A origem da vida

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  • Proteinóide é uma molécula aparentada com as proteínas, formada inorganicamente a partir de aminoácidos, por desidratação térmica.
  • A quimiossíntese é a produção de matéria orgânica através da oxidação de substâncias minerais, sem recorrer à luz solar.
  • A origem da vida

    1. 1. A ORIGEM DA VIDAA ORIGEM DA VIDA BIOLOGIA A (Profª Lara) Livro Texto Capítulo 21 Apostila Caderno 4 Aulas 45 a 48
    2. 2. Como a vida se originou no planeta Terra? As Três Hipóteses I- CRIACIONISMO • A Terra surgiu há alguns milhares de anos e todos os seres vivos foram “criados” ao mesmo tempo por uma divindade ou força superior, mantendo sua forma original até hoje. • Segundo esta hipótese, os seres vivos não mudam ao longo do tempo  imutabilidade das espécies ou fixismo. • Dados científicos sugerem que a Terra se formou há muito mais tempo (4,5 bilhões de anos atrás). • A registros científicos ( fósseis, embriologia e anatomia comparadas) indicam que os seres vivos mudam ao longo do tempo (evoluem). • Essa hipótese não pode ser testada pelos métodos que a ciência utiliza.
    3. 3. • A vida teria sido trazida à Terra, vinda do espaço exterior (outros planetas). • Foram trazidos para cá por meio de esporos ou outras formas de resistência aderidas a meteoritos que caíram no planeta. • Argumentos a favor: nos meteoritos que caem atualmente na superfície terrestre, têm sido encontradas algumas moléculas orgânicas: II- COSMOGÊNESE OU PANSPERMIA -mais comum do que se imaginava; - tijolos necessários à construção da vida; -indício de vida em outros planetas. • Argumentos contra: nenhum organismo pode viver no espaço, sujeito a baixíssimas temperaturas, aos raios cósmicos e às radiações ultravioleta; meteoritos tornam-se incandescentes devido ao atrito com o ar e pulverizam-se.
    4. 4. III- EVOLUÇÃO QUÍMICA OU MOLECULAR • A vida é resultado de uma evolução a partir de compostos inorgânicos, que se combinaram originando moléculas orgânicas simples e depois moléculas orgânicas mais complexas até o surgimento de estruturas com capacidade de se auto duplicar e apresentar atividades metabólicas. • Combinação química casual de substâncias que teriam formado materiais cada vez mais complexos, até culminar no evento vida. • É a hipótese mais aceita hoje e reforçada por uma série de evidências fornecidas pela Geologia, pela Química e pela própria Biologia. Síntese de moléculas simples na ATMOSFERA Acúmulo em ambientes AQUÁTICOS NOVAS REAÇÕES Forma gradual de MOLÉCULAS MAIS COMPLEXAS Aquisição de PROPRIEDADES rudimentares existentes nos seres vivos.
    5. 5. EVOLUÇÃO QUÍMICA • “Como surgiu o 1º ser vivo?” • Condições da Terra Primitiva • Compostos inorgânicos Moléculas orgânicas simples Moléculas orgânicas complexas
    6. 6. • Formulada de forma independente na década de 1920 pelo bioquímico Aleksander Ivanovich Oparin (1894-1980) e pelo biólogo John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964). Aleksander Oparin John Burdon Haldane
    7. 7. As ideias precursoras de Oparin • C, H, O e N, elementos que fazem parte da composição dos seres vivos, também existem fora deles, na natureza inanimada. • Seres vivos: proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucleicos. • Ambiente: H2O, CO2, N2. • Diferença entre a matéria viva e a matéria bruta está no grau de organização desses quatro elementos combinados. • Formação de substâncias orgânicas complexas nos seres vivos. • Na natureza não viva, eles constituem substâncias inorgânicas, predominantemente.
    8. 8. Origem por Evolução Química
    9. 9. As ideias precursoras de Oparin • Idade da Terra (4,5 bilhões de anos), tendo a crosta se solidificado há cerca de 2,5 bilhões de anos. • Atmosfera Primitiva: amônia (NH3), metano (CH4), vapor de água (H2O) e hidrogênio (H2). • Ativo ciclo de chuvas: condensação do vapor de água à medida que a temperatura da crosta diminuía  chuvas sobre as rochas quentes  evaporação  condensação ... • Radiações ultravioletas + descargas elétricas (tempestades) + moléculas da atmosfera primitiva = rompimento/surgimento de ligações químicas. • Formação de novos compostos na atmosfera (ex.: aminoácidos).
