Principais diferenças entre arquéias e bactérias

As principais diferenças entre arquéias e bactérias são baseadas em aspectos moleculares-estruturais e metabólicos que iremos desenvolver abaixo. O domínio Archaea taxonomicamente agrupa microorganismos unicelulares que possuem morfologia de células procarióticas (sem membrana nuclear ou membranas de organelas citoplasmáticas), características que se assemelham a bactérias.

No entanto, também existem características que os separam, uma vez que os arcos são equipados com mecanismos de adaptação muito particulares que lhes permitem viver em condições extremas .

Principais diferenças entre arquéias e bactérias 1

Figura 1. Bactéria Escherichia coli. Fonte: NIAID [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons

O domínio bacteriano contém as formas mais abundantes de bactérias chamadas eubactérias, ou bactérias verdadeiras. Estes também são organismos unicelulares, microscópicos e procarióticos, que vivem em qualquer ambiente de condições moderadas .

Evolução da taxonomia desses grupos

No século IV aC, os seres vivos foram classificados em apenas dois grupos: animais e plantas . Van Leeuwenhoek, no século XVII, usando um microscópio que ele próprio havia construído, foi capaz de observar microorganismos que até então eram invisíveis e descreveram protozoários e bactérias sob o nome de “animais”.

No século XVIII, “animais microscópicos” são incorporados às classificações sistemáticas de Carlos Linnaeus. Em meados do século 19, um novo reino agrupa bactérias: Haeckel postulou um sistema baseado em três reinos; O reino Plantae, o reino Animalia e o reino Protista , que agruparam microorganismos com núcleo (algas, protozoários e fungos) e organismos sem núcleo (bactérias).

Desde essa data, vários biólogos propuseram diferentes sistemas de classificação (Chatton em 1937, Copeland em 1956, Whittaker em 1969) e os critérios de classificação de microrganismos, inicialmente baseados em diferenças morfológicas e diferenças na coloração (coloração de Gram), Eles começaram a se basear em diferenças metabólicas e bioquímicas.

Em 1990, Carl Woese, aplicando técnicas de sequenciamento de ácidos nucleicos moleculares (ácido ribonucleico ribossômico, rRNA), descobriu que entre os microrganismos agrupados como bactérias, havia grandes diferenças filogenéticas.

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Essa descoberta evidenciou que os procariontes não são um grupo monofilético (com um ancestral comum) e Woese sugeriu três domínios evolutivos que ele nomeou: Archaea, Bacteria e Eukarya (organismos celulares nucleados).

Características diferenciais de arquéias e bactérias

Os organismos Archaea e Bacteria têm características comuns, pois ambos são unicelulares livres ou agregados. Eles não têm um núcleo ou organelas definidos, eles têm um tamanho de célula entre 1 a 30μm, em média.

Apresentam diferenças significativas em relação à composição molecular de algumas estruturas e na bioquímica de seus metabolismos.

Habitat

As espécies de bactérias vivem em uma grande variedade de habitats: colonizaram águas salobras e doces, ambientes frios e quentes, terrenos pantanosos, sedimentos marinhos e fissuras nas rochas e também podem viver no ar atmosférico .

Eles podem conviver com outros organismos dentro de tubos digestivos de insetos, moluscos e mamíferos, cavidades orais, vias respiratórias e urogenitais de mamíferos e sangue de vertebrados .

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Figura 2. Fontes termais, habitats extremos onde vivem os organismos do grupo Archaea, que geralmente dão cores vivas. Fonte: CNX OpenStax via Wikipedia

Também os microrganismos pertencentes a bactérias podem ser parasitas, simbiontes ou comensais de peixes, raízes e caules de plantas, de mamíferos; Eles podem estar associados a fungos e protozoários de líquen. Eles também podem ser contaminantes de alimentos (carne, ovos, leite, mariscos, entre outros).

As espécies do grupo Archaea possuem mecanismos de adaptação que possibilitam sua vida em ambientes com condições extremas; eles podem viver a temperaturas abaixo de 0 ° C e acima de 100 ° C (temperatura que as bactérias não podem suportar), em pHs ácidos alcalinos ou extremos e concentrações de sal muito mais altas do que as da água do mar.

Os organismos metanogénicas (que produzem metano, CH 4 ), também pertencem ao domínio Archaea.

Membrana plasmática

O envelope das células procarióticas, em geral, é formado pela membrana citoplasmática, a parede celular e a cápsula.

