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FUNDAMENTOS DA BIOLOGIA Esp. Mrs. Daniella de Brito Trindade Geração espontânea ou Teoria da abiogênese • Durante muitos anos foi a teoria mais aceita; • Organismos podiam ser gerados espontaneamente a partir de matéria sem vida; • Acreditava-se que organismos vermiformes encontrados em cadáveres surgia, por transformação espontânea da carne em putrefação; • Formação de animais: ratos, sapos... • Até 1665- Francesco Redi- não estava convencido dessa explicação- experimento com moscas • Fez a teoria da abiogênese perder bastante credibilidade; • Porém voltou a ser evocada para explica a origem dos microorganismos- que esses se originavam por abiogênese. Robert Hooke (1635-1703): • Promovia vários experimentos- Cortes de cortiça; • 1665- “Micrographia” – Estudos sobre Microbiologia; • Estudo dos organismos vivos- 1º conceito de célula; • Eficácia e construção de instrumentos laboratoriais (microscópio móvel); Início da teoria celular: TODOS OS SERES VIVOS SÃO COMPOSTOS DE CÉLULAS PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES: Século XVII BASE PARA INSVESTIGAÇÕES POSTERIORES Francesco Redi (1668): • Cientista italiano; • Questionou os indícios da geração espontânea; • Provou que a vida não surge espontaneamente em qualquer circunstância; • A vida somente se origina de outro ser vivente. PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES Os insetos vinham de outro lugar Anton Van Leeuwenhoek (1673 – 1723): • Observação de microrganismos vivos; • Microscópio rudimentar; • “animálculos” (águas de rios, saliva, fezes e líquidos); • Identificação de bactérias e protozoários; • Estudou o núcleo celular- contribuiu para o entendimento do papel da célula nos seres vivos Existência de formas microscópicas de vida: ORIGEM DA MICROBIOLOGIA PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES Louis Pasteur (1822 – 1895) - Século XIX: • Químico francês; • Inúmeros trabalhos científicos- Teoria germinal das doenças infecciosas; • Estudo dos microrganismos/ Bactérias causadoras de doenças; • Participação no debate sobre a origem dos microrganismos • Pasteur fez uma serie de experimentos definitivos PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES GERAÇÃO ESPONTÂNEA! DERRUBADA DA GERAÇÃO ESPONTÂNEA! Louis Pasteur (1822 – 1895): • Primeiramente ele encheu vários frascos que tinham abertura em forma de pescoço curto com caldo de carne e ferveu o conteúdo; • Alguns ele deixou que esfriassem abertos e outros fechados; • Observou: os frascos abertos estavam contaminados com microrganismos; • Fundamentou que os microrganismos estavam presentes no ar e eles eram os responsáveis pela contaminação da matéria não viva; PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES Louis Pasteur (1822 – 1895): • Ele permitiu a entrada de ar; • O meio de cultura não apodreceu e não apresentou sinais de vida, após meses. PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES Louis Pasteur (1822 – 1895): • O pescoço curvado capturava todos os microrganismos do ar que poderiam contaminar o meio de cultura. Louis Pasteur (1822 – 1895): • Mostrou que os microrganismos podem estar presentes na matéria não viva – sobre sólidos, em líquidos e no ar; • Demostrou que a vida microbiana pode ser destruída pelo calor e que métodos podem ser idealizados com o objetivo de bloquear o acesso dos microrganismos do ar aos meios nutrientes. Assim... Os microrganismos não podem se originar de forças místicas presentes em materiais não vivos!!! PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES Louis Pasteur (1822 – 1895): • ELE DEFINITIVAMENTE ACABOU COM A TEORIA DA GERAÇÃO ESPONTÂNEA!! • Impulsionou a tecnologia de