A EVOLUÇÃO DA CÉLULA

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A EVOLUÇÃO DA CÉLULA: 
Células procarióticas e 
eucarióticas
Instituto de Biologia (IBIO)
Universidade Federal da Bahia
Profa. Suzana T. Cunha Lima
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A importância da Biologia 
Celular
 Aplicações práticas na medicina
 Genoma humano
 Proteômica
 Farmacogenômica
 Cristalografia
 Células tronco (Parkinson, Alzheimer, lesões da coluna e 
cardiopatias)
 Biologia Molecular
 Agronomia
 Medicina
 Física
 Veterinária
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Principal Divisão das Células
 Céulas Procarióticas (bactérias)
 não apresentam envelope nuclear
 não possuem organelas
 Não possuem citoesqueleto
 Menores e mais simples
 Genomas menos complexos
 Células Eucarióticas
 Possui envelope nuclear
 Material genético separado do citoplasma
 Maiores e mais complexas
 Organelas e citoesqueleto
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Escala de Tempo da Evolução 
celular
Bilhões de anos Experimento Stanley Milller 1950
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Compreensão da Evolução 
molecular
 2 tipos de moléculas informativas DNA e 
proteínas
 Somente ácidos nucléicos controlam sua 
replicação
 1980 (Altman e Cech) RNA
 Catalisa polimerização de nucleotídeos
 Responsável por sua autoreplicação
 RNA = Sistema Genético inicial
 Período da evolução: “mundo do RNA”
 DNA substitui posteriormente como material 
genético de maior durabilidade.
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Sistema de Auto-replicação do 
RNA
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Possível Origem da Primeira Célula
 À partir da inclusão de RNAs auto-replicativos em 
membranas fosfolipídicas.
 Estas membranas são moléculas anfipáticas
 Fosfolipídeos em água formam membrana constituida de bi-
camada.
 precursor da célula primitiva ?
 Membrana + material genético autoreplicativo
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Moléculas polares e apolares
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• Há 2.5 bilhões de anos Holocausto do oxigënio.
• Os procariontes que eram capazes de usar oxigênio 
para produzir ATP ganharam forte vantagem 
evolutiva
• Alguns desses organismos deram origem a formas 
mais modernas de bactérias aeróbicas. 
• Outras se tornaram simbiontes com células 
maiores 
• O2 atmf. bloqueia raios UV nocivos à vida. 
• Procariotos deram origem a criaturas terrestres 
eucariotas. 
Etapas da evolução celular
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Evolução do metabolismo
 Fornecimento de energia limitado
 Geração de moléculas orgânicas permitem obtenção de 
alimentos
 Necessidade de ATP para gerá-las
 Todas as células utilizam ATP como fonte de energia.
Geração de 18 ATPs
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Quebra de uma ligação fosfato libera 
energia para reações metabólicas
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Mecanismos utilizados pela célula para 
geração de ATP em ordem evolutiva
 Glicólise (quebra anaeróbica de glicose para ácido 
lático+2ATP)
 Fotossíntese (geração de ATP e liberação de O2). Ciclo de 
Calvin: síntese de glicose
 Metabolismo oxidativo (respiração)= uso de O2 atm. 
produzido na fotossíntese
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Procariotos atuais
 Incluem todos os diversos tipos de 
bactérias
 São divididos 2 grupos q divergiram 
precocemente na evolução:
1. Arqueobactérias
 Algumas viveram em fontes térmicas 
sulfurosas
2. Eubactérias: forma comum das 
bactérias atuais.
 Cianobactérias realizam fotossíntese. 
Precursores das plantas
 Estrutura inclui parede celular rígida
(polissacarídeos e peptídeos) e MP 
fosfolipídica.
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Classificação de Gram
Dois maiores grupos de bactérias com base em uma técnica de coloração (Hans Christian 
Gram)
1. Gram-positivas
Parede tem uma camada espessa de peptidoglicanos, as células se tingem de cor púrpura ou 
azul quando fixadas com violeta-cristal (uma preparação conhecida como técnica de Gram),
2. Gram-negativas 
Tingem de vermelho: possui membrana no exterior da parede celular, e fina camada de 
peptídeoglicanos.
Muitos antibióticos, incluindo a penicilina e seus derivados, atacam especificamente a parede 
celular das bactérias Gram-positivas.
+
_
http://research.unc.edu/ende
avors/win2007/pielak.php
archea
NMR de E.coli.
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Morfologia bacteriana
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Células Eucarióticas
 2,7 bilhões de anos (1 a 1.5 
depois dos procariotos)
 Circundadas por membrana
plasmática
 Genoma mais complexo
 Apresentam núcleo, organelas e 
citoesqueleto.
 Núcleo: replicação do DNA e 
transcrição. 
