Os cientistas acreditam que as células procarióticas foram algumas das primeiras formas de vida na Terra. Essas células ainda são abundantes hoje e podem ser divididas em bactérias e arqueas.
Um exemplo clássico de uma célula procariótica é Escherichia coli (E. coli).
As células procarióticas são fundamentais para o domínio da biologia celular do ensino médio. Continue lendo para aprender sobre os vários componentes celulares dos procariotos.
O que são procariontes?
Os procariotos tendem a ser organismos simples, unicelulares, sem ligação à membrana organelas ou um núcleo. Eucariotos têm essas estruturas.
Há bilhões de anos, os procariotos podem ter evoluído a partir de moléculas orgânicas ligadas à membrana chamadas protobiontes. Eles podem ter sido as primeiras formas de vida no planeta.
Você pode dividir procariontes em dois domínios: Bactérias e Archaea.
(Observe que quando você escreve sobre os domínios, os nomes devem ser escritos em maiúscula. No entanto, você pode deixá-los em letras minúsculas ao escrever sobre os dois grupos em geral.)
Ambos os grupos consistem em pequenos organismos unicelulares, mas existem diferenças entre eles. As bactérias têm peptidoglicanos em seus paredes celulares e archaea não. Além disso, as bactérias têm ácidos graxos em seus lipídios de membrana plasmática, enquanto as arquéias têm fitanil grupos.
Alguns exemplos de bactérias comuns incluem E. coli e Staphylococcus aureus (mais conhecido como staph). Os halófilos que habitam o sal são um exemplo de archaea.
Bactérias: o básico
As bactérias são um dos dois domínios que constituem as células procarióticas. Eles são diversas formas de vida e se reproduzem por fissão binária.
Existem três básicos formas de células bacterianas: cocos, bacilos e espirila. Os cocos são bactérias ovais ou esféricas, os bacilos são em forma de bastonete e as espirilas são espirais.
As bactérias desempenham um papel importante nas doenças e na saúde humana. Alguns desses micróbios, como Staphylococcus aureus, pode causar infecções nas pessoas. No entanto, outras bactérias são benéficas, como Lactobacillus acidophilus, que ajuda seu corpo a quebrar a lactose encontrada nos produtos lácteos.
Archaea: o básico
Inicialmente classificadas como bactérias antigas e chamadas de "arqueobactérias", as archaea agora têm seu próprio domínio. Muitas espécies de arquéias são extremófilos e vivem em condições extremas, como fontes termais ferventes ou água ácida, que as bactérias não toleram.
Alguns exemplos incluem hipertermófilos que existem em temperaturas acima de 176 graus Fahrenheit (80 graus Celsius) e halófilos que podem viver em soluções de sal que variam de 10 a 30 por cento. As paredes celulares das arquéias oferecem proteção e permitem que vivam em ambientes extremos.
As arquéias têm muitas formas e tamanhos diferentes, que variam de hastes a espirais. Alguns aspectos do comportamento das arquéias, como a reprodução, são semelhantes aos das bactérias. No entanto, outros comportamentos, como a expressão gênica, se assemelham aos eucariotos.
Como os procariontes se reproduzem?
Os procariontes podem se reproduzir de várias maneiras. Os tipos básicos de reprodução incluem brotamento, fissão binária e fragmentação. Embora algumas bactérias tenham formação de esporos, isso não é considerado reprodução porque não há descendência formada por meio desse processo.
Brotando acontece quando uma célula faz um botão que parece uma bolha. O botão continua a crescer enquanto está ligado à célula-mãe. Eventualmente, o botão se separa da célula-mãe.
Fissão binária acontece quando uma célula se divide em duas células-filhas idênticas. Fragmentação acontece quando uma célula se quebra em pequenos pedaços ou fragmentos, e cada pedaço se torna uma nova célula.
O que é fissão binária?
A fissão binária é um tipo comum de reprodução em células procarióticas. O processo envolve a divisão da célula-mãe em duas células idênticas. O primeiro passo na fissão binária é copiar o DNA. Em seguida, o novo DNA se move para a extremidade oposta da célula.
Em seguida, a célula começa a crescer e se expandir. Eventualmente, um septal o anel se forma no meio e divide a célula em duas partes. O resultado são duas células idênticas.
Quando você compara a fissão binária à divisão celular em células eucarióticas, pode notar algumas pequenas semelhanças. Por exemplo, ambos mitose e a fissão binária cria células-filhas idênticas. Ambos os processos também envolvem a duplicação de DNA.
