aula1-2014-Células e genomas-quimica

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Células e 
genomas/química 
celular
Profa Dra Flavia Venancio Silva
Seres vivos
 “A superfície do nosso planeta é habitada 
por coisas vivas – fábricas químicas 
interessantes organizadas de forma 
complexa que recebem substâncias de sua 
vizinhança e as utilizam como matéria-
primas para gerar de si próprias”. (Alberts
et al., 2010).
Teoria celular – Todos os seres vivos 
são formados de células
Fonte: Lehninger et al., 2003. Fonte: Lehninger et al., 2003.
A hereditariedade é a parte central da 
definição da vida
Fonte: Alberts et al., (2010).
Características universais das células 
na Terra
 Todas as células 
guardam sua 
informação hereditária 
no mesmo código 
químico linear (DNA).
Fonte: Alberts et al., (2010).
Todas as células replicam seu DNA por 
polimerização a partir de um molde
Fonte: Alberts et al., (2010).
Processo de cópia da informação 
genética pela replicação do DNA
Fonte: Alberts et al., (2010).
Todas as células transcrevem partes da 
informação hereditária em uma mesma 
forma hereditária (RNA)
Fonte: Alberts et al., (2010).
Como a informação genética é transmitida 
para uso no interior da célula
Fonte: Alberts et al., (2010).
A conformação de uma molécula de 
RNA
Fonte: Alberts et al., (2010).
Todas as células usam proteínas como 
catalisadores
Fonte: Alberts et al., (2010).
A vida como um processo 
autocatalítico
Fonte: Alberts et al., (2010).
A vida como um processo 
autocatalítico
 “Os polinucleotídeos especificam a 
sequência de aminoácidos das proteínas. 
Estas catalisam muitas reações químicas, 
incluindo aquelas em que as moléculas de 
proteínas, DNA e RNA são sintetizadas. 
Esse ciclo de retroalimentação é a base do 
comportamento autocatalítico da própria 
reprodução dos organismos vivos” Alberts
et al., (2010).
Todas as células traduzem o RNA em 
proteínas da mesma maneira
Fonte: Alberts et al., (2010).
Um ribossomo em funcionamento 
durante a tradução de proteínas
Fonte: Alberts et al., (2010).
A vida demanda energia
Fonte: Lehninger et al., 2003.
A vida demanda energia
 “Uma célula viva é um sistema químico 
dinâmico operando distante do seu 
equilíbrio químico. Para uma célula crescer 
ou se duplicar, ele deve adquirir energia 
livre do seu ambiente, assim como da 
matéria-prima, para realizar as reações 
sintéticas necessárias. Esse consumo de 
energia livre é fundamental para a vida”
(Alberts et al., 2010).
Todas as células funcionam como fábricas 
bioquímicas que utilizam os mesmos blocos 
moleculares básicos de construção
Fonte: Lehninger et al., 2003.
Todas as células são envoltas por uma 
membrana plasmática
Fonte: Alberts et al., (2010).
As células podem ser alimentadas por 
várias fontes de energia livre
Obtenção de energia
livre pelos 
organismos 
Organotróficos
(alimentam-se de 
organismos)
Fototróficos
(alimentam-se 
de luz)
Litotróficos
(alimentam-se 
de rochas)
Açúcares, aminoácidos,
hidrocarbonetos e 
gás metano
Algumas geram O2
Como produto 
secundário
Absorvem carbono 
do CO2 e utilizam
H2S, H2 ou Fe2+
Os organismos vivos podem ser 
classificados em dois grupos com base na 
estrutura celular
 Procariotos – não 
possuem um 
compartimento distinto 
para abrigar o núcleo. 
Ex: bactérias e as 
archaea. 
 Eucariotos – mantêm 
seu DNA em um 
compartimento 
limitado por 
membrana, chamado 
de núcleo.
A maior diversidade bioquímica é
vista entre as células procarióticas
Vibrio cholerae
Escherichia
coli
Fonte: Alberts et al., (2010).
