carboidratos.

- Se organizado e firmemente aderido à parede celular, forma uma cápsula.

- Funções: proteção anti-viral, anti-fagocítica, e contra à desidratação; fixação ao substrato


Fonte: Alberts et al, 2005



Flagelos:

- Apêndices filamentosos que propelem bactérias

- 4 arranjos de flagelos: monotríquio, anfitríquio, lofotríquio e peritríquio

- Função: motilidade celular



lofotríquio

monotríquio

anfitríquio

peritríquioFonte: www.lifesciences.com/microbiolyimages



Fonte: Alberts et al., 2005



Filamentos axiais:

-Também chamados endoflagelos, estruturas típicas de espiroquetas, como Treponema pallidum.

-São feixes de fibrilas que se originam na extremidade das células e fazem uma espiral em torno da célula.

-Motilidade através de fluidos



Treponema pallidum

Fonte: www.lifesciences.com/microbiolyimages



Fímbrias e pili:

-AS fímbrias e pili são estruturas semelhantes as flagelos porém muito mais curtas

-Frímbrias: aderência; pili: transferência de material genético na conjugação



Parede celular:

- Estrutura complexa, semi-rígida; previne a ruptura ou dano bacteriano, ajuda manter a forma e é ponto de ancoragem de flagelos.



Fonte: Tortora et al, 2006 (modificado)



Gram-negativo

Gram-positivo

Fonte: www.lifesciences.com/microbiolyimages


2.3 Membrana plasmática: estrutura e função

Fina estrutura situada no interior da parede celular, de formação fosfolipídica principalmente

Não contém colesterol

Funções: permeabilidade seletiva; digestão de nutrientes para produção de ATP

Em algumas bactérias, forma dobras que se estendem no citoplasma - tilacóides



Fonte: Alberts et al, 2005



Movimento de materiais através da membrana

Alberts et al, 2001


2.4 O fluido da vida: o citoplasma

-Substância intersticial no interior da membrana plasmática

-Composto por cerca de 80% de água


2.5 Cadê o núcleo?

Os plasmídeos

Fonte: www.colegiosaofrancisco.com.br (adaptado)


2.6 As organelas: Ribossomos e inclusões

Os ribossomos são encontrados em todas as células. Durante a síntese protéica, vários ribossomos unem-se a uma molécula de RNA mensageiro, formando um polirribossomo ou polissomo.

Alberts et al, 2001


2.6 As organelas: Ribossomos e inclusões

Inclusões:grânulos metacromáticos

grânulos polissacarídicos

grânulos de enxofre

inclusões lipídicas

carboxissomos

vacúolos de gás

magnetossomos


2. 7 Formando endosporos...

São estruturas de repouso, formadas por algumas bactérias para a sobrevivência durante condições ambientais adversas

Esporulação: formação de endosporos

Germinação: retorno ao estado vegetativo

Endosporos



vários gêneros bacterianos - Bacillus, Clostridium, Metabacterium e Paenibacillus - em resposta a situações de estresse ambiental, como calor, ressecamento ou falta de nutrientes que destruiriam a célula vegetativa

podem permanecer viáveis por milhões de anos, sobrevivendo em condições ambientais extremas (calor, frio, dissecação, escassez total de nutrientes, radiação e exposição a agentes químicos tóxicos)



Bactérias formadoras de endósporos resistem às altas temperaturas na fervura de líquidos e no cozimento de alimentos, mas podem ser destruídos por cozimento sob pressão

estrutura polipeptídica multilamelar do envoltório do endósporo permite-lhe resistir ao tratamento com substâncias

químicas tais como o clorofórmio ou à ação da lisozima

Célula vegetativa; note-se a espessa camada de peptidioglicana da parede celular da bactéria.

Endósporo imaturo aparece envolvido pela célula-mãe (esporângio).

Uma cópia do DNA é confinada no interior do endósporo em formação; a espessa parede do endósporo indica que a diferenciação está completa, mas o endósporo permanece no interior do esporângio.

O endósporo é liberado do esporângio.

3. A célula eucariótica

3.1 Tamanho, forma e arranjo de células eucarióticas




- Diferentes formas tanto células animais quanto vegetais

- Grupos interagem entre si através de componentes externos de membrana ou especializações da mesma

- Maiores que as células procarióticas



Células Sanguíneas Vermelhas Tecido conjuntivo

Músculo liso e cardíaco

Células adiposas

Ossos: osteoblastos

Células epiteliais e secretoras


Vegetal Animal

Células eucarióticas...