Estrutura da célula procariótica
A estrutura celular dos procariotos pode variar, mas a maioria dos organismos possui vários componentes básicos. Procariontes têm um membrana celular ou membrana de plasma que atua como uma capa protetora. Eles também têm um rígido parede celular para maior suporte e proteção.
As células procarióticas têm ribossomos, que são moléculas que fazem proteínas. Seu material genético está no nucleóide, que é a região onde o DNA vive. Anéis adicionais de DNA chamados plasmídeos flutuar em torno do citoplasma. É importante observar que procariontes não possuem membrana nuclear.
Além dessas estruturas internas, algumas células procarióticas têm um pilus ou flagelo para ajudá-los a se mover. Um pilus é uma feição externa semelhante a um cabelo, enquanto um flagelo é uma feição externa semelhante a um chicote. Alguns procariontes, como as bactérias, têm uma cápsula fora das paredes celulares. O armazenamento de nutrientes também pode variar, mas muitos procariontes usam grânulos de armazenamento em seu citoplasma.
Informação genética em procariontes
A informação genética em procariotos existe dentro do nucleóide. Ao contrário dos eucariotos, os procariotos não têm um núcleo ligado à membrana. Em vez disso, as moléculas circulares de DNA vivem em uma região do citoplasma. Por exemplo, o cromossomo bacteriano circular é uma grande alça em vez de cromossomos individuais.
A síntese de DNA em bactérias começa com o início da replicação em uma sequência de nucleotídeos específica. Então, ocorre o alongamento para adicionar novos nucleotídeos. Em seguida, a terminação ocorre após a formação do novo cromossomo.
Expressão gênica em procariontes
Em procariotos, a expressão gênica ocorre de maneira diferente. Tanto as bactérias quanto as arquéias podem ter a transcrição e a tradução ocorrendo ao mesmo tempo.
Isso significa que as células podem fazer aminoácidos, que são os blocos de construção das proteínas, a qualquer momento.
A parede celular procariótica
A parede celular em procariotos tem vários propósitos. Ele protege a célula e oferece suporte. Além disso, ajuda a célula a manter sua forma e impede que ela se rompa. Localizada fora da membrana plasmática, a estrutura geral da parede celular é mais complicada do que a encontrada nas plantas.
Nas bactérias, a parede celular consiste em peptidoglicano ou mureína, que é composto por cadeias de polissacarídeos. No entanto, as paredes celulares diferem entre bactérias gram-positivas e gram-negativas.
As bactérias Gram-positivas têm uma parede celular espessa, enquanto as bactérias Gram-negativas têm uma fina. Como suas paredes são finas, as bactérias gram-negativas possuem uma camada extra de lipopolissacarídeos.
Antibióticos e outras drogas podem atingir as paredes celulares das bactérias sem prejudicar os seres humanos, porque as pessoas não têm esses tipos de paredes em suas células. No entanto, algumas bactérias desenvolvem resistência aos antibióticos e os medicamentos deixam de ser eficazes.
A resistência aos antibióticos ocorre quando as bactérias evoluem, e aquelas com mutações que lhes permitem sobreviver aos medicamentos podem se multiplicar.
Armazenamento de nutrientes em procariontes
O armazenamento de nutrientes é importante para procariontes porque alguns deles existem em ambientes que dificultam o fornecimento de alimentos consistentes. Os procariontes desenvolveram estruturas específicas para o armazenamento de nutrientes.
Vacúolos atuam como bolhas de armazenamento de alimentos ou nutrientes. As bactérias também podem ter inclusões, que são estruturas para manter reservas de glicogênio ou amidos. Microcompartimentos em procariotos, têm cascas de proteínas e podem conter enzimas ou proteínas. Existem tipos especializados de microcompartimentos, como magnetossomos e carboxissomos.
O que é resistência a antibióticos?
Há uma preocupação crescente com a resistência aos antibióticos em todo o mundo. A resistência aos antibióticos ocorre quando as bactérias são capazes de evoluir e não respondem mais aos medicamentos que as destruíram anteriormente. Isso significa que as pessoas que tomam um antibiótico não conseguem matar as bactérias dentro do corpo.
Seleção natural promove resistência em bactérias. Por exemplo, algumas bactérias têm mutações aleatórias que lhes permitem resistir aos antibióticos. Quando você toma um medicamento, ele não funciona com essas bactérias resistentes. Em seguida, essas bactérias podem crescer e se multiplicar.
