As células procarióticas são organismos unicelulares que pertencem ao reino Monera e são caracterizadas pela ausência de núcleo definido e organelas membranosas. Sua estrutura celular é composta por uma parede celular rígida, membrana plasmática, citoplasma e material genético disperso no citoplasma, chamado de nucleoide. Além disso, as células procarióticas podem possuir flagelos para locomoção e pili para adesão a superfícies.
Existem dois principais tipos de células procarióticas: as bactérias e as arqueas. As bactérias são os organismos mais comuns e podem ser encontradas em diversos ambientes, desde o solo até o intestino humano. Já as arqueas são organismos extremófilos, capazes de sobreviver em condições extremas de temperatura, salinidade e pH.
Em resumo, as células procarióticas são organismos simples, porém muito importantes, para o equilíbrio ecológico do planeta, desempenhando funções essenciais como a decomposição de matéria orgânica, fixação de nitrogênio e produção de oxigênio.
Estruturas celulares presentes em organismos procariontes: conheça suas características e funções.
As células procariontes são organismos unicelulares que não possuem núcleo definido. Suas estruturas celulares são mais simples se comparadas às células eucariontes, mas nem por isso menos importantes. Vamos conhecer algumas das estruturas presentes nas células procariontes e suas funções.
Um dos componentes mais importantes das células procariontes é a membrana plasmática, que delimita a célula e controla a entrada e saída de substâncias. Ela também é responsável pela comunicação da célula com o meio externo. Outra estrutura fundamental é a parede celular, que confere rigidez e proteção à célula.
No interior da célula procarionte encontramos o citoplasma, onde estão localizados os ribossomos responsáveis pela síntese de proteínas. Além disso, as células procariontes possuem um material genético compactado em uma região chamada de nucleoide, que não é delimitado por uma membrana nuclear.
Outras estruturas presentes em algumas células procariontes são os plasmídeos, que são pequenos fragmentos de DNA que podem ser transferidos entre células, conferindo vantagens adaptativas. Além disso, algumas células procariontes possuem flagelos que permitem a movimentação do organismo.
Em resumo, as células procariontes possuem estruturas celulares simples, porém essenciais para a sua sobrevivência e reprodução. Conhecer essas estruturas e suas funções é fundamental para compreender a biologia desses organismos tão importantes para a vida na Terra.
Estrutura de célula Procariótica: conheça suas características e organelas presentes no organismo unicelular.
A célula procariótica é um tipo de célula encontrada em organismos unicelulares, como as bactérias. Ela se diferencia da célula eucariótica por não possuir um núcleo definido e membrana nuclear. Em vez disso, o material genético da célula procariótica fica disperso no citoplasma.
Apesar de sua simplicidade estrutural, a célula procariótica possui diversas organelas que desempenham funções essenciais para a sobrevivência do organismo. Entre as organelas mais importantes estão os ribossomos, responsáveis pela síntese de proteínas, e o flagelo, que permite a locomoção da célula.
Outras organelas presentes na célula procariótica incluem os plasmídeos, pequenos fragmentos de DNA que conferem resistência a antibióticos, e os cromossomos, que contêm o material genético da célula. Além disso, a célula procariótica também possui uma parede celular rígida que protege a célula e lhe confere forma.
Em resumo, a célula procariótica é um organismo unicelular com uma estrutura simples, mas eficiente. Suas organelas desempenham funções vitais para a sobrevivência do organismo, tornando-a um elemento fundamental na cadeia alimentar e no equilíbrio dos ecossistemas.
Classificação das células procarióticas: conheça as principais categorias de classificação utilizadas na biologia.
As células procarióticas são organismos unicelulares que não possuem núcleo celular definido. Elas são classificadas de acordo com diferentes critérios, como forma, tamanho, composição celular e modo de nutrição. Conheça as principais categorias de classificação utilizadas na biologia:
Morfologia:
As células procarióticas podem ser classificadas de acordo com sua forma e arranjo. Existem bactérias em forma de bastão (bacilos), esféricas (cocos), espirais (espirilos) e em forma de vírgula (vibriões).
