Prova 1 -Introdução a Celula

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07/10/2013
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INTRODUÇÃO ÀS CÉLULASINTRODUÇÃO ÀS CÉLULAS
BIOLOGIA CELULAR – GBI102
A célula na hierarquia da vida
A Biologia é uma ciência estudada sob duas 
perspectivas
Níveis de organização: complexidade e 
tamanho
Padrões evolutivos ao longo do tempo
Hierarquia organizacional: O organismo é a unidade central em 
uma cadeia que vai de átomos à biosfera
Célula
Estruturas 
subcelulares
Tecido
Órgão
Partículas 
subatômicas
Átomo (C, N, H, Na)
Moléculas
Ecossistema
População
Indivíduo
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ORIGEM ORIGEM DA VIDADA VIDA
O universo iniciou há 13-15 bilhões anos
A Terra se formou há 4.6 – 5 bilhões anos.
Condições: 
- impossíveis de suportar “vida”
- atmosfera composta de gases liberados
- por vulcões e baixa taxa de oxigênio. 
- Chuvas, tempestades desprendiam
minerais e sais das rochas
CO2 ; N2 ; H2 ; H2S ; NH3
aquecimento da crosta e formação dos mares
� Origem do Universo e do sistema solar - Modelo do Big bang
Alexander Oparin
(1894-1980)
Bioquímico Soviético
Haldane, J. B. S. (John 
Burdon Sanderson) 
(1892–1964) 
Biólogo Britânico
� Teoria de Oparin-Haldane para evolução pré-biótica e formação da célula
1924
Moléculas orgânicas foram formadas na atmosfera reduzida do início da Terra e então acumuladas nos 
oceanos, onde uma solução orgânica fina, a sopa primordial, formou-se. 
Além da fonte atmosférica de produtos orgânicos, a teoria considera também a entrada de certos tipos 
de meteoritos como uma fonte importante para construção de blocos orgânicos
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� Origem dos blocos construtores da vida
� Formação de pequenas moléculas orgânicas
� Experimento de Stanley Miller and Harold Urey (1953) - simulou as 
condições da Terra e mostrou a possibilidade de formar uma grande
variedade de moléculas orgânicas
(Teste da hipótese de Oparin e Haldane)
� Origem dos blocos construtores da vida
Formação de pequenas moléculas orgânicas
Experimento de Stanley Miller e Harold Urey 
(1950) – simulou as condições da Terra e mostrou a 
possibilidade de formar uma grande variedade de 
moléculas orgânicas: 
Origem dos compostos orgânicos
Compostos orgânicos hoje encontrados nas
células podem ter se agrupado (auto-agrupado) 
nos mares - formação de MACROMOLÉCULAS
� Como as células emergiram?
…Possível investigar as etapas…
Origem das proteínas e metabolismo:
Concentração de moléculas em partículas de lodo/argila ou em
câmaras de rochas perto de fontes hidrotermais podem ter
favorecido o início das reações metabólicas
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� Origem da membrana plasmática
Estruturas semelhantes a vesículas.
Membranas formam-se espontaneamente quando algumas moléculas
orgânicas são misturadas com água
Protocélula
Qualquer vesícula-bolsa de moléculas envolta por uma membrana
que capta a energia, concentra materiais, se envolve no
metabolismo, e se auto-replica
PONTO CHAVE PARA O 
DESENVOLVIMENTO!!!
� Ponto chave no 
desenvolvimento:
� Propensão ao
autofechamento das 
membranas – confinamento
de alimentos e enzimas –
formação de sacos/vesículas
– vantagem adaptativa
Molécula candidata: ácidos graxos
� A idade de ouro dos procariotos
3-4 bilhões de anos – vida/célula anaeróbica e procariótica
Heterotrofia – digestão extracelular
Célula ancestral - estrutura flexível (sem PC), achatada e em contato
íntimo com seu alimento (resíduos e excreções)
Habilidade para reprodução e crescimento
Comportamento alternativo – expansão e dobramento da membrana
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� Fósseis de células procarióticas
� A era do Oxigênio
� 2.5 bilhões de anos:
produção de Oxigênio, começou a evoluir em camadas de recifes e 
cianobactérias (estromatólitos)
Evidência da fotossíntese: formações ferríferas bandadas (óxido de ferro) do 
Precâmbriano, também conhecidas como BIF (do inglês banded iron formations) – Rochas 
com 2500 a 1800 bilhões de anos
� Holocausto do Oxigênio
- propiciou a formação da camada de ozônio
- atingiu níveis tóxicos para os anaeróbios (íons superóxido; radical 
hidroxila; peróxido de hidrogênio…) – “Holocausto do Oxigênio”
Entre os “sobreviventes”………..
