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Anhanguera Educacional.Faculdade Anhanguera de Anpolis.

Farmcia.

BIOLOGIA CELULAR

Professor: Marcelo Garcez Rodrigues.

Anpolis, 2013.

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ORIGEM E EVOLUO DAS

CLULAS

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Origem da Vida:

Sculo XVII:- Seres humanos e seres mais complexos (animais mamferos)

criados por um ser supremo;- Seres mais simples (moscas, vermes, sapos e peixes)

surgiriam espontaneamente da matria inanimada.

Sculo XIX:- 2 avanos importantes colocaram em dvida a ideia dacriao divina e da gerao espontnea:

- Experimentos do pesquisador francs Louis Pasteur

(1822-1895) que negaram definitivamente a teoria dagerao espontnea;- Teoria evolucionista do naturalista ingls CharlesDarwin (1809-1882) que admitia uma ancestralidade

comum para todos os seres vivos.

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Biognese versus Abiognese:

Teoria da ABIOGNESE (ou teoria da gerao espontnea):

- Cobras, rs e crocodilos formar a partir da lama de lagos erios;

- Gansos surgir pela transformao de crustceos marinhos.

Seguidores:

- Aristteles (384-322 a.C.); Ren Descartes (1596-1650); IsaacNewton (1642-1727);

- Jan Baptista van Helmont (1577-1644) clebre mdico deBruxelas elaborou uma receita para produzir ratos:

[...] colocam-se, num canto sossegado e pouco iluminado,camisas sujas. Sobre elas espalham-se gros de trigo e o resultadoser que, em vinte e um dias, surgiro ratos [...] Noconsiderou a possibilidade de os ratos serem atrados pelas

condies favorveis (abrigo e alimento).

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Biognese versus Abiognese:

Teoria da BIOGNESE:- Os seres vivos surgem somente pela reproduo de seres de sua

prpria espcie;- Experimentos de Redi, Spallanzani e Pasteur forneceramevidncias irrefutveis contra a abiognese.

O experimento de Redi:- Mdico italiano Francesco Redi (1626-1697);- Uma crena bastante difundida na poca era que os seres

vermiformes que surgem nos cadveres de pessoas e animaisoriginavam-se pela transformao espontnea da carne em

putrefao;

- Redi foi contra essa crena e formulou a hiptese de que taisvermes eram estgios imaturos larvas do ciclo de vida demoscas;

- Ele acreditava que as larvas nasciam de ovos depositados pormoscas na carne e no por gerao espontnea.

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Biognese:

O experimento de Redi:

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Needham versus Spallanzani:Experimento de Needham:

- Pesquisador ingls John Needham (1713-1781):

- Aqueceupor 30 minutos diversos frascos com caldos nutritivos(suco de frutas / extratos de galinha) e, imediatamente, vedou-oscom rolhas de cortia;

- Alguns dias

caldos estavam repletos de microorganismos;- CONCLUSO = Microorganismos haviam surgido por geraoespontnea uma vez que a fervura

havia eliminado todos os seres

microscpicos eventualmenteexistentes no caldo original, bem

como nenhum ser vivo poderia ter

penetrado atravs das rolhas.

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Needham versus Spallanzani:Experimento de Spallanzani:

- Padre e Pesquisador italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799):

- Preparou 8 frascos com caldos nutritivos e diversas infuses,vedou 4 deles com rolhas de cortia (como fizera Needham), ederreteu no fogo o gargalo dos outros 4, vedando-oshermeticamente;

- Em seguida, ferveuos frascos durante longo tempo;

- Alguns dias nos frascos arrolhados com cortiadesenvolveram-se microorganismos / Nos frascos vedados

hermeticamente no apareceram seres microscpicos (mesmodepois de vrios dias);

- CONCLUSO = O tempo de fervura e a vedao utilizada porNeedham no tinham sido capazes de impedir a contaminao

do caldo.

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Needham versus Spallanzani:Experimento de Spallanzani:

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Pasteur e a derrubada da Abiognese:Experimento de Pasteur:- Pesquisador francs Louis Pasteur (1822-1895):

- Preparou quatro frascos de vidro com caldos nutritivos eamoleceu seus gargalos no fogo, esticando-os e curvando-os naforma do pescoo de um cisne. Ferveu o caldo dos frascos atsair vapor pelas extremidades dos gargalos longos e curvos;

- Pasteur deixou os frascos esfriarem lentamente; assim aspartculas em suspenso no ar ficavam retidas nas paredes dogargalo longo e curvo (funcionava como um filtro de ar);

- Alguns dias nenhum dos quatro frascos com pescoo de

cisne desenvolveram-se microorganismos, apesar de o caldoestar em contato direto com o ar.- CONCLUSO = Microorganismos presentes no ar, retidos nas

curvas do gargalo, no atingiam o lquido do frasco.

Quando os gargalos de alguns frascos eram quebrados seuscontedos tornavam-se repletos de microorganismos.

