Aula 1 - A origem da vida e as macromoméculas formadoras da vida

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Dr. Cleto Kaveski Peres
Desenvolvimento Rural e Segurança Alimentar - UNILA
 Biologia estuda a VIDA
 Mas, e o que é VIDA?
 De um modo geral, ser vivo exibe os seguintes 
fenômenos pelo menos uma vez durante a sua 
existência:
 Crescimento
 Metabolismo
 Movimento
 Reprodução
 Resposta a estímulos
 Definição de Francisco Varela e Humberto 
Maturana:
 “um sistema autopoiético (que gera a si próprio) 
de base aquosa, limites lipoproteicos, metabolismo 
de carbono, replicação mediante ácidos nucléicos e 
regulação protéica, um sistema de 
retroalimentação negativa inferior subordinada a 
uma retroalimentação positiva superior”
 O método hipotético-dedutivo
 Por que estudar biologia?
 Ser humano é curioso provavelmente curiosidade já
foi um valor de sobrevivência!!
 Biologia está centrada em duas perguntas
complementares: Como? Por quê?
 Hipóteses
 Exemplo: ervas daninhas como? por quê?  novas 
idéias…
 Método hipotético-dedutivo tem 5 estágios:
 Observação
 Questionamento
 Formulação de hipóteses (tentativas de responder)
 Realização de predições (baseadas nas hipóteses)
 Teste das predições (observações adicionais ou
experimentos)
 Quando experimentos dão suporte a hipótesemuitos
tipos de evidências Teoria
 Ciência e Pseudociência
 Ciência: observações formulação de hipóteses 
 testes  aceitação e rejeição...
 Pseudociência: dogmas ou afirmações iniciais que
não podem ser testadas
 O que é antigo?  Escala de tempo
 Evolução depende de um longo tempo
 Evolução ocorre sem “metas finais”
 Marcos evolutivos acontecimentos significativos
 Toda a matéria (viva ou não) é formada por
substâncias químicas átomos
 Átomos se combinam em moléculas
 Surgimento da vida
 Terra: 4,5 bilhões de anos
 Fósseis mais antigos: 3,5 bilhões de anos 
evidências (C) do surgimento a 3,85 bilhões de 
anos
 Extinção e restabelecimento?
 Origem em outra parte do universo?
 Meteorito de Marte na Antártica com 3,6 bilhões de anos com 
remanescentes de formas de vida
 Experimento de Stanley Miller baseado em Oparin
 Precursores das primeiras células  agregados 
simples de moléculas micro-esferas 
proteinóides
 Crescimento pelo acúmulo de material e divisão em 
esferas menores
 Moléculas orgânicas  fonte de energia
 Evoluíram e tornaram-se mais complexas  cada vez 
mais capazes de controlar seus destinos
 Adquiriram capacidade de crescer, reproduzir e passar 
as características para gerações subsequentes
hereditariedade
 Primeiros organismos  céls que satisfaziam 
necessidades energéticas consumindo os compostos 
orgânicos  HETERÓTROFOS
 A medida que aumentaram em número 
esgotamento das moléculas orgânicas que 
dependiam  competição  de quem podia fazer 
uso eficiente das limitadas fontes de energia
 Surgimento de céls com capacidade de produzir suas 
próprias moléculas ricas em E a partir de materiais 
inorgânicos simples  AUTÓTROFOS (3,4 bilhões 
anos)  fotossíntese
 Evolutivamente  cenário atual: canalização da E 
radiante solar pelos autótrofos e depois para todas as 
outras formas de vida
 A medida que os organismos fotossintetizantes 
aumentaram em número  alteraram a superfície da 
Terra
 Quebra da H2O  liberação de O2 duas consequências:
 Na camada externa da Terra  conversão em O3 possibilidade de 
viver em regiões mais superficiais
 Possibilidade mais eficiente de utilização das moléculas 
RESPIRAÇÃO
 Organismos + complexos  surgimento dos 
Eucariotos (1,5 bilhões de anos)  organelas
 Primeiros organismos reprodução por
duplicação clones
 Surgimento da reprodução sexual  combinação
da informação genética > variabilidade > 
adaptabilidade
 Ambiente muda!!
