Resultados da aprendizagem
- Descrever a estrutura básica de um procarionte típico
Todas as células partilham quatro componentes comuns: (1) uma membrana plasmática, uma cobertura exterior que separa o interior da célula do seu ambiente circundante; (2) citoplasma, que consiste numa região gelatinosa dentro da célula onde se encontram outros componentes celulares; (3) ADN, o material genético da célula; e (4) ribossomas, partículas que sintetizam proteínas. Células procarióticas diferem das células eucarióticas em vários aspectos fundamentais.
Figura 1: As características de uma célula procariótica típica.
Uma célula procariótica é um organismo simples, unicelular, que não possui um núcleo ou qualquer outro organelo ligado à membrana. O ADN procariótico encontra-se na parte central da célula: uma região escurecida chamada nucleoide (Figura 1).
Alguns procariotas têm flagelos, pili ou fímbrias. Os flagelos são usados para locomoção, enquanto a maioria dos pili é usada para trocar material genético durante um tipo de reprodução chamado conjugação. Muitos procariotas também têm uma parede celular e uma cápsula. A parede celular actua como uma camada extra de proteção, ajuda a célula a manter a sua forma e evita a desidratação. A cápsula permite que a célula se ligue asuperfícies no seu ambiente.
Reprodução
A reprodução nos procariotas é assexuada e ocorre normalmente por fissão binária. Recorde-se que o ADN de um procariota existe sob a forma de um único cromossoma circular. Os procariotas não sofrem mitose. Em vez disso, o cromossoma é replicado e as duas cópias resultantes separam-se uma da outra devido ao crescimento da célula. O procariota, agora alargado, é comprimido para dentro no seu equador e as duas cópiasA fissão binária não proporciona uma oportunidade de recombinação genética ou diversidade genética, mas os procariotas podem partilhar genes através de três outros mecanismos.
Em transformação Se uma bactéria não patogénica absorve o ADN para um gene de toxina de um agente patogénico e incorpora o novo ADN no seu próprio cromossoma, também ela pode tornar-se patogénica. transdução Os bacteriófagos, os vírus que infectam as bactérias, por vezes também deslocam pequenos pedaços de ADN cromossómico de uma bactéria para outra. A transdução resulta num organismo recombinante. As Archaea não são afectadas pelos bacteriófagos, mas têm os seus próprios vírus que translocam o material genético de um indivíduo para outro. conjugação O ADN é transferido de um procariota para outro por meio de um pilus, que coloca os organismos em contacto uns com os outros. O ADN transferido pode assumir a forma de um plasmídeo, um pequeno fragmento circular de ADN extracromossómico, ou de um híbrido, que contém ADN plasmídico e ADN cromossómico. Estes três processos de troca de ADN são apresentados na Figura 2.
A reprodução pode ser muito rápida: alguns minutos para algumas espécies. Este curto tempo de geração, associado a mecanismos de recombinação genética e a elevadas taxas de mutação, resulta na rápida evolução dos procariotas, permitindo-lhes responder muito rapidamente a alterações ambientais (como a introdução de um antibiótico).
Figura 2. Mecanismos de transferência de genes em procariotas. Existem três mecanismos através dos quais os procariotas podem trocar ADN. Na (a) transformação, a célula absorve ADN procariótico diretamente do ambiente. O ADN pode permanecer separado como ADN plasmídico ou ser incorporado no genoma do hospedeiro. Na (b) transdução, um bacteriófago injecta ADN na célula que contém um pequeno fragmento de ADN de umNa (c) conjugação, o ADN é transferido de uma célula para outra através de uma ponte de acasalamento, ou pilus, que liga as duas células depois de o pilus sexual aproximar as duas bactérias o suficiente para formar a ponte.
A evolução dos procariotas
Como é que os cientistas respondem a questões sobre a evolução dos procariotas? Ao contrário do que acontece com os animais, os artefactos do registo fóssil dos procariotas oferecem muito pouca informação. Os fósseis de procariotas antigos parecem pequenas bolhas na rocha. Alguns cientistas recorrem à genética e ao princípio do relógio molecular, que defende que quanto mais recentemente duas espécies divergiram, mais semelhantes são os seus genes(Por outro lado, as espécies que divergiram há muito tempo terão mais genes que são diferentes.
Cientistas do Instituto de Astrobiologia da NASA e do Laboratório Europeu de Biologia Molecular colaboraram para analisar a evolução molecular de 32 proteínas específicas comuns a 72 espécies de procariotas.2 O modelo que derivaram dos seus dados indica que três importantes grupos de bactérias - Actinobactérias, Deinococos e as cianobactérias (coletivamente designadas por Terrabactérias As actinobactérias são um grupo de bactérias Gram-positivas muito comuns que produzem estruturas ramificadas como micélios de fungos, e incluem espécies importantes na decomposição de resíduos orgânicos. Deinococos É um género de bactéria altamente resistente à radiação ionizante, com uma camada espessa de peptidoglicano e uma segunda membrana externa, pelo que apresenta características de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas.
As cianobactérias são fotossintetizantes e foram provavelmente responsáveis pela produção de oxigénio na Terra antiga. As linhas cronológicas de divergência sugerem que as bactérias (membros do domínio Bacteria) divergiram de espécies ancestrais comuns entre 2,5 e 3,2 mil milhões de anos atrás, enquanto as Archaea divergiram mais cedo: entre 3,1 e 4,1 mil milhões de anos atrás.O trabalho sugere ainda que os estromatólitos que se formaram antes do aparecimento das cianobactérias (há cerca de 2,6 mil milhões de anos) faziam a fotossíntese num ambiente anóxico e que, devido às modificações das Terrabacteria para a terra (resistência à secagem e posse de compostos que protegem o organismo do excesso de luz), a fotossíntese com oxigénio pode estar intimamente ligada àadaptações para sobreviver em terra.
Em resumo: A célula procariótica
Os procariotas (domínios Archaea e Bacteria) são organismos unicelulares sem núcleo, com um único pedaço de ADN circular na zona nucleoide da célula. A maioria dos procariotas tem uma parede celular que se situa fora do limite da membrana plasmática. Alguns procariotas podem ter estruturas adicionais, como uma cápsula, flagelos e pili.
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