Componentes de Células procarióticas

Todas as células partilham quatro componentes comuns: 1) uma membrana plasmática, um revestimento exterior que separa o interior da célula do seu ambiente circundante; 2) citoplasma, constituído por um citosol gelatinoso dentro da célula em que se encontram outros componentes celulares; 3) ADN, o material genético da célula; e 4) ribossomas, que sintetizam proteínas. No entanto, os procariotas diferem das células eucariotas de várias maneiras.

Um procariote é um organismo simples, na sua maioria unicelular (unicelular) que carece de um núcleo, ou qualquer outra organela ligada à membrana. Em breve veremos que isto é significativamente diferente nos eucariotas. O ADN procariótico encontra-se numa parte central da célula: o nucleóide (Figura \PageIndex{1}}).

Nesta ilustração, a célula procariótica tem uma forma oval. O cromossoma circular está concentrado numa região chamada nucleoide. O fluido no interior da célula é chamado citoplasma. Os ribossomas, representados como pequenos círculos, flutuam no citoplasma. O citoplasma é envolto por uma membrana de plasma, que por sua vez é envolta por uma parede celular. Uma cápsula envolve a parede da célula. A bactéria retratada tem um flagelo saliente de uma extremidade estreita. Pili são pequenas saliências que se projectam da cápsula em todas as direcções.figcaption>Figure {1}(PageIndex{1}}): Esta figura mostra a estrutura generalizada de uma célula procariótica. Todos os procariotas têm DNA cromossómico localizado num nucleóide, ribossomas, uma membrana celular, e uma parede celular. As outras estruturas mostradas estão presentes em algumas, mas não em todas, bactérias.

p> A maioria dos procariotas tem uma parede celular peptidoglycan e muitos têm uma cápsula de polissacarídeo (Figura \PageIndex{1}}). A parede celular actua como uma camada extra de protecção, ajuda a célula a manter a sua forma e previne a desidratação. A cápsula permite à célula fixar-se a superfícies no seu ambiente. Alguns procariotas têm flagella, pili, ou fimbriae. As flagelas são utilizadas para a locomoção. Pili são usadas para trocar material genético durante um tipo de reprodução chamado conjugação. As fimbriae são utilizadas por bactérias para se ligarem a uma célula hospedeira.

Conexão de carreiras

Microbiólogo: A acção mais eficaz que alguém pode tomar para prevenir a propagação de doenças contagiosas é lavar as suas mãos. Porquê? Porque os micróbios (organismos tão pequenos que só podem ser vistos com microscópios) são ubíquos. Vivem em maçanetas de portas, dinheiro, as suas mãos e muitas outras superfícies. Se alguém espirrar para a sua mão e tocar numa maçaneta, e depois tocar nessa mesma maçaneta, os micróbios do muco do espirro estão agora nas suas mãos. Se tocar as mãos na boca, nariz ou olhos, esses micróbios podem entrar no seu corpo e podem adoecer.

No entanto, nem todos os micróbios (também chamados microrganismos) causam doenças; a maioria são realmente benéficos. Tem micróbios no seu intestino que produzem vitamina K. Outros microrganismos são usados para fermentar cerveja e vinho.

Microbiólogos são cientistas que estudam micróbios. Os microbiólogos podem seguir uma série de carreiras. Não só trabalham na indústria alimentar, como também são empregados nas áreas veterinária e médica. Podem trabalhar no sector farmacêutico, desempenhando papéis-chave na investigação e desenvolvimento, identificando novas fontes de antibióticos que poderiam ser utilizadas para tratar infecções bacterianas.

Microbiólogos ambientais podem procurar novas formas de utilizar micróbios especialmente seleccionados ou geneticamente modificados para a remoção de poluentes do solo ou águas subterrâneas, bem como elementos perigosos de locais contaminados. Estes usos de micróbios são chamados tecnologias de biorremediação. Os microbiologistas podem também trabalhar no campo da bioinformática, fornecendo conhecimentos especializados e insight para a concepção, desenvolvimento e especificidade de modelos informáticos de, por exemplo, epidemias bacterianas.

