origem da vida aula1 2013

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS 
ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL 
ENGENHARIA AMBIENTAL 
Disciplina BIOLOGIA GERAL 
 
Origem da Vida 
 
Profa. Katia Saavedra 
 
 
2013 
 
CONTEÚDO 
 
 
 Origem da Vida 
 Teorias da evolução 
 Material genético 
 Mitocôndrias e cloroplastos 
Origem da vida 
 O ambiente pré-biótico: 
 
 Sistema solar: 4,6 bilhões de anos, a partir 
de nuvem de gases e poeira interestelar. 
 Processo de colapso gravitacional dessa 
nuvem, formou o sol. 
 Os agregados formados geraram os 
planetas. 
 
 
 
 A terra primitiva esfriou em centenas de 
milhões de anos. 
 Os gases que provinham do interior da 
Terra formaram a atmosfera primitiva. 
 Primeiras formas de vida. 
 
 
Origem da vida 
Origem da vida 
 Evidências das primeiras formas de vida 
na terra: 
 Fósseis: ossos, penas, folhas, etc. 
 Células de 3,5 bilhões de anos, na 
África e na Austrália. 
 Estromatólitos fossilizados. 
 Material preservado: morfologia da 
parede celular. 
 
 
Origem da vida 
 As células seriam capazes de realizar 
fotossíntese (2,5-2,8 bilhões de anos). 
 Síntese pré-biótica. 
 Oxigênio ausente ou existia em pequenas 
quantidades. 
 Compostos redutores: H2, metano (CH4), 
amônia (NH3), e monóxido de carbono 
(CO). 
 
 
Origem da vida 
 Energia de descargas elétricas e da luz 
solar. 
 Sopa primitiva: Oparin e Haldane (1920). 
 Miller, 1953. 
 Produziram várias moléculas orgânicas: 
aminoácidos (glicina, alanina, leucina). 
 
Origem da vida 
 Formaldeído, nitratos e cianeto. 
 Síntese de purinas e pirimidinas. 
 Formação de lipídios para 
compartimentalização através das 
membranas celulares. 
 
 
Origem da vida 
 Outras Hipóteses 
 
 A vida teria surgido nas fontes térmicas 
oceânicas de profundidade. 
 A vida teria surgido em um substrato 
sólido. 
 
Origem da vida 
 Ciclos de polimerização e catálise é 
facilmente explicada sobre um substrato 
sólido. 
 Onde as interações entre as moléculas 
poderiam ocorrer de forma mais 
organizada e específica. 
 Woese (1979) a vida teria ocorrido em 
gotículas de água presentes nas nuvens. 
Origem da vida 
 Por dois motivos: 
 
 a T da superfície terrestre pode ter sido 
elevada demais para permitir a formação 
de oceanos. 
 gotículas de água proveriam área ampla 
para a ocorrência de reações químicas. 
Origem da vida 
 Oró (1961) presença de matéria orgânica 
em meteoritos. 
 Origem interestelar. 
 
 Panspermia cósmica (cosmozoários). 
 
 
Origem da vida 
 Condições necessárias para formação da 
vida: 
 
Energia 
Proteção 
Concentração 
Catálise 
 
 
Origem da vida 
 Muller (1966) as entidades vivas teriam as 
propriedades de: 
 
 Multiplicação 
 Variação 
 Hereditariedade 
 Metabolismo 
 
Origem da vida 
 Origem do núcleo 
 Hipótese autógena, a partir de uma 
organização gradual de membranas ao 
redor do material genético. 
 A membrana nuclear é, em muitos casos, 
contínua ao retículo endoplasmático e 
teria se originado diretamente a partir 
deste. 
 
Origem da vida 
 Sogin (1994) propôs um modelo de origem 
nuclear quimérico. 
 
 Cavalier-Smith (1987) propôs que os 
eucariotos teriam surgido a partir de uma 
linhagem de bactérias. 
Origem da vida 
 Origem das organelas 
 A clorofila a está presente em todos os 
organismos que fazem fotossíntese com 
desprendimento de oxigênio. 
 O surgimento da clorofila alterou a 
atmosfera. 
 O oxigênio começou a ser liberado para a 
atmosfera. 
Origem da vida 
 Possibilitou a respiração aeróbica há 2,8-
2,4 bilhões de anos. 
 Ancestrais das mitocôndrias. 
 Os eucariotos teriam se originado por 
endossimbiose (simbiogênese) entre uma 
célula hospedeira e células procarióticas 
que deram origem às mitocôndrias e 
cloroplastos. 
Origem da vida 
 
 
Há 4 bilhões: superfície da Terra 
 coberta por grande quantidade de água 
(oceanos e lagos) 
 
 
 
CALDO PRIMORDIAL 
 
Origem da vida 
CALDO PRIMORDIAL 
 
 
 
Moléculas Inorgânicas 
Gases da Atmosfera em solução 
(CH4, H2S, CO2) 
 
Ação do calor e radiação UV - sol e 
descargas elétricas - tempestades 
 
 
 
Moléculas dissolvidas no Caldo Primordial 
 
 
 
compostos de carbono 
 
 
 
proteínas e ácidos nucléicos 
 
 
Espontânea/Ao acaso 
 
 
SÍNTESE PRÉ-BIÓTICA 
 
 
(Síntese de moléculas orgânicas sem a 
participação de seres vivos) 
 
 
 
Experimento de Miller 
Origem das biomoléculas 
Aparelho para demonstrar a abiótica 
formação de biomoléculas simulando 
as condições da atmosfera primitiva 
Mistura de 
NH3 (amônia) 
H2(hidrogênio) 
CH4 (metano) 
 e água 80oC 
C
en
te
lh
as
 
Condensador 
Eletrodos 
Glicina (aminoácido) 
Alanina (aminoácido) 
Acido -aminobutírico 
N-metil alanina 
Ác. Aspártico (aminoácido) 
Ác. glutâmico (aminoácido) 
Ác. Acético 
Ác succínico (intermediário do ciclo de Krebs) 
Uréia 
 
 
Acúmulo gradual de compostos 
de carbono 
 
 Enorme extensão Terra: variedade de nichos 
com formação de ampla variedade de moléculas. 
 
