A célula bacteriana é a organização mais simples conhecida de um organismo vivo. As bactérias são organismos unicelulares que não possuem um núcleo ou organela separados do conteúdo citosólico através de uma membrana (todas as bactérias são classificadas no domínio procariótico).
Estudos científicos mostraram que, embora as células bacterianas carecem de organelas, elas têm uma organização, regulação e dinâmica interna muito controladas e precisas. Eles têm todos os mecanismos necessários para sobreviver às condições hostis e mutáveis do ambiente em que vivem.
Essa adaptabilidade significou para os cientistas uma ferramenta importante e um modelo biológico ideal para estudar os princípios básicos da biologia molecular; O conhecimento básico da replicação, transcrição e tradução de DNA foi primeiramente compreendido nas células bacterianas, e não nas células eucarióticas.
Todas as células bacterianas são microscópicas, ou seja, não podem ser observadas a olho nu sem o uso de um microscópio, o que representa uma grande vantagem para o estudo desses microrganismos, pois em pouco espaço e com poucos recursos nutricionais, podem ser mantidos e estudados para milhões de células vivas.
A célula bacteriana é atualmente uma das ferramentas biotecnológicas mais importantes. Os cientistas manipulam o DNA cromossômico extra da bactéria para produzir sinteticamente quase qualquer proteína de interesse humano.
Características gerais da célula bacteriana
Morfologicamente, as células bacterianas podem ser altamente variáveis, mas ainda assim todas compartilham características comuns. Por exemplo:
– Toda célula bacteriana possui uma parede celular que a circunda e é composta por uma combinação de carboidratos com peptídeos denominados “peptidoglicano”.
– As células bacterianas são organismos unicelulares, ou seja, cada célula é um organismo completo que pode crescer, alimentar, reproduzir e morrer.
– O material genético da bactéria é “espalhado” ou distendido em um grande emaranhado submerso no citosol celular, em uma região conhecida como região nucleoide.
– Muitas bactérias possuem estruturas especializadas para locomoção chamadas “flagelos”, que estão nas regiões ultraperiféricas de seus corpos.
– É comum encontrar células bacterianas formando colônias ou mantendo uma relação simbiótica com outros organismos e, além disso, muitas bactérias, estas são patogênicas para os seres humanos.
– A maioria das bactérias é quase 10 a 15 vezes menor que o tamanho de qualquer célula animal (eucarioto), pois não excede uma unidade de mícron.
– São encontrados em todos os ambientes existentes na biosfera, pois existem microorganismos adaptados a praticamente qualquer condição ambiental.
Estrutura celular bacteriana (partes)
Muitos cientistas subdividem a célula bacteriana em três regiões anatômicas para facilitar seu estudo. Essas três regiões são comuns a qualquer tipo de célula bacteriana observada e são:
– A região externa , composta por estruturas extracelulares (flagelos, pilos, cílios, entre outros)
– A região de cobertura celular , composta pela parede celular e a membrana citoplasmática
– A região interna , formada pelo citosol e todas as estruturas nele suspensas.
Dependendo das espécies de bactérias estudadas em cada região, são observadas algumas estruturas e partes diferentes daquelas “típicas” de uma célula bacteriana. No entanto, as mais comuns para qualquer célula bacteriana são explicadas e classificadas de acordo com cada região em que são encontradas.
Região extracelular
– Cápsula : é uma superfície polimérica que cobre toda a parede celular de bactérias. É composto de lodo e glicocálice, que por sua vez são constituídos por abundantes moléculas de carboidratos ligadas a lipídios e proteínas. A cápsula cumpre uma importante função protetora para a célula.
– Filme : é uma superfície, um líquido ou uma matriz viscosa na qual as células bacterianas estão submersas. Eles são formados a partir de polissacarídeos de composição semelhante aos polissacarídeos da cápsula e geralmente desempenham funções na proteção e deslocamento de células.
– Fimbriae : são espécies de numerosos apêndices filamentosos que estão ligados à parede celular de bactérias. Estes servem para a mobilidade e aderência das células bacterianas a qualquer superfície. Eles são compostos de uma proteína hidrofóbica chamada pilina.
