1 Evolucao celula eucariotica

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22/11/2016 
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Luciana Veiga 
Universidade Federal da Bahia - UFBA 
Instituto de Biologia 
Campus Ondina 
Salvador / BA 
BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR 
 Curso: Medicina Veterinária 
• Alberts, B.; Bray, D.; Lewis, J.; Martin, ; Roberts, K.; 
Watson, J.D. Biologia Molecular da Célula, 4ª Ed. Artmed 
Editora, Porto Alegre, 2002. 
• Cox, M.M.; Doudna, J.A.; O´Donnell, M. (2012). Biologia 
Molecular: Princípios e Técnicas. Ed. Artmed914p. 
• David L.N; Cox, Michael.C. (2014). Princípios de Bioquímica de 
Lehninger, 6ª Ed, Artmed. 
• Voet, D.; Voet, J. (2006). Fundamentos de Bioquímica. 3ª. Ed. 
Porto Alegre, Artmed Editora, 1596p 
 BIBLIOGRAFIA 
combinam-se formando 
biomoléculas: 
ex. carboidratos 
Carbono (C) 
Hidrogênio (H) 
Oxigênio (O) 
Fósforo (P) 
Nitrogênio (N) 
Ácidos Nucléicos 
Proteínas 
1. O mundo pré-biótico 
- Conjunto de biomoléculas + membrana = CÉLULA 
 Principal característica do Carbono:Tetravalente 
Ex.: Estradiol e testosterona 
C18H24O2 
C19H24O2 
Oparin & Haldane (1922) 
 
- A energia elétrica de descargas de relâmpagos ou a 
energia aquecida de vulcões causou a reação dos 
componentes da atmosfera primitiva (NH3, CH4, H2O 
etc), formando simples compostos orgânicos; 
 
 Estes compostos dissolveram-se nos mares ancestrais 
e, ao longo de milênios, enriqueceram-se com uma 
grande variedade de substâncias orgânicas simples, 
formando a SOPA PRIMORDIAL. 
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 Stanley Miller & Harold Urey (1953): 
“A vida começou nos caldos moleculares 
de uma porção de água aquecida, onde a 
degradação de moléculas recém-
formadas era mais lenta que sua 
formação espontânea”. 
- Lista parcial de produtos formados dentro de 
condições pré-bióticas. 
Produtos 
Ácidos carboxílicos: 
- Ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, cadeiras longas e 
ramificadas de ácidos graxos, ácido glicólico, ácido lático, ácido 
succínico. 
Ácidos nucléicos básicos: 
- Adenina, guanina, xantina, hipoxantina, citosina, uracila 
Aminoácidos: 
- Glicina, alanina, serina, treonina, valina, leucina, prolina, ácido 
aspártico, ácido glutâmico, ácido α – aminobutílico. 
- Características do sistema auto-catalítico 
 
 ESTABILIDADE, REPLICAÇÃO E ARMAZENAR A 
INFORMAÇÃO GENÉTICA 
 
- Estaria longe de uma simples interação ao acaso com 
outras moléculas; 
- Auto-replicativos; 
- Competiria com outros sistemas dependentes do mesmo 
tipo de moléculas; 
- Se privado de sua dieta molecular, decairia para o 
equilíbrio químico e morreria. 
 
Que tipo de molécula possui tais propriedades? 
 - Terra pré-biótica: agentes catalíticos na produção de 
mais moléculas da própria espécie 1. Polissacarídeos: 
 
- A ordem dos monômeros não tem efeito nas 
propriedades do polímero; 
- Sem qualquer informação genética; 
- Não se replica. 
 
2. Proteínas: 
 
- Foi aventada a hipótese, dada a facilidade de se 
obter aminoácidos em abundância em condições pré-
bióticas; 
- Não se replica. 
Problemas: 
 
• Como os RNAs, o DNA precisa de 
proteínas para auto-replicar; 
• DNA necessita do RNA (primers); 
• Mais resistente do que o RNA à 
decomposição por hidrólise. 
3.1. DNA 
3. Os polinucleotídeos são capazes de dirigir sua própria 
síntese 
RNAse P 
Protease 
RNAses 
A enzima 
perdia sua 
atividade 
catalítica 
RNAse P é constituída de 
RNA + proteína 
 Dr. Sidney Altman: E. coli 
 
 Isolou-se precursores de RNAt e purificou 
a enzima RNAse P. 
 RNAse P (enzima fóssil): atua no 
processamento de RNAt. 
3.2. RNA 
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 1977: Os introns eram eliminadas pelo splicing. 
 
