origem da vida e Organização celular

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Origem da vida e organização celular 
Gisele Lopes de Oliveira
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Um dos mais importantes avanços da história da biologia:
 - todos os organismos são compostos por células. 
Palavra “Célula”: há cerca de 300 anos.
Sec XVII – Robert Hooke.
Microscópio de 
Hooke, 1665.
Células de cortiça
observadas por Hooke
“Pequenos compartimentos”:
Cavidades separadas por
 paredes.
Célula: Unidade
 básica da matéria
 viva.
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1838 - Mathias Schleiden (Botânico)
Todos os tecidos de plantas: massas organizadas de células 
1839 – Theodor Schwann (Zoólogo)
Base celular para todos os organismos vivos.
1858 - Rudolf Virchow (Patologista)
As células se originam de células preexistentes.
“Onde uma célula existe, deve ter anteriormente existido uma outra célula, do mesmo modo que um animal só se origina de outro animal e uma planta de outra planta”.
Marco do início da Biologia Celular
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Conceito moderno – Teoria Celular:
Todos os organismos vivos – constituídos por uma ou mais células.
As reações químicas de um organismo vivo – ocorrem dentro das células.
As células originam-se de outras células.
As células contêm a informação hereditária dos organismos.
1859 – Charles Darwin 
Teoria da Evolução: “The origin of species”
Não há descontinuidade entre as células atuais - e os organismos que elas compõem – e as células primitivas que apareceram na Terra há cerca de 3,5 bilhões de anos atrás.
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Origem e Evolução dos Seres Vivos
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Universo:
Origem suposta: 15 bilhões de anos
Está em expansão
Terra: formada pelo mesmo material que compõe os corpos do Sistema Solar e tudo no Universo
Origem
Toda matéria – reunida num espaço muito pequeno –
densidade muito alta e temperatura muita alta – infinita.
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- Explosão: Big Bang
- Temperatura muita alta – tudo era radiação
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Do Big Bang à Via Láctea
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Evidência do Big Bang
 Radiação remanescente
 - espectro de radiação no Universo – ainda hoje.
Outros Universos – originado da mesma maneira
 - Jamais conheceremos
 - Muito distantes e a 
 luz não nos alcançaria
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Evolução do Universo
 temperatura e densidade. 
Condições – formar matéria – Nucleogênese
 - próton, nêutrons e elétrons.
 - elementos mais leves – H (74%) e He (26%)
13 bi aa – estrelas e galáxias foram formadas. 
Via Láctea – 8 bi aa
Sistema Solar – 4,6 bi aa 
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Reações nucleares - ocorrem nas estrelas para formarem elementos do Hélio até o Ferro:
 • Fusão de Hidrogênio = Hélio.
 • Fusão de Hélio = Carbono, Oxigênio e Neônio.
 • Fusão de Carbono, Oxigênio e Neônio = todos os 
 elementos até o Silício.
 • Fusão de Silício = todos os elementos até o Ferro.
Hans Albrecht Bethe (1906- 2005): um dos responsáveis pelas descrição de como a fusão nuclear podia produzir a energia que faz as estrelas brilharem. Teoria - publicada no seu artigo “A Produção de Energia nas Estrelas”, 1939, que lhe valeu o prêmio Nobel em 1967.
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Via Láctea
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Estrelas 
 H e He
 Fusão de 4 núcleos de H 1 4He
 Libera muita energia
 Queima de H – bilhões de anos
 Calor produzido – liberado por radiação
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Há estrelas - H e He Fe
Camada externa – concentração de H, He, C, O ...
 não queimados.
 temp. – muita energia é liberada em pouco tempo:
 explosão
Espetáculo para os astrônomos
 – fase Supernova
Cada galáxia - 2 a 3 explosões
 por século
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Supernova
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Nebulosa de Caranguejo – resíduos de uma Supernova - 1054
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A supernova - descoberta por estudantes da Universidade College London. 
Observada: 24/01/2014
Designação preliminar: PSN (Preliminary SuperNova) J09554214+6940260, mas logo ela deve receber um nome melhor. A supernova surgiu como uma luz brilhante na galaxia Messier 82, também conhecida como a Galáxia do Charuto, localizada a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância. 
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Estrelas mais recentes 100 a 1000x + Fe
Possivelmente - explosão de uma Supernova:
 Nebulosa Solar Sol e seus planetas.
Sistema Solar – possui elementos mais pesados e vários constituintes químicos – recente.
 Corpos do Sistema Solar – satélites, asteróides ... formaram-se ao mesmo tempo.
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Formação e evolução da Terra
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Condensação de partículas de nuvem interestelar aprisionadas pela gravidade do sol recém formado 
 – 4,5 bi a
Acresção: a partir da formação da gravidade ocorreu a atração de grande quantidade de meteoros e matéria espacial que contribuíram para a formação da crosta e da atmosfera
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Acreção
4,5 bi a – Terra não tinha vida
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Vulcanismo e formação da protoatmosfera
Com o início do resfriamento e solidificação superficial - interior mais quente e pastoso - expelindo magma e gases - contribuindo para a formação da protoatmosfera
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Esfriamento
Durante 500 Ma ocorreu o esfriamento da crosta com a formação das rochas.
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Hipótese – NASA
Vida extraterrestre - Marte
1984 – meteorito na Antártica com 
 formas de vida semelhantes à 
 bactérias: 3,6 bi a
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Hipótese - Cometas
Terra:
Bombardeada por cometas, ricos em moléculas simples e complexas
 – originaram a vida
1997 – Haley – expeliu toneladas de H2O, CO, álcool metílico, cinidreto, formaldeído...
