Aula 3. os primeiros seres vivos e rotas metabólicas

Biologia Ensino Médio
Instituto Federal do Sul de Minas - IF Sul de Minas
Campus Muzambinho
Prof. Evandro Sanguinetto
evandro.sanguinetto@muz.ifsuldeminas.edu.br

Os primeiros seres vivos
Procariontes
Eucariontes
Evandro Sanguinetto-2013

Os primeiros seres vivos

Dois tipos de células
• Procariontes e Eucariontes
• Procariontes:
• Unicelular
• Não tem núcleo, apenas nucleóides
• Pobre em membranas
• Bactérias
• Eucariontes
• Uni a pluricelulares
• Contém núcleo
• Ricas em membranas
• Protozoários, fungos, animais, plantas

Procariontes

Procariontes
• Wikipedia: Procariontes, procariotas ou procariotos
• (grego transliterado: pro, anterior, antes, primeiro, primitivo; karyon, noz ou
amêndoa - núcleo = Núcleo Primitivo)
• Coacervados, vesículas  salto para a vida
• Reinos Archea e Bacteria
• Estruturas simples: membrana plasmática, parede celular,
cromossoma (DNA), polirribossomos, flagelo

Estromatólitos
• 3,5 bilhões de anos
• Registro da vida
mais antiga
• Sul da África e
oeste da Austrália
• Formados por
bactérias
fotossintetizantes
(cianobactérias)

Cianobactérias
• Do grego: cyano, azul + bacteria, bactéria
• Inicialmente classificadas como algas, formam um grupo muito
heterogêneo que inclui organismos aquáticos, unicelulares, coloniais
ou filamentosos fotossintéticos
• Possuem forma de cocos, bastonetes, filamentos ou
pseudofilamentos
• De coloração verde oliva e verde-azulado, em condições ótimas
apresentam coloração azul
• Muitas vezes responsáveis pela eutrofização de ambientes aquáticos

Cianobactérias (cont.)
• Maiores que outros procariontes
• Não apresentam órgãos locomotores
• Realizam fotossíntese com o auxílio de pigmentos
• Clorofila a (pigmento verde)
• Carotenóides (pigmento amarelo-alaranjado)
• Ficocianina (pigmento azul)
• Ficoeritrina (pigmento vermelho)

• Apresentam lamelas internas (invaginações da membrana plasmática)
onde se localizam os pigmentos

• Estas lamelas são consideradas precursores dos tilacóides, presentes
nos cloroplastos de células eucariotas

http://www.jochemnet.de/fiu/bot4404/BOT4404_12.html

Tilacóides e estroma
• Tilacóides
• Estrutura de membranas formando vesículas achatadas
• Sobre estas empilham-se vesículas menores, os granum
• Um conjunto de granum é chamado grana (plural de granum)
• Associada às membranas dos tilacóides estão as clorofilas
• Estroma
• Gel rico em enzimas solúveis preenchendo o espaço entre os tilacóides e a
membrana do cloroplasto

Cloroplasto

• Podem estabelecer simbiose com outros organismos ou formar
colônias filamentosas, por vezes envolvidas por uma cápsula
mucilaginosa
http://simbiotica.org/cianobacterias.htm

• Algumas espécies são endossimbiontes em líquens ou em protistas e
corais, fornecendo energia aos seus hospedeiros
• Os líquens podem ser formados por fungos (micobionte), algas e
cianobactérias (fotobiontes)
• As algas fornecem carboidratos (açúcares)
• As cianobactérias fornecem nitrogênio

Endossimbiose
• Organelas dos eucariontes, como mitocôndrias, cloroplastos, flagelos
e cílios originalmente seriam procariontes autotróficos de vida livre
• Cloroplastos – cianobactérias
• Mitocôndrias - rickettsias (bactérias)
• Flagelos e cílios – espiroquetas (bactérias, não muito aceita)
• “Os seres vivos não ocuparam o mundo pela força, mas por cooperação"
• Teoria da Endossimbiose ou Endosimbiose Sequencial, proposta por
Lynn Margulis
• Procariontes menores, inicialmente predados por procariontes maiores
• A relação evoluiu para a simbiose, com grandes vantagens para ambos
• Amplamente aceita na atualidade

Oxigênio na atmosfera
• Porcentagem de oxigênio
na atmosfera
• Faixa A – ferro não oxidado
• Faixa B – rochas marinhas
com leito vermelho
• Faixa C – rochas terrestres
com leito vermelho

