Aula 9 - Classificação dos Seres Vivos

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Classificação dos seres vivos
Profa. Patrícia Gomes Cardoso
Origem da Vida e a Diversificação Microbiana
Origem da Terra - 4,6 bilhões de anos
Atmosfera da terra em tempos remotos: Baixa concentração de O2
(ambiente redutor), temperatura alta e meteoritos. Altas
concentrações de Metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), Nitrogênio
(N2), Amônia (NH3) e Cianeto de hidrogênio (NH3 + CH3= HCN).
Traços de Monóxido de carbono (CO), Hidrogênio (H2), Sulfeto de
Ferro (FeS), Sufeto de Hidrogênio (H2S).
Prováveis fontes de energia- (UV), radioatividade, calor + gases =
moléculas importantes.
Atmosfera primitiva Atmosfera atual
Hidrogênio (H2) Nitrogênio (N2)
Metano (CH4) Oxigênio (02)
Amônia (NH3) Gás carbônico (CO2)
Vapores de água Vapores de água
Gás carbônico (CO2), CO Gases nobres
Fotossíntese? 
Estromatólitos modernos compostos por cianobactérias
termofílicas, crescendo em um lago termal no Parque
Nacional de Yellowstone (~3,5 bilhões de anos)
Posteriormente: H2O, O2,
compostos orgânicos, ozônio (O3)...
Como seria o primeiro 
organismo auto-replicante?
Aleksandr Ivanovitch Oparin (1894-1980)- formação do primeiro ser vivo
a partir de moléculas orgânicas complexas. Moléculas orgânicas foram
produzidas a partir de reações ocorridas entre os gases existentes e as
reações provocadas pela energia do raios ultravioletas do Sol e pelas
descargas elétricas dos raios durantes as tempestades. Os aminoácidos
formados devem ter combinado entre si dando origem a outras
substâncias mais complexas, chamados proteínas. Essas foram se
acumulando nos mares primitivos e se juntando em minúsculos
aglomerados, que Oparin chamou de coacervados. No interior destes
ocorreram muitas reações, até que, depois de milhões de anos, surgiram os
ácidos nucleicos.
Fósseis com 3,4 bilhões de anos encontrados numa praia da costa ocidental
da Austrália revelam como eram os primeiros seres vivos. O estudo baseia-se
no achado de microfósseis de bactérias que cumprem os requisitos que
atestam uma origem biológica: constituem marcas preservadas de estruturas
tipo células, todas de um mesmo tamanho, semelhantes a fósseis que datam
dois bilhões de anos e indiciam a ocorrência de atividade biológica. E, por
fim, constituem evidência da existência de metabolismos biológicos. Estes
fósseis foram descobertos por uma equipe de cientistas da University of
Western Austrália e da Oxford University entre os grãos de areia
quartzítica numa das praias mais antigas que existem, não havendo dúvidas
relativamente à sua idade porque se situam entre dois eventos vulcânicos
bem localizados no tempo. Os valiosos microfósseis revelam que nas
primeiras formas de vida eram bactérias que, vivendo num mundo em que
ainda não havia oxigênio
(visto que não existia plantas ou algas que
realizassem a fotossíntese), dependiam
dos compostos de enxofre para obter
energia - como indicam os cristais de pirita
que estão associados aos restos fossilizados
das bactérias, que seriam um produto
secundário do seu metabolismo -,
como é o caso das bactérias
que habitam ainda hoje as fontes hidrotermais.
Possível cenário para a evolução de formas de vida 
RNA catalíticos (ribozimas)
Pressão seletiva por maior eficiência e fidelidade na replicação DNA
Organismos primitivos: reações anóxicas, fermentação, autotrofia
primitiva...fotossíntese anoxigenica e oxigênica em cianobactérias...
Estágios da Evolução Biológica 
Origem dos eucariotos modernos 
por meio de eventos 
endossimbióticos
Baseia-se na hipótese de que as
células eucarióticas evoluíram de
células procarióticas a partir de
eventos de fusão celular.
Mitocôndrias teriam evoluído quando
uma proteobactéria tornou-se um
“endosimbionte” numa célula hospedeira.
Cloroplastos evoluíram pelo
engolfamento de uma bactéria capaz de
realizar fotossíntese oxigênica
(cianobactéria).
Evidências da Teoria Endossimbiótica
Cyanophora paradoxa, protista hospedeiro de uma eubactéria 
Conceitos importantes na classificação dos seres vivos
Sistemática- Ramo da Biologia que descreve, analisa e interpreta a
diversidade biológica dos seres vivos.
Taxonomia- É a ciência de nomear e descrever os organismos vivos.