Metabolismo:
Outro critério de classificação das células procarióticas é o seu modo de nutrição. Algumas são autotróficas, produzindo seu próprio alimento através da fotossíntese ou quimiossíntese. Já outras são heterotróficas, obtendo nutrientes a partir de fontes externas.
Composição celular:
As células procarióticas também podem ser classificadas de acordo com sua composição celular. Algumas possuem uma parede celular composta por peptidoglicano, enquanto outras não possuem essa camada.
Em resumo, a classificação das células procarióticas é essencial para compreender a diversidade desses organismos e suas diferentes características. Essas categorias de classificação são fundamentais para a biologia e auxiliam na identificação e estudo desses microorganismos.
Como identificar a classificação de uma célula Procariótica em poucos passos simples.
Para identificar a classificação de uma célula Procariótica, é importante observar algumas características-chave. Em primeiro lugar, é necessário verificar se a célula possui um núcleo definido. Células procarióticas não possuem um núcleo verdadeiro, ao contrário das células Eucarióticas. Outra característica importante é a presença de organelas membranosas. As células procarióticas possuem poucas ou nenhuma organela, enquanto as células Eucarióticas possuem diversas organelas, como mitocôndrias e retículo endoplasmático.
Além disso, é fundamental observar a presença de plasmídeos na célula. Plasmídeos são pequenos fragmentos de DNA que podem ser encontrados nas células procarióticas e são responsáveis por conferir resistência a antibióticos e outras características vantajosas. Por fim, a forma da célula também pode auxiliar na identificação da classificação. Células procarióticas podem possuir diferentes formas, como cocos, bacilos ou espirilos.
Portanto, ao observar a ausência de um núcleo definido, a falta de organelas membranosas, a presença de plasmídeos e a forma da célula, é possível identificar com segurança uma célula como sendo procariótica. Essas características são essenciais para distinguir as células procarióticas das células Eucarióticas e classificá-las corretamente.
Célula procariótica: características, estrutura celular, tipos
As células procarióticas são simples e sem uma das estruturas fundamentais delimitados por uma membrana plasmática . Os organismos associados a esse tipo de célula são unicelulares, embora possam agrupar e formar estruturas secundárias, como cadeias.
Dos três domínios da vida propostos por Carl Woese, os procariontes correspondem a Bactérias e Archaea. O domínio restante, Eucarya, é composto por células eucarióticas , maiores, mais complexas e com núcleo delimitado.
Uma das dicotomias mais importantes nas ciências biológicas é a distinção entre células eucarióticas e procarióticas. Historicamente, um organismo procariótico é considerado simples, sem organização interna, sem organelas e sem citoesqueleto. No entanto, novas evidências estão acabando com esses paradigmas.
Por exemplo, foram identificadas estruturas em procariontes que podem ser consideradas potencialmente como organelas. Da mesma forma, foram encontradas proteínas homólogas às proteínas eucarióticas que formam o citoesqueleto .
Os procariontes são muito variados em termos de nutrição. Eles podem usar como fonte de energia a luz proveniente do sol e a energia contida nas ligações químicas . Eles também podem usar diferentes fontes de carbono, como dióxido de carbono, glicose, aminoácidos, proteínas, entre outras.
Os procariontes são divididos assexuadamente por fissão binária . Nesse processo, o organismo replica seu DNA circular, aumenta seu volume e finalmente se divide em duas células idênticas.
No entanto, existem mecanismos para a troca de material genético que geram variabilidade nas bactérias, como transdução, conjugação e transformação.
Características gerais
Os procariontes são organismos unicelulares relativamente simples. A característica mais importante que identifica esse grupo é a ausência de um núcleo verdadeiro. Eles são divididos em dois grandes ramos: bactérias verdadeiras ou eubactérias e arqueobactérias.
Eles colonizaram quase todos os habitats imagináveis, da água e do solo ao interior de outros organismos, incluindo os humanos. Especificamente, as arquéias vivem em áreas com temperaturas, salinidade e pH extremo.
Estrutura
O esquema arquitetônico de um procariótico típico é, sem dúvida, o da Escherichia coli , uma bactéria que normalmente vive em nosso trato gastrointestinal.
A forma celular se assemelha a uma bengala e tem 1 um de diâmetro e 2 um de comprimento. Os procariontes são cercados por uma parede celular, composta principalmente de polissacarídeos e peptídeos.
