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1. Abiogênese: geração espontânea 2. Criacionismo: teologia 3. Panspermia/cósmica
4. Modelo de Oparin/Coacervados 5. Biogênese
Qual é a origem da
vida?
1. ABIOGÊNESE (GERAÇÃO ESPONTÂNEA)(A= negação, BIO= vida, GÊNESE= origem)
Aristóleles (século IV a.C), considerava que a Vida era o resultado da ação de um princípio ativo sobre a matéria inanimada a qual se tornava, então, animada. Não haveria intervenção sobrenatural no surgimento dos organismos vivos, apenas um fenômeno natural, a geração espontânea
Roupa suja ratos adultos, completamente formados
Intestinos vermes
Carne putrefata moscas
Van Helmont (1577-1644) acreditava:
Cheiro dos pântanos rãs
Francesco Redi, no séc. XVII (1668), foi o primeiro a refutar a teoria da ABIOGÊNESE. “Qualquer forma de vida só podia provir de outra pré-existente.”
....mas ainda havia dúvida????????????
As larvas originavam da carne putrefata Abiogênicos defendiam que no frasco selado, não
continha a matéria bruta principal, o Ar. Diziam que apenas as larvas nasciam de seres pré-existentes
Francesco Redi, no séc. XVII (1668), foi o primeiro a refutar a teoria da ABIOGÊNESE. “Qualquer forma de vida só podia provir de outra pré-existente.”
As larvas originavam da carne putrefata Abiogênicos defendiam que no frasco selado, não
continha a matéria bruta principal, o Ar. Diziam que apenas as larvas nasciam de seres pré-existentes
“Concluiu que o ar contém partículas sólidas que originavam os microrganismos”
Pasteur (1862), refutou definitivamente a teoria da abiogênese
Ele preparou infusões com carne e aqueceu ALGUMAS DEIXADAS AO AR OUTRAS VEDADAS
2. CRIACIONISMO (explicação teológica) Acreditam na criação do mundo em “6 dias”. A teoria tem bases no livro de GÊNESES e tem Deus como criador de tudo
3. PANSPERMIA e CÓSMICA Defendida por Arreheius, Liebig, Richter e Helmholtz
Em 2008, Yoshihiro et al., publicaram na Nature Geoscience que os impactos desses corpos sobre os mares primitivos, eram muito frequentes na época, e que poderia ter gerado alguma das complexas moléculas orgânicas necessárias para a vida
Sugerem que o aparecimento dos primeiros seres vivos na Terra surgiram dos cosmozoários (esporos resistentes), que seriam microrganismos flutuantes no espaço cósmico
Na década de 80 (sec. XX), Crick (um dos descobridores da estrutura do DNA) e Orgel sugeriram uma teoria de Panspermia dirigida, em que o agente inicial da Vida na Terra, passaria a ser colônias de microrganismos, transportadas numa nave espacial não tripulada, lançada por qualquer civilização muito avançada. A Vida na Terra teria surgido a partir da multiplicação desses organismos no oceano primitivo.
4. MODELO EVOLUTIVO DE OPARIN/COACERVADOS: Surgiu em 1924, foi a 1ª explicação racional, que é aceita como a de maior peso.
Defendeu que a vida na Terra iniciou há cerca de 3,5 bilhões de anos, surgindo o primeiro ser vivo a partir da combinação de elementos químicos presentes na Terra primitiva.
Oparin possuía conhecimentos em astronomia, geologia, biologia e bioquímica e os empregou para a solução deste problema.
Vapor D'água, Metano (CH2), Gás Carbônico (CO2), Hidrogênio (H2), Outros Gases
aparecimento espontâneo de compostos orgânicos, que, mais tarde, se acumularam nos mares
Gases (vapor de água + metano + amônia + hidrogênio) + raios ultravioleta e descargas elétricas aminoácidos + outros compostos orgânicos + chuva levados para os mares "sopa química" ou "caldo nutritivo" formação de coacervados (compostos orgânicos reunidos) formação de protogenes (genes; primitivos) reunidos por membranas lipoprotéicas células primitivas (heterotróficas aeróbias)
Experimento de Urey-Miller ou a Sopa Orgânica
alanina, glutamato, ácido aspártico, ácido fórmico, acético, propiônico, láctico e succínico
Publicado em 1953 na Science: foi a primeira demonstração de como moléculas orgânicas poderiam ter surgido nas condições especiais da Terra primitiva.
Metano, amônia, H2 e CO2
5. BIOGÊNESE Os seres surgem de outros seres vivos – Evolução
Como a vida surgiu? A partir de uma estrutura simples capaz de se autoduplicar
Para haver EVOLUÇÃO é preciso que haja HEREDITARIEDADE
Como iniciou a evolução das espécies?
Duplicações e com mutações
Origem do universo Elementos formadores das estrelas
Formação do sistema solar
Formação de Júpiter
Formação da Terra
BIG BANG
Formação de moléculas químicas
Hoje em dia
O problema é que nenhuma equipe de astrofísicos conseguiu determinar se o neutrino tem massa.