3.2 O que está por fora de novo? – estruturas externas à membrana plasmática

Glicocálice

- Interagem com proteínas e lipídeos da MP

- Promovem contato célula-célula e adesão



Alberts et al, 2001



Flagelos e cílios

Alberts et al, 2001



Paramecium spAlberts et al, 2001



Parede celular

- Vegetais e algas: celulose- Fungos: celulose, glicana, manana; principalmente quitina- Protozoários: sem parede celular, só película




Lodish et al., 2003



Alberts et al, 2001

Colesterol diminui a fluidez da membrana; não presente em todas as membranas

www.ncibi.nih.gov/biochemistry

Lodish et al., 2003



Manutenção da integridade da estrutura da célula,

permeabilidade seletiva

Regulação das interações intercelulares

Interface entre o citoplasma e o meio externo e

transporte celular

Transdução de sinais extracelulares

Alberts et al, 2001



Junções




Lodish et al., 2003



Transporte celular

Alberts et al, 2005


3.4 Um citoplasma com muita coisa dentro...

- Local onde vários componentes são encontrados

- Grande diferença do

citoplasma de procarioto

e eucarioto: citoesqueleto

Lodish et al., 2003Alberts et al, 2005


3.5 Organelas celulares eucarióticas

O núcleo

- Revestido por carioteca

- Contém o nucléolo rico em ácido

ribonucléico (RNA).

-O resto do núcleo contêm

cromatina, consiste de DNA, RNA

e um número de proteínas

especializadas. Fonte: www.colegiosaofrancisco.com.br



O Retículo endoplasmático

- São maiores e mais densos que os de procariotos.

- subunidades 60S e 40S – total:

80S.

-Alguns presos ao retículo, outros

livres

Alberts et al, 2001



O Complexo de Golgi

- Dependendo da função da célula o

aparelho de Golgi é mais ou menos

desenvolvido, sendo especialmente

proeminente em células que são

especializadas para secreção.

Outra função importante do aparelho de Golgi é participar da formação de lisossomos. www.colegiosaofrancisco.com.br



Os lisossomos

- Produção de enzimas digestivas intracelulares que ajudam na eliminação de bactérias e corpos estranhos. Se rompido, podem causar a destruição da célula.

Fonte:www.americanbiociences.com/catalogue



Os Vacúolos

- Derivados do complexo de Golgi, são

normalmente encontrados em plantas.

- Usados como organela de armazenamento




As mitocôndrias- Locais primários de produção de ATP.

- Contém ribossomos 70S e DNA e se

multiplicam por fissão binária.

Fonte: Alberts et al, 2005 Fonte: Simons et al, 2005



Os cloroplastos

- Sacos membranosos que contém

clorofila e enzimas para a fotossíntese

- Contém ribossomos 70S e DNA e se

multiplicam por fissão binária.

Fonte: Alberts et al, 2005 www.mundodaciencia.com.br



Os peroxissomos- Defesa como os macrófagos

- Presentes em células vegetais, onde

participam do processo da fotorespiração.

-Sua função no metabolismo celular ainda é

pouco conhecida, mas acredita-se que

participem dos processos de desintoxicação

da célula. Fonte:www.americanbiociences.com/catalogue



O centrossomo

- Constituído pelo material pericentriolar

e centríolos.

- Os centríolos fazem parte do fuso

mitótico e da formação de microtúbulos.

www.rapidsahre.com/thecell

4. Semelhanças e diferenças entre eucariotos e procariotos – comparação resumida

Fonte:www.mundodaciencia.com.br

Característica Procarioto Eucariototamanho da célula 0,2 - 2,0 mm 10 - 100 mm

núcleo ausente presente

organelas revestidas por membranas

ausentes presentes

flagelos dois blocos construtivos de proteínas

Complexos, com múltiplos microtúbulos

glicocálice Presente como cápsula ou camada viscosa

Presente em células que não possuem parede celular

Parede celular peptideoglicana Celulose e quitina principalmente

Membrana plasmática Sem carboidrato e sem colesterol

Com carboidratos e colesterol

citoplasma Sem citoesqueleto Com citoesqueleto

Ribossomos 70S 80S e 70S em organelas

cromossomos Circular único, sem histonas

Múltiplos, lineares, com histonas

Divisão celular fissão mitose

Recombinação sexuada

Transferência de fragmentos de DNA

Envolve meiose

5. Falando de evolução...

Organismos similares a procariotos surgiram há 3,5-4 bilhões de anos

Célula eucariótica surgiu a 2,5 bi

Lynn Margulis: teoria endossimbiótica

Bactéria sem parede teria “engolido” bactéria com parede menor – formação da mitocôndria

Célula eucariótica primitiva – formação de núcleo por dobramento de membrana

Cloroplastos: similar às mitocôndrias

Cílios e flagelos: endossimbiose com espiroquetas

5. Falando de evolução...

Fonte: www.naturerviews.com

6. Referências Bibliográficas

ALBERTS, B. et al. Fundamentos de Biologia Celular. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2006, 822p. MADIGAN, M. T. et al. Microbiologia de Brock. 10 ed. São Paulo: Printice Hall, 2004, 608 p. TORTORA, G. J. et al. Microbiologia. 8 ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. 894 p.

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