alimentos; • Indústria de vinhos e função dos microrganismos na produção de álcool; • Criação do processo de preservação dos alimentos pela pasteurização; • Suas descobertas formaram a base das técnicas de assepsia, que previnem a contaminação por microrganismos indesejáveis e que atualmente são práticas rotineiras para muitos procedimentos médicos e em laboratórios. PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES Matthias Schleiden e Theodor Schwann – 1838: • Célula é a unidade básica dos vegetais e animais; • Todos os seres vivos são formados por células; • BASE PARA TEORIA CELULAR! PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES- Século XIX Rudolf Virchow (1821-1902) • Primeiro a demonstrar que células doentes derivam da células saudáveis de tecido normal; • Toda célula surgia de outra preexistente: “Omnis cellula ex cellula” = “toda célula se origina de outra célula”; • As doenças se transmitiam não entre órgãos e tecidos, mas através de suas células individuais; • FORMAÇÃO DA TEORIA CELULAR! PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES TEORIA CELULAR: PILARES: “A vida existe somente nas células”: todos os seres vivos são compostos de células, ou seja, todas as reações do organismo dependem estritamente da atividade celular, e é através da célula que toda a energia necessária para o funcionamento do organismo é obtida, convertida, armazenada e aplicada. “As células provêm somente de células preexistentes”: uma célula se origina apenas da reprodução de outras células, havendo assim, a transmissão de material genético. “A célula é a unidade de reprodução e transmissão das características hereditárias.”: todos os caracteres genéticos são transmitidos de uma célula para outra no processo de reprodução PRIMEIRAS OBSERVAÇÕES QUAL A ORIGEM DOS MICROGANISMOS • TEORIA DA ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA • TEORIA DA BIOGÊNESE QUEM DESCOBRIU OS MICRORGANISMOS • ANTON VAN • PROTOZOÁRIOS ALGAS FUNGOS BACTÉRIAS • TEORIA DA ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA Cientistas acreditavam que os microrganismos se formavam espontaneamente a partir da matéria orgânica em decomposição ou putrefação, essa forma de multiplicação chamou-se abiogênese. PASTEUR FOI COMPROVADO QUE ESTÁ TEORIA ESTAVA ERRADA!! QUAL A ORIGEM DOS MICROGANISMOS • TEORIA DA BIOGÊNESE Cientistas acreditavam, que as “sementes” destas criaturas microscópicas estão sempre presentes no ar, de onde ganham acesso aos materiais e ali crescem desde que as condições sejam adequadas ao seu desenvolvimento. QUAL A ORIGEM DOS MICROGANISMOS • Sabemos que todo ser vivo, seja ele membro do reino Plantae, Animallia e etc, é composto por célula, alguns por uma única, outros por várias; • Muitas dessas células apresentam diferenças com relação a outras, mas desempenham basicamente o mesmo papel: estruturar, realizar atividade metabólica e transmitir informações genéticas. HOJE EM DIA... • Existência de organismos acelulares, ou seja, que não são compostos por células vírus; • Devido a essa característica, não compõem nenhum dos reinos citados; • Os vírus são organismos formados por um material genético envolto por uma cápsula proteica e necessitam de uma célula hospedeira para sobreviver e se reproduzir, por isso parasitas intracelulares obrigatórios. • Muitos cientistas ainda discutem se os vírus podem ser, ou não, uma exceção que confirma a regra da Teoria Celular. HOJE EM DIA... SER VIVO • Reprodução • Evolução • Metabolismo • Resposta ao estímulo • Célula • Material genético CÉLULAS Um dos conceitos: Pequenas unidades limitadas por membranas, dotadas com uma capacidade extraordinária de criar cópias delas mesmas pelo seu crescimento e divisão em