Tempo: 2 bilhões de anos - Síntese Pré-biótica 
 no Caldo Primordial. 
 
Ausência de O2: moléculas recém formadas 
não foram destruídas pela oxidação. 
 
CALDO PRIMORDIAL 
 
 
 
Polímeros de aa e nucleotídeos 
 
 
 
 
Primeiras moléculas de Proteínas e 
Ácidos Nucléicos 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA AUTOCATALÍTICO ISOLADO 
 
 
dispersão das moléculas no 
líquido pré-biótico 
 
 
 
 
Fosfolipídeos - bicamadas 
 
 
 
 
RNA 
 
 
polimerização de nucleotídeos 
(molde de RNA) 
 
 
DNA 
 
 
Proteínas 
Ácidos nucléicos 
 
 
 
Síntese de proteínas 
 
 
 
 
Processo seletivo (eliminação das inúteis) 
Evolução molecular 
Surgimento do genoma de DNA 
Desenvolvimento de um sistema de tradução primitivo. 
Genoma de RNA e catalizadores RNA-Proteína 
Co-evolução do RNA e das proteínas 
Síntese de peptídeos catalizada por RNA 
Surgimento de moléculas de RNA com atividade 
catalítica auto-replicativa 
Produção de pequenas moléculas de RNA com 
seqüências aleatórias 
“Sopa” pré-biótica contendo diversas biomoléculas 
originadas de precursores na atmosfera primitiva 
4,5 Bilhões de anos 
Surgimento da Terra 
3,5 Bilhões de anos 
Primeiro 
microrganismo fóssil 
4,0 Bilhões de anos 
Formação dos oceanos e 
continentes 
 
 
 
 
Procarionte heterotrófica anaeróbia 
 incapazes de 
 sintetizar compostos 
 ricos em energia 
 
 
Esgotamento dos compostos de carbono 
da Síntese Pré-biótica: 
Processo Evolutivo 
Interrompido 
 
 
 
 
Teria sido difícil sustentar o processo 
evolutivo das células primitivas na 
dependência 
nutricional de moléculas energéticas 
formadas na síntese pré-biótica no caldo 
primordial 
 
 
 
 
 
 • Aparecimento células autotróficas. 
 • Admite-se que surgiu sistema capaz de 
 usar a energia do Sol e armazená-la em 
 energia química – síntese de alimentos e 
 produção de O2 
 
• Semelhantes a cianofíceas 
• FOTOSSÍNTESE - Clorofila 
 
MANUTENÇÃO DA VIDA NA TERRA 
fotossíntese bactérias autotróficas 
 O2 
 
acumulando na atmosferadifundiram nas regiões mais elevadas 
 pela ação da radiação UV - átomos de oxigênio 
 recombinaram 
 
ozônio (O3) = capacidade de absorver o UV 
 
FOTOSSÍNTESE 
 
modificações da atmosfera 
 
 
Evolução das células e formas 
 de vida existentes hoje 
 
 
O2 atmosfera - células aeróbias 
 e cobertura protetora de ozônio 
 
Células Procariontes Autotróficas 
 
 invaginações da 
 membrana plasmática por 
 proteínas contráteis no 
 citoplasma 
 
Células eucariontes (sistema de membranas) 
 
 
# membranas intracelulares ~ assimetria da 
membrana plasmática 
 
 
 
Interiorização da membrana 
 
 
compartimentos intracelulares: 
• RE 
• lisossomos 
• aparelho de Golgi 
 
composição funcional e 
enzimática - eficiência 
do processo celular 
 
 
ORGANELAS 
CLOROPLASTOS E MITOCÔNDRIAS 
 
 
DERIVAM DE BACTÉRIAS FAGOCITADAS 
 e escaparam dos mecanismos 
de digestão intracelular 
 
 
simbiontes nas células eucariontes 
 hospedeiras 
(Benefício mútuo) 
 
Mitocôndria 
Origem do núcleo 
Evidências da Hipótese: 
 
1. Mitocôndrias e cloroplastos - genoma de 
DNA circular, como das bactérias. 
 
2. Essas organelas têm duas membranas: 
(a) membrana interna semelhante em sua 
composição à membrana bacteriana. 
 
 (b) membrana externa (parede 
do vacúolo fagocitário) semelhante à membrana 
das células eucariontes hospedeiras. 
 
 
mitocôndrias e cloroplastos 
 
 evolução 
 
perderam o genoma para o núcleo da 
célula hospedeira 
 
 
maioria das 
proteínas é codificada no RNAm do núcleo 
celular e transferida para as organelas 
 
 
 
Aumento do DNA devido à crescente 
complexidade celular 
 
DNA segregado no cromossomo 
núcleo 
 
delimitado pelo envoltório vindo do 
material membranoso da superfície celular 
 
desenvolvimento do citoesqueleto: 
microtúbulos e microfilamentos 
 
 
Teoria endossimbiótica 
 
 As organelas eucarióticas surgiram de 
células procarióticas que desenvolveram 
relação simbiótica com o ser eucarionte. 
Evolução dos eucariotos 
Célula aeróbia fotossintética 
 
Nas condições de pouco oxigênio: as 
bactérias funcionam melhor que as 
Mitocôndrias. 
 
 
Origem das mitocôndrias e dos cloroplastos 
Evolução da vida na terra