Para saber mais
• MARGULIS, Lynn e SAGAN, Dorion. Microcosmos.
Quatro bilhões de anos de evolução microbiana.
Ed. Cultrix, 2004.
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_da_endossimbi
ose

Eucariontes

Eucariontes
• Wikipedia: eucariontes ou eucariotas
• (grego transliterado: eu, "bom, perfeito"; karyon, noz ou amêndoa, núcleo)
• Núcleo, membrana nuclear ou carioteca
• Reinos: Protista, Fungi, Plantae e Animalia
• Estruturas mais complexas: núcleo, membrana plasmática, parede
celular (vegetais), organelas, etc.

De procarionte a eucarionte

Endossimbiose

Procariota x Eucariota
Características Células procarióticas Células eucarióticas
Tamanho 0,5 a 5 µm de diâmetro Cerca de 40 µm de diâmetro e em média 1.000 a
10.000 o volume da célula procariótica
Parede celular Rígida, constituída por
polissacarídeos com aminoácidos
Rígida, apenas nas plantas (celulose) e fungos
(quitina)
Material genético Em contato com o citoplasma e sem
qualquer invólucro nuclear
Possui núcleo e um ou mais nucléolos
Organelas Sem organelas membranares, com
muitos ribossomas
Vários tipos de organelas membranares
(mitocôndrias, retículo, complexo de Golgi)
Estruturas
respiratórias
Hialoplasma e membrana plasmática Hialoplasma e mitocôndrias
Fotossíntese Sem cloroplastos mas ocorre por
vezes em lamelas fotossintéticas
Nos cloroplastos (apenas em células vegetais)
Flagelos Organelas locomotoras simples
apenas ligadas à superfície da célula
Organelas locomotoras complexas envoltas na
membrana plasmáticaEvandro Sanguinetto-2013

Células vegetais e animais
• Principais diferenças e semelhanças entre as células vegetais e
animais
Evandro Sanguinetto - 2013
Célula vegetal Célula animal
Centríolos Ausentes Presentes
Peroxissomos Presentes Presentes
Complexo de Golgi Vesículas isoladas Vesículas empilhadas
Cloroplastos Presentes Ausentes
Vacúolos Maiores Menores
Plasmosdesmos Presentes Ausentes
Parede celular Presentes Ausentes
Reserva Amido Glicogênio
Mitocôndrias Presentes Presentes

Para saber mais
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Anatomia_vegetal
• http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_vegetal
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Tecidos_vegetais

Evolução do metabolismo
energético
Hipótese heterotrófica
Hipótese autotrófica

Evolução do
metabolismo energético
Imagem: Extremófilos do Rio Tinto, Espanha

Matéria e energia
• Todo ser vivo necessita de um fluxo constante de matéria e energia
para manter suas funções vitais como metabolismo, locomoção,
reprodução
• Dado que as condições planetárias primitivas eram muito diferente
das atuais, como os primeiros seres vivos obtinham matéria e energia
para suas funções vitais?

Hipótese heterotrófica
Alimentação à partir do meio externo ao organismo

Heterótrofos
• Primeiros seres vivos
• Organismos simples
• Metabolismo simples
• Meio aquoso rico em substâncias nutritivas
• Com disponibilidade de alimento, esses seres retiravam do meio os nutrientes
que precisavam
• Eram portanto heterótrofos
• Não produzem seu próprio alimento
• Necessitam de fonte externa de alimento
• Ingerido o alimento, faz-se necessário sua degradação

Fermentação
• Sem a presença de oxigênio no meio, os organismos estavam sob
condições anaeróbias
• Para degradar os alimentos ingeridos, o caminho mais simples é a
fermentação
• Açúcares como a glicose são degradados em álcool etílico (etanol) e gás
carbônico liberando energia para as funções metabólicas
C6H12O6  2 C2H5OH + 2CO2 + energia
• Ou degradados em lactato que forma o ácido láctico
• Ou formando o ácido acético pelas acetobactérias

Fotossíntese
• Com o passar do tempo e aumento das populações microbianas, os
compostos pré-bióticos ficaram escassos, ampliando a competição
pelos mesmos
• Nova via metabólica, a fotossíntese utilizou pigmentos como a
clorofila na presença de luz para a síntese de alimentos (açúcares)
• Os autótrofos fotossintetizantes não precisavam competir por
alimentos e se desenvolveram rapidamente

