Aula_2_Origem_das_Celulas

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Universidade de Santa Cruz do Sul – UNISC
Departamento de Biologia e Farmácia 
Citologia
- Origem das Células -
Prof. Dr. Andreas Köhler
2º Semestre 2012
O Big Bang é a teoria cosmológica dominante do
desenvolvimento inicial do universo. Os cosmólogos
usam o termo "Big Bang" para se referir à idéia de que o
universo estava originalmente muito quente e denso em
algum tempo finito no passado e, desde então tem se
resfriado pela expansão ao estado diluído atual e continua
em expansão atualmente.
A teoria é sustentada por explicações mais completas e
precisas a partir de evidências científicas disponíveis e da
observação. De acordo com as melhores medições
disponíveis em 2010, as condições iniciais ocorreram por
volta de 13,3 a 13,9 bilhões de anos atrás.
A Terra foi provavelmente originada através de uma força
gravitacional que condensou diversos materiais preexistentes
no espaço. Tais materiais foram constituídos de partículas
como poeira cósmica e gás. Muitos elementos químicos
formados entraram nesta composição, sendo que os
elementos mais densos tenderam a permanecer no centro
das planetas. Por outro lado, os elementos menos densos, os
gases, permaneceram na superfície. As temperaturas do
núcleo permaneceram elevadas e baixavam gradualmente nasnúcleo permaneceram elevadas e baixavam gradualmente nas
regiões que se aproximavam da superfície.
A idade da Terra é calculada a partir da idade das rochas mais
antigas que foram encontradas na superfície terrestre. O
processo de cálculo da idade das rochas é realizado através
de medições radiométricas. Através dos dados colhidos
nestas pesquisas, remonta-se a origem de nosso planeta em
torno de 4,6 bilhões de anos.
A Terra é o terceiro planeta a partir do Sol. É o quinto maior
dos oito planetas do Sistema Solar, sendo o maior e o mais
massivo dos quatro planetas rochosos. Além disso, é também o
corpo celeste mais denso do Sistema Solar. A Terra também é
chamada de Mundo ou Planeta Azul.
A crosta terrestre é dividida em vários segmentos rígidos,
chamados de placas tectônicas, que migram gradualmente ao
longo da superfície terrestre com o tempo. Cerca de 71% dalongo da superfície terrestre com o tempo. Cerca de 71% da
superfície da Terra está coberta por oceanos de água
salgada, com o restante consistindo de continentes e ilhas.
Água no estado líquido, necessário para a manutenção da vida
como se conhece, não foi descoberta em nenhum outro corpo
celeste no universo. O interior da Terra permanece ativa, com
um manto espesso relativamente sólido, um núcleo externo
líquido, e um núcleo interno sólido, composto primariamente de
ferro e níquel.
crosta terrestre
manto superior
manto inferior
núcleo externonúcleo externo
núcleo interno
Em Anos CALENDÁRIO CÓSMICO Em 1 Ano
14.000.000.000 UNIVERSO 1 ano 
4.600.000.000 TERRA 3 meses 
3.500.000.000 VIDA 2 meses 
2.000.000 Homo habilis 1h, 11mim e 25s 
1.500.000 Homo herectus 53min e 34s 
400.000 Homo sapiens (arcaico) 14min e 17s 
150.000 Homo sapiens (neandertal) 05min e 21s 
100.000 Homo sapiens (moderno) 03min e 34s 
6.000 HISTÓRIA ESCRITA 12 segundos 
300 CIÊNCIA 1/2 segundo 
O primeiro requisito fundamental refere-se à disponibilidade
dos elementos químicos essenciais à vida. De fato, o
Carbono, o Hidrogênio, o Oxigênio, o Nitrogênio, o
Enxofre e o Fósforo, denominados coletivamente "elementos
biogênicos", estão entre os mais abundantes do universo.
Pertencem igualmente ao grupo dos elementos mais leves da
tabela periódica, e são ou formam facilmente compostos
voláteis. Estão, por isso, sempre presentes em grandevoláteis. Estão, por isso, sempre presentes em grande
quantidade em planetas ou satélites grandes e frios o
suficiente para possuírem atmosferas, e tendem a se
acumularem em suas camadas superficiais.
Por outro lado, a natureza das reações bioquímicas
conhecidas exige que as temperaturas reinantes permitam a
existência de água em estado líquido. Estes limites são
fundamentais aos conceitos de habitabilidade planetária e de
zona habitável.
Em 1950 Stanley Miller mostrou que descarga de faíscas
elétricas em uma mistura de H2, CH4 e NH3, e na presença de
água, leva à formação de uma grande variedade de
moléculas orgânicas, inclusive de vários aminoácidos.
Na origem da evolução das células foram selecionados
alguns tipos de átomos por serem mais apropriados para a
constituição de biomoléculas. 99% da massa das células sãoconstituição de biomoléculas. 99% da massa das células são
formados por carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e
nitrogênio (N), o CHON da vida.