Permite estabelecer relações entre grupos de organismos de modo
que possamos diferenciá-los. Normalmente, baseia-se em
características fenotípicas: morfologia (estrutura), fisiologia e
bioquímica dos organismos vivos. Taxa (Taxon-sig) Grupos taxonômicos
onde são agrupados organismos que compartilham características
comuns.
Classificação: Agrupamento de organismos baseada em relações
evolutivas hipotéticas resultantes de análises filogenéticas.
Análise filogenética: É a ciência que estuda a relação evolutiva
(parentesco) de diferentes organismos visando estabelecer a história
evolutiva destes organismos. Utiliza principalmente métodos
moleculares para comparar características genotípicas.
Reino- Filo- Classe- Ordem- Família- Gênero- Espécie
Aristóteles: duas categorias apenas (plantas ou animais)
Carolus Linnaeus (1753): 2 Reinos (Regras para linguagem universal dos seres 
vivos que são seguidas até hoje)
Carl von Nägeli (1857) propôs que as bactérias e os fungos 
fossem colocados no reino das plantas.
Seres Vivos
Reino Animal Reino Vegetal
Classificação dos Seres Vivos
Classificação dos Microrganismos
Esquemas de 
classificação
Reinos/
Domínios
Organismos incluídos no esquema de 
classificação
Carolus Linnaeus 
(1753)
Plantas
Animais
Bactérias, fungos, algas e plantas
Protozoários e animais superiores
Ernest Haeckel 
(1865)
Plantas 
Animais
Protistas
Algas multicelulares e plantas
Animais
Bactérias, protozoários, algas, fungos 
filamentosos e leveduras
Robert 
Whittaker
(1969)
Plantas
Animais
Protistas
Fungos
Monera
Algas multicelulares e plantas
Animais
Protozoários e algas unicelulares
Fungos filamentosos e leveduras
Todas as bactérias (procariotos)
Carl Woese
(1977)
Archaea
Eubacteria
Eucarya
Metanogênicos, halofílicos e termoacidófilos
Bactérias patogênicas, do solo, da água, 
fotossintetizantes, etc.
Protozoários, algas, fungos, plantas e animais
Reino Critérios Exemplos Esquema
Monera Unicelular sem núcleo 
organizado.
bactérias
Protista Unicelular com núcleo
organizado.
protozoários
Fungos Unicelulares ou pluricelulares Bolores, cogumelos
Plantas Seres fotossintéticos
uni/ ou pluricelulares
Algas, musgos, feto, 
plantas com flor.
Animal Pluricelulares com núcleo 
organizado; nutrição por ingestão
Espongiários, 
anelídeos, 
nematodes,
cordados
Classificação de Robert Whittaker (1969)
Seis Reinos da Vida
(Cavalier-Smith)
Império Prokaryota
Reino Bacteria
Império Eukaryota
Reinos: Protozoa
Animalia
Fungi
Plantae
Chromista
Thomas Cavalier-Smith
Departamento de Zoologia/ Universidade de Oxford (Reino Unido). 
Análises de características ultra estruturais, proteína e DNA
Cavalier-Smith, T. A revised six-kingdom system of life. Biol. Rev., 73, pp.
203-266, 1998.
Cavalier-Smith, T. Only six kingdoms of life. Proc. R. Soc. Lond., 271, pp.
1251-1262, 2004.
Os Três Domínios – Carl R. Woese
Propôs elevar os três tipos de células (eucarioto e dois tipos
distintos de procariotos) para um nível acima de Reino  Domínio
Os três diferentes Domínios são diferenciados quanto às
diferenças nas sequências de nucleotídeos do rRNA, na estrutura
da membrana lipídica, nas moléculas de tRNA e sensibilidade a
antibióticos
O primeiro a reconhecer o rRNA como uma ferramenta útil na
construção de relações filogenéticas
Carl Woese- 3 Domínio, 25 Reinos
3 Reinos Archaea (Crenarchaeota, Euryarchaeota e Korarchaeota)
13 Reinos Bacteria (Proteobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria, Chlamydia, 
Planctomycetae, Flavobacteria, Chlorobia,Spirochetes, Xenobacterias, 
Thermomicrobia, Thermotogae, Thermodesulfobacteria e Aquificae)
9 Reinos Eukarya (Mycota, Chytridia, Chromista, Straminioila, Protozoa, Acheozoa, 
Animalia, Plantae e Rodophyta)
Microrganismos Procarióticos 
Domínio Bacteria
Árvore filogenética do Domínio Bacteria
Proteobacteria- maior
filo
Escherichia coli-
organismo modelo para
estudo), Pseudomonas,
Azotobacter(fixadora
de N),
Gram+: Bacillus,
Streptomyces(produtor
a de antibióticos)
Cianobactérias(fototróf
icos)
Planctomyces(aquáticas)
Espiroquetas (sífilis)
Microrganismos Procarióticos 
Domínio Archaea
Árvore filogenética do Domínio Archaea
Metanogênicos, halófilos extremos 
acidófilos
Hipertermófilos Halobacterium- pode
utilizar a luz para sintetizar
ATP)
Metanobacterium- obtêm
energia a a partir do
metano-biodegradação da
matéria orgânica)
Halófilos (altas [ ] de sais
para seu metabolismo e
reprodução
Thermoplasma (desprovidos
de PC; apresentam ótimo
crescimento em pHs
extremamente ácidos.
