Organização do nucleoide e diferenças em relação ao núcleo dos eucariotos
A célula bacteriana não possui um núcleo verdadeiro. Sua função é desempenhada pelo nucleoide, localizado na zona central do citoplasma. Normalmente, o aparelho genético é representado por apenas um único cromossomo. Fisicamente, trata-se de uma molécula de DNA de dupla fita, fechada em anel e enovelada como um emaranhado denso. A exceção é o agente causal da doença de Lyme — a espiroqueta Borrelia burgdorferi, na qual a molécula de DNA é linear.
Existem rigorosos sinais clínico-diferenciais que distinguem o nucleoide do núcleo plenamente desenvolvido de uma célula eucariótica:
- Ausência de invólucro nuclear: o material genético não é delimitado do citoplasma por uma membrana.
- Ausência de nucléolo: não há formações densas adicionais no interior da estrutura.
- Ausência de histonas: o DNA não está associado a essas proteínas principais características dos eucariotos.
Em caso de distúrbios e falhas nos processos de divisão celular, a quantidade normal de material genético pode mudar: uma única célula bacteriana pode conter temporariamente quatro ou mais cromossomos.
Métodos de visualização do aparelho genético
O estudo do aparelho genético das bactérias requer o uso de técnicas especiais, uma vez que, ao utilizar métodos simples de coloração, o nucleoide não é visível ao microscópio óptico. Para a sua detecção, empregam-se colorações específicas para o DNA: o método de Feulgen ou a coloração de Romanovsky-Giemsa.
A imagem mais detalhada é obtida por microscopia eletrônica de cortes ultrafinos:
- Nas eletromicrografias, o nucleoide parece uma zona clara (eletrolúcida).
- Dentro dessa zona, distinguem-se claramente estruturas fibrilares (filamentosas), que representam a própria molécula de DNA.
Nos exemplos de vários microrganismos, a estrutura tem aparências diferentes. Nas bactérias Gram-positivas (usando Listeria monocytogenes como exemplo), visualizam-se uma parede celular espessa, um septo de divisão e um mesossomo em contato com o nucleoide. Nas bactérias Gram-negativas (usando Brucella melitensis como exemplo), a parede celular é mais fina, a membrana citoplasmática é visível e o próprio nucleoide ocupa um volume considerável do citoplasma na forma de uma ampla rede fibrilar.
Relação do nucleoide com estruturas membranosas
O DNA do nucleoide não se encontra livre no citoplasma, possuindo pontos de fixação bem definidos. Em determinadas regiões, o cromossomo está ligado à membrana citoplasmática ou ao mesossomo (uma invaginação específica da membrana para o interior da célula).
Essas regiões de ligação têm significado funcional crítico. Elas atuam como «âncoras» peculiares que participam ativamente do processo de replicação do cromossomo bacteriano, além de garantirem a segregação correta das moléculas de DNA filhas para as novas células durante a divisão.
Fatores extracromossômicos: plasmídeos bacterianos
Além do nucleoide principal, a célula bacteriana pode conter plasmídeos — elementos genéticos autônomos. Estruturalmente, são moléculas de DNA circulares covalentemente fechadas. Sua principal função biológica consiste na codificação de propriedades adicionais que conferem à bactéria uma vantagem seletiva (evolutiva) em determinadas condições.
Classificação dos plasmídeos de acordo com suas funções:
- Plasmídeos R: conferem estabilidade (resistência) do microrganismo aos antibióticos.
- Plasmídeos F: controlam a capacidade da célula para a conjugação, isto é, para a transferência de material genético para outras bactérias.
- Plasmídeos Col: são responsáveis pela produção de substâncias específicas — bacteriocinas (em particular, colicinas), que são necessárias para inibir o crescimento da microflora concorrente.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais classes de plasmídeos existem nas bactérias e quais características elas codificam?
Nas bactérias, distinguem-se várias classes de plasmídeos, dependendo dos traços que eles codificam.
- Plasmídeos R — conferem estabilidade (resistência) aos antibióticos.
- Plasmídeos F (plasmídeos de fertilidade) — controlam a capacidade de conjugação e a síntese de pilli F (fímbrias sexuais).
- Plasmídeos Col — são responsáveis pela produção de bacteriocinas (colicinas) que inibem o crescimento da microflora concorrente.
- Plasmídeos Tox — codificam a síntese de toxinas.
- Plasmídeos crípticos — cuja função não foi estabelecida.
Como são chamados os plasmídeos capazes de se inserir reversivelmente no cromossomo bacteriano?
Os plasmídeos capazes de se inserir reversivelmente no cromossomo bacteriano são chamados de epissomos. Esses elementos extracromossômicos podem existir na célula em dois estados: de forma autônoma (localizados livremente no citoplasma) ou de forma integrada. No segundo caso, os epissomos se replicam juntamente com o cromossomo bacteriano como um replicon único.
Qual é o mecanismo de transferência do plasmídeo F da célula doadora para a receptora?
O mecanismo de transferência do plasmídeo F ocorre por meio de conjugação com contato celular direto. O plasmídeo transmissível contém o operon tra (conjunto de genes de transferência), que codifica a síntese de pilli sexuais (fímbrias F). Essas fímbrias são formadas na superfície da célula «masculina» doadora. Os pilli formam um tubo de conjugação (ponte) entre o doador e o receptor, através do qual ocorre o transporte de uma cópia do DNA plasmídico para a célula receptora.
Para memorizar rapidamente as funções dos plasmídeos, utilize associações: R — Resistência (antibióticos), F — Fertilidade (conjugação/reprodução), Col — Colicinas (bacteriocinas).
Questões de aulas e exames
Quais são as principais diferenças entre o nucleoide e o núcleo dos eucariotos?
O nucleoide não possui invólucro (membrana) nuclear, não apresenta nucléolo e o DNA não está associado a proteínas histonas.
O DNA da bactéria é sempre circular?
Na esmagadora maioria dos casos, sim. No entanto, há exceções: por exemplo, no agente causador da doença de Lyme (Borrelia burgdorferi), a molécula de DNA tem formato linear.
Por que o DNA bacteriano se fixa ao mesossomo?
Os pontos de fixação na membrana citoplasmática ou no mesossomo são necessários para o curso adequado dos processos de replicação cromossômica e subsequente separação das fitas de DNA filhas durante a divisão celular.
A presença de plasmídeos é obrigatória para a sobrevivência da bactéria?
Não, os plasmídeos são elementos extracromossômicos. Eles não são obrigatórios para a atividade vital básica, mas codificam propriedades adicionais (por exemplo, proteção contra antibióticos) que conferem vantagem em um ambiente agressivo.
O que mais estudar sobre o tema
- Morfologia de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas
- Estrutura e funções da membrana citoplasmática e dos mesossomos
- Mecanismos de replicação do DNA bacteriano
- O processo de conjugação bacteriana e o papel dos plasmídeos F
- Mecanismo de ação das bacteriocinas (colicinas)
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