 Citoplasma: tradução
 DNA linear
http://www.ebi.ac.uk/microarray/
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Compactação do DNA eucariótico
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3 teorias principais:
1. teoria endossimbiótica ou endossimbiose
2. teoria autogênica ou autogênese
3. teoria de formação de colônias
Não são necessariamente exclusivas, de forma que tanto uma 
como a outra podem ter contribuído para a evolução. 
1. A teoria endossimbiótica diz q: 
• A formação de células eucarióticas ocorreu da associação de 
um organismo procarionte menor vivendo dentro de um 
procarionte maior. 
• Muitos organismos atuais contém bactérias simbióticas 
intracelulares, cianobactérias ou protistas fotossintéticos, 
• O cloroplasto e a mitocôndria são conhecidos como produtos 
deste processo. 
Teorias que explicam a multicelularidade
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2. A teoria autogênica afirma que:
• O desenvolvimento de membranas internas ocorre à partir 
da membrana plasmática de um procarionte. 
• A autogênese pode ser responsável por estruturas como a 
membrana nuclear e o retículo endoplasmático.
3. Teoria de formação de colônias:
• Os primeiros organismos unicelulares se uniram para 
formar organismos coloniais, que se desenvolveram 
posteriormente dando origem à um organismo multicelular. 
Alga multicelular Volvox carteri
e parente evolutiva 
Chlamydomonas reinhardtii. 
(Washington University. Ursula 
Goodenough's lab)
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Fatos que apoiam a teoria endossimbiótica: 
 Simbiose é um processo muito comum no mundo vivo 
 Tamanho de cloroplasto e mitocôndria é muito semelhante ao dos 
procariontes actuais
 DNA de cloroplasto e mitocôndria semelhante ao bacteriano, não
associado a histonas
 Divisão autônoma de cloroplasto e mitocôndria
 Síntese protéica dos cloroplasto e mitocôndria é inibida por
substâncias inibidoras de procariontes (estreptomicina e 
cloranfenicol) mas não por inibidores de eucariontes (ciclo-
heximida) 
 Aminoácido iniciador da cadeia polipeptídica de uma
mitocôndria ou cloroplasto é a formil-metionina, como nas
bactérias, e não a metionina, como nos eucariontes (e 
arquobactérias). 
 Protozoários que vivem em simbiose com bactérias não têm
mitocôndrias mas realizam respiração aeróbia por intermédio
destas.
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Organelas Celulares
 Núcleo: duplicação e transcrição
 RNA ou DNA
 Mitocôndria (ciclo de Krebs)
 Responsável pela repiração celular e 
síntese de ATP
 Cloroplasto (fotossíntese)
 Responsável pela síntese de glicose
gerando O2
 Lisossomos
 Digestão celular (enzimas)
 Peroxissomos
 Oxidação e proteção contra radicais
livres
 Vacúolos
 Via secretória
 Retículo endoplasmático
 Síntese protéica
 Complexo de golgi
 Formação de lisossomos
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Let's CELLebrate evolution !
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/
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O desenvolvimento dos organismos 
multicelulares
www.enchantedlearning.com 
http://static.howstuffworks.com/gif/in-vitro-fertilization-4.jpg
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Diversidade Celular
www.sciencemuseum.org.uk 
www.seemycells.co.uk 
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A Célula Vegetal
www.molecularexpressions.com 
http://www.snv.jussieu.fr
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Células do tecido de sustentação 
vegetal
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Células da epiderme em corte 
transversal mostrando tecidos 
condutores
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Biologia Molecular e o uso dos 
vetores bacterianos
http://www.microbelibrary.org/microbelibrary/files
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Bibliografia:
 COOPER, G. M.; HAUSMAN, R.E.A célula: uma 
abordagem celular e molecular. Trad. Maria Regina Borges-
Osório, 3 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.
 ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; 
ROBERTS, K.; WALTER, P.. Biologia molecular da célula. 
Trad. Ana Beatriz Gorini da Veiga et al., 4 ed. Porto Alegre: 
Artmed, 2004.
 DE ROBERTIS, E.D.P., DE ROBERTIS JR, E.M.F. Bases da 
biologia celular e molecular. Trad. Célia Guadalupe T.J. 
Andrade e Sérgio F. de Oliveira. 2 ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan, 1993. 
 DE DUVE, C. O nascimento de células complexas (The birth 
of complex cells. Scientific American, April: 50 - 7, 1996). Trad. I. 
Sant’anna e Luciana V. Barbosa.
 PELCZAR JR., M.J.; CHAN, E.C.S.; KRIEG, N.R. 
Microbiologia: conceitos e aplicações. 2 ed. São Paulo: 
Makron Books, 1993. Vols. 1 e 2.