Fotossíntese
• Na fotossíntese, o O2 é produzido como resíduo e começou a “poluir”
a atmosfera
• Bactérias fotossintetizantes (cianobactérias) são até hoje as
responsáveis por 21% de O2 na atmosfera
• Na presença de clorofila e luz:
6 CO2 + 12 H20  C6H12O6 + 6 O2 + 6 H20
Luz
Clorofila

Respiração
• Sendo altamente reativo, o O2 virou uma ameaça para seres
anaeróbios
• Novo salto evolutivo aconteceu, com o surgimento de seres aeróbios,
capazes de utilizar o O2 em seus processos metabólicos
• Respiração: açúcares como a glicose (sintetizados na fotossíntese) são
degradados por heterótrofos
C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H20 + energia

Resumindo
• Ainda hoje estão presentes na Terra, seres que utilizam essas três vias
para o metabolismo energético
Fermentação  Fotossíntese  Respiração

Hipótese autotrófica
Produção do próprio alimento

Quimiossíntese
• Ambiente primitivo muito instável
• Bombardeamento constante da superfície por cometas e meteoritos
• Dificuldades para a vida se manter, como proposto por Haldane e
Oparin
• Alguns cientistas propõem o fundo dos mares como local de
surgimento da vida
• As fontes termais reúnem as condições para um mecanismo
autotrófico chamado quimiossíntese

Quimiossíntese
• Extremófilos
• Bactérias autotróficas
• Vivem em fontes termais
• Temperaturas entre 60 ºC e 105 ºC
• Evidências de gás sulfídrico (H2S, sulfeto de hidrogênio) e compostos de ferro
na Terra primitiva
• Obtenção de energia envolvendo esses compostos para a síntese de
carboidratos
FeS + H2S  FeS2 + H2 + energia
• Sulfubactérias utilizando bacterioclorofila
6 CO2 + 12 H2S  C6H12O6 + 6H2O + 12S

Resumindo
• Ainda não se sabe ao certo a via metabólica inicial
• Os debates continuam
• A hipótese autotrófica vem ganhando força
Quimiossíntese  Fermentação 
 Fotossíntese  Respiração

Para saber mais
• The History Channel: A Origem da Vida (9 partes)
• http://www.youtube.com/watch?v=PGyarFWOetw
• Junqueira e Carneiro. Biologia Celular e Molecular. 6ª edição. Editora
Guanabara Koogan. (Cap. 01)

Referências
• Big Bang: A Origem do Universo
• http://www.youtube.com/watch?v=GBzUalF1Ir0
• THC - O Universo Episódio 01 - Além do Big Bang
• http://www.youtube.com/watch?v=rbBKwPgW7Ho
• THC - O Universo Episódio 07 - Vida e Morte de uma Estrela
• http://www.youtube.com/watch?v=tdALJ8QewLc
• NATGEO - Construindo o Planeta Terra - Documentário - 14'17
• http://www.youtube.com/watch?v=bDWwh9ETFLA
• Cianobactérias garantem oxigênio na Terra
• http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/cianobacterias_garantem_oxigenio_na_terra.html
• History Channel - A Origem da Vida - 16'18

Contatos
• Evandro Sanguinetto
• Institucional: evandro.sanguinetto@muz.ifsuldeminas.edu.br
• Site: www.gaiaterranova.com.br
• Facebook: https://www.facebook.com/evandrosanguinetto e
https://www.facebook.com/gaiaterranova2017
• Blog: http://www.gaiaterranova.blogspot.com.br/
• Email pessoal: evandro@gaiaterranova.com.br
• Cel: (35) 9123-2448
• Grupos
• 1º ano Ensino Médio: https://www.facebook.com/groups/IFSul.ensino.medio1.2014/
• 3º ano Ensino Médio: https://www.facebook.com/groups/IFSul.ensino.medio3.2014/
Evandro Sanguinetto - 2013 50

Aula 3. os primeiros seres vivos e rotas metabólicas

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (20)

Semelhante a Aula 3. os primeiros seres vivos e rotas metabólicas

Semelhante a Aula 3. os primeiros seres vivos e rotas metabólicas (20)

Mais de Evandro Sanguinetto

Mais de Evandro Sanguinetto (20)

Último

Último (20)

Aula 3. os primeiros seres vivos e rotas metabólicas