    10. 10. As ideias precursoras de Oparin • Aminoácidos e outros compostos arrastados pela água até a crosta ainda quente  combinação entre os compostos orgânicos  formação de moléculas maiores (proteinoides). • Lento resfriamento da crosta  acúmulo de água líquida da superfície (mares primitivos)  moléculas orgânicas arrastadas para os mares  maior probabilidade de reação entre as moléculas  formação dos coacervados. • Coacervados são aglomerados de proteínas que se formam espontaneamente em soluções aquosas com certo grau de salinidade e acidez. A membrana que envolve é uma pseudomembrana de água.
    11. 11. COACERVADOS Aglomerado de moléculas Água Chuva Mar Água, sais minerais e moléculas simples Moléculas simples se unem formando moléculas mais complexas Moléculas mais complexas são envolvidas por uma membrana de água, formando os coacervados. Coacervados Calor Acidez • A partir de algum momento, os coacervados atingiram um grau de complexidade necessário para o surgimento da vida, numa forma bem simples. • A diferença entre a vida e a não vida é mera questão de organização! • Capacidade de autoduplicação. • Surgimento de formas de vida primitivas no planeta Terra.
    12. 12. Hipótese de Oparin
    13. 13. Exercícios Apostila Caderno Pág. 187
    14. 14. A experiência de Miller • Bioquímico norte americano que tentou, em 1950, reproduzir em laboratório algumas condições previstas por Oparin. • Construção de um aparelho (sistema fechado), no qual fez circular uma mistura de gases (metano, amônia, hidrogênio e vapor de água). • Reservatório de água quente (temp. ebulição)  formação de mais vapor de água  circulação dos gases. • A mistura de gases era submetida a descargas elétricas constantes (simulação das condições da Terra primitiva). • Resfriamento e condensação. • A água que acumulava no reservatório final revelada a presença de muitas moléculas orgânicas, entre as quais, alguns aminoácidos. • Miller comprovou que a síntese de aminoácidos é perfeitamente possível, sob as condições que Oparin já descrevia e defendia.
    15. 15. Os gases introduzidos simulava a atmosfera da Terra primitiva O aquecimento do líquido representava a temperatura da Terra primitiva As descargas elétricas representava os raios das chuvas torrenciais. A circulação de água fria representava o resfriamento dos gases nas grandes altitudes A água acumulada na base do aparelho representava os grandes mares e lagos primitivos.
    16. 16. Exercícios Apostila Caderno Pág. 187
    17. 17. Experimento de Fox (Microesferas) • Baseado na teoria de Oparin, que dizia que a água da Terra primitiva continha vários aminoácidos e era levada pelas chuvas para a superfície das rochas quentes, e esse calor provocava a união dessas moléculas, Fox realizou um experimento muito parecido em seu laboratório. • Preparou uma solução líquida contendo aminoácidos e colocou essa solução em uma superfície seca e aquecida. Em seguida, adicionou água salgada ao sistema, simulando a água do mar que molhava as rochas. • Após algum tempo, Fox analisou a solução no microscópio e observou a formação de umas pequenas esferas (microesferas proteinoides). Essas pequenas esferas tinham a propriedade de aumentar seu tamanho e se dividirem em esferas menores. • Essas esferas eram formadas por proteínas em seu interior, resultantes das ligações entre os aminoácidos. Ao redor dessas esferas havia pequenas bolsas, provavelmente formadas por moléculas de água. • Essas esferas eram muito semelhantes com células bacterianas simples.
    18. 18. Atmosfera Primitiva Composição mais provável • Gases: CO, CO2, H2, N2 e vapor de água (sem CH4 e NH3). • Fontes de carbono: CO e CO2 • Fontes de nitrogênio: N2 • Intensa atividade vulcânica: produção de vapor de água e CO2 • Nada disso invalida os experimentos de Miller! • Em outros experimentos, os cientistas chegaram a obter mais de cem tipos de moléculas orgânicas simples, incluindo aminoácidos, nucleotídeos e ATP.
