O que são os Procariontes?
Procariotos, procariontes (do latim pró-primitivo e cariote – relacionado a carioteca) são organismos unicelulares que não possuem o nível de complexidade interna associado aos eucariotos, em particular nenhum núcleo ou mitocôndria.
Esta definição abrange todos os organismos nos campos de bactérias e archaea (ou archaea), mas o termo “procariontes” não tem significado evolutivo porque bactérias e archaea são evolutivamente diferentes (na verdade, archaea é evolutivamente mais próxima de eucariotos do que de bactérias).
Os procariontes são assim definidos como todas as células que não possuem um nível de organização interna comparável aos eucariontes, especialmente porque não possuem núcleos protegidos por membrana ou mitocôndrias. Além dessas diferenças, os procariontes geralmente possuem genomas circulares (ao contrário dos eucariotos, que possuem genomas lineares) e não formam organismos multicelulares.
Nos procariontes, todos os componentes intracelulares solúveis em água (proteínas, DNA e metabólitos) estão localizados no citoplasma cercados pela membrana celular, e não em compartimentos celulares separados. No entanto, as bactérias têm microcompartimentos bacterianos baseados em proteínas, que se acredita serem como organelas primitivas envoltas em conchas de proteínas.
Alguns procariontes, como as cianobactérias, podem formar grandes colônias. Outros, como as mixobactérias, possuem estágios multicelulares em seu ciclo de vida.
Estudos moleculares fornecem insights sobre a evolução e as inter-relações de três domínios de espécies biológicas (arqueias, eucariotos e bactérias).
Eucariotos são organismos, incluindo humanos, cujas células têm um núcleo bem definido ligado à membrana (contendo DNA cromossômico) e organelas. A divisão entre procariontes e eucariontes reflete a existência de dois níveis distintos de organização celular. Diferentes tipos de procariontes incluem extremófilos e metanógenos; estes são comuns em alguns ambientes extremos.
estrutura
Deinococcus radiodurans: um organismo procariótico.
Além do núcleo, os procariontes também não possuem outras organelas (como mitocôndrias ou cloroplastos) e seu citoplasma não é dividido em compartimentos, ao contrário do que acontece nos eucariotos. O DNA dos procariontes, geralmente consistindo de um único cromossomo circular, está localizado em uma região chamada nucleóide no citoplasma. No entanto, isso não constitui o núcleo real. Também pode haver formas circulares de DNA, ou seja, plasmídeos. O intermediário, a invaginação da membrana citoplasmática, está incluído na composição dos procariontes.
Os procariontes possuem um citoesqueleto procariótico, embora mais primitivo que os eucariontes. Além dos homólogos de actina e tubulina (MreB e FtsZ), o bloco de construção flagelar helicoidal flagelina é uma das proteínas do citoesqueleto mais importantes em bactérias, pois fornece a base estrutural para a quimiotaxia, as respostas celulares fisiológicas básicas bacterianas. Pelo menos alguns procariontes também contêm estruturas intracelulares que podem ser consideradas organelas primitivas. Organelas de membrana (ou membranas intracelulares) são conhecidas em certos procariontes, como vacúolos ou sistemas de membrana, dedicados a propriedades metabólicas especiais, como fotossíntese ou síntese química. Além disso, algumas espécies contêm microcompartimentos contendo carboidratos com funções fisiológicas distintas (por exemplo, carboxissomos ou vacúolos gasosos).
A maioria dos procariontes tem entre 1 µm e 10 µm, mas variam em tamanho de 0,2 µm (M. genitalium) a 750 µm (Thiomargarita namibiensis).
Os procariontes possuem metabolismos muito diversos, o que se reflete em sua capacidade de colonizar diferentes ambientes, como o trato digestivo de animais, ambientes vulcânicos, ambientes de água salobra, etc. Embora não possuam organelas, podem realizar processos metabólicos na membrana celular. A maioria tem paredes celulares, alguns tipos de células eucarióticas (como as células animais) não.
