Diapositivo 1
Biologia e Geologia 11 AnoUnidade 7 - Unicelularidade e
MulticelularidadeNo princpio criou Deus os cus e a terra. E a terra
era sem forma e vazia; e havia trevas sobre a face do abismo; e o
esprito de Deus movia-se sobre a face das guas.Livro do Gnesis
Unicelularidade e MulticelularidadeSeres procariontesSeres
eucariontes
Vrias questes se colocam Que acontecimentos deram origem vida?
Como se tero originado os 2 principais tipos de seres: procariontes
e eucariontes? Como ocorreu a evoluo para a multicelularidade?
Formao do planeta Terra (4600M.a.)Bombardeamentos por
meteoritosFase mais calma do planeta (3900M.a.)- Diminuio da
Temperatura- Precipitao do vapor de gua: OceanosReaes entre
molculas inorgnicasFormao das molculas orgnicas
(Pr-biticas)Molculas orgnicas mais complexasSistemas moleculares
mais complexos: os Protobiontes (Antepassados dos
Procariontes)Oceano (Ambiente aqutico) Sopa Primitiva
Protobiontes - Agregados moleculares mais ou menos complexos,
que podem originar, embora de forma pouco controlada, novos
protobiontes.Em laboratrio, experincias mostraram que os agregados
moleculares podem originar Protobiontes.
Com o tempo, aumentou o grau de complexidade destes
Protobiontes:Protobiontes(Agregados moleculares)Primeiros seres
vivos registados(Fsseis de h 3500 M.a.)Idnticos s atuais
Cianobactrias (Procariontes)
O aparecimento dos primeiros Seres Vivos ter ocorrido entre os
3900 e 3600 M.a.
Estromatlitos: Estruturas em almofada, de calcrio, originadas
pelo desenvolvimento de cianobactrias, e que existem na atualidade,
vivas e fossilizadas.
Existem estromatlitos recentes e em formao, e outros com idades
superiores a 3000M.a.
As cianobactrias que construam os estromatlitos foram
possivelmente responsveis pela gerao de parte do oxignio da
atmosfera primitiva, realizando a fotossntese. Ter sido a forma de
vida dominante por mais de 2 mil milhes de anos.Estromatlitos
Consequncias do Aparecimento do O2 na Terra: Destruio ou
modificao drstica das molculas (o O2 muito reativo). Extino de
muitas espcies por envenenamento e sobrevivncia das que habitavam
zonas anaerbias. Alterao do Metabolismo das espcies
sobreviventes.Desenvolveram a capacidade de resistir ao oxignio e
alguns usavam-no para obter energia dos compostos orgnicos
(respirao aerbia).
Nascentes hidrotermais.
Dos Procariontes aos EucariontesPrimeiros seres vivos
semelhantes a Procariontes.Desenvolvimento da Fotossntese
Plantas
ProtobiontesAlimentao base de molculas orgnicas e outras
clulas.Evoluo do MetabolismoCianobactriasAdvento da
MulticelularidadeBactrias(Actualidade)AlgasProtozorios
Animais Alteraes drsticas das condies de Vida. Seres
eucariontes.Origem dos Eucariontes
Identifica as principais semelhanas e diferenas entre os dois
modelos.Com base na figura, apresenta uma explicao para o nome de
cada um dos modelos explicativos : autognico e endossimbitico.O DNA
mitocondrial e o cloroplastidial apresentam uma organizao diferente
do DNA nuclear, mas semelhante ao material gentico das clulas
procariticas. Qual dos modelos explica este facto?
