Aula 1 Origem da vida

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ORIGEM DA VIDA
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Teoria do Big-Bang
Em cosmologia, essa teoria científica diz que o universo emergiu de um estado extremamente denso e quente há cerca 20 bilhões de anos
Toda a massa existente no universo estaria compactada numa esfera do tamanho de uma ervilha:
Devido a alta pressão toda essa matéria se expandiu
Teoria do Big-Bang
Esse evento aconteceu numa fração de segundo:
A matéria foi lançada em todas as direções, num processo de expansão
Iniciou-se um resfriamento gradual que originou os átomos que posteriormente se combinaram e formaram as substâncias químicas.
Formação dos astros, planetas, estrelas, etc.
Atualmente as galáxias ainda estão se distanciando
Explosão do Big Bang
Equações da Relatividade Geral falham no instante 0. Eventos como o Big Bang simplesmente não são definidos pela Física ou pela Matemática
Questões a Serem Refletidas
Do ponto de vista do universo atual, não há ponto no espaço sobre o qual se possa dizer, “O Big Bang aconteceu aqui“. O Big Bang aconteceu em todo o espaço.
Não há tempo "antes do Big Bang", pois o tempo se iniciou com esse evento.
Se nada existia antes do Big Bang, de onde veio a matéria concentrada?
O que existe além do universo?
Para Entender o Big Bang
Se imaginássemos que o Big-Bang foi uma explosão que espalhou matéria e radiação dentro de um espaço vazio pré-existente e formou as galáxias que vemos hoje, então deveria existir um centro, e uma borda, e estaríamos com problemas...
Para Entender o Big Bang
O Big-Bang não foi uma explosão num espaço vazio. Foi o Big-Bang que criou o espaço e o tempo. O Big-Bang envolveu o Universo inteiro, não só a matéria e a radiação dentro dele. Não são as galáxias que se expandem dentro de um Universo vazio. É o Universo como um todo que se expande !!!
A Formação dos Primeiros Átomos
A nucleosíntese foi a formação inicial dos primeiros núcleos atômicos elementares:
Hidrogênio
Hélio
Lítio
Surgimento da Vida na Terra:
O planeta teria se formado pela agregação de poeira cósmica há cerca de 4,5 bilhões de anos
No início o planeta era formado apenas por rocha derretida que gradualmente foi se resfriando
Muitas erupções vulcânicas, e por essa razão, a atmosfera da terra era tóxica
Surgimento da Vida na Terra:
Grande período de chuvas, e as partes de terra que ficaram emersas formaram os continentes.
As teorias atuais aceitam que a vida começou na Terra a cerca de 3,5 bilhões de anos
As primeiras formas de vida nasceram nas águas quentes do mar, ao abrigo dos raios ultravioletas do Sol. 
Eram pequenas esferas protegidas por uma membrana, em condições de se dividirem
Surgimento da Vida na Terra:
Aristóteles
 (séc. IV a.C.)
