Origens - primeiras células

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Aula sore as possíveis origens da vida na Terra.

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Origens - primeiras células

  1. 1. De onde viemos? História do universo
  2. 2. Mitos da criação existe um começo? Gleiser, 1997 SIM NÃO mitos com criação Ser positivo (Deus, o criador) Ser negativo (criação do nada) Ser X não Ser (ordem X caos) mitos sem criação existência eterna universo rítmico
  3. 3. O modelo científico • Qual a idade do universo? – entre 14 e 20 bilhões de anos (2x1010) – Sol ~5 bilhões de anos – Terra ~4,5 bilhões de anos – Vida ~3,8 bilhões de anos • Como aconteceu? – o modelo do “Big-Bang”
  4. 4. Enquanto o Universo se expande, a radiação contida e a matéria se esfriam Grande explosão térmica Big Bang
  5. 5. Universo em Expansão Big Bang 10-43 segundos Quantum gravity 10-5 segundos Prótons e neutrons a partir dos quarks 3 minutos Núcleos atômicos 300.000 anos Primeiros átomos 1 bilhão de anos Primeiras galáxias 10 a 15 bilhões de anos Galáxias atuais
  6. 6. Onde se Formam os Átomos?
  7. 7. Nebulosa Tarântula
  8. 8. Nebulosa Olho de gato
  9. 9. Ciclo das estrelas Nebulosa Glóbulos Estrela Gigante vermelha Nebulosa planetária e Anã branca
  10. 10. http://www.astronomybuff.com/if-the-sun-stopped-shining-today-we-wouldnt-know-it-for-6-million-years/
  11. 11. Surgimento da Terra • Explosão de supernovas – geração de elementos químicos pesados • Colapso da matéria gasosa – formação de novas estrelas • Condensação de planetesimais ao redor das estrelas – formação de planetas
  12. 12. Terra primitiva (1993, acrylic and gouache). site contents © 2008 Don Dixon / cosmographica.com
  13. 13. Evolução química • Atmosfera primitiva – metano (CH4), – amônia (NH3), – água (H2O), – ácido sulfídrico (H2S), – dióxido de carbono (CO2) – monóxido de carbono (CO) – fosfato (PO4 3-). – ausência de oxigênio molecular (O2) e ozônio (O3) • Radiação U.V. • Erupções vulcânicas • Tempestades elétricas
  14. 14. Aparato de Miller-Urey Denver Museum of Natural History
  15. 15. Experimento de Miller e Urey
  16. 16. O mundo do RNA • Caos  ordem – produção dos primeiros polímeros – reprodução dos polímeros • “Seleção natural” no mundo químico – estabilidade da molécula – velocidade de reprodução – acurácia da cópia
  17. 17. Estruturas secundárias de RNA
  18. 18. Interações terciárias de RNA
  19. 19. Ribozimas
  20. 20. Ribozimas
  21. 21. O mundo do RNA • Fluxo de informação – polinucleotídeos  polipeptídeos • Compartimentalização • Aumento da complexidade metabólica • Reprodução do compartimento – unidade autopoiética
  22. 22. Encapsulamento de RNA RNA + montmorilonita + ác. graxos
  23. 23. Resumindo...
  24. 24. http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookCELL1.html#origin Microfósseis de 3,465 bilhões de anos Semelhantes a cianobactérias
  25. 25. Fluorescence micrographs of cyanobacteria. Credit: Mary Sarcina University College London Cianofíceas: atualmente mais de dez mil espécies Anabaena sphaerica http://en.wikipedia.org/wiki/Photosy nthesis#In_algae_and_bacteria
  26. 26. Registros do passado no presente Archaeoglobus fulgidus •vive nas fontes termais do fundo dos oceanos, a 83oC •reduz sulfatos para crescer Methanococcoides burtonii •sobrevive a -5oC •forma metano (CH4) a partir de CO2 e H2
  27. 27. Outra hipótese
  28. 28. Pequenas moléculas e metabolismo primordial • Exigências: 1. compartimentalização – sistema isolado e diminuição de entropia – não necessariamente uma membrana 2. fonte de energia – reações redox – luz – potenciais eletroquímicos 3. acoplamento energético a processos 4. aumento da rede de reações – reação propulsora – adaptação a mudanças circunstanciais 5. rede de reações atrair mais material do que perder, reproduzindo-se.
  29. 29. Hipótese das pequenas moléculas *
  30. 30. Hipótese das pequenas moléculas evolução de redes químicas X Y A B C D E reação redox reação propulsora calor formação do ciclo X Y A B C D E reação redox reação propulsora breu F G H I OFERTA DE CARBONO ação catalítica calor aumento da complexidade
  31. 31. Outras hipóteses?
  32. 32. Europa
  33. 33. http://www.astrobio.net/news/modules.php?op=mo dload&name=News&file=article&sid=375 http://www.astrobio.net/news/modules.php?op=modload&name=News &file=article&sid=375 Condritos carbonáceos são considerados os meteoritos mais primitivos, com composição de elementos solares (Fe, Si, Mg, Ca, Al). O meteorito Murchison caiu em 28 de setembro de 1969, perto de Murchison, na Austrália. Ele contém minerais, água e moléculas orgânicas complexas, como aminoácidos.
  34. 34. composição química dos seres vivos X algumas partes do universo bactérias mamíferos poeira interestelar porção volátil dos cometas hidrogênio 63 61 55 50 oxigênio 29 26 30 31 carbono 6,4 10,5 13 10 nitrogênio 1,4 2,4 1 2,7 fósforo 0,12 0,13 - - enxofre 0,06 0,13 0,8 0,3 cálcio - 0,23 - -
  35. 35. Metabolismo primitivo glicólise C6H12O6 + 2ADP + 2Pi  2 C3H4O3 + 4H+ + 2ATP fotossíntese 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 respiração C6H12O6 + 6O2 + 36ADP + 36Pi 6CO2 + 6H2O + 36ATP
  36. 36. O2 Glicose CO2 H2O
  37. 37. Portanto, a vida na terra existe porque existe a transmutação da energia solar. Somos estruturas separadas do universo? Ou somos parte de um organismo maior, e o cloroplasto só está situado em outro compartimento? Somos todos um único sistema?
  38. 38. Então, quem somos nós? Estamos sozinhos no universo? Viemos da poeira interestelar? E para onde vamos?

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