Aula 1. Origem e evolução das células

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Origem e Evolução das 
Células
DISCIPLINAS: 
BIOLOGIA CELULAR
Prof: Ana Paula de Lima F Matta
Objetivos da aula
1. Definir o conceito de célula e de vírus
2. Diferenciar células procariotas e eucariotas
3. Estudar as teorias sobre a origem e a evolução das
células
4. Identificar a importância da compartimentalização.
O que é célula
Pequenas unidades limitadas por membranas 
preenchidas com uma solução aquosa concentrada de 
compostos orgânicos, e dotadas da capacidade de 
criar cópias delas mesmas pelo seu crescimento e pela 
sua divisão em duas (Alberts et al., 2011)
Vírus: parasitos intracelulares obrigatórios
Porção central + porção periférica
Vírus do HIV Junqueira e Carneiro, 2012.
Para que estudar a célula?
Traz respostas sobre o que é vida e como ela 
funciona. 
Todos os organismos são constituídos por células que têm uma química 
fundamental similar e funcionam de acordo com os mesmo princípios básicos.
Alberts et al., 2011
Com a compreensão mais profunda da 
estrutura, da função, do comportamento e da 
evolução celular, é possível compreender a 
origem da vida, sua diversidade e invasão em 
cada hábitat imaginável. 
Para que estudar a célula?
Alberts et al., 2011
- Como nos desenvolvemos a partir de um único
óvulo fertilizado?
- Como cada um de nós é diferente de cada outra
pessoa na Terra?
- Por que ficamos doentes, envelhecemos e
morremos? Alberts et al., 2011
Para que estudar a célula?
Organismos-Modelo
Escherichia coli
Saccharomyces cerevisiaeReplicação de tradução
Divisão celular
Célula animal e vegetal
Alberts et al., 2011
Organismos-Modelo
Drosophila melanogaster
Genética clássica
Alberts et al., 2011
Organismos-Modelo
Caenorhabditis elegans
70% das proteínas humanas têm sósia nesse verme
Compreensão molecular da morte celular programada
Arabidops thaliana
Entendimento sobre genética, biologia molecular e 
evolução das plantas com flores.
Organismos-Modelo
Peixe-zebra
Desenvolvimento 
dos vertebrados.
Genética, desenvolvimento,
imunologia e biologia celular
de mamíferos.
Espécies vivas diferentes 
compartilham genes similares
Organismos-Modelo
Células – descendem de ancestrais comuns
Conhecimento adquirido a partir de um organismo
Contribui para a compreensão de outros
Célula procarionte
Junqueira e Carneiro, 2012
Célula eucarionte animal
Alberts et al., 2010
Organela Função
Citosol Contém muitas vias metabólicas, síntese de
proteínas
Núcleo Contém o genoma principal, síntese de DNA e
RNA.
Retículo 
endoplasmático
Síntese da maior parte de lipídeos, síntese de
proteínas para distribuição às várias organelas e à
membrana plasmática.
Aparelho de Golgi Modificação, distribuição e empacotamento de
proteínas e lipídeos para as suas secreções ou
entregas para outra organela.
Lisossomo Degradação intracelular.
Endossomo Distribuição de materiais endocitados.
Mitocôndria Síntese de ATP pela fosforilação oxidativa.
Cloroplasto Síntese de ATP e fixação do carbono pela
fotossíntese.
Peroxissomo Oxidação de moléculas tóxicas
Citosol: Conteúdo do principal (gel aquoso concentrado,
formado de moléculas grandes e pequenas) compartimento
do citoplasma, excluindo organelas envoltas por membrana.
É a parte do citoplasma que não é dividida por membranas
intracelulares.
Citoplasma: Conteúdo de uma célula que estão envolvidos
pela membrana plasmática, mas excluindo o núcleo no caso
das células eucarióticas.