Sua morfologia
As células procarióticas vêm em muitas formas. As quatro formas básicas de bactérias são:
Coco – esférico.
Bacilo – em forma de bastonete.
Espiroqueta – Forma espiral.
Vibrio – em forma de vírgula.
Curiosamente, porém, alguns organismos apresentam formas mais exóticas, como as archaea do gênero Haloquadratum, que possuem formato quadrado.
Sua reprodução
A maioria deles é unicelular (com exceção das esferas magnéticas multicelulares). A forma mais comum de reprodução é a reprodução assexuada por fissão binária. Outras formas de recombinação de DNA entre procariontes incluem transformação e transdução. Estes podem ocorrer entre organismos de diferentes gêneros, emprestando características de um gênero para outro. Um exemplo desse processo, conhecido como transgênico, é a aquisição de resistência a antibióticos por meio da transferência de um plasmídeo contendo o gene que confere essa resistência.
Transferência de DNA
Animação 3D de uma célula procariótica, mostrando todos os elementos que a compõem.
As bactérias têm uma grande necessidade de regular sua expressão gênica. Eles desenvolveram mecanismos para reprimir a transcrição de todos os genes que codificam enzimas que não são necessárias em um determinado momento e ativar outros genes que codificam as enzimas desejadas.
A transferência de DNA entre células procarióticas ocorre em bactérias e archaea, embora tenha sido estudada principalmente em bactérias. Nas bactérias, a transferência de genes ocorre através de três processos. Eles são transdução mediada por vírus bacteriano (fago), ligação mediada por plasmídeo e transformação natural. A transdução de genes bacterianos por bacteriófagos parece refletir erros acidentais na montagem intracelular de partículas virais, em vez de adaptações das bactérias hospedeiras.
A transferência de DNA bacteriano é controlada por genes de fagos em vez de genes bacterianos, e a transferência também ocorre quando as bactérias absorvem o DNA circulante de bactérias mortas, com pouca evidência de que essa abordagem seja importante.
A espécie bacteriana Escherichia coli se destaca como organismo modelo e como ferramenta biológica para pesquisas científicas. A ligação no sistema bem estudado de E. coli é controlada por genes de plasmídeo e adaptada para passar cópias do plasmídeo de um hospedeiro bacteriano para outro. Durante esse processo, o plasmídeo raramente se integra ao cromossomo do hospedeiro bacteriano e então transfere parte do DNA bacteriano do hospedeiro para outra bactéria. A transferência de DNA do hospedeiro bacteriano mediada por plasmídeo (conjugação) também parece ser um processo acidental em vez de adaptação bacteriana.
A transformação bacteriana natural envolve a transferência de DNA de uma bactéria para outra através de um meio intermediário. Ao contrário da transdução e da ligação, a transformação é claramente uma adaptação das bactérias à transferência de DNA porque depende de muitos produtos gênicos bacterianos que interagem especificamente para realizar esse processo complexo.
Para uma bactéria se ligar, assimilar e recombinar o DNA doador em seu próprio cromossomo, ela deve primeiro entrar em um estado fisiológico especial chamado competência. Cerca de 40 genes são necessários para o desenvolvimento da capacidade de Bacillus subtilis. O DNA transferido durante a transformação de B. subtilis pode ter até um terço de todo o cromossomo. A transformação é um método comum de transferência de DNA, e 67 procariontes são conhecidos por terem capacidade de transformação natural.
Em archaea, Halobacterium volcanii forma pontes citoplasmáticas entre células e parece ser usado para transferir DNA de uma célula para outra. Outra archaea, Sulfolobus solfataricus, transfere DNA entre células por contato direto. Flores et ai. descobriram que a exposição de S. solfataricus a agentes prejudiciais ao DNA induziu a agregação celular e sugeriram que a agregação celular pode aumentar a transferência de DNA entre as células para melhor reparo do DNA danificado por meio de recombinação homóloga.