Tamanho de célula

Em 0,1 a 5,0 μm de diâmetro, as células procarióticas são significativamente mais pequenas do que as células eucarióticas, que têm diâmetros que vão de 10 a 100 μm (Figura \PageIndex{2}}). O pequeno tamanho dos procariotas permite que os iões e as moléculas orgânicas que entram neles se difundam rapidamente para outras partes da célula. Da mesma forma, quaisquer resíduos produzidos dentro de uma célula procariótica podem rapidamente difundir-se para fora. Este não é o caso das células eucariotas, que desenvolveram diferentes adaptações estruturais para melhorar o transporte intracelular.

Parte a: Os tamanhos relativos numa escala logarítmica, de 0,1 nm a 1 m, são mostrados. Os objectos são mostrados do mais pequeno ao maior. O objecto mais pequeno mostrado, um átomo, tem cerca de 1 nm de tamanho. Os objectos maiores seguintes mostrados são os lípidos e as proteínas; estas moléculas têm entre 1 e 10 nm. As bactérias têm cerca de 100 nm, e as mitocôndrias têm cerca de 1 mu m. As células vegetais e animais têm ambos entre 10 e 100 mu m. Um ovo humano tem entre 100 mu m e 1 mm. Um ovo de rã tem cerca de 1 mm, um ovo de galinha e um ovo de avestruz têm ambos entre 10 e 100 mm, mas um ovo de galinha é maior. Para comparação, um humano tem aproximadamente 1 m de altura.
Figure \(\PageIndex{2}}): Esta figura mostra tamanhos relativos de micróbios numa escala logarítmica (recorde-se que cada unidade de aumento numa escala logarítmica representa um aumento de 10 vezes na quantidade medida).

Tamanho pequeno, em geral, é necessário para todas as células, quer sejam procarióticas ou eucarióticas. Vamos examinar por que razão isso é assim. Primeiro, vamos considerar a área e o volume de uma célula típica. Nem todas as células têm forma esférica, mas a maioria tende a aproximar-se de uma esfera. Talvez se lembre do seu curso de geometria do ensino secundário que a fórmula para a área de superfície de uma esfera é ^2 (4\pi r^2), enquanto a fórmula para o seu volume é ^2/3 (4\pi r^2). Assim, à medida que o raio de uma célula aumenta, a sua área de superfície aumenta conforme o quadrado do seu raio, mas o seu volume aumenta conforme o cubo do seu raio (muito mais rapidamente). Portanto, à medida que uma célula aumenta em tamanho, a sua relação superfície-área/volume decresce. Este mesmo princípio aplicar-se-ia se a célula tivesse a forma de um cubo (Figura \PageIndex{3}). Se a célula cresce demasiado grande, a membrana plasmática não terá superfície suficiente para suportar a taxa de difusão necessária para o aumento do volume. Por outras palavras, à medida que uma célula cresce, ela torna-se menos eficiente. Uma forma de se tornar mais eficiente é dividir; outra forma é desenvolver organelas que executam tarefas específicas. Estas adaptações levam ao desenvolvimento de células mais sofisticadas chamadas células eucarióticas.

Art Connection
À esquerda, uma esfera de 1 mm de diâmetro é encerrada numa caixa com a mesma largura. À direita, a mesma esfera é encerrada numa caixa de 2 mm de diâmetro.
Figure {3}(PageIndex{3}): Note-se que à medida que uma célula aumenta de tamanho, a sua relação área-volume de superfície diminui. Quando a superfície é insuficiente para suportar o volume crescente de uma célula, uma célula ou se divide ou morre. A célula da esquerda tem um volume de (1 mm^3) e uma área de superfície de (6 mm^2), com uma razão superfície área-volume de (6) para (1), enquanto que a célula da direita tem um volume de (8 mm^3) e uma área de superfície de (24 mm^2), com uma razão superfície área-volume de (3) para (1).

As células procarióticas são muito mais pequenas do que as células eucarióticas. Que vantagens pode o tamanho das células pequenas conferir a uma célula? Que vantagens pode o tamanho das células grandes ter?

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