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A membrana plasmática dos organismos do grupo Bactérias não contém colesterol ou outros esteróides, mas ácidos graxos lineares ligados ao glicerol por junções do tipo éster.

A membrana dos membros da Archaea pode ser constituída por uma bicamada ou monocamada lipídica, que nunca contém colesterol. Os fosfolipídios da membrana são constituídos por hidrocarbonetos de cadeia longa, ramificados e ligados ao glicerol por ligações do tipo éter.

Parede celular

Nos organismos do grupo Bactérias, a parede celular é formada por peptidoglicanos ou mureína. Organismos de Archaea têm paredes celulares que contêm pseudopeptídeo glicano, glicoproteínas ou proteínas, como adaptações a condições ambientais extremas.

Além disso, eles podem apresentar uma camada externa de proteínas e glicoproteínas, cobrindo a parede.

Ácido Ribonucleico Ribossômico (rRNA)

O rRNA é um ácido nucleico que participa da síntese protéica – produção das proteínas necessárias para a célula cumprir suas funções e seu desenvolvimento -, direcionando as etapas intermediárias desse processo.

As sequências nucleotídicas nos ácidos ribonucleicos ribossômicos são diferentes nos organismos Archaea e Bacteria. Esse fato foi descoberto por Carl Woese em seus estudos de 1990, que resultaram na separação em dois grupos diferentes desses organismos .

Produção de endósporos

Alguns membros do grupo Bactérias podem produzir estruturas de sobrevivência chamadas endosporos. Quando as condições do ambiente são muito adversas, os endosporos podem manter sua viabilidade por anos, com um metabolismo praticamente nulo.

Esses esporos resistem extraordinariamente ao calor, ácidos, radiação e vários agentes químicos. No grupo Archaea, nenhuma espécie que forma endósporos foi relatada .

Movimento

Algumas bactérias têm flagelos que lhes proporcionam mobilidade; Os espiroquetas têm um filamento axial através do qual podem se mover em meios líquidos e viscosos, como lodo e húmus.

Algumas bactérias roxas e verdes, cianobactérias e arquéias têm vesículas gasosas que lhes permitem mover-se por flutuação. As espécies conhecidas de Archaea não possuem apêndices, como flagelos ou filamentos.

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Figura 3. Río Tinto, um ambiente extremo em Huelva, Espanha, onde se desenvolvem os arcos dos gêneros Metallosphaera e Sulfolobus. Fonte: Riotinto2006 [Domínio público], do Wikimedia Commons

Fotossíntese

No domínio Bactérias, existem espécies de cianobactérias que podem realizar fotossíntese oxigenada (que produz oxigênio), uma vez que possuem clorofila e ficobilinas como pigmentos acessórios, compostos que capturam a luz solar.

Esse grupo também contém organismos que realizam fotossíntese anoxigênica (que não produz oxigênio) por meio de bacterioclorofilas que absorvem a luz solar, como: bactérias vermelhas ou roxas de enxofre e vermelho não-sulfúricas, bactérias verdes e verdes não-sulfúricas.

No domínio Archaea, nenhuma espécie fotossintética foi relatada, mas o gênero Halobacterium , de halófitos extremos, é capaz de produzir adenosina trifosfato ( ATP ), utilizando luz solar sem clorofila. Eles têm o pigmento roxo da retina, que se liga às proteínas da membrana e forma um complexo chamado bacteriorodopsina.

O complexo bacteriorodopsina absorve energia da luz solar e, quando liberado, pode bombear íons H + para a célula externa e promover a fosforilação do ADP (adenosina difosfato) ao ATP (adenosina trifosfato), do qual o microorganismo obtém energia.

Referências

  1. Barraclough TG e Nee, S. (2001). Filogenética e especiação. Tendências em ecologia e evolução. 16: 391-399.
  2. Doolittle, WF (1999). Classificação filogenética e a árvore universal. Ciência 284: 2124-2128.
  3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. e Raoult, D. (2018). A análise filogenômica da β-lactamase em arquéias e bactérias permite a identificação de novos membros putativos. Biologia e Evolução do Genoma. 10 (4): 1106-1114. Biologia e Evolução do Genoma. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
  4. Whittaker, RH (1969). Novos conceitos de reinos de organismos. Ciência 163: 150-161.
  5. Woese, CR, Kandler, O. e Wheelis, ML (1990). Rumo a um sistema natural de organismos: proposta para os domínios Archaea, Bactérias e Eukarya. Anais da Academia de Ciências Naturais. EUA 87: 45-76.

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