Aula 3. os primeiros seres vivos e rotas metabólicas

1.096 visualizações

Publicada em

Publicada em: Educação
  • Seja o primeiro a comentar

Aula 3. os primeiros seres vivos e rotas metabólicas

  1. 1. Biologia Ensino Médio Instituto Federal do Sul de Minas - IF Sul de Minas Campus Muzambinho Prof. Evandro Sanguinetto evandro.sanguinetto@muz.ifsuldeminas.edu.br
  2. 2. Os primeiros seres vivos Procariontes Eucariontes Evandro Sanguinetto-2013
  3. 3. Evandro Sanguinetto-2013 Os primeiros seres vivos
  4. 4. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  5. 5. Procariontes Evandro Sanguinetto-2013
  6. 6. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  7. 7. Evandro Sanguinetto-2013
  8. 8. Estromatólitos • 3,5 bilhões de anos • Registro da vida mais antiga • Sul da África e oeste da Austrália • Formados por bactérias fotossintetizantes (cianobactérias) Evandro Sanguinetto-2013
  9. 9. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  10. 10. Evandro Sanguinetto-2013
  11. 11. Evandro Sanguinetto-2013
  12. 12. 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) Evandro Sanguinetto-2013
  13. 13. Cianobactérias (cont.) • Apresentam lamelas internas (invaginações da membrana plasmática) onde se localizam os pigmentos Evandro Sanguinetto-2013
  14. 14. Cianobactérias (cont.) • Estas lamelas são consideradas precursores dos tilacóides, presentes nos cloroplastos de células eucariotas Evandro Sanguinetto-2013
  15. 15. Evandro Sanguinetto-2013 http://www.jochemnet.de/fiu/bot4404/BOT4404_12.html
  16. 16. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  17. 17. Cloroplasto Evandro Sanguinetto-2013
  18. 18. Evandro Sanguinetto-2013
  19. 19. Evandro Sanguinetto-2013
  20. 20. Cianobactérias (cont.) • Podem estabelecer simbiose com outros organismos ou formar colônias filamentosas, por vezes envolvidas por uma cápsula mucilaginosa Evandro Sanguinetto-2013 http://simbiotica.org/cianobacterias.htm
  21. 21. Cianobactérias (cont.) • 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 Evandro Sanguinetto-2013
  22. 22. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  23. 23. Evandro Sanguinetto-2013
  24. 24. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  25. 25. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  26. 26. Eucariontes Evandro Sanguinetto-2013
  27. 27. 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. Evandro Sanguinetto-2013
  28. 28. De procarionte a eucarionte Evandro Sanguinetto-2013
  29. 29. Endossimbiose Evandro Sanguinetto-2013
  30. 30. Endossimbiose Evandro Sanguinetto-2013
  31. 31. 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
  32. 32. 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
  33. 33. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  34. 34. Evolução do metabolismo energético Hipótese heterotrófica Hipótese autotrófica Evandro Sanguinetto-2013
  35. 35. Evandro Sanguinetto-2013 Evolução do metabolismo energético Imagem: Extremófilos do Rio Tinto, Espanha
  36. 36. 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? Evandro Sanguinetto-2013
  37. 37. Hipótese heterotrófica Alimentação à partir do meio externo ao organismo Evandro Sanguinetto-2013
  38. 38. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  39. 39. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  40. 40. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  41. 41. 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 Evandro Sanguinetto-2013 Luz Clorofila
  42. 42. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  43. 43. Resumindo • Ainda hoje estão presentes na Terra, seres que utilizam essas três vias para o metabolismo energético Fermentação  Fotossíntese  Respiração Evandro Sanguinetto-2013
  44. 44. Hipótese autotrófica Produção do próprio alimento Evandro Sanguinetto-2013
  45. 45. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  46. 46. 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 Evandro Sanguinetto-2013 6 CO2 + 12 H2S  C6H12O6 + 6H2O + 12S
  47. 47. Resumindo • Ainda não se sabe ao certo a via metabólica inicial • Os debates continuam • A hipótese autotrófica vem ganhando força Quimiossíntese  Fermentação   Fotossíntese  Respiração Evandro Sanguinetto-2013
  48. 48. 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) Evandro Sanguinetto-2013
  49. 49. 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 Evandro Sanguinetto-2013
  50. 50. 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

×