    19. 19. O surgimento do genes • Hipótese de Oparin: não há referência aos ácidos nucleicos e nem se sabia que eles constituem os genes. • 1ª molécula informacional: RNA. • Pedaços de RNA possuem atividade catalítica (permitem a produção de outras fitas de RNA, a partir de um RNA molde) = Ribozimas • Isso permite explicar o eventual surgimento e a duplicação dos ácidos nucleicos na ausência das complexas polimerases que atuam hoje. • DNA: estágio mais avançado na confecção de um material genético estável. • Primeiros DNAs: teriam sido feitos a partir de um molde de RNA original. Esse mecanismo existe em alguns vírus (retrovírus), que possuem um mecanismo de transcrição reversa.
    20. 20. Os Primeiros Organismos • Provavelmente surgiram a partir de um sistema organizado como o dos coacervados, com algumas diferenças: – presença de uma membrana especial para separação do meio externo; – capacidade de regular as reações químicas internas; – capacidade de duplicação do material genético
    21. 21. Evolução do Metabolismo • Primeiros seres vivos: – procariontes unicelulares e com capacidade de reprodução: – necessidade de alimento  fonte de matéria-prima e de energia para a síntese das substâncias orgânicas: • crescimento, • reposição de perdas do organismo, • reprodução. • Pergunta: – Como os primeiros seres vivos conseguiam obter e degradar o alimento para sua sobrevivência? • Heterótrofos ou Autótrofos??
    22. 22. Hipótese Heterotrófica • Primeiros organismos  estruturalmente muito simples: – reações químicas internas também deveriam ser simples. • Habitat: – ambiente aquático, rico em substâncias nutritivas; – ausência de oxigênio (O2). • Possivelmente heterótrofos: – utilizavam o alimento disponível no ambiente como fonte de energia e de matéria orgânica. • Metabolismo energético  possivelmente fermentaçãofermentação: – via metabólica mais simples; – não utiliza oxigênio (condições anaeróbicas). Sopa nutritiva nos mares primitivos: alimento para os primeiros seres vivos.
    23. 23. Hipótese Heterotrófica – escassez de alimento dissolvido no meio; – competição e morte de muitos organismos heterótrofos; – surgimento dos primeiros seres vivos fotossintetizantes: • fundamentais para a modificação da composição da atmosfera  introduziram o oxigênio no ar; • possibilitaram o surgimento dos primeiros seres aeróbios  realizavam respiração aeróbica.  Mudanças climáticas ao longo do tempo  redução da síntese prébiótica da matéria orgânica:
    24. 24. Exercícios Apostila Caderno Pág. 187
    25. 25. Exercícios Apostila Caderno Pág. 187
    26. 26. A ORIGEM DA CÉLULA • Provável que em determinado momento da história da vida na Terra tenha surgido uma membrana protetora. – Seleção, ao longo da evolução, de uma membrana lipoproteica, suficientemente resistente e com certo grau de elasticidade. • Registro fóssil  1,7 bilhão de anos atrás: – supõe-se que tenham surgido um pouco antes. – organismos parecidos com as bactérias atuais. • Primeiras células eucarióticas  teriam surgido de células procarióticas que passaram a desenvolver evaginações e invaginações da membrana plasmática procariótica (Hipótese proposta por Robertson): – tornaram-se maiores e mais complexas. • Dobramentos da membrana  origem de estruturas membranosas: – organelas citoplasmáticas delimitadas por membrana; – carioteca (membrana ou envelope nuclear): • delimita o núcleo, onde se concentra o material genético da célula.
    27. 27. A ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS (Teoria Endossimbionte)
    28. 28. SURGIMENTO DOS SERES MULTICELULARES • Origem a partir de seres unicelulares  entre 1 milhão e 670 milhões de anos. • Suposição  células resultantes da divisão celular não se separaram e passaram a apresentar divisão de trabalho e cooperação: – não puderam mais viver de forma independente.
    29. 29. A IDEIA DE GERAÇÃO ESPONTÂNEA • Também denominada Abiogênese.Abiogênese. • Aristóteles (384 a 322 a.C.)  acreditava que um princípio ativoprincípio ativo ou vitalvital teria a capacidade de transformar a matéria bruta em um ser vivo. “Todos os seres vivos originam-se espontaneamente da matéria bruta.” • A vida poderia aparecer da matéria não viva, desde que a matéria bruta entrasse em contato com um princípio ativo: Ex.: o calor, a umidade e o lodo poderiam constituir-se em elementos fundamentais para a “ativação” da matéria bruta, imprimindo-lhe a dinâmica da vida.