A vida podia surgir a partir
Substâncias inanimadas (lixo, sujeira)
PRINCÍPIOS ATIVOS ou FORÇAS VITAIS
ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA
Os seres vivos vinham da matéria bruta
Ativação através de um princípio ativo
Água
Lama
Calor
Ar
ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA
Defensores:
Aristóteles
Van’Helmont
Leeweenhoeck
Needhan
MATÉRIA BRUTA + PRINCÍPIO ATIVO = SERES VIVOS
Van’ Helmont (1579 – 1644) 
Como produzir camundongos:
Uma camisa suada (princípio ativo)
Gérmen de trigo
Abandonada em um lugar escuro
Após 21 dias = ratos
Contestando a Abiogênese
Francesco Redi realizou experiências controladas para provar que os vermes encontrados nos cadáveres em decomposição surgiram de ovos postos por moscas
Francesco Redi
(1626-1697)
O primeiro a contestar a abiogênese
Demonstrou que os seres que surgiam na carne em putrefação
Larvas de moscas
Moscas tinham que depositar ovos sobre a carne antes
Biogênese
A vida não surge da matéria bruta
Só de outra pré existente
Leeuwenhoek (1632-1723)
Com um microscópio de fabricação caseira
Descobriu pequenos seres
Reavivando a teoria de geração espontânea
Seres tão pequenos não seriam capazes de reprodução
Só surgiriam por meio de geração espontânea
Novos Argumentos para a Abiogênese
Anton Van Leeuwenhoek com auxílio do microscópio descobriu os microrganismos
Como não se conhecia a origem dos microrganismos, ele os atribui a origem espontânea da vida
NEEDHAM
(1713 – 1781)
x
SPALLANZANI
(1729 – 1799)
John Needham
Em 1745, Needhan aqueceu caldo de frango e legumes em um tubo de ensaio
Fechou o tubo e ferveu o caldo nutritivo novamente
Após alguns dias ele examinou o conteúdo e observou que ele estava repleto de microorganismos
Conclusão: “Geração Espontânea” 
Lazzaro Spallanzani
25 anos depois ele refez a experiência de Needhan
Fechou 4 frascos com caldo nutritivo com rolhas:
Presença de microorganismos
Vedou 4 frascos com rolhas e parafina:
Ausência de microorganismos
Experiencia de Spallanzani
Frascos fervidos, mas abertos:
Presença de microrganismos
Frascos fervidos, mas vedados:
Ausência de microrganismos
Os experimentos de Spallanzani
não convenceram Needham
Muito tempo de fervura destruía o princípio ativo
Renovação do princípio ativo (ar) impedida
Argumento incontestável para a época
Spallanzani X Needham
BIOGÊNESE
Louis Pasteur entre os anos de 1860 e 1864
Aqueceu caldo de carne em um balão de vidro com um longo gargalo
Seguido de um lento resfriamento
Pasteurização
Biogênese
As curvas do pescoço do frasco:
Funcionaram como um "filtro“
Impediram a entrada de microorganismos
Permitiu o contato com o ar
O líquido permaneceu estéril por meses.
Ele apresentou a experiência a Academia de Ciência
Derrubando a Abiogênese
Com a consolidação da Teoria da Biogênese surgiram muitas perguntas sem respostas aparentes
Se todo ser vivo nasce de um pré-existente, quando e como surgiu a primeira forma de vida?
Teorias sobre a Origem da Vida:
Panspermia Cósmica: 
A Terra foi contaminada por microorganismos vindos do espaço
Meteoros
Condições favoráveis
Evolução
Teorias sobre a Origem da Vida:
Panspermia Cósmica: 
Esta teoria não é aceita
As formas de vida conhecidas hoje não resistiriam às adversidades cósmicas
Não explica a origem da vida
Teorias sobre a Origem da Vida:
Autotrófica
Os primeiros seres vivos 
Autotróficos (capazes de produzir seu próprio alimento)
Teorias sobre a Origem da Vida:
Autotrófica
Críticas
Complexidade desses seres
Contraria um princípio evolutivo fundamental.
Teorias sobre a Origem da Vida:
 Heterotrófica
Seres vivos bastante simples
Incapazes de produzir o próprio alimento
Retirariam do meio ambiente
ORIGEM PRÉ-BIÓTICA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS
 De onde teriam vindo as moléculas que originaram e alimentaram os primeiros seres vivos?
1 – Reações entre as 
 moléculas dos
 gases atmosféricos
2 – “Semeadas” dos cometas e asteróides
Teorias sobre a Origem da Vida:
 Heterotrófica
EXPERIMENTO DE STANLEY MILLER e HAROLD UREY
 Simulava a Terra Primitiva
 Gases: CH4, NH3, H2O e H2
 Aminoácidos: Glicina e Alanina
EVOLUÇÃO GRADUAL DOS SISTEMAS 
QUÍMICOS
(Oparin e Haldane)
OS COACERVADOS DE OPARIN
 São aglomerados de proteínas
OS COACERVADOS DE OPARIN
Formam se espontaneamente em soluções aquosas com certo grau de salinidade e acidez
OS COACERVADOS DE OPARIN
A membrana que envolve é uma pseudomembrana de água
ORIGEM DOS SISTEMAS ISOLADOS
 Os processos químicos que caracterizam a vida ocorrem sempre no interior das células, que são delimitadas por uma fina membrana. Sua existência caracteriza o ponto inicial para o surgimento da vida
RNA (marcador fluorescente vermelho)
Absorvido em partícula de calcáreo
Envolvido por vesícula de ácido graxo (marcador fluorescente verde) 
Esta estrutura é formada por self-assembly mediada pelo calcáreo
Possível processo de formação dos precursores das células primitivas
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HIPÓTESE HETEROTRÓFICA
 Postula que o primeiro ser vivo era incapaz de sintetizar seu próprio
alimento.