No século XXI, a maioria dos cientistas acredita que o candidato favorito para ser o recheio da massa escura do universo é o neutrino, uma partícula subatômica sem carga elétrica que é a mais abundante no cosmo.
Biogênese
Iniciou a 3,5 - 3,7 bilhões de anos 1. Síntese dos monômeros
2. Síntese dos polímeros (polipeptídios, Ac. Nucléicos,
Açúcares) Foi sugerido que macromoléculas de diversos tipos, se
organizaram em pequenas unidades auto reprodutoras (RNA) e usaram as outras como “alimento”.
Formaram coloides – hidrofílicos e hidrofóbicos
Biogênese
Coacervado = tipo especial de coloide
orgânico.
Possui grande número de moléculas,
rigidamente localizadas e isoladas do
meio ambiente por uma película
superficial de água. Desse modo,
adquirem “individualidade” e
possivelmente as formas mais próximas
do Protobionte (organismo primitivo)
Fox (1970) mostrou que algumas proteínas aquecidas, formam espontaneamente microesferas contendo uma dupla membrana na volta envolvendo hiperciclos.
Protobionte
Autocatálise
Teoria da organização molecular espontânea
Para Eigen, 1971 (Prêmio Nobel) a vida se originou do caos molecular por autocatálise – interação molecular
Hiperciclo: é um sistema catalítico onde
ocorrem reações espontâneas formando novas moléculas. Ex.: A catálise de RNAs curtos formando
polinucleotídeos para a síntese de aa de uma
pequena proteína.
É um processo em que o catalisador é um dos produtos formados durante a reação química. Significa que a reação é cada vez mais rápida à medida que vai progredindo.
Vários hiperciclos podem estar interligados Rotas metabólicas
• Capacidade auto catalítica RNA
• RNA:
Não necessita de outras enzimas, pode agir como enzima
(Ribozima)
Pode se auto clivar, assim como se polimerizar – rRNA
•A síntese de DNA requer primers de RNA
• O DNA não é usado na síntese de proteínas e sim o RNA
•Transcriptase Reversa: RNA
Genes primitivos eram de DNA ou RNA?
RNA
DNA
I . Síntese abiótica e acúmulo de pequenas moléculas orgânicas como aa, nucleosídeos, lipídeos, etc. II. Condensação das moléculas da I etapa, formando polímeros III. Formação de coloides – microesferas – formação de compartimentos (cel. primitiva)
IV. Os elementos das etapas I-III desenvolvem a propriedade da replicação, formando o 1º genoma, por meio da autocatálise de RNA (Ribozima).
Etapas da evolução celular
Este processo evolutivo demorou pelo menos 100 milhões de anos
Evolução na obtenção de energia
A obtenção de energia pelas células ocorreu na sequência:
• FERMENTAÇÃO
• QUIMIOSSÍNTESE
• FOTOSSÍNTESE
• RESPIRAÇÃO AERÓBICA
Tipos de células Podem ser:
Solitárias Viver em comunidades
Forma geométrica definida Formas indefinidas, com limites flexíveis
Sedentárias Nadar, rastejar
Incolores Coloridas (verde, vermelha, azul)
Procarióticas
(do grego “antes do núcleo”)
Eucarióticas
(do grego “com núcleo”)
Bactérias Dos protistas aos mamíferos,
fungos e plantas
Pouca organização interna,
material genético livre no citosol,
São organizadas por organelas
rodeadas pelo citosol.
O DNA está estocado no núcleo.
Pequenas com 1-2 µm
Medem de 5-100 µm, algumas
podem ser vistas a olho nu.
Evolução da célula procariótica à célula eucariótica
retículo e núcleo constituídos
célula procariótica nua
estádios progressivos de hipertrofia da membrana plasmática e de configuração do núcleo
Evolução da célula eucariótica
micoplasmas (mitocôndria) e
cianobactérias (cloroplastos))
Teoria da endosimbiose
TEORIA DA ENDOSSIMBIOSE
ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS
BACTÉRIAS
CIANOBACTÉRIAS
EUCARIOTO
PRIMITIVO
CÉLULAS
ANIMAIS
CÉLULAS
VEGETAIS
EUCARIOTO PRIMITIVO
CÉLULAS ANIMAIS
CÉLULAS VEGETAIS
Célula Eucariótica O SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS possibilitou: 1. Maior crescimento celular;
2. Maior especialização, divisão de tarefas entre
componentes celulares e eficiência metabólica;
3. Facilidade no contato e na aglomeração intermolecular;
4. Maior proteção do material hereditário;
5. Maior diversidade de rotas metabólicas.
Unicelular em Multicelular
A união de células formaram colônias, formando os primeiros seres multicelulares, trazendo como vantagens: 1. Longevidade; 2. Proteção dos órgãos internos, especialmente os reprodutores; devido as camadas de células mortas da superfície do organismo, foi possibilitada a exploração de novos ambientes mais agressivos; 3. Expressão diferenciada dos genes com consequente economia
energética 4. Surgimento de novos padrões de comunicação entre as células
gerando esquemas novos de desenvolvimento embrionário; 5. Diversidade de funções celulares e eficácia metabólica
Células vegetais Apresentam:
1. Parede celular: que dá rigidez e forma
2. Vacúolos: podem ocupar 75% do volume celular
Acumulam açúcares e outros compostos solúveis em água. Geralmente são coloridos.