    30. 30. GERAÇÃO ESPONTÂNEA (ABIOGÊNESE) • Jan Baptiste Van Helmont (1577- 1644)  receita para produzir seres vivos: – misturar uma roupa suada e suja de mulher com germe de trigo em um local protegido e esperar vinte e um dias para se obter ratos. • O que se sabe hojeO que se sabe hoje  os ratos aparecem por atração a essa mistura e não a partir dela.
    31. 31. BIOGÊNESE • Por meio de experimentos, a teoria da abiogênese foi contestada por vários cientistas  provaram que: um ser vivo só se origina de outro ser vivo por reprodução  TEORIA DA BIOGÊNESETEORIA DA BIOGÊNESE www.bioloja.com
    32. 32. O EXPERIMENTO DE FRANCESCO REDI (1626-1697) • Questionou a teoria da abiogênese: – surgimento espontâneo de vermes na carne em decomposição. • Hipótese formulada e testada por RediHipótese formulada e testada por Redi  vermes surgiam de ovos colocados por moscas atraídas pela carne podre: – vermes seriam larvas que surgem no ciclo de vida das moscas.
    33. 33. Redi colocou pedaços de carne crua dentro de frascos, deixando alguns cobertos com gaze (B e C) e outros completamente abertos (A). Deveriam surgir vermes ou mesmo moscas nascidos da decomposição da própria carne. Isso, entretanto, não aconteceu. Nos frascos mantidos abertos verificaram-se ovos, larvas e moscas sobre a carne, mas nos frascos cobertos gaze nenhuma dessas formas foi encontrada sobre a carne. Moscas e larvas Sem moscas e larvas Sem moscas e larvas
    34. 34. • Os experimentos de Redi conseguiram reforçar a hipótese da biogênese até a descoberta dos seres microscópicos, quando uma parte dos cientistas passou novamente a considerar a hipótese da abiogênese para explicar a origem desses seres. • Em 1745, o cientista inglês John T. Needham (1713-1781) realizou vários experimentos em que submetia à fervura frascos contendo substâncias nutritivas. Após a fervura, fechava os frascos com rolhas (B) e deixava-os em repouso por alguns dias. Depois ao examinar essas soluções ao microscópio, Needham observava a presença de microrganismos. A explicação que ele deu a seus resultados foi de que os microrganismos teriam surgido por geração espontânea. Ele dizia que a solução nutritiva continha uma “força vital” responsável pelo surgimento das forças vivas. Needham defendia a abiogênese. Microrganismos Microrganismos
    35. 35. • O pesquisador italiano, Lazzaro Spallanzani (1729-1799), repetiu os experimentos de Needham, com algumas modificações, e obteve resultados diferentes. • Colocou substâncias nutritivas em balões de vidro, fechando-os hermeticamente (B). Esses balões assim preparados eram colocados em caldeirões com água e submetidos à fervura durante algum tempo. Deixava resfriar por alguns dias e então ele abria os frascos e observava o líquido ao microscópio. Nenhum organismo estava presente. Spallanzani explicou que Needham não havia fervido sua solução nutritiva por tempo suficientemente longo para matar todos os microrganismos existentes nela e, assim, esterilizá-la. Também afirmou que a rolha usada por Needham não vedava completamente o frasco. Microrganismos Sem microrganismos
    36. 36. • Por volta de 1860, cientista francês Louis Pasteur, conseguiu provar definitivamente que os seres vivos só se originam de outros preexistentes. • Aperfeiçoamento dos experimentos de Spallanzani.
    37. 37. CONCLUSÕES DE PASTEUR • A ausência de microrganismos nos frascos do tipo “pescoço de cisne” mantidos intactos mostraram que o ar contém microrganismos e que estes, ao entrarem em contato com o líquido nutritivo, proliferam: no balão intacto, os microrganismos do ar não conseguiram chegar até o líquido nutritivo e estéril:  microrganismos ficaram retidos pelas gotículas de água condensada durante o resfriamento  funcionou como um filtro; quando o pescoço dos frascos foi quebrado, os micróbios do ar conseguiram penetrar e entraram em contato com o líquido nutritivo  proliferação.
    38. 38. • A hipótese da biogênese passou, a partir de então, a ser aceita universalmente pelos cientistas. • No entanto, a teoria da biogênese, não explicava como a vida surgiu pela primeira vez no planeta. • Existem diferentes hipóteses de como a vida surgiu no planeta, mas a mais aceita é a teoria da evolução química ou molecular.

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