Justifica.Comenta a seguinte afirmao: A proximidade e cooperao
entre seres procariontes potenciou o aparecimento de seres
eucariontes.Identifica as principais semelhanas e diferenas entre
os dois modelos.Com base na figura, apresenta uma explicao para o
nome de cada um dos modelos explicativos : autognico e
endossimbitico.O DNA mitocondrial e o cloroplastidial apresentam
uma organizao diferente do DNA nuclear, mas semelhante ao material
gentico das clulas procariticas. Qual dos modelos explica este
facto? Justifica.Comenta a seguinte afirmao: A proximidade e
cooperao entre seres procariontes potenciou o aparecimento de seres
eucariontes.1. Semelhanas: a invaginao da membrana celular para
explicar o aparecimento do invlucro nuclear e dos organitos
membranares associados (retculo, por exemplo). As principais
diferenas centram-se ao nvel da evoluo dos restantes organitos
(principalmente os cloroplastos e as mitocndrias): o modelo
autognico defende a sntese de organitos no interior da clula,
enquanto o modelo endossimbitico postula que esses organitos teriam
tido origem em clulas procariticas que foram englobadas por clulas
hospedeiras.2. O nome autognico significa origem interna, ou seja,
os diversos organitos formaram-se dentro da clula. A denominao
endossimbitica reside no facto de haver a entrada de clulas
procariticas mais pequenas que a clula hospedeira e que estabelecem
uma relao de simbiose onde ambas as partes beneficiam com essa
relao.3. O facto de esses organitos possurem uma organizao
diferente do DNA constitui um argumento a favor do modelo
endossimbitico, uma vez que, sendo portadores de material gentico
prprio, podem gerir todas as suas actividades metablicas de uma
forma autnoma; a informao gentica de que dispem suficiente para a
produo de protenas que integram toda a actividade celular. As
diferenas entre este material gentico e o nuclear pode indicar que
tiveram origens diferentes e que portanto pertenceram a diferentes
clulas.4. O facto dos organismos coabitarem prximos uns dos outros
e estabelecerem relaes de simbiose fez com que esta relao fosse
vantajosa para todos eles, o que poder ter permitido a cooperao
cada vez mais ntima ao ponto de uns serem englobados por
outros.Argumentos a favor do Modelo EndossimbiticoA simbiose
continua a ser um processo muito comum no mundo vivo. Continua a
verificar-se a existncia de relaes simbiticas entre bactrias e
protozorios.As dimenses dos cloroplastos e das mitocndrias so muito
semelhantes s dos procariontes actuais.A sntese proteica das
mitocndrias e dos cloroplastos inibida por substncias inibidoras de
procariontes, mas no por inibidores de eucariontes.O aminocido
iniciador da sntese proteica igual em mitocndrias, cloroplastos e
bactrias, diferindo do dos eucariontes.As mitocndrias e os
cloroplastos tm diviso autnoma.O DNA das mitocndrias e dos
cloroplastos no est associado a histonas( semelhana do que acontece
com as bactrias)Os cloroplastos e as mitocndrias possuem ribossomas
mais semelhantes em tamanho e em caractersticas bioqumicas aos dos
procariontes do que aos dos eucariontes.
A Origem dos Organismos Eucariontes
Hiptese Autognica Clulas semelhantes a bactrias (procariontes)
teriam desenvolvido invaginaes da membrana plasmtica, de que
resultou o sistema endomembranar: envolvimento do DNA, constituindo
o ncleo; formao dos restantes organelos.
Alguns fragmentos de DNA abandonaram o ncleo e evoluram sozinhos
dentro de estruturas membranares: cloroplastos e mitocndrias.
Crtica a esta hiptese: Pressupe que o material gentico das
mitocndrias e cloroplastos seja igual ao do ncleo, o que no
acontece: mais semelhante a bactrias.
Hiptese Endossimbitica Os sistemas endomembranares e o ncleo
resultaram de invaginaes da membrana plasmtica; No entanto, os
cloroplastos e as mitocndrias eram organismos autnomos semelhantes
a bactrias:
Clulas de maiores dimenses (clulas hospedeiras) capturavam
outras mais pequenas de que se alimentavam, mas algumas tero
sobrevivido e estabeleceram relaes simbiticas com as clulas
hospedeiras, tornando-se organelos.
- A Hiptese Endossimbitica original no tinha em considerao o
material gentico (era desconhecido!!) e, como tal, foi esquecida.
Foi Lynn Margulis, biloga americana, que retomou e desenvolveu esta
Teoria a partir da dcada de 80, apresentando provas para a mesma
(comparao de DNA).Inicialmente proposta em 1905 por Konstantin
Mereschkowsky (bilogo russo)
Estabelecimento de relaes simbiticas de forma sequencial:
primeiro com as ancestrais das mitocndrias (semelhantes s
proteobactrias), que realizam a fosforilao oxidativa para obteno de
ATP;
depois com os ancestrais dos cloroplastos (cianobactrias), com
capacidade de produzir compostos orgnicos, utilizando a energia
luminosa.