- Gene ribossomal: o processamento ocorria no transcrito 
primário de RNA na ausência de proteínas: 
 
- RNAr, Guanina, Mg e GTP. 
- 1981: o RNAr do protozoário é autocatalítico 
- Ribozima 
 Thomas Cech (1978): Tetrahymena sp. The Nobel Prize in Chemistry 1989 
 
The Royal Swedish Academy of Sciences has awarded this year's 
Nobel Prize in Chemistry jointly to Sidney Altman and Thomas R. 
Cech for their discovery of catalytic properties of RNA. 
Sidney Altman 
Yale University 
New Haven, CT, 
USA 
Thomas R. Cech 
University of 
Colorado 
at Boulder, USA 
- Evidências do RNA como primeira biomolécula: 
 
 Muitas enzimas modernas, embora constituídas de proteínas, 
contam com pequenas moléculas de RNA (ex.: snRNA); 
 O RNA, ao contrário do DNA e proteínas, pode copiar a si 
mesmo; 
 A timina (DNA) é originária da uracila (RNA); 
 O DNA necessita de RNA pra se replicar (primers); 
 Na célula, funções básicas são dependentes de RNA: 
 
- RNA pol. 
- Ribossomo 
- RNAt 
- Age como catalisador: auto-splicing 
- Regulação gênica: RNAi, micro RNAs etc 
RNA 
- Formação da primeira “célula”: acaso 
- Como surge o DNA? 
 
- União acidental entre proteínas e RNA, 
iniciando a tradução. 
 
Pontos: 
 Dupla hélice: maior estabilidade que o RNA, 
replicação simples com mecanismo de reparo 
(fidelidade); 
 Informação hereditária está contida no DNA 
e não no RNA (vírus); 
 RNA e DNA atuam de forma colaborativa; 
 Pequenas diferenças químicas ajustaram os 
dois tipos de molécula para funções distintas; 
 Repositório permanente de informação 
genética. 
Criação da sopa prébiótica, 
incluindo nucleotídeos e 
componentes da atmosfera 
primitiva da terra 
Produção de moléculas curtas de 
RNA de sequência aleatória 
Replicação seletiva dos segmentos 
de RNA catalítico auto-
replicante 
Síntese de peptídeos específicos 
catalisados pelo RNA 
Incremento do papel dos 
peptídeos na replicação do RNA; 
coevolução RNA e proteínas 
Tradução primitiva do sistema 
desenvolvido, com RNA genômico 
e RNA-proteínas catalíticos 
RNA genômico começa a ser 
copiado em DNA 
DNA genômico, traduzido no 
complexo RNA+proteína 
(ribossomos com proteínas 
catalíticas) 
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- Célula: unidade estrutural de todos os seres vivos. 
- Todos os organismos são compostos de células; 
- Todas as células são originadas a partir de outras pré-
existentes; 
- Formação da célula: compartimentalização de biomoléculas 
 • Proteção contra efeitos ambientais adversos; 
 • Manutenção das concentrações locais de 
 componentes elevados; 
 • Evitar difusão: rapidez nas reações; 
 • Maior eficiência de polimerização. 
 • Mudança da composição do meio interno em relação 
 ao externo. 
2. A Teoria Celular (Schleinden e Schwann-Sec.XIX) 3. A evolução da célula eucariótica 
- Biólogos: suspeitam que mt e cl foram adotados como 
endossimbiontes; 
- Fagocitose: bactérias mortas / fragmentadas: 
- Escapam da destruição /aleijam / matam os captores; 
- Sobrevivência do captor / vítima: Tolerância / 
Dependência. 
 
