Aula 2 - Origem e evolução das células

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Professoras: 
Msc. Claudia Bianco 
Msc. Scheila Kraus
Os organismos vivos parecem extraordinariamente diversos...
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Nossos ancestrais, não tendo nenhum conhecimento a respeito de células 
ou de DNA, notaram que todas as coisas vivas tinham algo em comum. 
A isso eles chamaram de “vida”, maravilharam-se, empenharam-se para 
defini-la e ficaram intrigados para explicar o que ela era e como funcionava 
a partir da matéria não viva.
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Experimento clássico mostrava que ratos 
nasciam espontaneamente da roupa suja!
A ideia da abiogênese perdurou por muitos anos...
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Francisco Redi
Médico e Biólogo
Demonstra que os vermes que 
surgem nas carnes podres são 
larvas de moscas (1668).
Primeiro experimento que 
demonstra o conceito de 
continuidade vital.
Lazzaro Spallanzani
Naturalista
Em 1768 o padre Spallanzani
demonstra que caldos 
esterilizados e tampados não 
permitem o desenvolvimento 
de microorganismos.
Louis Pauster
Microbiologista/químico
Derruba a teoria da 
abiogênese no final do século 
XIX e depois de quase 200 
anos dos trabalhos de Redi.
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Em 1665 introduziu o termo CÉLULA para descrever características de tecido de 
planta (cortiça de um carvalho).
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Profº Giordano Calloni - UFSC
As matérias vivas aparentam ser 
infinitamente variadas quanto ao seu 
exterior, mas são fundamentalmente 
semelhantes em seu interior.
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Hoje sabemos que todas as coisas vivas são 
formadas por células, e que todas essas unidades 
de matéria viva compartilham de uma mesma 
maquinaria para a maioria de suas funções 
básicas.
Toda a biologia é um contraponto entre os dois 
temas: a admirável variedade em 
particularidades individuais e a admirável 
constância nos mecanismos fundamentais.
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✓ Todos os organismos são compostos de uma ou mais células.
✓ Célula é a unidade básica da vida: unidade de estrutura e função dos 
organismos.
✓ Toda célula origina-se apenas de uma outra célula pré-existente.
A célula é a unidade que constitui todos os seres vivos, podendo 
ocorrer isoladamente nos seres unicelulares, ou formar arranjos 
ordenados, como os organismos multicelulares onde as células 
se agrupam mas não se diferenciam em tecidos, ou 
pluricelulares onde arranjos ordenados de células possuem 
especializações distintas (tecidos e órgãos).
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Procariontes
Do grego Pro (antes)
Eucariontes
Do grego Eu (verdade) e Karyon (núcleo)
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Luca
Lehninger, Princípios de Bioquímica, 6ª ed.
LUCA - Last Universal Common Ancestor
Durante o período inicial de exploração que frutificou 
em tantas descobertas relativas a célula, duas questões 
figuravam sempre em primeiro plano no espírito dos 
biologistas:
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TEORIA DO BIG BANG – GRANDE EXPANSÃO
Há cerca de 14 bilhões de 
anos, o universo surgiu como 
uma grande explosão de 
partículas subatômicas 
quentes e ricas em energia.
Os elementos mais 
simples (hidrogênio 
e hélio) se formaram 
em segundos. 
Há medida que o universo se 
expandia e esfriava, o material 
condensava sob a influência da 
gravidade para formar estrelas, 
algumas se tornaram enormes e 
explodiram, liberando a energia 
necessária para formar átomos e 
moléculas.
Átomos e moléculas 
formaram nuvens de 
partículas de pó e sua 
agregação levou a 
formação de rochas, 
planetoides e planetas.
Dessa maneira, foram produzidos, 
ao decorrer de bilhões de anos, a 
própria Terra e os elementos 
químicos nela encontrados, os 
quais possibilitaram o surgimento 
da Vida!
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TEORIA DO BIG BANG – GRANDE EXPANSÃO
Portanto, os seres humanos e todos os outros 
organismos vivos são feitos, literalmente, de 
Poeira Estelar!
SOMOS FEITOS DE POEIRA DAS ESTRELAS!
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Google imagensProfº Giordano Calloni - UFSC
Portanto, o aparecimento 
das primeiras células deve 
ter ocorrido cerca de 800 
milhões de anos após a 
origem de nosso planeta!
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Charles Darwin – 1871
O que aconteceria se uma quantidade pequena de água, 
cheia de compostos orgânicos simples, fosse banhada 
pela luz do Sol?
Talvez alguns desses compostos 
poderiam fazer combinações para 
formar uma substância com 
características semelhantes à vida, 
como uma proteína, e poderiam 
evoluir para se tornar algo mais 
complexo.
Era uma ideia inicial que se 
tornaria a base para a primeira 
hipótese de como a vida começou!
Naturalista inglês
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Alexander Oparin – 1924
Publicou seu livro “A origem da vida”, no qual 
argumentava que as moléculas centrais para a origem 
da vida teriam surgido na água. 
Biólogo e bioquímico russo
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John Burdon Sanderson Haldane (J.B.S Haldane) – 1929
Cinco anos após a hipótese de Oparin, propôs que a vida 
surgiu pela primeira vez a partir de uma espécie de “sopa” 
com ingredientes orgânicos e químicos.
Biólogo inglês
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HIPÓTESE OPARIN-HALDANE – EVOLUÇÃO QUÍMICA
Atmosfera primitva: 
hidrogênio, amônia, 
metano e vapor 
d’água. Não havia 
O2 livre.