Endossimbiose - Clulas que vivem no interior de outras, numa
relao de simbiose.
Existem casos actuais de simbiose obrigatria entre eucariontes e
bactrias (Relaes Endossimbiticas): Algumas medusas possuem
cianobactrias alojadas nos seus tecidos;
Lquenes: associao entre um fungo (eucarionte ) e cianobactrias
(ou algas);
A Hiptese Endossimbitica a que rene, actualmente, um maior
consenso entre a comunidade cientfica.
As leguminosas apresentam bactrias nitrificantes em ndulos
presentes nas suas razes:
- as bactrias fixam o azoto atmosfrico que as plantas
necessitam, mas a que no conseguem aceder;
- as plantas fornecem-lhes nutrientes.
Eucariontes: - seres com maiores dimenses; - reuniam diversas
capacidades na mesma clula; - competiam entre si pelo alimento e
pelo espao.A competio ter levado formao de Colnias cada vez mais
dependentes da sua unio.Aparecimento dos Organismos Multicelulares
(1500 M.a.)
Da Unicelularidade Multicelularidade
Os organismos unicelulares no podem aumentar de tamanho
indefinidamente. Porqu?
Quando uma clula aumenta de tamanho, a razo superfcie/ volume
diminui: o volume aumenta a um ritmo maior do que a superfcie.
Quando aumenta o volume, aumenta o metabolismo, mas como a
superfcie no aumenta na mesma proporo, a clula no consegue realizar
eficazmente as trocas com o meio.Solues: Reduo do metabolismo ou
MULTICELULARIDADE.
Os ancestrais seriam colnias que posteriormente evoluram para
seres multicelularesColnias cada vez mais complexas, mas todas as
clulas com a mesma funo.Colnias com alguma especializao.Aumento da
interdependncia estrutural e funcional das clulas.Seres
Multicelulares
23Como que se formaram os organismos multicelulares?
Como que se formaram os organismos multicelulares?1 - As clulas
da camada mais perifrica asseguram o movimento da clula volta do
seu eixo, enquanto as clulas maiores, das camadas mais internas, so
responsveis pela reproduo.2 Esta organizao permite que as clulas da
colnia se especializem, conseguindo assegurar de modo mais eficaz a
sua funo. Tal benfico para todos os indivduos que tiram proveito
desta relao ntima de cooperao.3 A Volvox no um organismo
multicelular, uma vez que constituda por vrias clulas
estruturalmente independentes. As diversas clulas so semelhantes,
no tendo ocorrido diferenciao.4 Do ponto de vista funcional, as
clula reprodutoras apresentam uma especializao em relao s
restantes. Neste tipo de colnias existe uma coordenao parcial, uma
vez que os indivduos asseguram funes diferentes como, por exemplo,
as clulas mais perifricas so as impulsionadoras do movimento
rotacional da colnia.5 A interdependncia e a especializao crescente
dos organismos numa colnia pode, ao longo de um processo evolutivo,
estar na base da multicelularidade.
Volvox sp.
Colnia com dois tipos de clulas: somticas - responsveis pela
nutrio e pelo movimento da colnia; reprodutoras. Admite-se que
organismos coloniais semelhantes tenham sido os antecessores dos
organismos multicelulares. Quando as clulas dos seres coloniais se
comearam a especializar em funes distintas, mantendo-se
interligadas e interdependentes, surgiram os seres multicelulares.A
maioria dos autores no considera Pleodorina e Volvox como seres
multicelulares, mas sim como colnias, com elevado grau de
complexidade: a diferenciao celular reduzida (apenas clulas
reprodutoras).Vantagens da multicelularidadeAumentar a dimenso, o
que favorvel para a competio pelo alimento e pelo territrio, sem
comprometer as trocas com o meio externo (isto , conservando o
equilbrio da relao rea/volume).Reduzir a taxa metablica, com maior
eficcia na utilizao de energia.Maior independncia em relao ao
meio.A grande diversidade de formas e de funcionalidades
possibilitou a adaptao a diferentes ambientes.
Os seres vivos no ocuparam o mundo pela fora, mas por
cooperao.Lynn Margulis