- Lynn Margulis (1981) - Symbiosis in Cell Evolution. 
Um parente próximo das cianobactérias que vive numa relação simbiótica permanente no 
interior de outra célula (Cyanophora paradoxa – Protista fotoautótrofico). 
- Mt e cl: organelas derivadas da interação entre um organismo 
fagocítico ancestral e uma bactéria aeróbica e outra 
fotossintetizante; 
 
- A atmosfera começou a apresentar uma concentração 
substancial de oxigênio e surgem os organismos aeróbios; 
 
- Endocitose dos cl. deve ter ocorrido depois que o das mt e 
deve ter ocorrido separadamente pelo menos três vezes, o 
que explica a grande variedade de pigmentos e propriedades 
existentes nos diversos cloroplastos de plantas e algas; 
 
- A bactéria endocitada receberia nutrientes da célula que a 
englobou e ao mesmo tempo daria energia para esta, num 
exemplo de relação simbiótica. 
4. A Teoria da Endossimbiose 
- Primeiras cianobactérias: fotossíntese anaeróbica(extração de H da água liberando oxigênio molecular); 
- Liberação de oxigênio: eliminação de “organismos” (tóxico); 
- Seleção e evolução: adaptação de organismos capazes de 
“lidar” com o oxigênio livre; 
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- A Teoria da Endossimbiose 
5. Formação do núcleo e retículo endoplasmático 
Representação esquemática da evolução desde a célula procariótica à 
célula eucariótica. 
A: célula procariótica nua; 
B e C: estádios progressivos de hipertrofia da membrana plasmática e 
de configuração do núcleo; 
D: núcleo e retículo constituídos. 
- Suporte para a Teoria Endossimbiótica: 
 
1. Mesmo tamanho. 
2. Dupla membrana; 
3. Composição lipídica; 
4. DNA em forma circular; 
5. Divisão celular. 
6. Organismo primitivo 
- Semelhante aos procariotos modernos; 
- Capaz de se propagar em uma extensão de habitats; 
- Capaz de modificar a atmosfera e sofrer 
desenvolvimento evolutivo. 
Evolução 
Seleção 
natural 
Se a mutação aumenta as chances de sobrevivência, há um 
aumento na probabilidade de que esta seja passada à 
próxima geração. 
Mutação 
• Monera: bactérias 
• Protistas: unicelulares (algas, 
levedura, Euglena, ameba) 
• Fungos 
• Animais 
• Vegetais 
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7. Diferenças entre Procarioto X Eucarioto 
Milhões de moléculas 
representando 3.000 a 
6.000 compostos 
diferentes. 
100 mil moléculas 
diferentes. 
Componente Bactéria - E. coli 
Célula de 
mamífero 
Água 70 % 70 % 
Íons Inorgânicos (Na, K, 
Mg, Ca, Cl, etc.) 
1 % 1 % 
Pequenos Metabólitos 3 % 3 % 
Proteínas 15 % 18 % 
RNA 6 % 1,1 % 
DNA 1 % 0,25 % 
Fosfolipídios 2 % 3 % 
Outros Lipídios --- 2 % 
Polissacarídeos 2 % 2 % 
Volume total da Célula 2 x 10-12cm3 4 x 10-9cm3 
- Continuação 
1. ARQUEOBACTÉRIAS 
 
- Halófilas: ambientes salinos (Mar Morto); 
- Termoacidófilas: fontes termais ácidas (TºC 60º a 80º C); 
- Sulfobactérias: oxidam o enxofre; 
- Metanogênicas: pântanos/tubo digestivo de insetos como cupins, trato 
 digestivo de animais herbívoros. Produzem o gás metano por redução do CO2 
a CH4. São estritamente anaeróbicas. 
 