– Pili sexual: algumas fímbrias (poucas) são modificadas para formar um tipo de “tubo”, usado pelas bactérias para conjugação (a transferência de material genético entre bactérias diferentes), que é um tipo de “reprodução sexual” primitivo.
– Flagelos : são filamentos mais longos que as fímbrias e são compostos de proteínas; eles têm uma aparência de “cauda”. Eles cumprem a função motriz do movimento das células e estão ancorados na membrana celular. De uma a centenas de flagelos podem ser encontrados na mesma célula bacteriana.
Região de cobertura
A cobertura celular geralmente consiste em uma membrana citoplasmática e uma camada de peptidoglicano denominada “parede celular”. O envelope é constituído por complexos de lipídios, carboidratos e proteínas. A composição química do envelope peptidoglicano é usada como uma classificação para distinguir entre dois tipos de bactérias.
Bactérias Gram-positivas e bactérias Gram-negativas. As bactérias gram-positivas são caracterizadas por possuir uma espessa camada de peptidoglicano, sem uma membrana externa que a cobre, enquanto as bactérias gram-negativas possuem apenas uma fina camada de peptidoglicano com uma membrana externa sobreposta.
– Membrana citoplasmática : possui uma estrutura semelhante à membrana celular das células eucarióticas. É uma bicamada de fosfolipídios com proteínas associadas (integrais ou periféricas). No entanto, difere da membrana das células eucarióticas, pois não possui esteróis sintetizados endogenamente.
A membrana citoplasmática das células bacterianas é uma das estruturas mais importantes, pois é lá que ocorrem a fusão celular, o transporte de elétrons, a secreção de proteínas, o transporte de nutrientes e a biossíntese lipídica, etc.
Região interna
– Genoma : diferentemente das células eucarióticas, o genoma das células bacterianas não está contido em um núcleo membranoso. Em vez disso, existe como um emaranhado de DNA que compacta mais ou menos circularmente e se associa a algumas proteínas e RNA. Esse genoma é muito menor que o genoma eucariótico: tem aproximadamente 3 a 5 MB de tamanho e forma um único cromossomo de topologia circular.
– Plasmídeos ou moléculas de DNA extracromossômico : são pequenas moléculas de DNA organizadas de forma circular que são capazes de se replicar independentemente do DNA genômico celular. Geralmente, durante a conjugação, as moléculas de DNA plasmídico são trocadas, uma vez que codificam as informações necessárias para a resistência a antibióticos e / ou toxinas.
– Ribossomos : os ribossomos participam da tradução do RNA que foi transcrito a partir da sequência de um gene que codifica uma proteína. Cada célula bacteriana tem cerca de 1500 ribossomos ativos dentro dela. As subunidades dos ribossomos das células bacterianas são dos tipos 70, 30 e 50, enquanto as células eucarióticas têm subunidades 60 e 40.
Antibióticos geralmente atacam os ribossomos de bactérias, bloqueando a tradução de proteínas e causando lise celular ou morte.
– Endosporos : as bactérias têm esporos internos que estão inativos e são usados para sobreviver quando as condições ambientais são extremas. Os endosporos saem de sua dormência quando diferentes receptores na superfície detectam que as condições são novamente favoráveis; isso resulta em uma nova célula bacteriana totalmente funcional.
– Grânulos ou corpos de inclusão : funcionam como um tipo de reserva de carboidratos, compostos de fosfato e outras moléculas. Sua composição varia de acordo com as espécies de bactérias e elas são facilmente apreciadas no citoplasma usando microscópios de luz.
Referências
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- Coleman, JP; Smith, CJ (2007). Estrutura e composição dos micróbios.
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- Silhavy, TJ, Kahne, D. e Walker, S. (2010). O envelope celular bacteriano. Perspectivas de Cold Spring Harbor em biologia , 2 (5), a000414.
- Willey, JM, Sherwood, L. & Woolverton, CJ (2009). Princípios de microbiologia de Prescott. Boston (MA): Educação superior de McGraw-Hill.