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Pasteur e a derrubada da Abiognese:Experimento de Pasteur:

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Pasteurizao:- 1850 = Pasteur se interessou por um problema que estava ocorrendo

na indstria vincola de Arbois, sua terra natal: deteriorao do vinho;- Havia demonstrado que a transformao do suco de uvas em vinho

resultava da atividade de leveduras.- Quando observou ao m.o. amostras de vinho estragadas, Pasteur

encontrou outros microorganismos alm das leveduras;- Como se livrar desses microorganismos indesejveis sem alterar o

sabor do vinho? Obs.: este no pode ser fervido para no perder suas

qualidades;- Pasteur descobriu que o aquecimento do vinho por alguns minutos, a

57 C, era suficiente para eliminar os microorganismos indesejveissem alterar o sabor da bebida;

- PASTEURIZAO = processo de eliminao de microorganismos

pelo aquecimento brando.- Em diversos pases, inclusive no Brasil, obrigatrio pasteurizar o

leite e seus derivados antes de comercializ-los.- O leite mantido a 62 C por 30 minutos elimina aM. tuberculosis

(frequentemente presente no gado bovino) e a maioria dos

microorganismos, responsveis pela deteriorao do leite,rolon ando sua vida til.

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Terra primitiva:

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Origem pr-bitica dos compostos

orgnicos:

De onde teriam vindo as molculas orgnicas queoriginaram os primeiros seres vivos?

- Ainda no h resposta definitiva para essa questo;

- Algumas experincias tm mostrado que molculas

orgnicas podem ter se formado a partir de reao entre asmolculas dos gases atmosfricos da Terra Primitiva, dentreelas destaca-se o experimento (1953) do norte-americano

Stanley L loyd M iller(n. 1930).

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Origem e evoluo das Clulas:O experimento de Miller:- Admite-se que o processo evolutivo que originou as primeiras

clulas comeou na Terra a 4 bilhes de anos:- Stanley Miller construiu um aparelho que simulava as condies

supostamente existentes na Terra primitiva;- Nesse simulador, constitudo por tubos e bales de vidro

interligados, foi colocada uma mistura dos gases CH4, NH3,CO2, H2S, H2 e H2O(v).

- A mistura gasosa foi submetida a fortes descargas eltricasdurante alguns dias.

- Aps deixar o simulador funcionando durante uma semana,testes qumicos revelaram a presena de diversas substncias

presentes no lquido acumulado na parte inferior do aparelho:aminocidos, monossacrides e bases nitrogenadas

(nucleotdeos), fosfol ipdios,cidos graxos, etc.

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Origem e evoluo das ClulasO experimento de Miller:

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O

experimentode Miller:

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Sistemas isolados:Formao dos COACERVADOS:- Nos seres vivos, os processos qumicos que caracterizam a vida

ocorrem sempre no interior das clulas (compartimentos isoladosdo ambiente externo por uma finssima membrana).- Alexander Oparin acmulo de H2O nas depresses da crosta,

chuvas constantes arrastavam molculas orgnicas originadas naatmosfera para os lagos e mares em formao sopasorgnicas.

- Calor intenso / forte radiao solar favoreciam a reaoqumica dos compostos orgnicos originando protenasecidosnuclicos.

- Quando a H2O voltava a encher os lagos, as novas molculasorgnicas acumuladas podiam se agregar e formar sistemasisolados do meio, que Oparin chamou de coacervados.

- COACERVADOS = aglomerados de protenas que se formamespontaneamente em solues aquosas com certo grau de acidez

e de salinidade.

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Sistemas aglomerados - Coacervados:

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O mundo do RNA:- provvel que no caldo primordial tenham surgido polmeros de

aminocidos e nucleotdeos, formando-se assim as primeiras

molculas de protenas ecidos nuclicos;- Como somentecidos nuclicosso dotados da capacidade deautoduplicao e como experimentos recentes demonstraram quemolculas de RNA podem ser produzidas em condies abiticase originar molculas semelhantes, faz supor que a evoluo

comeou com molculas de RNA.- 1980 bioqumico Thomas R. Cech (n.1947) e cols.descobriram que molculas de RNA podem atuar diretamente nocontrole de reaes qumicas como a unio de aminocidos nasntese de molculas de protenas por molculas de RNA com

atividade cataltica (Ribozimas).- Provavelmente ao acaso, formaram-se fosfolipdios no caldo

primordial que envolveram conjuntos de molculas de cidosribonuclicos, nucleotdeos, aminocidos e protenas. Estava,assim, constituda a primeira clula, com sua membrana

fosfolipdica.

Passo seguinte na trajetria da vida: RNA

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Passo seguinte na trajetria da vida: RNA

DNA?

E l d ti

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Evoluo dos processos energticos:Primeira CLULA:- razovel supor que a primeira clula que surgiu era

estruturalmente simples, procarionte, heterotrfica eanaerbica.

- Por serem heterotrficas esgotamento dos compostos decarbono formados pelo processo pr-bitico nos nichos onde

surgiram as clulas primordiais.- A manuteno da vida na Terra dependeu, ento, doaparecimento das primeiras clulas autotrficas provavelmentequimiolitoautotrficas (utilizao da energia liberada porreaes qumicas entre componentes inorgnicos da crostaterrestre para a sntese de molculas orgnicas de alimento):

FeS + H2S FeS 2 + H 2 + ENERGIA

E l d gti

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Evoluo dos processos energticos:Origem da fotossntese:- Admite-se que tenha surgido, em clulas procariontes, um

sistema capaz de utilizar a energia do Sol e armazen-la emligaes qumicas, sintetizando assim alimento.