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Origem da vida
Evolução química a mais aceita pela categoria científica.
A vida surgiu a partir do arranjo entre moléculas mais simples, aliadas a condições ambientais peculiares, formando moléculas cada vez mais complexas, até o surgimento de estruturas dotadas de metabolismo e capazes de se autoduplicar, dando origem aos primeiros seres vivos. 
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Surgimento da vida
PROTOGENES
CÉLULAS PRIMITIVAS (heterotróficas anaeróbias)
Precipitações com descargas elétricas - lavaram substâncias da protoatmosfera (H20, H2, CH4, C02, NH3)
Formaram longas moléculas orgânicas - complexaram e adquiriram capacidade de isolamento replicação (3,8 Ma)
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Origem da vida
1ºs fósseis – 3,5 bi a – Nordeste da Austrália. Procariotos. Microfósseis 
– ampliados 260x 
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Mudanças dos níveis de oxigênio na atmosfera e surgimento dos seres vivos na Terra. (Biologia Molecular da Célula, Alberts et al., 1994)
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Heterotróficos
Autotróficos
Cianobactéria
Algas
Bactérias
Animais
Plantas
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“ O que move a vida é um modesto fluxo mantido pela luz do sol”.
“A vida na Terra depende da habilidade das plantas em capturar a energia do sol e usá-la para produzir moléculas necessárias para manter os organismos vivos”.
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 CÉLULAS
Dois aspectos essenciais:
Membrana plasmática.
Material genético: regula as 
 atividades das células.
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Eucarióticas
Grande e circular molécula de DNA.
Proteínas frouxamente associadas:
- Cromossomo simples.
DNA linear.
Fortemente ligado à proteínas:histonas.
- Cromossomos complexos.
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Cél. procariótica (E. coli)
Cél. eucariótica (plasmócito)
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Núcleo:
Compartimento mais proeminente;
Incluso em duas membranas
Concêntricas (envelope nuclear)
Contém moléculas de DNA.
Célula Eucariótica
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Ribossomos
Células eucarióticas e procarióticas
Produção de moléculas de proteínas a 
partir de subunidades de aminoácidos.
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Que evento podemos considerar como um dos mais
 importantes na evolução da vida na Terra?
Origem dos Eucariotos 
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Teoria Endossimbiótica
Hipótese para a origem de mitocôndrias e cloroplastos.
Tamanho de 1 a muitos μm, tem DNA próprio e reproduzem-se por simples divisão.
Estrutura mais complexa que das mitocôndrias. Possuem DNA próprio e reproduzem-se por simples divisão.
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Mitocôndrias e cloroplastos são descendentes de bactérias
– capturadas
e adotadas por alguma antiga célula hospedeira. 
Anscestrais das mitocôndrias e cloroplastos: endossimbiontes.
Organismo que vive dentro de outro organismo diferente.
Endossinbiose: profunda influência sobre a diversificação dos eucariotos.
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Mitocôndria
Evolução de alguma célula hospedeira procariótica para um primitivo fagócito.
Sem parede celular,
 heterotrófica.
Endocitose
Relação simbiótica
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Transformação de um endossimbionte em uma organela.
Perda da parede celular do endossimbionte.
DNA do endossimbionte e muitas de suas funções:
 - gradualmente transferidas para o núcleo do hospedeiro.
Genomas (mitocôndria e cloroplastos) atuais: muito pequenos.
Não podem viver fora da célula eucariótica.
São autossuficientes nas replicações.
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Célula eucariótica
primitiva
Célula eucariótica
primitiva capaz de
realizar fotossíntese
Cloroplasto
Cianobactéria ancestral 
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VÍRUS
 Existência dos vírus – reconhecida há 100 anos.
 Vírus - derivaram-se de componentes genéticos de células hospedeiras que se tornaram autônomas. Genes que adquiriram a capacidade de existir independentemente da célula.
 Os vírus evoluíram a partir de células de vida livre, embora não haja evidências de que os vírus evoluíram a partir de bactérias. Infelizmente não existem fósseis dos vírus. 
Embora a virologia exista como ciência apenas há cerca de 100 anos, os vírus provavelmente têm estado presente nos organismos vivos desde a origem da vida
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OS VÍRUS NÃO SÃO SERES CONSTITUÍDOS DE CÉLULAS. 
 Estão entre os menores e mais simples agentes infecciosos. 
 São parasitas intracelulares obrigatórios.
 São tão pequenos que não podem ser visualizados por um microscópio ótico comum, sendo necessário para isto, o emprego de um  microscópio eletrônico. 
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Três propriedades principais distinguem os vírus de outros microrganismos: 
Tamanho: os vírus são menores que outros organismos - variam de 10 nm a 300 nm. As bactérias possuem aproximadamente 1000 nm e as hemácias 7500 nm de diâmetro. 
Genoma: o genoma dos vírus pode ser formado de DNA ou RNA, nunca ambos (os vírus contêm apenas um tipo de ácido nucléico). 
Metabolismo: os vírus não possuem atividade metabólica fora da célula hospedeira; eles não possuem atividade ribossomal ou apararelho para síntese de proteínas. 
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Perguntas para próxima aula:
Como a coevolução pode estar relacionada a saúde?
Qual a relação entre evolução, virulência, resistência (bacteriana, viral...) e saúde?