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� Entre os “sobreviventes”…
- Células anaeróbias que se refugiaram em locais livres de 
oxigênio
- Células que desenvolveram/adquiriram proteção contra a 
toxicidade do oxigênio : efeito salva vidas da incorporação do 
precursor da mitocôndria (Células procariotas com potencial
aeróbico) – Teoria da endossimbiose
- Origem dos eucariotos aeróbios
� Nível estável de oxigênio: 1, 5 bilhões de anos
Origem endossimbiótica das mitocôndrias e cloroplastos
� Lynn Margulis (1981) – popularizou a teoria endossimbiótica -
Symbiosis in Cell Evolution
Lynn Margulis dies at 73
November 24, 2011
OrigemOrigem endossimbióticaendossimbiótica dede mitocôndriamitocôndria ee cloroplastocloroplasto
((LynnLynn MargulisMargulis,, 19811981))
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Alberts et. al. (2008)
Evidências da endossimbiose - Mitocôndria e cloroplasto
-Dupla membrana similar à bacteriana:
membrana interna –similar à procariotos
membrana externa – similar à eucariotos
- Autonomia reprodutiva (divisão binária)
-Estruturas internas e bioquímica dos cloroplastos (ex. tilacoides e 
clorofilas) semelhante às cianobactérias
-DNA nuclear com genes que migraram do DNA das organelas
-Tamanho semelhante às bactérias
- Ribossomos 70S (similar ao bacteriano)
Estudos filogenéticos (genoma bacteriano, cloroplasto e eucarioto) 
revelaram cloroplastos proximamente relacionados às bactérias
� Origem das outras organelas e compartimentos celulares
� Núcleo e organelas caracterizam células eucarióticas
� O nucleo, RE e C.Golgi devem ter se originado de 
dobramentos e invaginações da membrana plasmática
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� A origem dos Eucariotos
� Fósseis de eucariotos mais velhos: 2.1 bilhões de anos
SADAVA et. al. (2009)
Perspectiva da 
evolução celular
Perspectiva da evolução celular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4,5 3,5 2,5 1,5 0,5 
Bilhões de anos 
10 
% O2 
Atmosfer
a 
20 
1 1 2 3 4 5 6 7 
 
Formação da Terra 
Primeiras células vivas 
Primeiros procariotos fotossintetizantes 
Acúmulo de O2 (consumo Fe2+ e camada O3); primeiros 
procariotos aeróbios 
Primeiros eucariotos 
Endossimbiose (origem de mitocôndria e cloroplasto) 
Formação dos organismos multicelulares 
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Características gerais da célula
� Primeira observação da célula - Robert Hooke (1665)
� Teoria celular: Schleiden e Schwann (1838)
“Célula é a menor unidade morfo-fisiológica de todos os 
seres vivos:identidade e metabolismo próprios e 
capacidade de se dividir”
Alberts et. al. (2008)
Unicidade celular (natureza química)Unicidade celular (natureza química)
-Membrana; 
- Material genético; 
-Maquinaria para síntese protéica
Vírus???
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Diversidade celular
� Tamanho: 0,1mm (bactérias) a alguns cm de 
diâmetro 
� Forma e estrutura
� Metabolismo
� Capacidade de movimento
� Interação com o ambiente
Prokaryotes Eukaryotes
Membrana
DNA
Ribossomos
Citoplasma
Núcleo
Retículo endoplasmático
C.Golgi
Lisossomos
Vacúolos
Mitocôndria
Citoesqueleto
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Vida: A ciência da Biologia. (2002)
Alberts et. al. (2008)
Alberts et. al. (2008)
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Alberts et. al. (2008)
Célula Animal Célula vegetal 
Centríolos
Membrana
Ribossomos
Nucleo
Retículo endoplasmático
C. Golgi
Mitocôndria
Citoesqueleto
Parede celular
Cloroplastos
Vacúolo