duas. RESUMINDO... • São unidades funcionais dos seres vivos; • Todo ser vivo é formado por células; • O agrupamento de várias células formam os tecidos; • Os 4 tecidos básicos (epitélio, tecido conjuntivo, músculo e tecido nervoso) associam-se formando órgãos. Formadas por: Água, sais minerais e por outras substâncias (carboidratos, lipídios, proteínas ácidos nucleicos); As células possuem uma variedade de formas e tamanhos; As célula são compostas por moléculas de DNA- que armazenam osgenes contendo informações genéticas • Uma célula se reproduz pela duplicação do seu DNA e depois se divide em duas, passando uma cópia das informações genéticas codificadas no DNA para cada uma das suas células-filha. A CÓPIA NEM SEMPRE É PERFEITA! CÉLULAS Uma célula filha nem sempre se compara exatamente com as parenterais Mutações- alterações no DNA • Descendentes que são alterados para pior: são menos capazes de sobreviver e reproduzir • Alterados para melhor: são mais capazes de sobreviver e reproduzir • Alterados neutralmente: são geneticamente diferentes, mas igualmente viáveis LUTA PELA SOBREVIVÊNCIA: Elimina o primeiro, favorece o segundo e tolera o terceiro. Os vírus não tem a capacidade de se reproduzirem pelos seus próprios esforços, eles só conseguem ser copiados parasitando a maquinaria reprodutiva das células que eles invadem CÉLULAS MICROSCOPIA ÓPTICA E ELETRÔNICA • Células são pequenas para serem vistas a olho nú (geralmente de 5-20µm de diâmetro) • Microscópio (invenção no século XVII) • MICROSCÓPIO ÓPTICO: Permite aumentar células até milhares de vezes e resolver detalhes muito pequenos. • MICROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA: Agentes corantes específicos são utilizados para corar células MICROSCOPIA ÓPTICA E ELETRÔNICA MICROSCÓPIO ELETRÔNICO: • Criado em 1950 • Proporciona imagens de estruturas celulares não visíveis nos microscópios ópticos; • Microscópio eletrônico de varredura pode aumentar um objetivo até 150.000 vezes; • Utiliza um feixe de elétrons (no vácuo), ao invés de feixe de luz- Nenhuma célula viva pode ser analisada CÉLULA PROCARIÓTICA: PRO: primeiro CARIO: Núcleo CÉLULA EUCARIÓTICA: EU: verdadeiro CARIO: Núcleo TIPOS CELULARES PROCARIÓTICA Estrutura simples; Qualquer material orgânico pode servir de alimento por um tipo de bactéria; Alguns procariotos podem viver inteiramente em substâncias inorgânicas (ex: células vegetais) ◦ Realizam fotossíntese – obtém a energia que necessitam através da luz solar; ◦ Outras produzem energia a partir da reatividade química de substâncias inorgânicas no meio (ex: sulfobactérias- obtém sua energia de H2S- vivem em meios com enxofre e oxida H2S) CÉLULAS PROCARIÓTICAS EUBACTÉRIAS = BACTÉRIAS: Maioria das espécies que vivem no solo ou causam doenças. ARQUEOBACTÉRIAS: Encontradas nos mesmos habitats das eubactérias e em meios hostis. ◦ Fontes ácidas quentes de origem vulcânica; ◦ Sedimentos marinhos; ◦ Poças em regiões congeladas da Antártida; ◦ Estômago de bovinos... CÉLULAS PROCARIÓTICAS ESTRUTURA: Possuem apenas uma membrana (membrana plasmática) ◦ Estrutura que funciona como barreira para os elementos do meio circundante ◦ Função: Controlar a entrada e saída de produtos que se encontram no citoplasma Envolvidas pela parede celular (estrutura espessa e rígida) ◦ Circunda a membrana plasmática ◦ Proteção mecânica Algumas bactérias ainda possuem cápsula ◦ Proteção contra desidratação, fagocitose e ataque de bacteriófagos. CÉLULAS PROCARIÓTICAS ESTRUTURA: Citoplasma: Substância aquosa que corresponde a área total intracelular ◦ Composto por enzimas, carboidrato, sais minerais, proteínas e grande proporção de RNA ◦ Separado do meio externo pela membrana plasmática Ribossomos: Dispersos no citoplasma ◦ Presentes no citoplasma ligados a moléculas de RNA mensageiro ◦ Locais de síntese proteica CÉLULAS PROCARIÓTICAS ESTRUTURA: Cromossomo: Unido à membrana plasmática por meio de dobras. ◦ O cromossomo bacteriano é uma molécula única de DNA livre que está dentro de uma região chamada nucleóide (similiar ao núcleo); ◦ Determina as características da célula bem como o comando de suas atividades; ◦ Mesossomos: Dobras que facilitam a divisão de uma célula em duas geneticamente iguais Flagelo e cílio: Ajudam na locomoção da célula; Nucleóide- área do citoplasma que contém a molécula de DNA (por não conter carioteca); Plasmídeo: molécula dupla de DNA que armazenam material genético. CÉLULAS PROCARIÓTICAS Maiores e mais elaboradas do que as bactérias e arqueobactérias; Com exceção das bactérias todos os demais seres são formados por células eucariontes; Pode ser vegetal ou animal; Possuem em NÚCLEO e uma variedade de outras organelas. CÉLULAS EUCARIÓTICA Vivem vidas independentes (organismos unicelulares): ◦ Ex: Ameba e Levedura. Vivem em agrupamentos multicelulares: ◦ Mais complexas; ◦ Plantas, animais e fungos- formados por eucarióticas. CÉLULAS EUCARIÓTICAS EUCARIÓTICAS ESTRUTURA: Membrana plasmática ou celular: ◦ Mantém a integridade celular; ◦ Controla os movimentos de substâncias para dentro e para fora da célula (permeabilidade seletiva); ◦ Reconhecem através de seus receptores, antígenos, células estranhas e células alteradas; Núcleo: Maior e mais visível – contém DNA na célula; Nucléolos: Localizam-se no interior do núcleo, onde acontece a síntese de ribossomos. CÉLULAS EUCARIÓTICAS ESTRUTURA: Citoplasma: Situado entre a membrana celular e a carioteca: ◦ Estão contidas as organelas: mitocôndrias, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, lisossomos e peroxissomos; ◦ Nele acontece várias reações químicas fundamentais para a existência da célula (ex: 1ª quebra de moléculas dos nutrientes); Citoesqueleto: O citosol ou citoplasma é cruzado por filamentos longos e finos de proteínas ◦ Sustenta seus movimentos (reforço mecânico), controlam o seu formato e dirigem e guiam seus movimentos. CÉLULAS EUCARIÓTICAS ESTRUTURA: Retículo endoplasmático – Função: produzir proteínas e lipídios: ◦ RE Liso (agranular)- Função de transporte e armazenamento de substâncias e pela síntese de lipídios; ◦ RE Rugoso (granular)- Função de armazenamento e transporte de proteínas. Complexo de Golgi: Modifica as moléculas celulares e é responsável pelo envio de materiais para fora da célula: ◦ Única organela que pode gerar lisossomos ◦ Armazenamento e secreção celular CÉLULAS EUCARIÓTICAS ESTRUTURA: Ribossomos: Dispersos no citoplasma ou aderidos ao retículo endoplasmático: ◦ Locais de síntese de proteínas; Lisossomos: Digestão celular: ◦ Agregados proteicos de enzimas digestivas- capazes de digerir diversas substâncias orgânicas; Peroxissomas: Possuem enzimas que transformam átomos de hidrogênio em oxigênio; ◦ Possuem alguns tipos de enzimas digestivas- degradam gorduras e aminoácidos; ◦ Participam da desintoxicação do álcool etílico (células do fígado e rins); CÉLULAS EUCARIÓTICAS ESTRUTURA: Mitocôndrias: Responsáveis por produzir energia para todas as atividades celulares: ◦ Produzem calor e ATP; ◦ Consomem oxigênio e liberam dióxido de carbono- respiração celular; Vacúolos: Estruturas que armazenam substâncias relacionadas à digestão ou à nutrição celular. Plastos: Presentes apenas em células eucarióticas vegetais. ◦ Responsáveis pela fotossíntese e armazenamento de substâncias CÉLULAS EUCARIÓTICAS ESTRUTURA: Cloroplastos: Presentes apenas em células de plantas e algas, em regiões iluminadas: ◦ Cor verde (presença de clorofila); ◦ Responsáveis pela realização da