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A origem da vida

BIOLOGIA A, PROFª LARA, 1ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

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A ORIGEM DA VIDAA ORIGEM DA VIDA
BIOLOGIA A (Profª Lara)
Livro Texto 2 Capítulo 21
Apostila Caderno 4 (pág. 270 a 275)
Aulas 37 e 38
ORIGEM DA VIDA: Primeiras ideias
• Abiogênese ou Geração Espontânea.Abiogênese ou Geração Espontânea.
• 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.
GERAÇÃO ESPONTÂNEA
(ABIOGÊNESE)
• Jan Baptiste Van Helmont (1577-
1644)  receita para produzir
seres vivos:
– misturar uma roupa suada e suja
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.
BIOGÊNESE
• Por meio de experimentos, a teoria da
abiogênese foi contestada por vários
cientistas Objetivo  provar que:
um ser vivo só se origina de outro ser vivo por
reprodução

TEORIA DA BIOGÊNESETEORIA DA BIOGÊNESE
www.bioloja.com
O EXPERIMENTO DE FRANCESCO REDI
(1626-1697)
• Questionou a teoria da abiogênese:
– surgimento espontâneo de
vermes na carne em
decomposição.
• Hipótese formulada e testada porHipótese formulada e testada por
RediRedi  vermes surgiam de ovos
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A origem da vida