A parede celular bacteriana é uma característica muito importante e, dependendo da estrutura, permite que um sistema de classificação seja estabelecido em dois grandes grupos: bactérias gram-positivas e gram-negativas.
Seguidos pela parede celular , encontramos uma membrana (elemento comum entre procariontes e eucariotos) de natureza lipídica com uma série de elementos protéticos incorporados que separam o organismo do seu ambiente.
O DNA é uma molécula circular localizada em uma região específica que não possui nenhum tipo de membrana ou separação com o citoplasma.
O citoplasma apresenta uma aparência áspera e possui aproximadamente 3.000 ribossomos – estruturas responsáveis pela síntese de proteínas.
Tipos de procariotas
Os procariontes atuais são constituídos por uma ampla diversidade de bactérias, dividida em dois grandes domínios: Eubactérias e Arqueobactérias. De acordo com as evidências, esses grupos parecem ter divergido muito cedo na evolução.
Arqueobactérias são um grupo de procariontes que geralmente vivem em ambientes cujas condições são incomuns, como temperaturas ou alta salinidade. Hoje essas condições são incomuns, mas podem prevalecer nas terras primitivas.
Por exemplo, os termoacidófilos vivem em áreas onde a temperatura atinge um máximo de 80 ° C e um pH de 2.
Enquanto isso, as eubactérias vivem em ambientes comuns para nós, seres humanos. Eles podem habitar o solo, a água ou viver em outros organismos – como bactérias que fazem parte do nosso trato digestivo.
Morfologia dos procariontes
As bactérias vêm em uma série de morfologias muito variadas e heterogêneas. Entre os mais comuns, temos os arredondados, chamados cocos. Podem ser apresentados individualmente, em pares, em cadeias, em tétrades, etc.
Algumas bactérias são morfologicamente semelhantes a uma bengala e são chamadas bacilos. Como os cocos, eles podem ser encontrados em diferentes arranjos com mais de um indivíduo.Também encontramos espiroquetas em forma de espiral e aquelas com formato de vírgula ou grão chamados vibrios.
Cada uma dessas morfologias descritas pode variar entre espécies diferentes – por exemplo, um bacilo pode ser mais alongado que outro ou com bordas mais arredondadas – e são úteis na identificação das espécies.
Reprodução
Reprodução assexuada
A reprodução de bactérias é assexuada e ocorre através da fissão binária. Nesse processo, o organismo literalmente “se divide em dois”, resultando em clones do organismo inicial. Para que isso aconteça, deve haver recursos suficientes disponíveis.
O processo é relativamente simples: o DNA circular se replica, formando duas hélices duplas idênticas. Posteriormente, o material genético é acomodado na membrana celular e a célula começa a crescer, até dobrar de tamanho. A célula é finalmente dividida e cada parte resultante possui uma cópia circular do DNA.
Em algumas bactérias, as células podem dividir o material e crescer, mas não se dividem e formam uma espécie de cadeia.
Fontes adicionais de variabilidade genética
Existem eventos de troca de genes entre bactérias que permitem transferência e recombinação genética, um processo semelhante ao que conhecemos como reprodução sexual . Esses mecanismos são conjugação, transformação e transdução.
A conjugação consiste na troca de material genético entre duas bactérias por meio de uma estrutura semelhante a pelos finos chamados pili ou fimbrias, que atua como uma “ponte”. Nesse caso, deve haver uma proximidade física entre os dois indivíduos.
A transformação envolve a captação de fragmentos de DNA nus encontrados no ambiente. Ou seja, nesse processo a presença de um segundo organismo não é necessária.
Finalmente, temos a tradução, onde a bactéria adquire o material genético através de um vetor, por exemplo, os bacteriófagos (vírus que infectam bactérias).
Nutrição
As bactérias precisam de substâncias que garantam sua sobrevivência e forneçam a energia necessária para os processos celulares. A célula absorve esses nutrientes por absorção.
Em geral, podemos classificar os nutrientes como essenciais ou básicos (água, fontes de carbono e compostos de nitrogênio), secundários (como alguns íons: potássio e magnésio) e oligoelementos necessários em concentrações mínimas (ferro, cobalto).