2. EUBACTÉRIAS 
 
- Grande diversidade metabólica; 
- Diferentes formas de células e tipos de colônias celulares; 
- Habitam o solo, a superfície das águas e os tecidos de outros organismos 
vivos ou em decomposição; 
- Mais comuns e melhor estudadas são as da espécie Escherichia coli. 
- Cianobactérias: membranas internas contendo pigmentos fotossintetizantes. 
8. Procariotos 
• Bactérias 
• Protistas: unicelulares (algas, 
levedura, Euglena, ameba) 
• Fungos 
• Animais 
• Vegetais 
- Tamanhos 
- Formas 
 Cocos Bacilos Espirilos 
8.1. Cápsula e pilli 
• Cápsula: 
- Composta de polissacarídeos (proteção) 
- Glicocalix: ausente 
- Pilli 
- Estrutura protéica 
- Ligação em outra bactéria para transferir material genético 
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8.2. Membrana plasmática e externa 
- Limita a célula, regulando o tráfego de materiais dentro e fora da célula e 
 separando-a do ambiente; 
- Algumas bactérias possuem um sistema interno de membranas: fotossíntese. 
Bactérias coradas pelo método de Gram 
Gram + Gram- 
8.3. Bactérias Gram + 
- Staphylococcus aureus 
 
● Bovinos: 
- Mastite estafilocócica, impetigo do úbere 
 
● Ovinos: 
- Piemia pelo carrapato (cordeiro) 
- Foliculite benigna (cordeiro) 
- Dermatite 
 
● Suínos 
- Botriomicose da glândula mamária 
- Impetigo na glândula mamária 
 
● Equinos: 
- Botriomicose do cordão espermático 
- Mastite 
 
8.4. Bactérias Gram - 
-Pseudomonas aeruginosa 
 
● Bovinos: 
- Mastite, metrite (inflamação do endométrio), pneumonia, 
dermatite, enterite (bezerros) 
 
● Ovinos: 
- Mastite, podridão da lã, pneumonia, otite média 
 
● Suínos 
- Infecções respiratórias, otite. 
 
● Equinos: 
- Infecções no trato genital, penumonia, ceratite ulcerativa 
 
● Cães e gatos: 
- Otite externa, cistite, peneumonia, ceratite ulcerativa 
8.5. Locomoção 
- Flagelina: ATP 
8.6. Material genético 
- Nucleóide: material genético; 
- Ribossomos; 
-Algumas possuem plasmídeos. 
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- Varia em tamanho: 
- 750 kb em Mycoplasma 
- 5.000 kb em E. coli 
- 10.000 kb em Streptomyces 
- 1.000 a 10.000 genes 
- DNA circular 
- Enovelado, compactado - Nature 413, 39 - 44 (2001) 
 
• MreB: semelhante à actina F/ 
forma, crescimento e 
segregação de plasmídeos; 
 
 - Ex. mutantes MreB de E. coli 
e para Bacillus subtilis perdem 
a forma cilíndrica; 
 
• Fts Z: semelhante à tubulina 
8.7. Citoesqueleto 
9. Modificações genéticas nas bactérias 
* Conjugação 
 
• Muito importante em Gram negativos 
• Plasmídeos 
– Pequenas porções de DNA de dupla fita, circulares e autoreplicantes 
– Carregam fatores de virulência ou genes de resistência 
– Podem intermediar transferência genética entre bactérias 
– Em Gram negativos > plasmídeos conjugativos 
• Genes que codificam a produção de pilli e enzimas para conjugação 
– Adesão de pilli > transferência de uma fita linearizada > formação da 
fita complementar na célula receptora > circularização 
– A célula receptora replica > duas filhas contendo o plasmídeo 
• Integração do plasmídeo ao cromossomo (Episomos) 
* Transformação: 
 
- Captação de DNA livre por uma bactéria em estado fisiológico 
apropriado (estado de competência) 
- Competência: alterações celulares que favorecem a captação de 
DNA livre 
 
· Natural: 
 
- Células competentes durante todo o crescimento celular 
- Apenas algumas espécies bacterianas apresentam competência 
naturalmente (ex.Neisseria gonorrhoeae e Haemophilus 
influenzae) 
 
· Artificial: 
 
- Induzida no laboratório 
A troca é completada 
A proteína RecA promove troca 
genética entre o fragmento de 
DNA da bactéria doadora e o 
DNA da bactéria receptora 
Um fragmento de DNA da bactéria 
morta liga-se a proteínas específicas 
na parede celular de uma bactéria 
receptora, viva e competente. 
A bactéria doadora morre e é degradada 
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* Transdução: 
 
- É a transferência de DNA entre uma célula 
doadora para uma receptora dentro de um 
vírus que infecta bactéria (Bacteriófago ou 
Fago ).