  • 1. A ORIGEM DA VIDAA ORIGEM DA VIDA BIOLOGIA A (Profª Lara) Livro Texto 2 Capítulo 21 Apostila Caderno 4 (pág. 270 a 275) Aulas 37 e 38
  • 2. ORIGEM DA VIDA: Primeiras ideias • Abiogênese ou Geração Espontânea.Abiogênese ou Geração Espontânea. • 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.
  • 3. GERAÇÃO ESPONTÂNEA (ABIOGÊNESE) • Jan Baptiste Van Helmont (1577- 1644)  receita para produzir seres vivos: – misturar uma roupa suada e suja 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.
  • 4. BIOGÊNESE • Por meio de experimentos, a teoria da abiogênese foi contestada por vários cientistas Objetivo  provar que: um ser vivo só se origina de outro ser vivo por reprodução  TEORIA DA BIOGÊNESETEORIA DA BIOGÊNESE www.bioloja.com
  • 5. O EXPERIMENTO DE FRANCESCO REDI (1626-1697) • Questionou a teoria da abiogênese: – surgimento espontâneo de vermes na carne em decomposição. • Hipótese formulada e testada porHipótese formulada e testada por RediRedi  vermes surgiam de ovos colocados por moscas atraídas pela carne podre: – vermes seriam larvas que surgem no ciclo de vida das moscas.
  • 7. • A descoberta dos microrganismos, denominados germes ou micróbios reativou a ideia da Abiogênese. Acreditava-se que os germes surgiam pela ação de um princípio ativo que existia no ar e em todas as coisas. • Em 1745, o cientista inglês John T. Needham (1713-1781) realizou vários experimentos em que submetia à fervura frascos fechados contendo substâncias nutritivas. Após a fervura por alguns minutos, os fracos esfriavam e eram abertos em seguida. A análise de seu conteúdo mostrou a presença de microrganismos. EXPLICAÇÃO : os microrganismos teriam surgido por geração espontânea. A solução nutritiva continha uma “força vital” responsável pelo surgimento das forças vivas. Microrganismos Microrganismos
  • 8. • 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 foram colocados em caldeirões com água e submetidos à fervura por mais tempo. Deixava resfriar e então ele abria os frascos e observava o líquido ao microscópio. Nenhum organismo estava presente. EXPLICAÇÃO: Spallanzani alegou 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
  • 9. • 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.
  • 11. 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  o gargalo do frasco funcionou como um filtro. • Quando o pescoço dos frascos foi quebrado, os microrganismos do ar conseguiram penetrar e entraram em contato com o líquido nutritivo  proliferação.
  • 12. • A hipótese da biogênese passou, a partir de então, a ser aceita universalmente pelos cientistas. • A biogênese permite a manutenção da vida na Terra. • No entanto, não explica como a vida surgiu pela primeira vez no planeta. • Existem diferentes hipóteses de como a vida surgiu no planeta.
  • 13. • A vida teria sido trazida à Terra, vinda do espaço (outros planetas). • Foram trazidos para cá por meio de esporos bacterianos aderidos a meteoros que caíram no planeta. • Argumentos a favor: nos meteoros que caem atualmente na superfície terrestre, têm sido encontradas algumas moléculas orgânicas: PANSPERMIA CÓSMICA -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.
  • 14. Hipótese Autotrófica  A vida começou a partir de seres quimiossintetizantes, semelhantes às arqueobactérias atuais.
  • 15. Críticas à Hipótese Autotrófica  A produção de substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas é um processo complexo, que requer vários sistemas enzimáticos diferentes e um conjunto de informações genéticas compatíveis.  A existência de reações metabólicas complexas nas condições da Terra primitiva é muito pouco provável.
  • 18. Hipótese Heterotrófica  Formulada de forma independente na década de 1920 pelo bioquímico Aleksander Ivanovich Oparin (1894-1980) e pelo biólogo John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964).  O primeiro ser vivo obtinha alimento do meio (heterótrofo), e tenha se originado por evolução química, a partir de reações na Terra primitiva. Aleksander Oparin John Burdon Haldane
  • 19. EVOLUÇÃO QUÍMICA • “Como surgiu o 1º ser vivo?” • Condições da Terra Primitiva • Compostos inorgânicos Moléculas orgânicas simples Moléculas orgânicas complexas
  • 20. EVOLUÇÃO QUÍMICA • 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. • 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, eles constituem substâncias inorgânicas, predominantemente. •Ambiente: H2O, CO2, N2
  • 21. As ideias precursoras de Oparin • Atmosfera Primitiva: metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), nitrogênio (N2), amônia ((NH3), 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, açúcares simples).
  • 22. As ideias precursoras de Oparin • Lançados nos mares primitivos, esses compostos orgânicos simples reagiriam entre si para produzir compostos mais complexos. • Sopa orgânica primordial  aparecimento das primeiras células. • Compostos complexos, como proteínas, poderiam formar aglomerados envolvidos por películas de água, denominados coacervados. • Ponto de partida para a formação de protocélulas, que usariam os compostos da sopa orgânica como fonte de energia e de materiais para possibilitar o desenvolvimento dos processos metabólicos que permitem a vida.
  • 25. A experiência de Miller • Bioquímico norte americano que tentou, em 1953, 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 revelava 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.
  • 26. 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.
  • 27. Atmosfera Primitiva Composição mais provável • A maioria dos pesquisadores da área acredita que a composição da atmosfera primitiva era diferente da proposta por Oparin. • Gases predominantes: CO2, N2 e vapor de água. • Pequena quantidade de H2 e CH4. • Simulações com essa composição atmosférica, usando equipamentos semelhantes aos de Miller, conseguiram obter aminoácidos e outras substâncias.
  • 28. 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.
  • 29. As primeiras células • Provavelmente surgiram a partir de um sistema organizado como o dos coacervados. • Aquisição de uma membrana de fosfolipídios  separação entre o meio interno e o meio externo maior  estabilidade para a realização de reações.
  • 30. O surgimento dos ácidos nucleicos • 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.
  • 33. 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. – tornaram-se maiores e mais complexas. • Dobramentos da membrana  origem de estruturas membranosas: – organelas citoplasmáticas delimitadas por membrana; – carioteca (membrana ou envelope nuclear)
  • 35. A ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS (Teoria Endossimbionte)
  • 36. 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.
  • 37. EXERCÍCIOS (Pág. 273) A experiência de Redi demonstrou a falsidade da ideia da geração espontânea (abiogênese) para organismos pluricelulares. A experiência de Pasteur provou que os micróbios não eram formados por abiogênese e confirmou o conceito da biogênese.