 No início da história evolutiva  organismos 
fotossintetizantes eram céls microscópicas 
flutuando abaixo da superfície  recursos 
exaurindo  vida mais abundante em direção às 
praias
 Costão rochoso  ambiente mais complicado 
organismos cada vez mais complexos em estrutura
 Paredes celulares + fortes, estruturas de fixação, 
conexão entre tecidos
 650 milhões de anos  surgimento de organismos 
com muitas células interligadas 
MULTICELULARES  especialização
 Condições ambientais tendem a mudar
rapidamente organismos somente se 
conservam em uma determidada faixa
 Solução: manutenção pelo ajuste metabólico (de 
temp., luz, nutrientes, produtos químicos ou agentes
estranhos)HOMEOSTASE
 Colonização do ambiente terrestre
 Requisitos para um fotossintetizante: Luz, H2O, 
CO2, O2 e minerais
 Na terra (ar)  abundância de Luz, O2 e CO2 e 
minerais (na maioria das vezes)
 Limitação para plantas  H2O
 Estratégia para lidar com a falta de água
 Enorme diversificação da vida
 Surgimento do homem
 Agricultura
 Escrita história documentada
 Linha do tempo
 Princípio básico todos os organismos são
descendentes de um único organismo
variabilidade com aumento de informação
surgimento de diferentes “linhagens”que não se 
cruzam ESPÉCIES
 OBS.: TODOS os organismos são adaptados
 OBS.2: Não existem espécies mais evoluídas
 O que estuda a Biologia? Dois temas principais:
 Estruturas e processos do simples ao complexo, do 
pequeno ao grande
 Padrões da evolução da vida determinação de como
os processos evolutivos resultaram nas linhagens
 Esses duas formas de estudo sintetizam Relações
hierárquicas entre os organismos e o papel dessas relações no 
espaço e tempo
 Níveis hierárquicos
 Em cada nível propriedades coletivas + 
propriedades emergentes
 Ex.: H (gás) + O (gás) = H20 (líquido)
 Ex2.: conjunto de células = organismo
 Ex3.: conjunto de células nervosas = memória
 Macromoléculas
 Todos os organismos são formados basicamente
por 4 tipos:
 Proteínas
 Carboidratos
 Lipídeos
 Ácidos nucléicos
 OBS.: proporção semelhante entre os organismos
Quanto
ingerimos
moléculas são
quebradas e 
remodeladas
 Funções: armazenamento de E, suporte
estrutural, proteção, catálise, transporte, defesa, 
regulação, movimento e hereditariedade cada
macromolécula várias funções
 Macromoléculas são POLÍMEROS muitos
monômeros (ligados covalentemente)
Sempre
com gasto
de Energia
 Proteínas
 Envolvidas no suporte estrutural, proteção, 
catálise, transporte, defesa, regulação e 
movimento
 Grande variação no tamanho
 Muitas são enzimas aumentam a velocidade das 
reações químicas catálise
 Cada reação uma enzima específicamodelo
chave-fechadura
 Proteínas são formadas por aminoácidos
cadeia polipeptídica (estrutura primária)
 Número, qualidade e sequência dos a.a. 
determinam o polipeptídeo
 Número muito grande de possibilidades
 Ex.: (2)20x20=400, (3)20x20x20=8000…. (100)=20100
 OBS.: polipeptídeo com 100 a.a.  proteína pequena!!