Compostos idênticos ou similares destes produzidos por
Stanley Miller podem ser produzidos sob variedade de
condições, incluindo aquelas que simulam ambientes
aquáticos, uma vez que lá oxigênio esta ausente. Esses
achados sugerem que, uma vez a Terra esfriou o suficiente
para que água condenasse e formasse os oceanos,
provavelmente muitos tipos de moléculas se formaram.
Passados milhões de anos, essas moléculas orgânicas ter-
se-iam acumulado nos oceanos e alcançado concentrações
ainda maiores em pequenas poças ou em superfícies
argilosas.
A polimerização gerou diversas macromoléculas 
O próximo passo na sequência que leva à vida foi a geração
de grandes moléculas pela polimerização de pequenas
moléculas. Polissacarídeos, proteínas e ácidos nucléicos são
polímeros formados pela combinação de unidades chamados
monômeros, sendo os polímeros montados pela
condensação repetida dos monômeros. Cada uma dessascondensação repetida dos monômeros. Cada uma dessas
condensações requer energia.
Os polímeros que se formassem mais rapidamente ou de
modo mais estável tornar-se-iam predominantes. Altas
concentrações de polímeros, por sua vez, estimulariam uma
polimerização mais intensa por elevar o equilíbrio químico
dede monômeros instáveis até polímeros mais estáveis.
24%
A evolução das membranas gerou o isolamento parcial 
O isolamento parcial do ambiente circundante pode ser
atingido em agregados de moléculas prebióticas produzidos
artificialmente. Chamados de protobiontes, tais agregados não
se reproduzem, mas mantêm um ambiente químico interno
diferente daquele que o rodeia.
Na década de 1920, Alexander Oparin observou que
protobiontes de formavam pela agitação de uma mistura
contendo proteínas e polissacarídeos. Seu interior, rico em
proteínas e polissacarídeos, estava separado da solução
aquosa ao seu redor, cujas concentrações de proteínas e
polissacarídeos eram muito menores. Esses protobiontes são
mais estáveis e podem se formar a partir de soluções de
vários tipos de polímeros.
Células procarióticas
Células eucarióticas
Bactérias e Archaea: Os domínios procarióticos
Existem muitos procariotos na terra, mas apesar da maioria
ser tão pequena que não podemos ver a olho nu, eles são
criaturas de maior sucesso, se sucesso for medido em número
de indivíduos.
O número de bactérias do trato intestinal de uma pessoa, por
exemplo, ultrapassa o numero de humanos que já existiram a
até mesmo o número total de células humanas no corpo dessa
mesma pessoa. Algumas dessas bactérias formam uma
camada espessa ao longo da parede intestinal.
Apesar de pequenos, os procariotos têm papeis cruciais na
biosfera, interagindo, de uma maneira ou de outra, com todos
os outros seres vivos.
Procariotos e suas associações tem formas características
Três formas são particularmente comuns entre os procariotos:
esferas, bastões e formas curvadas ou em espiral.
Um procarioto esférico é chamado coco. Os cocos podem viver
sozinhos ou podem se associar em arranjos bi ou
tridimensionais, como correntes, placas ou blocos de células.tridimensionais, como correntes, placas ou blocosde células.
Um procarioto em forma de bastão é chamado bacilo. Os
bacilos e as formas espirais, a terceira forma dos procariotos,
podem viver isolados ou formar cadeias.
Os procariotos são na maioria unicelulares. Associações,
como cadeias, não significam multicelularidade, porque cada
célula é totalmente viável e independente.
esfera
bastão
esfera
curvada
A célula procariótica difere da célula eucariótica em três
pontos importantes:
Em primeiro lugar, a organização e replicação do material
genético são diferentes. O DNA da célula procariótica não
esta organizado em um núcleo envolto por membrana. As
moléculas de DNA em procariotos são geralmente circulares;
nos procariotos mais bem-estruturados existe um único
cromossomo, mas muitas vezes existem plasmídeos também.
Em segundo lugar, os procariotos não possuem nenhuma das
organelas citoplasmáticas envolvidas por membranas que
os eucariotos atuais possuem (mitocôndrias, Complexo de
Golgi, etc.). No entanto, o citoplasma da célula procariótica
pode conter uma variedade de dobras internas da membrana
plasmática.
Em terceiro lugar, as células procarióticas são desprovidas de
citoesqueleto e, sem as proteínas do citoesqueleto, não
realizam a mitose. As células procarióticas dividem-se por meio
de seu próprio método elaborado, a fissão, após replicarem seu
DNA.
Os procariotos possuem paredes celulares distintas
A maioria dos procariotos tem uma parede célular espessa e
relativamente rígida. Essa parede celular é bem, diferente das
paredes celulares de plantas e algas, as quais contêm
celulose e outros polissacarídeos, e das de fungos, que
contêm quitina.
Quase todos as bactérias possuem paredes celulares
contendo peptideoglicano (um polímero de animo-
açucares).
O peptideoglicano é uma substancia própria das bactérias; sua
ausência na parede das archaeas indica uma diferença-
chave entre os dois domínios procarióticos.