CH4
H2O
NH3
H2
Eletricidade + UV + Calor
Caldo 
Primordial
Proteínas e ácidos nucleicos teriam 
surgido ao acaso. Síntese pré-biótica. 
Estima-se que esse processo durou 
cerca de 1 bilhão de anos!
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Porém, essa hipótese não 
contava com nenhuma 
evidência experimental 
que a comprovasse!
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Stanley Miller
Químico EUA
Harold C. Urey
Químico EUA
1953 – Famoso experimento para comprovar a origem 
da vida através da síntese pré-biótica
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Conectaram uma série de 
frascos de vidro pelos quais 
circulavam os quatro 
compostos químicos que 
estariam presentes no 
começo da Terra: água 
fervendo, gás hidrogênio, 
amônia e metano.
Na mistura formada, 
encontraram diversas 
moléculas de compostos de 
carbono (orgânicas), 
incluindo aminoácidos.
CH4
NH3
H2O
H2
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Existem outras hipóteses 
para o surgimento da vida, 
mas por enquanto esta 
ainda é a mais aceita entre 
cientistas!
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Google imagensProfº Giordano Calloni - UFSC
O oceano primitivo era como um grande balão 
de ensaio natural para realização de várias 
combinações bioquímicas possíveis, num 
longo período de tempo: uns 2 bilhões de 
anos para que tivessem surgido as primeiras 
organizações de estruturas coacervadas.
Em sua forma mais simples, 
são um conjunto de 
moléculas orgânicas 
reunidas em grupos envoltos 
por moléculas de água.
Não eram seres vivos, mas 
uma primitiva organização 
das substâncias orgânicas 
em um sistema semi-isolado
do meio, podendo trocar 
substâncias com o meio 
externo e havendo 
possibilidade de ocorrerem 
inúmeras reações químicas 
em seu interior.
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Não se tem certeza de como a primeira célula surgiu, mas pode-se 
supor que, se foi possível o surgimento de um sistema organizado 
como os coacervados, podem ter surgido sistemas equivalentes, 
envoltos por uma membrana formada por lipídios e proteínas e 
contendo em seu interior moléculas de ácido nucléico (RNA). 
Com a presença do ácido nucléico, essas formas teriam adquirido 
a capacidade de reprodução e regulação das reações internas.
Deveria ser um agregado 
de RNA e proteínas, envolto 
por uma bicamada de 
fosfolipídeos.
Ainda num ambiente sem O2, surgiram os 
primeiros organismos unicelulares heterotróficos, 
nutrindo-se de matéria orgânica simples e 
produzindo CO2 e álcool → fermentadores.
Nesse cenário a Terra foi ficando rica 
em CO2 o que favoreceu o surgimento 
de seres que utilizavam CO2 para 
obter energia → unicelulares 
autótrofos (1ºs fotossintetizantes).
Sobrava como 
subproduto o gás O2.
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Estromatólitos:
são produzidos por microrganismos (maioriacianobactérias fotossintetizantes) que formam filmes 
microbianos os quais aprisionam lama; com o tempo, 
camadas desses microrganismos e de lama podem 
formar uma estrutura rochosa estratificada.
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“NADA NA BIOLOGIA FAZ SENTIDO EXCETO 
À LUZ DA EVOLUÇÃO”
Theodosius Dobzhansky
Expectativa Realidade 
Trata-se de qualquer processo que altere as características de uma 
espécie de modo que ela possa se tornar mais adaptada ao habitat
em que se encontra, não necessariamente através de um progresso.
Seleção Natural 
Mutação 
Deriva gênica 
Migração 
Luca
Lehninger, Princípios de Bioquímica, 6ª ed.
LUCA - Last Universal Common Ancestor
1) TEORIA DA 
INVAGINAÇÃO CELULAR
Teoria proposta para explicar a compartimentalização celular e a formação 
de organelas, como o núcleo, o RER, o REL, o complexo de Golgi, e os 
lisossomos. 
Célula procariótica teria expandido de tamanho, aumentando a superfície 
da membrana e gerando invaginações. 
2) TEORIA DA 
ENDOSSIMBIÓTICA
Simbiose é uma associação a longo prazo entre dois organismos de 
diferentes espécies. Geralmente essa associação é evolutivamente 
benéfica para o hospedeiro e neutra ou benéfica para o simbionte. 
Cupim – protozoário Micorrizas
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Energia da célula
ATP
Matriz 
mitocondrial 
Membrana 
interna
Membrana 
externa
Espaço 
intermembranar
Tipo especializado de tecido adiposo onde 
as células adiposas são ricas em 
mitocôndrias. 
Realizam a fotossíntese a partir usando a energia 
da luz solar para sintetizar carboidratos a partir 
de dióxido de carbono atmosférico e água, e 
liberam produtos para a célula hospedeira na 
forma de alimento. 
Lynn Margulis
(1938 – 2011)
“Talvez o evento mais importante e 
dramático da história da vida”
Ernst Mayr
1967
▪ Membrana externa semelhante a membrana de 
células eucarióticas;
▪ Membrana interna semelhante a membrana das 
bactérias;
▪ Presença de DNA circular e RNAs;
▪ Ribossomos diferentes dos citisólicos e muito 
parecidos com os das bactérias; 
▪ Auto-reprodução (se dividem); 
▪ Proteínas começam com Formil-metionina.
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