fotossíntese; Centríolo: Estruturas citoplasmáticas: ◦ Responsável pela divisão celular; ◦ Originam cílios e flagelos. CÉLULAS EUCARIÓTICAS ENDOCITOSE: ◦ As células importam a matéria a partir do meio externo; ◦ Capturam em vesículas que se abrem na membrana plasmática; ◦ As vesículas se fundem aos lisossomos onde ocorre a digestão intracelular. EXOCITOSE: ◦ As células exportam materiais que elas sintetizam nos compartimentos intracelulares; ◦ Os materiais são armazenados nas vesículas intracelulares e liberados para o exterior. ENDOCITOSE E EXOCITOSE Realizada através da membrana Membranas possuem permeabilidade seletiva Controle na entrada como na saída de substâncias na célula, de acordo com suas necessidades. As principais são a água que é o solvente e os solutos que são substâncias dissolvidas em água e partículas. Por exemplo: em uma solução de glicose a água é o solvente e a glicose o soluto. TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS TRANSPORTE PASSIVO As substâncias são transportadas pelas membranas através do gradiente de concentração, ou seja, as substâncias se movimentam de uma região mais concentrada para uma região menos concentrada. Em decorrência disso, esse tipo de transporte não requer gasto de energia. Neste caso, o soluto é impulsionado para dentro ou para fora da célula através de agitação térmica das moléculas do soluto. TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS TRANSPORTE ATIVO Esse tipo de transporte se dá em sentido contrário ao gradiente de concentração. Desta forma, as substâncias transportadas passam do meio onde estão menos concentradas para o meio onde estão mais concentradas. Em decorrência disso, o transporte ativo requer gasto de energia. TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS ENDOCITOSE (endo= interior; cito= célula; ose= condição) Além de pequenas moléculas e íons que atravessam a membrana plasmática e entram no citoplasma ou dele saem, as células são capazes de transferir para seu interior macromoléculas que não conseguem atravessar a membrana do meio externo (polissacarídeos, proteínas) e partículas visíveis ao microscópio óptico como bactérias e outros micro-organismos. Este tipo de transporte também requer uso de energia. Dois tipos de endocitose: a fagocitose (fago = comer) e a pinocitose (pino = beber). TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS RESUMO CÉLULA PROCARIÓTICAS EUCARIÓTICAS o Sem carioteca; o Material genético disperso (nucleóide); o Sem organelas membranosas; o Sem citoesqueleto. o Com carioteca; o Material genético “separado” (núcleo); o Com organelas membranosas; o Com citoesqueleto. Membrana celular Citoplasma Material genético (DNA) Ribossomos (síntese proteica) RESUMO VÍRUS o Acelulares; o Não possuem metabolismo próprio; o Capazes de se reproduzir, apenas no interior da célula hospedeira; o Parasita intracelular obrigatório; o Sofrem mutações -> aumenta a variabilidade genética o Melhor para sua evolução. As mutações são erros no DNA que alteram o plano genético a partir da geração anterior. Imagine uma fábrica de sapatos. Você esperaria que erros (por exemplo, alterações não intencionais) na cópia do desenho do sapato, levariam a melhorias nos sapatos produzidos? Se a resposta for sim, explique. Um biologista, estudando a estrutura de uma célula bacteriana procariótica, iria encontrar, como uma organela deste tipo celular: a) cloroplasto. b) retículo endoplasmático liso. c) centríolo. d) ribossomo. e) retículo endoplasmático rugoso. Ter célula é uma condição obrigatória para se considerar um ser vivo. Visto isso, os vírus são considerados seres vivos? Se a resposta for sim, justifique-a.
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