Apresentação sobre a origem das células eucarióticas e sobre a multicelularidade, no ambito de biologia e geologia do 11 ano.

1. EVOLUÇÃO BIOLÓGICA

2. O planeta Terra formou-se há cerca de 4600 M.a. Os primeiros
milhões de anos da história do planeta foram muito tumultuosos
Os corpos do sistema solar procuravam
a estabilidade
Os bombardeamentos meteoríticos
sucediam-se a um ritmo elevado até
cerca de 3900 M.a.
A partir de 3900 M.a. a Terra entrou numa fase
mais calma, a temperatura foi diminuindo,
criando-se um ambiente mais propício para
que se pudessem criar moléculas complexas

3. Hipóteses sobre a origem da vida
Há pelo menos 3 hipóteses propostas:
a) Origem por criação divina (criacionista)
b) Origem extraterrestre (panspermia)
c) Origem por evolução química

4. 1. Hipótese da Criação Divina
(criacionismo-fixismo)
Trata-se de uma das hipóteses mais antigas conhecidas. Propõe
que Deus tenha criado o universo e a vida.
Não é possível comprová-la, nem tão pouco refutá-la.
As ideias criacionistas originalmente surgiram junto com uma
outra linha de raciocínio: o fixismo.
O pensamento era: uma vez que Deus criou o universo e a vida,
tudo é perfeito e está adequadamente pronto, não há evolução ou
alteração na 'criação’.
Atualmente o fixismo foi substituído pelo evolucionismo, dadas
as evidências da ocorrência da evolução das espécies. Mas o
criacionismo continua vivo.

5. 2-Panspermia ou Hipótese
cosmozóica
Esta teoria explica que a vida sempre existiu no Universo. Ter-se-ia
originado noutros planetas e chegado à Terra através de uma possível
radiação emitida por partículas luminosas.
Admite-se que microorganismos vindos em partículas de poeira ou em
meteoritos de origem extraterrestre foram a fonte da vida da Terra.
Arrhenius denominou esta forma de vida de cosmozoários e Schultz
de biógenos. Estas criaturas poderiam contaminar a superfície de
qualquer planeta com condições básicas para a vida.
Esta teoria tem pouca aceitação.

6. 3-A hipótese de Oparin e Haldane
Evolução Química
Oparin , A I (1894-1980
Haldane, J.B.S (1892-
1964)
Os primeiros seres vivos- Moléculas orgânicas
que se teriam formado na atmosfera primitiva
e depois nos mares a partir de substâncias inorgânicas.
Metano - CH4
Amónia - NH3
Hidrogénio - H2
Vapor de H2O
Década de 1920- hipóteses
semelhantes
Composição química da atmosfera primitiva

7. Terra Primitiva

8. Esquema da Hipótese de Oparin e
Haldane
Coacervados
Primeiras células procarióticas
Atmosfera primitiva Mares primitivos

9. Metano CH4
Amónia NH3
Nesse momento teriam surgido os primeiros seres vivos

10. O coacervado é uma gotícula coloidal
(formada por partículas muito pequenas
mas maiores que as moléculas com
polaridade) rica em polímeros em
suspensão num meio aquoso. A membrana
do coacervado é formada por moléculas de
água dispostas em redor dos polímeros.
O coacervado pode interagir com o meio,
incorporando moléculas na sua estrutura,
crescer e dividir-se. À medida que novas
moléculas se iam agregando, se a nova
combinação molecular não fosse estável, o
coacervado destruía-se.
Se fosse estável o coacervado aumentava
de tamanho, até que se dividia em dois.
No interior do coacervado, algumas moléculas catalisavam novas combinações,
enquanto outras, auto-replicáveis, começavam a controlar as reações metabólicas.
Deste modo, este conjunto de moléculas funcionaria como uma pré-célula,
constituindo uma primeira manifestação de Vida.

11. STANLEY MILLER
RECRIOU PROVÁVEL ATMOSFERA
DA TERRA PRIMITIVA (1953)
(COMPROVOU A TEORIA DE OPARIN)
MISTUROU CH4 , NH3 , H2 e H2O
SUBMETIDA A DESCARGAS ELÉCTRICAS
(SIMULANDO RAIOS) DURANTE 1 SEMANA
(ENCONTROU AMINOÁCIDOS NO LÍQUIDO)

12. A experiência de
Miller
A experiência de Miller-Urey = Construído um aparelho que simulava as condições
da Terra primitiva introduziu nele os componentes que provavelmente constituíam
a atmosfera naquela época
Metano CH4
Amónia NH3
Hidrogénio H2
Vapor de H2O