3. Cloroplasto: faz a fotossíntese.
Não apresentam: Centrossomos, embora sejam encontrados em algumas algas.
Células animais especializadas
1. Tecidos epitelial
2. Tecido conjuntivo: Propriamente dito
Adiposo
Sanguíneo
Cartilaginoso
Ósseo
3. Tecido muscular
4. Tecido nervoso
As células com o mesmo material genético não são idênticas. Se diferenciam e formam grupos que exercem a mesma função, formando os tecidos
Vírus • Parasitas celulares obrigatórios: quando entram no
hospedeiro, o material genético viral dirige a maquinaria da célula para produzir a proteína viral e
o material genético viral • Tem as mesmas moléculas que os seres vivos
• Não sobrevivem de forma independente
• Tem um centro de material genético envolvido por
uma capa proteica (capsídeo)
• Podem ter membrana extra denominada envoltório
Virus RNA: hepatites A e C, o HIV, Rhabdovirus (raiva), Picornavirus (poliomielite), Orthomyxovirus (gripes) e Rhinovirus (constipações/resfriados)
Os vírus de RNA dispõem de enzimas próprias para serem processadas, como por exemplo enzimas de replicação (RNA replicases e transcriptases reversas).
Vírus HIV Vírus influenza
Vírus DNA: HPV (Human Papilloma Virus), o vírus da varíola, o vírus da varicela (Varicella-zoster), Herpes simplex e o vírus causador da hepatite B.
Usam a maquinaria celular para transcrição de seus genes, sua replicação e reparo de seu DNA. Isso permite a alguns vírus ter um genoma grande como os herpes vírus, que evoluíram de forma a produzir alguns genes próprios (como para síntese de nucleotídeos e polimerases próprias), ficando mais independentes do metabolismo celular.
Vírus HPV humano
Viroides (agentes subvirais) são os menores sistemas genéticos capazes de se replicar no interior de uma célula e estão confinados ao Reino Vegetal.
• São fragmentos de RNA que causam doenças apenas em plantas.
• Não codificam proteínas, não possuem capsídeo (envoltório de proteína que envolve e protege o DNA viral)
• Dependem da maquinaria transcricional da célula do hospedeiro para cumprir as diferentes etapas do seu ciclo infeccioso que inclui: replicação, movimento (intra e intercelular) e patogênese
Riquétsias e Clamídias • São bactérias que dependem de outras células
completas
• Consideradas células procariontes incompletas, por isso são parasitas intracelulares obrigatórios
• Perderam parte do seu DNA, das enzimas e sua autonomia
• Febre maculosa: doença é causada pela bactéria Rickettsia rickettsi e transmitida por um carrapato. A doença prejudica a coagulação do sangue e pode evoluir para quadro de hemorragias internas e externas
• Clamydia trachomatis: Bactéria Gram negativa, causadora de DST.
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Vírus Riquétisia e Clamídias
Tem DNA ou RNA, não tem organelas Tem DNA e RNA, mas precisam de suplementação da célula parasitada
Não faz trocas com a célula Membrana semipermeável que permite fazer as trocas com a célula
• São conhecidos 13 tipos de príons, das quais 3 atacam fungos e 10 afetam mamíferos; dentre estes, 7 têm por alvo os humanos.
• Se alojam no cromossomo 21 humano e que faz parte do equilíbrio celular neuronal referente à velhice.
• Se replica em porções do sistema imunológico (tonsilas, apêndice, placas Peyer), fígado, músculo
PRÍONS: São proteínas móveis, com capacidade de modificar outras proteínas. Causam doenças no homem e em outros animais. Ex.: vaca louca.
Atacam o SNC. A proteína defeituosa mata o neurônio e na necropsia observa-se o encéfalo como um tecido esponjoso, chamada de encefalopatia espongiforme.
Organização Celular 1. ACELULARES: vírus, viroides e príons
2. CELULARES
2.1. PROCARIONTES: bactérias/arquibactérias
2.2. EUCARIONTES
2.2.1. UNICELULARES: protistas
2.2.2. PLURICELULARES
2.2.2.1. SEM TECIDOS: fungos
2.2.2.2. COM TECIDOS
2.2.2.2.1. ACLOROFILADOS: animais
2.2.2.2.2. CLOROFILADOS: plantas
Atenção
Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1977) (Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals
of Microbiology)