 Ele era muito simples (procarionte), anaeróbico e realizava fermentação.
CONSEQUÊNCIAS DA FERMENTAÇÃO
 O meio começou a receber um grande teor de CO2 e o alimento a ficar escasso, resultando em uma verdadeira crise energética para estes primeiros seres vivos.
ORIGEM DA FOTOSSÍNTESE
 Ela surge frente a uma crise energética com o objetivo de proporcionar a síntese do alimento tendo como conseqüência a liberação de O2.
 CO2+H2OC6H12O6+O2
IMPORTANTE
1 - O oxigênio molecular é um verdadeiro veneno para os organismos que não disponham de mecanismos enzimáticos protetoras (catalase ou peroxidase, por exemplo) capazes de reduzir os subprodutos altamente nocivos do metabolismo oxidativo (peróxido de hidrogênio e superóxido)
2 - Os dados geofísicos indicam que o oxigênio molecular surgiu gradualmente na atmosfera há cerca de 2000 M.a.
IMPORTANTE
3 - O oxigênio teve um papel fundamental no desenvolvimento e complexidade das estruturas biológicas, como se pode constatar pelos exemplos seguintes:
capacidade de divisão celular depende da formação do complexo actina-miosina, impossível sem oxigênio;
síntese de esteróis, ácidos graxos e colágeno é impossível sem oxigênio;
metabolismo aeróbio fornece mais de 15 vezes mais energia que o anaeróbio
camada de ozônio permitiu a vida em terra   
CONSEQUÊNCIA DA LIBERAÇÃO DO O2
Foi considerado o holocausto do O2
Ele inicialmente reagia com íons de Ferro
Foi responsável pela síntese de uma grande quantidade de radicais livres
Tornou o meio aeróbico após esgotar a depósito de íons de ferro
ANALISE O GRÁFICO ABAIXO
ORIGEM DA CÉLULA EUCARIÓTICA
 Ela foi formada a partir da evaginação e invaginação da membrana plasmática de células procarióticas (Robertson) 
 Adquiriu a capacidade de realizar a respiração e a fotossíntese depois da simbiose realizada com células procarióticas aeróbicas e fotossintéticas (Lynn Margulis)
ESQUEMA DA EVOLUÇÃO DE UMA CÉLULA EUCARIÓTICA
A ENDOSSIMBIOSE DE LYNN MARGULIS
A ORIGEM DOS MULTICELULARES
 Seres formados por muitas células
 Surgiram a partir a união de várias células que foram se originando da multiplicação de uma única célula inicial – o zigoto
 Estas células começaram a dividir o trabalho possibilitando uma maior especialização permitindo o surgimento de tecidos e dos órgãos dos organismos multicelulares
CLASSIFICAÇÃO DOS REINOS SEGUNDO WHITTAKER
 A classificação dos seres vivos segundo Whittaker leva em consideração a organização uni ou pluricelular e também a nutrição usada pelos diversos Reinos.
Evolução dos mecanismos de obtenção de energia
 
          FERMENTAÇÃO > QUIMIOSSÍNTESE > FOTOSSÍNTESE > RESPIRAÇÃO AERÓBICA.
Um dos principais problemas dos seres vivos é a obtenção de energia para as suas atividades, os primeiros seriam procariontes heterotróficos vivendo num meio aquático, do qual retirariam nutrientes, formados na atmosfera e acumulados nos lagos e oceanos primitivos.