Aula1_Evolucao_Celular (2)

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Instituto de Química
Departamento de Bioquímica
A Evolução Bioquímica e a Organização 
Celular
Milane de Souza Leite
milaneleite@ufrrj.br
Sala 24, PQ
mailto:milaneleite@ufrrj.br
“Nada em Biologia faz sentido se não for sob a luz da EVOLUÇÃO”
Theodosius Dobzhansky, 1973
http://www.scq.ubc.ca/wp-content/uploads/2006/08/prebiotic.jpg
http://universe-review.ca/I11-02-materials.jpg
O experimento de Miller-Urey
Produção Abiótica de Biomoléculas
aminoácidos ...
- Experimentos posteriores: peptídeos e RNA-like
Em 1922...
Oparin postulou a 
hipótese de formação 
abiótica das primeiras 
moléculas
Em 1953...
“Sopa” probiótica
Produção de pequenos RNA
com sequências randômicas
Replicação seletiva de RNA catalítico 
auto-replicante
Síntese de peptídeos 
Catalisado por RNA
↑ papel dos peptídeos na replicação de RNA 
/ coevolução de RNA e proteína
Sistema de tradução primitivo / genoma de RNA 
e RNA-proteínas catalíticos
Genoma de RNA passa a ser copiado em DNA
Genoma de DNA / tradução no complexo RNA-proteína 
(ribossomo) com proteínas catalíticas
Teoria do RNA
Associação de lipídeos anfipáticos que 
compartimentalizaram ptn e ácidos 
nucleicos
O Antigo Dogma Central
Virus com material genômico de RNA
Transcriptase Reversa
Redutora Oxidante
[O2]
Fotossintetisante
O2
Papel de Mutações Aleatórias na Evolução
Darwin: sobrevivência do ser mais adaptado sob 
uma pressão seletiva
Ribossomos
Nucleóide
Pili
Flagelo
Envelope 
celular
Organização Celular: Procariotos
(pro “antes”; karyon “núcleo”)
Plasmídeo ou DNA circular
Organização Celular: Eucariotos
Animais
Membrana Plasmática
- Define o limite da célula e é uma barreira a livre passagem de íons e
compostos carregados.
- Contém proteínas transportadoras e canais iônicos que regulam a
passagem de moléculas através da membrana.
- Possui “antenas moleculares” (receptores) bem específicas que
recebem e amplificam sinais do meio externo
Núcleo
RE rugoso
Evolução do Núcleo
- Comunicação com o citoplasma através de poros nucleares no 
envelope.
- Passagem de moléculas através do poro nuclear é controlada por 
uma estrutura proteica chamada complexo do poro nuclear
- Localização do material genético dos organismos eucarióticos
- Subregiões nucleares com funções distintas: nucléolo (não são separadas 
por membranas)
- Local da replicação, transcrição e processamento de RNAs
-Tradução não ocorre no núcleo!
Separação física dos processos de transcrição e tradução permitem que as 
células eucarióticas façam controle de qualidade da síntese de RNAs
Citoesqueleto
Três tipos em eucariotos: 
•Microtúbulos (tubulina)
•Microfilamento (actina)
•Filamentos intermediários (vimentina, desmina, queratina...)
Procariotos: estruturas semelhantes aos microtúbulos e 
microfilamentos
Funções: 
•conferir polaridade e forma as células, 
•participam no processo de mitose e divisão celular
•transporte de biomoléculas e organelas com auxílio de proteínas 
motoras utilizando energia derivada de ciclos de hidrólise de ATP
Divisão Celular 
Citoesqueleto
Retículo Endoplasmático Rugoso e Liso
ribosossomos
associados
RER = síntese de proteínas secretadas e de membranas
REL síntese de ácidos graxos e fosfolipídeos
modifica ou detoxifica compostos hidrofóbicos (pesticidas), 
herbicidas e compostos carcinogênicos
Complexo de Golgi
Lisossomo: principal sítio de digestão intracelular
- Inúmeras hidrolases ácidas
Proteases
Nucleases
Glicosidases
Lipases e Fosfolipases
Fosfatases e Sulfatases
Autofagia
Hepatócitos
Fagocitose
Peroxissomo
-Detoxifição
-Degradação de ácidos graxos de cadeia muito longa
Urato oxidase
Além da mitocôndria e do RE, um importante sítio de consumo de oxigênio!
