AULA_1_ORIGEM_E_EVOLUÇÃO_DA_CÉLULA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE BIOLOGIA
BIOB09 – Biologia Aplicada à Enfermagem
Profa.: Larissa Vasconcelos
Origem e Evolução da Célula
O que é vida?
Célula
Metabolismo
Crescimento
ReproduçãoMorte
DNAEvolução
Organização
Homeostasia
Vírus são seres vivos?
Célula
diminutivo do latim Cella, pequeno aposento. 
http://www.dicionarioetimologico.com.br
Séc XVII (1665) 
Robert Hooke
Cortiça possui unidades repetidas; vida presente em pequenas caixas ou células.
Primeiras observações celulares
Ilustração de corpos de frutificação de fungos e microscópio 
usado por Hooke (Brock Biology of Microrganisms, 14ª ed.)
Primeiras observações celulares
Séc XVII (1673 – 1723)
Anton van Leeuwenhoek (pai da microbiologia)
Cartas descrevendo “animáculos” na água, dentes e fezes para a Royal Society of London.
(Microbiologia, TORTORA, FUNKE, CASE, 12ª ed.)
Fotomicrografia de hemácias
humanas observadas pelo
microscópio de Leeuwenkoek
(Brock Biology of
Microrganisms, 14ª ed.)
Abiogênese x Biogênese
Séc XVII (1668)
Francesco Redi
Mostrou que larvas não surgem de forma espontânea da carne putrefada, e sim
a partir da postura de ovos de moscas.
Abiogênese x Biogênese
Séc XIX (1861)
Louis Pasteur
Mostrou que microrganismos não surgem espontaneamente, confirmando hipótese da
biogênese de Rudolph Virchow (1858).
Caldo de 
carne não 
estéril 
despejado 
no balão
Pescoço do 
balão 
entortado 
pela chama
Caldo
esterilizado
por
aquecimento
extensivo
Vapor
forçado
para saída
Poeira e microrganismos presos na 
dobra
Líquido resfriado 
lentamente
Caldo resfriado 
lentamente
Líquido permanece estérilCaldo permanece estéril
Balão virado, microrganismos retidos 
entram em contado com caldo
Caldo se putrefaz
(Microbiologia, TORTORA, FUNKE, CASE, 12ª ed.)
A Teoria Celular
Séc XIX (1839)
Mathias Schleiden (botânico alemão) e Theodor Schwann (Fisiologista
alemão, pai da histologia moderna).
1. Todos os organismos são compostos de uma ou mais células (unidade
morfológica básica dos seres vivos);
2. Célula  processos fundamentais para a manutenção da vida
(unidade fisiológica básica dos seres vivos);
3. As células podem surgir somente por divisão de uma célula
preexistente (conceito de biogênese – Francesco Redi, Rudolph
Virchow, Louis Pasteur...).
Propriedades comuns a todas as células
• Realizam uma variedade de reações químicas para manter a sua complexidade (metabolismo).
• Utilizam mecanismos comuns de metabolismo energético.
• Respondem a estímulos.
• Crescem e se reproduzem.
Cooper et al. 2009
• São circundadas por membrana plasmática.
• Informações genéticas mantidas no DNA.
• Informações transcritas ao RNA e traduzidas em proteínas.
Alberts, 3ª ed.
Surgimento e evolução das células
Como se desenvolveu a primeira célula?
Como o metabolismo evoluiu, possibilitando a
complexidade e diversidade das células atuais?
Água (estado líquido, 90 °C): 4,1 Ga*
Maiores impactos (meteoros): até 3,8 Ga
Arqueano (3,9 – 2,5 Ga)
Surgimento e evolução das células
* 1 Ga = 1 bilhão de anos.
Surgimento e evolução das células
Origem da
vida celular
Bactérias
anoxigênicas
fototróficas
Origem da Terra
(4,6 bi de anos)
Origem das
cianobactérias
Eucariotos
modernos
Diversidade
de algas
Invertebrados
com concha
Plantas
vasculares
Mamíferos Humanos
Cinturão de rochas verdes de 
Barberton, África do Sul.
3,3-3,4 Ga
(WESTALL et al., 2001).
Estromatólitos na Formação de Strelley Pool, 
Austrália, 3,4 Ga (ALWOOD et al., 2009).
Surgimento e evolução das células
Baía do 
Tubarão, 
Austrália.
Estromatólito Tielingella. 
Mesoproterozóico (1,1 Ga), na 
Formação Tieling, Jixian, norte da 
China (RIDING, 2000).
Estromatólito Tielingella. 
Mesoproterozóico (1,1 Ga), na 
Formação Tieling, Jixian, norte da 
China (RIDING, 2000).
Cianobactérias!
