6.4: Divisão celular procariótica

Procariontes, como bactérias, se propagam por fissão binária. Para organismos unicelulares, a divisão celular é o único método para produzir novos indivíduos. Tanto nas células procarióticas quanto nas eucarióticas, o resultado da reprodução celular é um par de células filhas que são geneticamente idênticas à célula-mãe. Em organismos unicelulares, as células filhas são indivíduos.

Para alcançar o resultado de células-filhas idênticas, algumas etapas são essenciais. O DNA genômico deve ser replicado e depois alocado nas células-filhas; o conteúdo citoplasmático também deve ser dividido para dar às duas novas células o mecanismo para sustentar a vida. Nas células bacterianas, o genoma consiste em um único cromossomo circular de DNA; portanto, o processo de divisão celular é simplificado. A mitose é desnecessária porque não há núcleo ou cromossomos múltiplos. Esse tipo de divisão celular é chamado de fissão binária.

Fissão binária

O processo de divisão celular dos procariontes, chamado de fissão binária, é um processo menos complicado e muito mais rápido do que a divisão celular em eucariotos. Devido à velocidade da divisão celular bacteriana, as populações de bactérias podem crescer muito rapidamente. O cromossomo de DNA circular único da bactéria não está encerrado em um núcleo, mas ocupa um local específico, o nucleóide, dentro da célula. Como nos eucariotos, o DNA do nucleóide está associado a proteínas que ajudam a empacotar a molécula em um tamanho compacto. As proteínas de empacotamento das bactérias estão, no entanto, relacionadas a algumas das proteínas envolvidas na compactação cromossômica dos eucariotos.

O ponto de partida da replicação, a origem, está próximo ao local de ligação do cromossomo à membrana plasmática (Figura\(\PageIndex{1}\)). A replicação do DNA é bidirecional, afastando-se da origem em ambas as fitas da alça de DNA simultaneamente. À medida que os novos fios duplos são formados, cada ponto de origem se afasta da fixação da parede celular em direção às extremidades opostas da célula. Conforme a célula se alonga, a membrana em crescimento auxilia no transporte dos cromossomos. Depois que os cromossomos eliminam o ponto médio da célula alongada, a separação citoplasmática começa. Um septo é formado entre os nucleóides da periferia em direção ao centro da célula. Quando as novas paredes celulares estão instaladas, as células filhas se separam.

Figura\(\PageIndex{1}\): A fissão binária de uma bactéria é descrita em cinco etapas. (crédito: modificação do trabalho de “Mcstrother” /Wikimedia Commons)

EVOLUÇÃO EM AÇÃO: Aparelho de fuso mitótico

O tempo e a formação precisos do fuso mitótico são fundamentais para o sucesso da divisão celular eucariótica. As células procarióticas, por outro lado, não sofrem mitose e, portanto, não precisam de um fuso mitótico. No entanto, a proteína ftSz que desempenha um papel tão vital na citocinese procariótica é estrutural e funcionalmente muito semelhante à tubulina, o bloco de construção dos microtúbulos que compõem as fibras do fuso mitótico que são necessárias para os eucariotos. A formação de um anel composto por unidades repetidas de uma proteína chamada ftSz direciona a partição entre os nucleóides nos procariontes. A formação do anel ftSz desencadeia o acúmulo de outras proteínas que trabalham juntas para recrutar novos materiais de membrana e parede celular para o local. As proteínas ftSz podem formar filamentos, anéis e outras estruturas tridimensionais semelhantes à forma como a tubulina forma microtúbulos, centríolos e vários componentes do citoesqueleto. Além disso, tanto o FTsZ quanto a tubulina empregam a mesma fonte de energia, o GTP (trifosfato de guanosina), para montar e desmontar rapidamente estruturas complexas.

FTsZ e tubulina são um exemplo de homologia, estruturas derivadas das mesmas origens evolutivas. Neste exemplo, presume-se que o FTsZ seja semelhante à proteína ancestral do FTsZ moderno e da tubulina. Embora ambas as proteínas sejam encontradas em organismos existentes, a função da tubulina evoluiu e se diversificou tremendamente desde a evolução de sua origem procariótica semelhante ao FTSZ. Um levantamento das máquinas de divisão celular nos eucariotos unicelulares atuais revela etapas intermediárias cruciais para a complexa maquinaria mitótica dos eucariotos multicelulares (Tabela\(\PageIndex{1}\)).

Tabela\(\PageIndex{1}\): Evolução do fuso mitótico

	Estrutura do material genético	Divisão de material nuclear	Separação de células filhas
Procariontes	Não há núcleo. O cromossomo circular único existe em uma região do citoplasma chamada nucleóide.	Ocorre por meio de fissão binária. Conforme o cromossomo é replicado, as duas cópias se movem para extremidades opostas da célula por um mecanismo desconhecido.	As proteínas ftSz se reúnem em um anel que comprime a célula em duas.
Alguns protistas	Cromossomos lineares existem no núcleo.	Os cromossomos se ligam ao envelope nuclear, que permanece intacto. O fuso mitótico passa pelo envelope e alonga a célula. Não existem centríolos.	Os microfilamentos formam um sulco de clivagem que comprime a célula em duas.
Outros protistas	Cromossomos lineares existem no núcleo.	Um fuso mitótico se forma a partir dos centríolos e passa pela membrana nuclear, que permanece intacta. Os cromossomos se ligam ao fuso mitótico. O fuso mitótico separa os cromossomos e alonga a célula.	Os microfilamentos formam um sulco de clivagem que comprime a célula em duas.
Células animais	Cromossomos lineares existem no núcleo.	Um fuso mitótico se forma a partir dos centríolos. O envelope nuclear se dissolve. Os cromossomos se ligam ao fuso mitótico, que os separa e alonga a célula.	Os microfilamentos formam um sulco de clivagem que comprime a célula em duas.

Resumo

Tanto na divisão celular procariótica quanto na eucariótica, o DNA genômico é replicado e cada cópia é alocada em uma célula filha. O conteúdo citoplasmático também é dividido uniformemente com as novas células. No entanto, existem muitas diferenças entre a divisão celular procariótica e eucariótica. As bactérias têm um cromossomo de DNA único e circular e nenhum núcleo. Portanto, a mitose não é necessária na divisão celular bacteriana. A citocinese bacteriana é dirigida por um anel composto por uma proteína chamada ftSz. O crescimento da membrana e do material da parede celular da periferia das células resulta em um septo que eventualmente forma as paredes celulares separadas das células-filhas.

Glossário

fissão binária

o processo de divisão celular procariótica

FTsZ

um componente proteico semelhante à tubulina do citoesqueleto procariótico que é importante na citocinese procariótica (origem do nome: F filamentando a temperatura- s mutante Z sensível à temperatura)

origem

a região do cromossomo procariótico na qual a replicação começa

septo

uma parede formada entre as células filhas bacterianas como precursora da separação celular

Contribuidores e atribuições

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