Algumas bactérias precisam de fatores de crescimento específicos, como vitaminas e aminoácidos e fatores estimulantes que, embora não sejam essenciais, ajudam no processo de crescimento.
Os requisitos nutricionais das bactérias variam amplamente, mas seu conhecimento é necessário para preparar meios de cultura eficazes que garantam o crescimento de um organismo de interesse.
Categorias nutricionais
As bactérias podem ser classificadas de acordo com a fonte de carbono que usam, orgânica ou inorgânica e dependendo da fonte de produção de energia.
De acordo com a fonte de carbono, temos dois grupos: autotróficos ou litotróficos usam dióxido de carbono e heterotróficos ou organotróficos que requerem uma fonte orgânica de carbono.
No caso da fonte de energia, também temos duas categorias: os fototróficos que usam a energia proveniente do sol ou energia radiante e os quimiotróficos que dependem da energia das reações químicas. Assim, combinando as duas categorias, as bactérias podem ser classificadas em:
Fotoautotróficos
A energia é obtida da luz solar – o que significa que eles são fotossinteticamente ativos – e sua fonte de carbono é dióxido de carbono.
Fotoheterotróficos
Eles são capazes de usar energia radiante para seu desenvolvimento, mas não são capazes de incorporar dióxido de carbono. Portanto, eles usam outras fontes de carbono, como álcoois, ácidos graxos, ácidos orgânicos e carboidratos.
Quimioutotróficos
A energia é obtida a partir de reações químicas e é capaz de incorporar dióxido de carbono.
Quimio-heterotróficos
Eles usam energia de reações químicas e o carbono vem de compostos orgânicos, como a glicose – que é a mais usada – lipídios e proteínas. Observe que a fonte de energia e a fonte de carbono são as mesmas nos dois casos, portanto, a diferenciação entre as duas é difícil.
Geralmente, os microorganismos considerados patógenos humanos pertencem à última categoria e usam os aminoácidos e os compostos lipídicos de seus hospedeiros como fontes de carbono.
Metabolismo
O metabolismo inclui todas as reações químicas complexas e catalisadas por enzimas que ocorrem dentro de um organismo para que ele possa se desenvolver e se reproduzir.
Nas bactérias, essas reações não diferem dos processos básicos que ocorrem nos organismos mais complexos. De fato, temos várias rotas compartilhadas por ambas as linhagens de organismos, como a glicólise, por exemplo.
As reações de metabolismo são classificadas em dois grandes grupos: biossíntese ou reações anabólicas, e reações de degradação ou catabólicas, que ocorrem para obter energia química.
As reações catabólicas liberam energia escalonada que o corpo usa para a biossíntese de seus componentes.
Diferenças fundamentais com células eucarióticas
Os procariontes diferem dos procariontes principalmente na complexidade estrutural da célula e nos processos que ocorrem no interior. A seguir, descreveremos as principais diferenças entre as duas linhagens:
Tamanho e complexidade
Em geral, as células procarióticas são menores que os eucariotos. Os primeiros têm diâmetros entre 1 e 3 µm, em contraste com uma célula eucariótica que pode atingir 100 µm. No entanto, existem algumas exceções.
Embora os organismos procarióticos sejam unicelulares e não possamos observá-los a olho nu (a menos que observemos colônias bacterianas, por exemplo), não devemos usar uma característica para distinguir entre os dois grupos. Nos eucariotos, também encontramos organismos unicelulares.
De fato, uma das células mais complexas são os eucariotos unicelulares, pois devem conter todas as estruturas necessárias para o seu desenvolvimento confinadas em uma membrana celular. Os gêneros Paramecium e Trypanosoma são exemplos notáveis disso.
Por outro lado, existem procariontes extremamente complexos, como as cianobactérias (grupo procariótico onde ocorreu a evolução das reações fotossintéticas).
Core
A palavra “procariótica” refere-se à ausência de núcleo ( pro = antes; karyon = núcleo), enquanto os eucariotos possuem um núcleo verdadeiro ( eu = verdadeiro). Assim, esses dois grupos são separados pela presença dessa importante organela.
Nos procariontes, o material genético é distribuído em uma região específica da célula chamada nucleoide – e não é um núcleo verdadeiro, porque não é delimitado por uma membrana lipídica.
