Slides da Aula de Biologia Geral - Origem, estrutura e evolução das células

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22/08/2013
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Origem, 
estrutura e 
evolução das 
células
História da célula
 Robert Hooke:
 1665: observação da cortiça sob microscópio;
 Pequenas cavidades semelhantes à uma 
colmeia  células;
Teoria celular
 Criada em 1838-39 (séc. XIX):
 Célula foi reconhecida como 
unidade funcional de todos os 
organismos vivos;
1. Todos os seres vivos são formados 
por células;
2. Todas as reações metabólicas 
ocorrem dentro da célula;
3. Cada célula origina-se de outra 
célula;
4. As células são portadoras de 
material genético.
Teoria celular (cont.)
 Complementada por Claude Bernard:
 Estabilidade controlada do meio interno 
(homeostase);
 “A vida em si existe apenas na célula. O resto são 
mecanismos auxiliares para tornar a vida 
possível”
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Célula x Energia
 1ª Lei da termodinâmica:
 Energia não pode ser criada ou destruída, mas 
pode ser convertida de uma forma à outra;
 2ª Lei da termodinâmica:
 “Não existe processo natural cujo único resultado 
seja resfriar um reservatório de calor e realizar 
trabalho externo.” Lord Kelvin – Físico.
Em sistemas fechados, a entropia sempre aumenta;
Ordem  Caos
Espontaneamente.
Hipóteses para o 
surgimento da vida
1. Abiogênese:
 Defendida por Aristóteles, Newton, etc.
 Vida seria o resultado da ação de um princípio 
ativo sobre matéria inanimada, a qual se tornava, 
então, animada;
 Fenômeno natural  geração espontânea;
 Van Helmont (1577-1644):
 Cheiro dos pântanos  rãs;
 Roupa suja  ratos;
 Intestinos  vermes;
 Carne putrefata moscas.
Francesco Redi
Negação da abiogênese (1668): “Qualquer forma de vida vem da vida”
Um dos fundadores da biologia experimental, parasitologia e entomologia.
Louis Pasteur
 Refutou definitivamente 
a teoria da abiogênese:
 Solução nutritiva fervida;
 Só crescia 
microrganismos ao 
quebrar o gargalo do 
aparato ou incliná-lo de 
forma a tocar a curva;
 O ar contém partículas 
sólidas que originam os 
microrganismos 
micróbios.
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Hipóteses para o 
surgimento da vida
2. Modelo evolutivo de 
Oparin:
 Coacervados;
 Agrupamento de 
moléculas catalíticas;
 Isolamento do meio 
seleção de “indivíduos”;
Como surgiram essas moléculas?
Surgimento da terra...
 Sistema solar: 4,6 bilhões de anos;
 Nuvem de gás e partículas 
começou a se contrair;
 Bombardeamento por corpos 
celestes:
 Puxados pelos campos 
gravitacionais;
 Aconteceu até 3,5 b.a.;
 Efeitos do bombardeamento:
 Temperatura da Terra primitiva;
 Composição da atmosfera;
 Entrega de elementos biogênicos 
(fosfatos, p.e.);
 Atraso na origem da vida 
(frustração de impacto); Surgimento da vida: 3,8 b.a.
Atmosfera primitiva
 CH4 (metano);
 NH3 (amônia);
 H2S (sulfeto de hidrogênio), e;
 H2O (água).
 Primeira atmosfera teria sido erradicada pelos 
bombardeamentos;
 De onde teria vindo a atmosfera que originou a 
vida?
Resfriamento da terra e atividade vulcânica:
• H2O;
• CO2;
• N2.
Condições climáticas da 
terra primitiva
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Miller & Urey (1953)
Baseado em Алекса́ндр Ива́нович 
Опарин (Aleksandr Ivanovich 
Oparin)  Geração de A.a.
H2O, CH3, NH3 e H
Escala geológica do 
tempo
Além disso: Panspermia
Algumas moléculas teriam viajado por meteoritos:
Sistemas mais antigos  sistemas novos.
Outras hipóteses
3. Criacionismo:
 Criação do mundo em 6 dias;
 Baseia-se no livro de Gêneses e tem Deus como 
criador de tudo;
4. Biogênese:
 Os seres surgem de outros seres vivos – Evolução;
 A vida surgiu de uma estrutura simples capaz de 
se autoduplicar;
 Evolução das espécies  duplicações com 
mutações.