Em 1884 Hans Gram desenvolveu um processo simples de
coloração que permanece, até nossa era de alta tecnologia,
como a ferramenta mais comum que pode ser utilizada na
identificação de bactérias. A coloração de Gram separa a
maioria dos tipos de bactérias em dois grupos, gram-positivo
e gram-negativo.
Uma amostra de células em uma lâmina de microscopia e
mergulhada em um corante violeta e tratada com iodo; depoismergulhada em um corante violeta e tratada com iodo; depois
é lavada com álcool e corada com safranina (um corante
vermelho).
As bactérias gram-positivas retêm o corante violeta a
aparecem com uma cor de azul a púrpura.
O álcool lava o corante violeta das células gram-negativas;
essas células então absorvem o segundo corante, a
safranina, e aparecem com uma cor de rosa a vermelho.
Para a maioria das bactérias, os resultados da coloração de
Gram estão correlacionados com a estrutura da parede
celular. O peptideoglicano forma uma camada espessa por
fora da membrana plasmática de bactérias gram-positivas.
A parede celular de bactérias gram-negativas geralmente
possui apenas um quinto da mesma quantidade de
peptideoglicano, e por fora da camada de peptideoglicano apeptideoglicano, e por fora da camada de peptideoglicano a
célula é envolvida por uma segunda camada externa distinta
da membrana plasmática.
Os procariotos em seu ambiente
- Os procariotos são personagens importantes nos ciclos dos 
elementos
- Os procariotos vivem sobre e dentro de outros organismos- Os procariotos vivem sobre e dentro de outros organismos
- Uma pequena minoria de bacterias é patógena
Archaea
Duas características compartilhadas por todas as archaeas
são a ausência de peptideoglicano na parede celular e a
presencia de lipídeos de composição distinta na parede
celular. As sequências de bases de sues RNAs ribossomais
sustentam a hipótese de uma relação evolutiva bem próxima
entre eles e as bactérias.
A sua separação dos grupos de Bacteria e Eukarya foi
esclarecida quando os biólogos seqüenciaram o primeiro
genoma de uma archaea: ele consistia de 1.738 genes, mais
da metade dos quais eram diferentes de qualquer gene já
encontrado nos outros dois domínios.
LIPÍDEOS: MOLÉCULAS INSOLÚVEIS EM ÁGUA
Os lipídeos são um grupo de hidrocarbonetos quimicamente
muito diverso. A propriedade que todos compartilham está na
insolubilidade em água, que é devida à presença de muitos
ligações covalentes apolares.
Teoria Endossimbiótica e Teoria da Invaginação das 
Membranas da origem e evolução das células eucarióticas 
A endobiose (simbiose intracelular) de procariontes
aeróbicos deu origem às mitocôndrias, organelas com duas
membranas, a interna da bactéria precursora e a externa damembranas, a interna da bactéria precursora e a externa da
célula eucarionte que estava em formação. Ao longo da
evolução, houve transferência da parte do genoma dos
mitocôndrias para o núcleo celular. As mitocôndrias possuem
seu próprio DNA e reproduzem-se por divisão simples.
cloroplasto
mitocôndria
Células procarióticas
Células eucarióticas
Características das células eucariontes (célula vegetal e 
animal)
Parede celular (ausente em células animais): envoltório de
celulose que protege a célula vegetal e determina a forma.
Membrana plasmática: envoltório que seleciona a entrada e a
saída de substâncias.
Citoplasma: toda a região interna da célula, situada entre as
membranas plasmáticas e nuclear.
Retículo endoplasmático: conjunto de tubos, canais e sacosRetículo endoplasmático: conjunto de tubos, canais e sacos
membranosos, dentro dos quais circulam substâncias fabricadas
pela célula. Pode ser liso ou rugoso (com ribossomos aderidos).
Aparelho de Golgi: conjunto de saquinhos membranosos,
achatados e empilhados, cuja função é armazenar substâncias que
a célula fabrica.
Ribossomos: grânulos responsáveis pela fabricação das proteínas
celulares. Podem ser encontrados livres no citoplasma ou aderidos
às membranas do RE.
Mitocôndrias: bolsas membranosas onde ocorre a respiração
celular.
Lisossomos: saquinhos membranosos que contêm sucos
digestivos. Digerem partículas ou estruturas celulares desgastadas
pelo uso.
Núcleo: central de informação da célula, onde se localizam os
cromossomos, que contêm os genes, responsáveis pela
hereditariedade.
Carioteca ou Membrana nuclear: envoltório membranoso que
separa o conteúdo nuclear da citoplasma.separa o conteúdo nuclear da citoplasma.
Nucléolo: local de fabricação e armazenamento temporário de
ribossomos.
Vacúolo (ausente em células animais): bolsa membranosa que
contém água e sais.
Cloroplastos (ausente em células animais): estruturas
membranosas que contêm pigmento verde – a clorofila. São
responsáveis pela fotossíntese.
Flagelos: filamentos móveis que permitem o deslocamento.