- Acredita-se que, no incio da evoluo da fotossntese, osreagentes eram o CO

2e o H

2S (sulfobactricas):

- Graas grande disponibilidade de gua na Terra, surgiram

bactrias fotossintetizantes capazes de utilizar H2O em lugarH2S:

6 CO2 + 12 H2S + Luz C6H12O6 + 6 S2 + 6 H2O

6 CO2 + 12 H2O + Luz C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

E l d gti

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Evoluo dos processos energticos:Holocausto do gs oxignio:- O2 liberado na atmosfera pela

fotossntese passou a provocar aoxidao das substncias essenciais vida, destruindo-as.

- Capacidade de adaptao eperpetuao da vida os ancestrais das cianobactrias

passaram a aproveitar o poder oxidante do O2 para quebrar asmolculas orgnicas dos alimentos que elas mesmas

produziam pela fotossntese

respirao aerbia:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 12 H2O + ENERGIA

E l Di ifi d VIDA

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Evoluo e Diversificao da VIDA:Origem da clula eucaritica:- Por volta de 2 bilhes de anos atrs, ocorreu uma grande

inovao na estrutura dos seres vivos: surgiu a clula eucaritica,mais complexa que a clula procaritica, da qual descende;- Uma clula eucaritica tpica apresenta uma srie de

compartimentos internos delimitados por membranas

semelhantes membrana plasmtica;

E ol o e Di e ifi o d VIDA

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Evoluo e Diversificao da VIDA:Origem da clula eucaritica:- Provvel explicao = compartimentos membranosos das

clulas eucariticas surgiram por invaginaes progressivasda membrana plasmtica que foi puxada por protenascontrteis previamente aparecidas no citoplasma doancestral procaritico;

- A interiorizao da membrana foi fundamental para aevoluo das clulas eucariontes, pois formou diversoscompartimentos intracelulares;

- Com o tempo, os compartimentos membranosos sediferenciaram (retculo endoplasmtico / aparelho deGolgi, lisossomos), passando a desempenhar funesespecficas, o que aumentou a eficincia do funcionamento

celular.

Origem da clula eucaritica por

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Origem da clula eucaritica por

invaginaes:

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Evoluo e Diversificao da VIDA:

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Evoluo e Diversificao da VIDA:Hiptese endossimbitica ou simbiognica:- H evidncias sugestivas de que as organelas envolvidas nas

transformaes energticas, mitocndrias e cloroplastos,se originaram de bactrias que foram fagocitadas,escaparam dos mecanismos de digesto intracelular e seestabeleceram como simbiontes (endossimbiontes) nas

clulas eucariontes hospedeiras;- Segundo essa hiptese, as primeiras clulas eucariticasadquiriram capacidade de respirar O2 quando passaram aabrigar, em seu citoplasma, clulas procariticas

respiradoras. Estabeleceu-se, ento, uma troca de benefciosentre esses seres que se tornou irreversvel como passar dosanos: a clula eucaritica garantia abrigo e alimento clula

procaritica e esta lhe fornecia energia, obtida por meio darespirao aerbia.

Hiptese endossimbitica:

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Hiptese endossimbitica:

Evoluo e Diversificao da VIDA:

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Evoluo e Diversificao da VIDA:Hiptese endossimbitica ou simbiognica:- De acordo com a hiptese endossimbitica, a histria dos

plastos muito semelhante das mitocndrias. Os plastosteriam surgido pela associao entre primitivas clulaseucariticas (ento j associadas s ancestrais dasmitocndrias) e bactrias fotossintetizantes. Portanto, asclulas de algas e de plantas atuais seriam o resultado deuma tripla associao de seres primitivos.

Hiptese endossimbitica:

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Hiptese endossimbitica:

Hiptese endossimbitica:

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Hiptese endossimbitica:

Evoluo e Diversificao da VIDA:

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Evoluo e Diversificao da VIDA:Evidncias a favor da hiptese endossimbitica:- Mitocndrias e cloroplastos possuem um genoma de DNA

circular, como o das bactrias capazes de sintetizar algumasde suas prprias protenas e de se autoduplicar;

- Essas organelas tm 2 membranas, sendo a membranainterna semelhante, em sua composio, s membranas

bacterianas, enquanto a membrana externa, que seria aparede do vacolo fagocitrio, assemelha-se membranadas clulas eucariontes hospedeiras.

Padres celulares e os grandes

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Padres celulares e os grandes

grupos de seres vivos:

Sistema de classificao de Lineu(1758):- 2 reinos: Plantae / Animalia.

Sistema de classificao de Robert H . Witthaker (1969),modificado, em 1988, por Lynn Margulis e KarleneSchwartz:- 5 reinos: Monera / Protoctista / Fungi / Plantae /

Animalia.

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