Surgimento e evolução das células
Terra primitiva: síntese pré-biótica
• Descargas elétricas, energia solar, água;
• Atmosfera redutora rica em CO2 , N2, CO, H2S
(sulfeto de hidrogênio), H2 (gás hidrogênio). Pouco
ou nenhum O2 livre.
Oparin e Haldane, 1920.
Terra primitiva: síntese pré-biótica
Água, amônia, 
metano e 
hidrogênio
Calor
Moléculas 
orgânicas
Resfriamento
Demonstração experimental da formação espontânea de
compostos orgânicos (Urey e Miller, 1953).
Polimerização espontânea
forma macromoléculas
(polipeptídeos, ácidos nucléicos…)
Atmosfera da Terra primitiva
Moléculas orgânicas
(aminoácidos, bases nitrogenadas…)
CO2, H2S, CO, H2, NH3, CH4, H2O
Material primordial para os
primeiros seres vivos
Alanina
Ácido aspártico
Ácido glutâmico
Glicina
Ureia
Ácido láctico
Ácido acético
Ácido fórmico
A primeira célula
Polissacarídeos, proteínas, lipídeos, DNA ou RNA?
Que molécula primordial seria capaz de se autorreplicar
e realizar atividades relacionadas ao metabolismo da
célula primitiva?
A primeira célula
Membrana fosfolipídica
Molécula 
fosfolipídica:
grupo cabeça hi
drofílico
cauda
hidrofílica
Água
Água
• Os fosfolipídeos anfipáticos em contato com a água formaram bicamadas;
• Inclusão de RNA por membrana.
A primeira célula
Final da década de 1960
Leslie Orgel, Francis Crick, Carl Woese.
• RNA mensageiro (RNAm), RNA transportador (RNAt) e RNA
ribossômico (RNAr);
• DNA: precisa de proteínas e de RNA (primers) para replicar.
A primeira célula e o mundo de RNA
Sidney 
Altman
Yale 
University
New Haven, 
CT, USA 
Thomas R. 
Cech
University of 
Colorado, 
USA 
Décadas de 1970 e 1980
• Sidney Altman: purificou ribonuclease P de E.
coli, enzima composta de proteína e RNA.
Porção RNA tem ação catalítica em RNAt,
participando da síntese de RNAt maduro.
• Thomas Cech: remoção de íntrons em gene de
RNAr do protozoário Tetrahymena  ausência
de proteínas e presença de guanina e íon
magnésio RNA autocatalítico!
Descoberta 
de Altman
RNase P
Proteína
RNA
A enzima RNase P 
ativa o RNAt
RNAt
O mundo de RNA
Evidências:
• Múltiplas funções exercidas pelo RNA (RNAm, RNAt, RNAr, ribonucleases como
RNase P);
• Ribossomos são ribozimas!
• Capacidade do RNA de armazenar informação genética (vírus da gripe, vírus HIV,
etc);
• DNA não é quimicamente tão flexível: não é capaz de se autorreplicar ou de
realizer atividades catalíticas;
• Desoxirribonucleotídeos são derivados de ribonucleotídeos;
• Proteínas podem ser sintetizadas na ausência de DNA, mas não de RNA.
O mundo de RNA
Origem da vida: paradoxo do tipo “o ovo ou a galinha”.
• Ácidos nucléicos: essenciais à vida, mas
parecem necessitar de proteínas para
replicação, transcrição e tradução;
• Proteínas: moléculas catalíticas e estruturais,
mas não armazenam informação genética.
• RNA: armazena informação genética e
catalisa reações.
O mundo de RNA
Genomas de RNA
• Replicação ineficiente, altas taxas de erro;
• Material genético e funcional (RNA)
diferenciado;
• Material genômico: RNA dupla fita;
• Material funcional: RNA fita simples;
• Molécula semelhante a RNAt: copiar RNA
genômico em RNA funcional.
• Replicação de RNA;
• Ribozimas.
Mundo de RNP
Mundo do RNA Mundo do RNP (RNA + proteínas)
Aminoácido
Precisão e 
estabilidade
Posteriormente: divisão de trabalho
entre ácidos nucléicos (informação) e
proteínas (atividade catalítica).
Mundo de DNA
Mundo do RNA Mundo do RNP (RNA + proteínas) Mundo de DNA
Evidências:
• Transcriptase reversa (vírus de RNA): RNA DNA;
• Telomerase: utiliza molde de RNA para alongar região dos telômeros do DNA.
• Síntese de DNA a partir de RNA;
• DNA dupla fita:resistência, estabilidade, aumento de tamanho
do genoma;
• Células contendo RNA como material genético: capacidade
metabólica limitada e lenta, extinção gradual.