Os eucariotos têm um núcleo definido e cercados por uma membrana dupla. Essa estrutura é extremamente complexa, apresentando diferentes áreas internas, como o nucléolo . Além disso, essa organela pode interagir com o ambiente interno da célula graças à presença de poros nucleares.
Organização do material genético
Os procariontes contêm de 0,6 a 5 milhões de pares de bases em seu DNA e estima-se que eles possam codificar até 5000 proteínas diferentes.
Genes procarióticos são organizados em entidades chamadas operons – como o conhecido operon lactose – enquanto genes eucarióticos não são.
Nos genes, podemos distinguir duas “regiões”: íntrons e éxons. As primeiras são porções que não codificam para a proteína e estão atrapalhando as regiões codificadoras, chamadas exons. Os íntrons são comuns em genes eucarióticos, mas não em procariontes.
Os procariontes são geralmente haplóides (uma única carga genética) e os eucariotos possuem cargas haplóides e poliplóides. Por exemplo, nós humanos somos diplóides. Da mesma forma, procariontes têm um cromossomo e eucariotos têm mais de um.
Compactação do material genético
Dentro do núcleo celular, os eucariotos exibem uma organização complexa do DNA. Uma longa cadeia de DNA (aproximadamente dois metros) é capaz de ser enrolada de forma que possa ser integrada ao núcleo e, durante os processos de divisão, possa ser visualizada ao microscópio na forma de cromossomos.
Esse processo de compactação de DNA envolve uma série de proteínas capazes de se ligar ao cordão e formar estruturas remanescentes de um colar de pérolas, onde o fio é representado pelo DNA e as pérolas por pérolas. Essas proteínas são chamadas histonas.
As histonas foram amplamente conservadas ao longo da evolução. Ou seja, nossas histonas são incrivelmente semelhantes às de um camundongo, ou para ir mais além do de um inseto. Estruturalmente, eles têm um alto número de aminoácidos com carga positiva que interagem com cargas negativas de DNA.
Em procariontes, foram encontradas certas proteínas homólogas às histonas, geralmente conhecidas como histonas . Essas proteínas contribuem para o controle da expressão gênica recombinante e da replicação do DNA e, como as histonas nos eucariotos, participam da organização dos nucleoides.
Organelas
Nas células eucarióticas, pode ser identificada uma série de compartimentos subcelulares muito complexos que desempenham funções específicas.
As mais relevantes são as mitocôndrias , responsáveis pelos processos de respiração celular e geração de ATP, e nas plantas destacam-se os cloroplastos , com seu sistema de três membranas e com o maquinário necessário para a fotossíntese .
Além disso, temos o complexo de Golgi , retículo endoplasmático liso e rugoso , vacúolos , lisossomos , peroxissomos , entre outros.
Estrutura do ribossomo
Os ribossomos compreendem o mecanismo necessário para a síntese de proteínas, portanto devem estar presentes nos eucariotos e nos procariontes. Embora seja uma estrutura indispensável para ambos, difere predominantemente em tamanho.
Os ribossomos são compostos de duas subunidades: uma grande e outra pequena. Cada subunidade é identificada por um parâmetro chamado coeficiente de sedimentação.
Nos procariontes, a subunidade grande é 50S e a pequena é 30S. A estrutura completa é chamada 70S. Os ribossomos estão espalhados no citoplasma, onde realizam suas tarefas.
Os eucariotos têm ribossomos maiores, a subunidade grande é 60S, a pequena é 40S e todo o ribossomo é designado com o valor de 80S. Estes estão localizados principalmente ancorados no retículo endoplasmático rugoso.
Parede celular
A parede celular é um elemento indispensável para lidar com o estresse osmótico e serve como barreira protetora contra possíveis danos. Quase todos os procariontes e alguns grupos de eucariotos têm uma parede celular. A diferença está na natureza química dela.
A parede bacteriana é composta por peptidoglicano, um polímero constituído por dois elementos estruturais: N-acetil-glucosamina e ácido N-acetilmurâmico, ligados entre si por ligações do tipo β-1,4.