Diversidade entre as bactérias
Beggiatoa – bactéria litotrófica que 
vive em ambientes sulforosos, oxida 
H2S e fixa o carbono na ausência de 
luz.
Anabaena cylindrica – as células 
formam longos filamentos 
multicelulares. V – realizam 
fotossíntese; H – fixam nitrogênio e 
S – formam esporos resistentes.
Fonte: Alberts et al., (2010).
A árvore da vida possui três ramos 
principais
Fonte: Alberts et al., (2010).
A árvore da vida com base na 
sequência de nucleotídeos do DNA
 Devido ao fato de o DNA estar sujeito a 
mudanças aleatórias que se acumulam ao 
longo do tempo, o número de diferenças 
entre as sequências de DNA de 
organismos pode oferecer indicações da 
distância evolutiva entre os organismos .
Classificação dos seres vivos com base em 
uma taxonomia polifásica é um avanço
 “Organismos que eram classificados como 
bactérias são tão divergentes em suas origens 
evolutivas quanto qualquer procarioto é
divergente de um eucarioto. Nesse caso, 
descobriu-se que os procariotos compreendem 
dois grupos distintos que divergiram cedo na 
história da vida – as bactérias (ou eubactérias) e 
as archaea (ou arquebactérias)” (Alberts et al., 
2010)
Arquebactérias
 São procariotos encontrados em pântanos, 
esgotos, fundos oceânicos, salinas e 
quentes fontes ácidas. 
As células eucarióticas podem ter 
surgido como predadoras
Fonte: Alberts et al., (2010).
Células eucarióticas 
 Possuem um envelope nuclear de camada 
dupla que protege o DNA.
 Em relação aos procariotos têm dimensão 
linear 10 X maior e volume 1000 X maior.
 Têm citoesqueleto.
 Têm um conjunto de membranas internas.
 Algumas células animais e de protozoários 
podem fazer fagocitose.
Fagocitose 
Fonte: Alberts et al., (2010).
As células eucarióticas contemporâneas 
evoluíram de uma simbiose
 As mitocôndrias originaram-se de bactérias 
de vida livre (aeróbias) que metabolizam 
oxigênio, engolfadas por uma célula 
eucariótica ancestral incapaz de fazer uso 
de oxigênio.
Mitocôndria
 Têm tamanho similar ao de 
bactérias.
 Têm seu próprio genoma 
(DNA circular).
 Têm seus próprios 
ribossomos.
 Têm seus próprios tRNAs.
Fonte: Alberts et al., (2010).
Como as mitocôndrias se originaram
Fonte: Alberts et al., (2010).
A transição de heterotróficos para 
autotróficos
 “As células vegetais, embora possuam o 
citoesqueleto para movimento, perderam a 
capacidade de alterar sua forma rapidamente e 
de englobarem outras células por fagocitose. Ao 
contrário, elas criam ao seu redor uma dura 
parede celular protetora. Se o seu eucarioto 
ancestral foi na verdade um predador de outros 
organismos, podemos ver as células vegetais 
como eucariotos que fizeram a transição da caça 
para a lavoura” (Alberts et al., 2010).
Cloroplasto
Fonte: Alberts et al., (2010).
Como os cloroplastos se originaram
Fonte: Alberts et al., (2010).
Os eucariotos possuem genomas 
híbridos
 “Os genomas de cloroplastos e mitocôndrias são 
degenerados, versões reduzidas do genoma 
bacteriano, faltando genes para muitas funções 
essenciais” (Alberts et al., 2010).
 “Os genes que estão ausentes nas mitocôndrias 
e cloroplastos não foram totalmente perdidos; 
muitos foram movidos do genoma simbionte para 
o DNA do núcleo da célula hospedeira” (Alberts et
al., 2010).
Fotossíntese e respiração são processos 
complementares do mundo vivo
Fonte: Alberts et al., (2010).
O ciclo do carbono na biosfera para 
refletirmos!!!
Fonte: Alberts et al., (2010).
Bibliografia recomendada
 Biologia Molecular da 
Célula, 5a edição. 
Alberts et al., 2010. 
Ed. Artmed. 1396 p.