Eles também podem oferecer resistência a outras bactérias, compartilhando genes, criando superbactérias que são difíceis de tratar. Resistente à meticilina Staphylococcus aureus (MRSA) é um exemplo de superbactéria resistente a antibióticos.
Replicação de DNA ocorre mais rapidamente em procariontes do que em eucariotos, então as bactérias podem se reproduzir em uma taxa muito mais rápida do que os humanos. A falta de pontos de verificação durante a replicação em bactérias em comparação com eucariotos também permite mais mutações aleatórias. Todos esses fatores contribuem para a resistência aos antibióticos.
Probióticos e bactérias amigáveis
Embora as bactérias freqüentemente causem doenças humanas, as pessoas também têm relações simbióticas com alguns micróbios. As bactérias benéficas são importantes para a saúde da pele, da boca e do aparelho digestivo.
Por exemplo, Bifidobactérias vivem em seus intestinos e ajudam a decompor os alimentos. Eles são partes essenciais de um sistema intestinal saudável.
Prebióticos são alimentos que ajudam a microflora em seu intestino. Alguns exemplos comuns incluem alho, cebola, alho-poró, banana, folhas de dente-de-leão e aspargos. Os prebióticos fornecem as fibras e os nutrientes de que as bactérias intestinais benéficas precisam para crescer.
Por outro lado, os probióticos são bactérias vivas que podem ajudar na digestão. Você também pode encontrar organismos probióticos em alimentos como iogurte ou kimchi.
Transferência de gene em procariontes
Existem três tipos principais de transferência de genes em procariotos: transdução, conjugação e transformação. A transdução é a transferência horizontal de genes que ocorre quando um vírus ajuda a mover o DNA de uma bactéria para outra.
Conjugação envolve a fusão temporária de micróbios para transferir DNA. Esse processo geralmente envolve um pilus. A transformação ocorre quando um procarioto pega pedaços de DNA de seu ambiente.
A transferência de genes é importante para doenças porque permite que os micróbios compartilhem DNA e se tornem resistentes aos medicamentos. Por exemplo, bactérias resistentes a um antibiótico podem compartilhar genes com outras bactérias. Você pode encontrar transferência de genes entre micróbios em suas aulas de ciências, especialmente em laboratórios de faculdade, porque é significativa para a pesquisa científica.
Metabolismo procarionte
O metabolismo em procariontes varia mais do que você encontrará em eucariotos. Ele permite que procariontes como os extremófilos vivam em ambientes extremos. Alguns organismos usam fotossíntese, mas outros podem derivar energia de combustível inorgânico.
Você pode classificar procariontes em autótrofos e heterótrofos. Autótrofos obtêm carbono do dióxido de carbono e fazem seu próprio alimento orgânico de materiais inorgânicos, mas heterótrofos obtêm carbono de outros seres vivos e não podem fazer seu próprio alimento orgânico.
Os principais tipos de autótrofos são fototróficos, litotróficos e organotróficos. Os fototróficos usam a fotossíntese para obter energia e produzir combustível. No entanto, nem todos eles produzem oxigênio como as células vegetais durante o processo.
Cianobactéria são um exemplo de fototróficos. Litotróficos usam moléculas inorgânicas como alimento e geralmente dependem de rochas como fonte. No entanto, os litotróficos não conseguem obter carbono das rochas, então precisam de ar ou outra matéria que contenha esse elemento. Os organotróficos usam compostos orgânicos para obter nutrientes.
Procariotos vs. Eucariotos
Procariotos e eucariotos não são iguais porque os tipos de células que eles possuem são muito diferentes. Os procariontes não têm as organelas e núcleos ligados à membrana que você encontra nos eucariotos; seu DNA flutua dentro do citoplasma.
Além disso, os procariotos têm uma área de superfície menor em comparação com os eucariotos. Além disso, os procariontes são unicelulares, apesar de alguns organismos serem capazes de se agregar para formar colônias.
As células procarióticas são menos organizadas do que as células eucarióticas. Também existem diferenças nos níveis de regulação, como crescimento celular, em procariotos. Você pode ver isso nas taxas de mutação das bactérias porque menos regulamentos permitem mutações e multiplicações rápidas.
Como os procariontes não possuem organelas, seu metabolismo é diferente e menos eficiente. Isso os impede de crescer para um tamanho grande e às vezes limita sua capacidade de reprodução. No entanto, os procariontes são uma parte importante de todos os ecossistemas. Da saúde humana à pesquisa científica, esses pequenos organismos são importantes e podem afetar muito você.