Os organismos viventes da atualidade possuem relação
evolutiva entre si (“parentesco”)? Todos resultam da
mesma célula ancestral?
Último ancestral comum
Árvore filogenética da vida mostrando os três domínios de organismos.
As ramificações indicam o padrão de divergência a partir de um ancestral comum.
• LUCA = last universal common ancestor
(último ancestral universal comum).
• Último ser vivo hipotético do qual todos os
seres vivos atuais descendem;
• Anaeróbico, ausência de núcleo ou
organelas.
Os três domínios da vida
Árvore filogenética da vida mostrando os três domínios de organismos.
As ramificações indicam o padrão de divergência a partir de um ancestral comum.
Décadas de 1980 e 1990
Carl Woese
• Gene de codifica a subunidade pequena do
ribossomo (16S e 18S).
• LUCA = last universal common
ancestor (último ancestral
universal comum).
• Último ser vivo hipotético do qual
todos os seres vivos atuais
descendem;
• Anaeróbico, ausência de núcleo
ou organelas.
Os três domínios da vida
Árvore filogenética da vida mostrando os três domínios de organismos.
As ramificações indicam o padrão de divergência a partir de um ancestral comum.
Evidências da
ancestralidade comum
de arqueias e
eucariotos:
• Ausência de parede de
peptídeoglicano;
• Presença de proteínas
semelhantes às
histonas de eucariotos
em arqueias;
• Diversas semelhanças
proteicas e
metabólicas.
Décadas de 1980 e 1990
Carl Woese
• Gene de codifica a subunidade pequena do ribossomo (16S e 18S).
“Procariotos” não existem!
Bacteria Eukarya
“Células são divididas em dois grandes grupos: 
procariotos e eucariotos.” – INCORRETO.
Podemos continuar nos referindo a
bactérias e eucariotos como grupos?
Evolução do metabolismo e organismos vivos
1) Obtenção de energia diretamente do ambiente, condição autolimitante;
2) Geração e utilização controlada de energia (ATP) a partir de reação similar à glicólise (anaerobiose);
3) ↓ Nutrientes no ambiente  seleção de organismos que sintetizam moléculas orgânicas para obtenção de
energia, autotrofia (fotossíntese).
4) Aumento gradual de O2 livre  holocausto do oxigênio, enzimas antioxidantes, metabolismo energético
oxidativo.
Fermentação 
Fotossíntese
Respiração
Surgimento dos eucariotos
Surgimento de eucariotos
Fermentação 
Fotossíntese
Respiração
Recapitulando...
Surgimento de células eucarióticas 
(aprox. 2,7 bilhões de anos).
• Presença de oxigênio,
mudanças metabólicas,
surgimento e evolução
de organelas.
O surgimento de organelas provavelmente não
foi um evento único pontual.
Teoria de surgimento das organelas (2,7 bi de anos)
• Invaginação formou “envelope” envolta do DNA;
• A partir desta invaginação formou-se sistema de endomembranas (de Duve, 1996) 
evento crítico para a compartimentalização de tarefas e desenvolvimento de complexidade.
Célula 
eucariótica 
primitiva
Teoria da Endossimbiose (Lynn Margulis, 1967)
membranas 
internas
Ancestral eucariótico (protozoário 
anaeróbio)
Célula eucariótica 
primitiva aeróbia
núcleo
Bactéria aeróbia
membranas
internas
Mitocôndria
com duas 
membranas
Bactéria fagocitada recebe
nutrientes da célula que a
englobou e dá energia para
esta, numa relação
simbiótica.
Teoria da Endossimbiose (Lynn Margulis, 1967)
cianobactéria
Célula eucariótica
primitiva aeróbia
Bactéria 
fotossintética
Cloroplastos com duas 
membranas
Célula eucariótica
primitiva com 
capacidade
fotossintética
Cianobactéria
(fotossintetizante) fagocitada
sintetiza glicose e habita
ambiente controlado, numa
relação simbiótica.
Suporte para teoria da endossimbiose
• Morfologia (redonda ou alongada);
• Genoma próprio e sintetizam proteínas;
• DNA circular;
• Reproduzem por fissão;
• Mecanismos de geração de energia.
DNA mitocondrial
FISSÃO
FUSÃO
Referências bibliográficas
ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6ª ed. Artmed Editora, 2017.
COOPER, Geoffrey M.; HAUSMAN, Robert E. A Célula: Uma Abordagem
Molecular. 3ª ed. Artmed Editora, 2007.
Obrigada!
Oi, R, você pode levar 
essa mensagem até...
Ah, D! Me dê algo um pouco mais 
desafiador! Eu posso ser 
multitarefas! Eu posso fazer tudo!!
Haha, onde você pensa que 
está? No mundo de RNA?