Microrganismos Eucarióticos 
Árvore filogenética do Domínio Eukarya
Algas- fototróficos;
cloroplastos –organelas
ricas em clorofila.
Fungos- leveduras –
unicelulares; fungos
filamentosos. Principais
agentes de reciclagem de
MO na natureza
Protozoários- não possuem
PC; móveis; algumas
espécies patogênicas.
Líquens- mutualismo
microbiano fungo + alga ou
cianobactéria.
Apresentam parede celular composta por peptideoglicano: Exceções:
Planctomyces-Pirella (proteínas) e Mycoplasma-Chlamydia (desprovidas de
parede celular);
Lipídeos da membrana com ligações éster; bicamada lipídica; Ribossomos 70S; 1
RNAs polimerases com 4 subunidades, Algumas fazem fotossíntese baseada na
clorofila; Primeiro aminoácido das proteínas –Metionina modificada-
Formylmetionina; Sensibilidade a antibióticos que inibe ribossomos 70S
(organelas)
Domínio Bactéria
Domínio Archaea
Formam uma monocamada lipidica; Apresentam parede celular composta de
pseudopeptideoglicano ou proteínas, glicoproteínas ou polissacarídeos; Lipídeos na
membrana do tipo isoprenóides com ligações eter; Ribossomos 70S, mas algumas
etapas da síntese protéica semelhante a de eucariotos; Polimerases com 8 a 12
subunidades; Não realizam fotossíntese;
Crescimento acima de 80oC;
Apresentam moléculas de tRNA modificadas;
Primeiro aminoácido das proteínas –Metionina;
Sensibilidade a antibióticos que inibe ribossomos 80S.
Geralmente apresentam celulose ou quitina na parede celular;
Ausência de ácido murâmico na parede celular; Lipídeos da membrana com ligações
éster;
Ribossomos 80S e 70S (organelas);
3 RNAs polimerases com 10 a 12 subunidades
Crescimento na temperatura máxima de 62oC;
Fotossíntese baseada na clorofila presente nos cloroplastos;
Primeiro aminoácido das proteínas –Metionina;
Sensibilidade a antibióticos que inibe ribossomos 80S e 70S (organelas)
Domínio Eukarya
Requisitos para que uma molécula possa representar relações evolutivas
verdadeiras entre os organismos:
1- A molécula deve ser de distribuição universal no grupo escolhido para
o estudo
2- Deve ser funcionalmente homóloga em cada organismos – função
idêntica.
3- É crucial que as duas sequências de nucleotídeos da moléculas possam
ser alinhadas adequadamente, permitindo a identificação de regiões com
homologia de sequência, bem como variância de sequência.
4- Deve sofrer alterações em uma taxa comensurável em relação à
distância medida.
Filogenia Molecular
Primeiras tentativas utilizaram sequencias de proteínas (1965–1977): ATPase,
RecA. Sequenciamento de proteínas foi desenvolvido antes do sequenciamento
de DNA. Algumas proteínas podem ser facilmente isoladas.
Mudanças na sequencia de proteínas refletem mudanças na sequencia de
DNA.
Filogenia Molecular
Carl Woese e seus colaboradores escolheram o rRNA como uma
ferramenta para estudos de sistemática molecular (cronômetro
evolutivo):
1. Encontrado em todas as células e mesmo no genoma de
organelas (mitocôndrias e cloroplastos)
2. Funcionalmente constantes
3. Abundante 0,3- 0,4% do genoma e fácil de ser isolado e
purificado.
4. Interage com várias outras moléculas de RNA e proteínas.
5. O rRNA contêm regiões com taxas de evolução distintas
(regiões de alta pressão de seleção e regiões de baixa pressão
de seleção).
6. Possui tamanho adequado para estudos comparativos e análise
estatística.
7. Projeto Banco de Dados Ribossomais (RDP)-
(http://rdp.cme.msu.edu/html/)
GenBank (EUA) 
DDBS (Japão)
EMBL (Alemanha)
Ribossomos
Estrutura secundária do rRNA de 
representantes dos 3 domínios
Sequenciamento de um gene de RNA ribossomal
Preparo de uma árvore filogenética a partir de sequências de rRNA 16S