Célula eucarionte vegetal
Junqueira e Carneiro, 2012
Procarionte Eucarionte
Simples Complexa
Menor tamanho Maior tamanho
Ausência de núcleo Presença de núcleo
Ausência de organelas Presença de organelas
Pobreza de membranas Riqueza de membranas
Célula animal Célula vegetal
Ausência de plastídeos Presença de plastídeos
Ausência de parede celular Presença de parede celular
Ausência de vacúolo Presença de vacúolo
Substância de reserva: glicogênio Substância de reserva: amido
Não sintetiza o próprio alimento Sintetiza o próprio alimento
Ausência de plasmodesmos Presença de plasmodesmos
Estrutura das células eucariontes
“Importância da compartimentalização”
Alberts et al., 2011
Geração espontânea X biogênese
Século XIX - Origem da vida a partir da matéria bruta
1668 – Francesco Redi – Hipótese da biogênese
Origem e evolução das células
Geração espontânea X biogênese
1745 – John T. Needham – Hipótese da abiogênese
Fonte: http://biogeneseabiogenese.blogspot.com.br/
Wikipedia
Origem e evolução das células
Geração espontânea X biogênese
1770 – Lazzaro Spallanzani– Hipótese da biogênese
Origem e evolução das células
1860 – Louis Pasteur– Hipótese da biogênese
Origem e evolução das células
Origem e evolução das células
Início do processo evolutivo: 4 bilhões de anos
Atmosfera
Vapor d’água
Amônia
Hidrogênio
Metano
Sulfeto de 
hidrogênioGás carbônico
Origem e evolução das células
Caldo primordial
Gases da 
atmosfera
Moléculas 
inorgânicas
Superfície da Terra coberta por grande quantidade de 
água disposta em “oceanos” e “lagoas”
Calor
Radiação ultravioleta
Descargas elétricas
Compostos contendo carbono
Síntese prebiótica =
Sem a participação 
dos seres vivos
Síntese Prebiótica 
Demonstração 
experimental de que ela 
é possível. 
Aparelho criado por Stanley L. Miller
Vapor d’água
Metano
Amônia 
Hidrogênio
Gás carbônico
Mistura 
submetida a
centelhas 
elétricas
Mistura líquida
de moléculas
orgânicas
inclusiva aa. 
Junqueira e Carneiro, 2012
Origem e evolução das células
Acúmulo gradual dos compostos de carbono:
1. A enorme extensão da Terra
2. O longo tempo
3. Ausência de O2 na atmosfera
“Substâncias complexas como proteínas e ácidos 
nucleicos teriam surgido espontaneamente, ao acaso”
Origem e evolução das células
RNA – Capacidade de multiplicação e evolução
Bicamadas fosfolipídicas – ao acaso e espontaneamente
DNA – Molde de RNA Determinação dos 
tipos de proteínas a 
serem sintetizadas
Origem e evolução das células
Primeira célula:
- Estruturalmente simples
- Procarionte
-Heterotrófica
- Anaeróbicas
Interrupção do processo evolutivo:
Esgotamento dos compostos de carbono formados 
pelo processo prebiótico.
Origem e evolução das células
“Teria sido difícil sustentar o processo evolutivo das 
células primitivas, se elas tivessem permanecido 
dependentes, para sua nutrição, das moléculas 
energéticas formadas por síntese prebiótica no caldo 
primordial” (Junqueira e Carneiro, 2012).
Origem e evolução das células
Células autotróficas
Fotossíntese
Acúmulo de O2 na atmosfera
Formação do ozônio O3
Aparecimento 
de células 
aeróbicas
Cobertura 
protetora
“Bactérias anaeróbicas ficaram restritas a nichos 
especiais, onde não existe O2”
Origem e evolução das células
Passo seguinte do processo evolutivo, depois das 
células procariontes autotróficas.
Surgimento das células eucariontes.
(Junqueira e Carneiro, 2012).
Origem e evolução das células
Surgimento das células eucariontes 
Teoria da invaginação de membranas
Alberts et al., 2011
Origem e evolução das células
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Surgimento das mitocôndrias: Teoria endossimbiótica
Origem e evolução das células
Alberts et al., 2011
Origem e evolução das células
Teoria endossimbiótica
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Surgimento dos cloroplastos: Teoria endossimbiótica
Origem e evolução das células
Origem e evolução das célulasEvidências a favor da teoria endossimbiótica:
1. Genoma de DNA circular
2. Dupla membrana
3. Organelas isoladas do tráfego intracelular
Junqueira e Carneiro, 2012
Padrões celulares e 
os grandes grupos de 
seres vivos
Junqueira e Carneiro, 2012
►Monera: bactérias
Protista: eucariontes unicelulares de
vida livre ou unicelulares coloniais.
►Fungi: todos os fungos
► Plantae: algas clorofícias e vegetais 
superiores
► Animalia: todos os animais
Divisão dos seres vivos com base na 
sequência de nucleotídeos no RNA ribossômico
Junqueira e Carneiro, 2012
De onde vêm os eucariotos?
Alberts et al., 2011
Unidade e diversidade 
das células
Diversidade:
-Aparência
- Função
- Necessidade química
- Especialização (eucariontes)
Alberts et al., 2011
Unidade e diversidade das células
Unidade:
-Maquinaria química básica 
Similar.
- Evolução a partir de um mesmo 
Ancestral.
Alberts et al., 2011
►ALBERTS, B; JOHNSON, A; LEWIS J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.;
WALTER, A. Fundamentos da Biologia Celular, 3 ed. Porto Alegre:
Artmed, 2011, 843p.
►JUNQUEIRA, L. C.; Carneiro, J. Biologia Celular e Molecular, 9 ed.
RJ: Guanabara Koogan, 2012. 364p.
Referências bibliográficas