 Estrutura secundária
 Padrões repetidos numa cadeia formado por
pontes de H
 2 tipos:
 alfa-hélice enrolada ex.: proteínas fibrosas
(queratinas – cabelo)
 beta-pregueada duas ou mais cadeias próximas (teia)
 Estrutura terciária
 Dobramentos formados pelos grupos R (pontes 
dissulfeto, cadeias laterais hidrofóbicas, força de 
van der Waals e interações iônicas) mantidos
pelas pontes de H
 Estrutura quaternária
 Muitas proteínas tem uma ou mais cadeias
polipeptídicas (subunidades)
 Ligadas pelos grupos R
 Ex.: Hemoglobina
 Por quê toda essa estrutura?
 Formas específicas superfície  determina
função
 União de céls adjacentes
 Criação de canais na membrana
 Aceleração de uma reação química
 Atividade enzimática
 Reconhecer partículas estranhas (vírus p.ex.) e inativar
 Recepção de sinais químicos (hormônios p.ex.)
 Proteínas são sensíveis a condições ambientais
quebram ligações fracas mudam a estrutura
terciária DESNATURAÇÃO  perda da função
geralmente irreversível
 Temp., pH, sal …
 Carboidratos
 Compostos contendo átomos de C ligados a H e 
grupos hidroxila (OH)  H-C-OH  (CH20)
 Doispapéis principais:
 Fonte de E  liberada gradativamente (das ligações C-C 
e C=O)
 Servem como esqueletos de C  formam outras
moléculas
 Quatro categorias:
 Monossacarídeos – monômeros
 Dissacarídeos – dois monossacarídeos
 Oligossacarídeos – alguns monossacarídeos (3-20)
 Polissacarídeos – muitos monossacarídeos – polímeros
grandes (centenas de milhares)
 Monossacarídeos
 Ribose
 Glicose
 Frutose
 Manose
 Galactose
 Dissacarídeos
 Dois monoss. ligados covalentemente (ligações
glicosídicas)
 Ex.: glicose-frutose = sacarose, glicose-
galactose=lactose, glicose-glicose = maltose
 Oligossacarídeos
 Alguns monoss. ligados
 Geralmente se ligam a proteínas ou lipídeos
servem de sinais de reconhecimento celular
 Ex.: grupos sanguíneos (sistema ABO)
Antígenos
 Polissacarídeos
 Cadeias gigantes de monoss.
 Ácidos Nucléicos
 Polímeros especializados no armazenamento, 
transmissão e uso da informação
 Dois tipos DNA e RNA
 DNA – codificação da informação hereditária
 RNA – copiam a informação e produzem proteínas
Monômeros - nucleotídeos
 Uma ou duas fitas (pareamento)
 Importante ferramenta para estudo da evolução
 Também podem ter outros papéis na célula
 Ex.: ATP  armazenamento e transporte de E
 Lipídeos
 Grupo diverso de hidrocarbonetos todos
insolúveis em água
 Funções:
 Armazenamento de E
 Papel estrutural
 Reguladores (hormônios e vitaminas)
 Isolante térmico, elétrico e repelente de água
 Ácidos graxos:
 Cadeia longa hidrocarbonada apolar + grupo
carboxila polar
 Saturados somente ligações simples
 Insaturados uma ou + ligações duplas
 Determina fluidez e ponto de fusão
Qto maior a 
insaturação –
menor a 
interação
 Gorduras e óleos armazenam E
 Gorduras (sólido a temp ambiente)  Óleos
(líquido a temp ambiente)
 São triglicerídeos compostos de:
 3 ácidos graxos longa cadeia de hidrocarbonetos
 1 glicerol (álcool) molécula com 3 hidroxilas
• Gorduras saturadas vs. insaturadas
• Hidrogenação
• Níveis de insaturação – qualidade dos óleos
 Fosfolipídeos
 2 Ác. graxo + 1 glicerol + 1 grupo fosfato
 Formam as membranas
 Carotenóides, esteróides e vitaminas
 Diferentes do outros lipídeos
 Sintetizados por ligações covalentes do isopreno
 Ceras
 Repelentes de água estrutura altemente apolar
 Ác. graxo saturado longo + álcool de cadeia longa