Para haver EVOLUÇÃO é preciso que haja HEREDITARIEDADE!
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Biogênese
 Iniciou-se a 3,5 – 3,6 b.a.;
 Síntese dos monômeros;
 Aminoácidos;
 Açúcares;
 Ácidos graxos;
 Bases nitrogenadas;
 Síntese dos polímeros;
 Proteínas;
 Polissacarídeos;
 Lipídeos;
 Ácidos nucleicos;
Polímeros se 
associam 
COACERVADOS!!!
Coacervados 
Formas mais próximas 
do PROTOBIONTE
Protobionte
 Fox (1957) demonstrou a formação 
espontânea de microesferas proteicas 
 associação leva à formas mais 
complexas  organismos heterotróficos;
 Autocatálise:
 Catalisador é substrato de uma das 
reações químicas;
 Hiperciclos:
 Sistema circular de reações catalíticas, 
onde um produto é substrato para uma 
nova enzima;
Quais foram as primeiras 
moléculas hereditárias?
Características DNA PROTEÍNA RNA
Atua como enzima Não Sim Sim
Conserva informação Sim Não Sim
Autoreplicação Não Não Sim
Hipótese do “mundo de RNA”
Etapas da evolução 
celular
 Síntese abiótica e acúmulo de subunidades (aas, 
nucleosídeos, ác. graxos, etc);
 Condensação das moléculas da etapa I 
formação de polímeros;
 Formação de colóidesmicroesferas, 
coacervados  individualização;
 Elementos das etapas I e II desenvolvem 
propriedade de replicação, formando o primeiro 
genoma de RNA (autocatálise).
Tempo estimado para alcançar esse estágio: 100 milhões de anos!
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Protobionte
 Células simples;
 Unicelulares;
 Anaeróbicos;
 Hipertermófilos;
 Químio-autotróficos;
 Procariontes;
Modelo de protobionte
Evolução na obtenção 
de energia
 A obtenção de energia pelas células ocorreu na 
sequência:
 Fermentação;
 Heterotróficos anaeróbicos;
 Quimiossíntese;
 Autótrofos;
 Fotossíntese;
 Autótrofos  alteração da atmosfera;
 Respiração aeróbica;
 Heterotróficos aeróbicos.
Evolução da vida na terra Tipos de células
Procariontes
 Bactérias e arqueias;
 Pouca organização 
interna, ausência de 
núcleo;
 Pequenas (1-2 μm);
Eucariontes
 Dos protistas aos 
mamíferos, fungos e 
plantas;
 Organelas 
membranosas;
 Presença de núcleo;
 5 – 100 um, algumas 
podem ser vistas a olho 
nu.Solitárias x comunitárias;Formas definidas x indefinidas;
Sedentárias x migratórias;
Incolores x coloridas;
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Células procarióticas Procariótica à Eucariótica
Teoria da endossimbiose Célula eucariótica
 Sistema de endomembranas possibilitou:
 Maior crescimento celular;
 Maior especialização, divisão de tarefas entre 
componentes celulares e eficiência metabólica;
 Facilidade no contato e na aglomeração 
intermolecular;
 Maior proteção do material hereditário;
 Maior diversidade de rotas metabólicas.
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Eucariotos unicelulares -
protistas
T. cruzi
Giardia lamblia
Também algumas leveduras (fungos)
Unicelular  Multicelular
 Vantagens:
 Longevidade;
 Proteção de órgãos internos;
 Expressão diferenciada de genes  economia 
de energia;
 Surgimento de novos padrões de comunicação;
 Diversidade de funções celulares e aumento da 
eficiência;
Células vegetais
 Apresentam:
1. Parede celular  rigidez e forma;
2. Vacúolos  ocupam até 75% do volume celular;
3. Cloroplastos  realizam a fotossíntese;
 Não apresentam:
1. Centrossomos (exceção de algumas algas).
Células animais são 
especializadas
 Mesmo conteúdo genético, diferentes funções;
 Tecido epitelial;
 Tecido conjuntivo;
 Tecido muscular;
 Tecido nervoso;
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Organização celular
 Acelulares (vírus, viróides e príons);
 Celulares
 Procariontes;
 Eucariontes:
 Unicelulares;
 Pluricelulares:
 Sem tecidos (fungos);
 Com tecidos:
 Aclorofilados (animais)
 Clorofilados (plantas).
Classificação dos seres 
vivos (Woese, 1977)