Dentro da linhagem eucariótica, também existem células da parede, principalmente em alguns fungos e em todas as plantas. O composto mais abundante na parede de fungos é a quitina e nas plantas é a celulose, um polímero formado por muitas unidades de glicose.
Divisão celular
Como discutido anteriormente, os procariontes são divididos por fissão binária. Os eucariotos têm um sistema de divisão complexo que envolve diferentes estágios da divisão nuclear, mitose ou meiose.
Filogenia e classificação
Geralmente, estamos acostumados a definir uma espécie de acordo com o conceito biológico proposto por E. Mayr em 1989: “grupos de populações naturais reticuladas que são reprodutivamente isoladas de outros grupos”.
A aplicação deste conceito a espécies assexuais, como é o caso de procariontes, é impossível. Portanto, deve haver outra maneira de abordar o conceito de espécie para classificar esses organismos.
Segundo Rosselló-Mora et al. (2011), o conceito filogenético se encaixa bem nessa linhagem: “um conjunto monofilético e genomicamente coerente de organismos individuais que mostram um alto grau de similaridade geral em muitas características independentes e é diagnosticado por uma propriedade fenotípica discriminativa”.
Anteriormente, todos os procariontes eram classificados em um único “domínio”, até Carl Woese sugerir que a árvore da vida deveria ter três ramos principais. Após essa classificação, os procariontes abrangem dois domínios: Arquea e Bactérias.
Dentro das bactérias, encontramos cinco grupos: proteobactérias, clamídias, espiroquetas cianobacterianas e bactérias gram-positivas. Também temos grupos principais de arquéias: Euryarchaeota, Grupo TACK, Asgard e Grupo DPANN.
Novas perspectivas
Um dos conceitos mais difundidos na biologia é a simplicidade do citosol procariótico. No entanto, novas evidências sugerem que existe uma organização potencial nas células procarióticas. Atualmente, os cientistas estão tentando derrubar o dogma da ausência de organelas, citoesqueleto e outras características nessa linhagem unicelular.
Organelas nos procariontes
Os autores desta proposta muito inovadora e controversa garantem a existência de níveis de compartimentação em células eucarióticas, principalmente em estruturas delimitadas por proteínas e lipídios intracelulares.
De acordo com os proponentes dessa idéia, uma organela é um compartimento cercado por uma membrana biológica com uma função bioquímica específica. Entre essas “organelas” que se enquadram nessa definição, temos os corpos lipídicos, os carboxi-gases, os vacúolos de gás, entre outros.
Magnetossomas
Um dos compartimentos mais fascinantes de bactérias são os magnetossomas. Essas estruturas estão relacionadas à capacidade de certas bactérias – como Magnetospirillum ou Magnetococcus – de usar campos magnéticos para orientação.
Estruturalmente, eles são um pequeno corpo de 50 nanômetros, cercado por uma membrana lipídica, cujo interior é composto por minerais magnéticos.
Membranas fotossintéticas
Além disso, alguns procariontes possuem “membranas fotossintéticas”, que são os compartimentos mais estudados nesses organismos.
Esses sistemas trabalham para maximizar a eficiência da fotossíntese, aumentando o número de proteínas fotossintéticas disponíveis e maximizando a superfície membranosa que é exposta à luz.
Compartimentos em Planctomycetes
Não foi possível traçar uma rota evolutiva plausível desses compartimentos mencionados acima para as organelas altamente complexas dos eucariotos.
No entanto, o gênero Planctomycetes possui uma série de compartimentos que lembram as próprias organelas e pode ser proposto como o ancestral bacteriano dos eucariotos. No gênero Pirellula, existem cromossomos e ribossomos envolvidos por membranas biológicas.
Componentes do citoesqueleto
Da mesma forma, existem certas proteínas que historicamente foram consideradas únicas para os eucariotos, incluindo os filamentos essenciais que fazem parte do citoesqueleto: tubulina, actina e filamentos intermediários.
Pesquisas recentes conseguiram identificar proteínas homólogas à tubulina (FtsZ, BtuA, BtuB e outras), actina (MreB e Mb1) e filamentos intermediários (CfoA).
Referências
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- Murat, D., Byrne, M. e Komeili, A. (2010). Biologia celular de organelas procarióticas. Perspectivas de Cold Spring Harbor em biologia , a000422.
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