Sem produzir ATP...
PEROXISSOMOS: utilização de O2 e H2O2 para oxidação molecular
RH2 + O2 R + H2O2
H2O2 O2 + H2O
CATALASE
Mitocôndria
Síntese de proteínas MITOCONDRIAIS
Compartimentos das rotas SECRETÓRIA e ENDOCÍTICA
As organelas podem ser isoladas para estudo
Organização Celular: Eucariotos
Plantas
Núcleo
Parede celular
Cloroplasto
Vacúolos
Cloroplastos: evolução de bactérias endosimbionticas 
fotossintetizantes
http://www.biology.iupui.edu/biocourses/N100/images/ch9chloroplast.jpg
Síntese de proteínas CLOROPLASTIDIAIS
Desenvolvimento de Plastídeos
Teoria Quimiosmótica
Peroxissomo / Glioxissomo
Peroxissomo
Glioxissomos = são peroxissomos especializados
de sementes germinativas
Fotorrespiração 
ou Ciclo C2
Parede Celular
Celulose, hemicelulose e glicoproteinas
(5 – 10% de glicoproteínas)
-Micro- e macroporos
-Protecão contra pressão de turgor
Bibliografia
ALBERTS, B. e col. Biologia Molecular da Célula. 4ª ed. Artmed, 2004.
KERBAUY, B.G. Fiosiologia Vegetal. Guanabara Koogan, 2004.
NELSON, D.L. e COX, M.M. Princípios de Bioquímica. 4ª ed. Sarvier, 2005.
Ligação dupla
Ligação
simples
Características do Carbono
- Carbono pode formar ligações 
simples com átomos de hidrogênio, 
e ligação simples e dupla com 
átomos de carbono, oxigênio e 
nitrogênio. 
-O carbono tem habilidade de 
formar ligação simples e estável 
com outros átomos de carbono
Cada átomo de carbono pode 
formar ligações simples com outros 
quatro átomos
Ligação dupla
Ligação
simples
Características do Carbono
Dois átomos de carbono também 
podem compartilhar dois ou três 
pares de elétrons, então formam 
duplas ou triplas ligações
As quatro ligações que o átomo de 
carbono pode fazer adquirem 
arranjo tetraédrico com ângulo de 
109.5 entre as duas ligações 
O carbono pode formar ligações 
covalentes simples, duplas ou 
triplas.
A ligação covalente é caracterizada 
pelo compartilhamento de um ou 
mais elétrons entre átomos, 
causando uma atração mútua 
entre eles, que mantêm a 
molécula resultante unida
Funções orgânicas resultantes
As biomoléculas são constituídas por múltiplas funções orgânicas…
Biomacromoléculas
Carboidratos
Nucleotídeos
ProteínasLipídeos
Ácidos Nucleicos
Aminoácidos
Cholesterol, the major sterol in animal tissues, is amphipathic,
with a polar head group (the hydroxyl group at C-3) and a
nonpolar hydrocarbon body. Similar sterols are found in other
eukaryotes: stigmasterol in plants and ergosterol in fungi, for
example. Bacteria cannot synthesize sterols; a few bacterial
species, however, can incorporate exogenous sterols into their
membranes.
LEHNINGER, A.L. NELSON, D.L. e COX, M.M. Princípios de
Bioquímica. 4ª ed. Sarvier, 2005.
Lipídeos: exemplo de particularidades em vegetais
ÁGUA e SOLUBILIDADE
ÁGUA
Componente e solvente universal
ESTRUTURA DA ÁGUA
- Não linear (ângulos)
- Polar - dipolo (positivo e negativo)
Cargas Parciais!!!!
ELETRONEGATIVIDADE
Afinidade relativa por elétrons dos elementos
H2O COMO SOLVENTE 
O
H
H
Soluto – Soluto Soluto – H2O
Sal e açúcar interagem com H2O
H2O NÃO DISSOLVE COMPOSTOS APOLARES
Colesterol
- Presença de muitos grupamentos C-H
- Ausência de pólos positivos e negativos
COMPOSTOS APOLARES 
NADH
NADPH
FADH2
NAD+
NADP+
FAD
Proteínas
Polissacarídeos
Lipídios
Ácidos Nucléicos
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