15. Onde apareceram as primeiras formas de vida?
Em Ambientes Aquáticos

16. Que condições permitiram o aparecimento de vida?
No início...
• Mares primitivos
•Continentes
•Atmosfera
Quentes
Vulcões (lavas e cinzas)
Hidrogénio + gases tóxicos
R
E
S
U
L
T
O
U
da
Atividade vulcânica
Amónia;
Metano, Monóxido
de Carbono
•Raios ultravioleta Queimavam a Terra

17. Características que permitem a existência de vida:
Distância ao Sol
Existência de Atmosfera
Água Líquida
Aparecimento e manutenção de vida
Temperatura

18. Origem da Vida na Terra
Ação dos Raios
Ultravioleta Descargas eléctricas
+
Primeiros compostos
orgânicos
Acumularam-se nos mares primitivos

19. As primeiras formas de vida, células, deverão ter surgido entre os 3800 e os
2500 milhões de anos, pois os fósseis mais antigos encontrados datam
dessa altura.
Fósseis de organismos com cerca de 3000 M.a. que são estruturas resultantes
da deposição de CaC03 retido e segregado por comunidades de cianobactérias
ESTROMATÓLITOS

20. As células procarióticas são
estruturalmente simples, mas
apresentam uma grande
diversidade metabólica.
O que lhes permitiu colonizar
uma grande diversidade de
meios ambientes.
Embora não tenham quaisquer
organitos como cloroplastos e
mitocôndrias.
Podem ser fotoautotróficas,
possuindo por isso pigmentos
fotossintéticos nas membranas
celulares.

21. As células eucarióticas por
seu lado são mais complexas.
O material genético encontra-
se melhor organizado e no
núcleo.
Apresentam grande
abundância de estruturas
membranares.

22. Segundo dados fósseis os seres
eucariontes terão surgido há cerca de
1500 milhões de anos, tendo por isso
reinado isolados por mais de 2000
milhões de anos os seres procariontes.
Existem várias hipóteses explicativas
para o surgimento dos seres
eucariontes, todas partindo dos
procariontes.

27. Hipótese autogénica
Esta teoria considera que a célula procariótica terá sofrido sucessivas
invaginações da membrana plasmática com posterior especialização.
Origem dos Eucariontes

28. HIPÓTESE AUTOGÉNICA
Numa fase inicial, as células desenvolveram sistemas endomembranares
resultantes de invaginações da membrana plasmática. Algumas dessas
invaginações armazenam o DNA, formando o núcleo. Outras membranas
evoluíram no sentido de produzirem organitos semelhantes ao retículo
Posteriormente, algumas porções do material genético abandonaram
o núcleo e evoluíram no interior de estruturas membranares. Desta
forma formaram-se as mitocôndrias e os cloroplastos.
Esta hipótese pressupõe que o material genético
do núcleo e dos organitos tenha uma estrutura
idêntica. Contudo tal não se verifica. O material genético
dos cloroplastos e mitocôndrias apresenta uma maior
semelhança com o das bactérias autónomas, do que
com o material genético presente no núcleo

29. Hipótese endossimbiótica
A célula eucariótica terá surgido de uma
associação simbiótica de diversas células
procarióticas
Lynn Margulis
Origem dos Eucariontes

30. Hipótese Endossimbiótica
Origem dos Eucariontes
Calcula-se que o processo terá corrido da seguinte forma:
Uma célula procariótica de grandes dimensões terá capturado outras células procarióticas
(células-hóspedes) que permaneceram no interior da célula hospedeira, resistindo à digestão.
As células capturadas estabeleceram com a célula hospedeira relações de simbiose.
A cooperação foi tão íntima e tão eficaz entre os diferentes elementos que se tornaram
dependentes uns dos outros e passaram a constituir organismos estáveis e singulares.
As células-hóspedes vieram, assim, a constituir alguns organitos da célula eucariótica. Por
exemplo, os cloroplastos ter-se-ão originado a partir da captura de cianobactérias, já as
mitocôndrias ter-se-ão originado a partir da captura de alguma célula procariótica com
capacidade respiratória.
Pensa-se que este processo estará também na origem dos flagelos.

32. A Hipótese endossimbiótica defende que os eucariontes terão resultado
da evolução conjunta de vários organismos procariontes, os quais foram
estabelecendo associações simbióticas entre si. O termo endossimbiótica
resulta do facto de algumas células viverem no interior de outras, numa
relação de simbiose.
Este modelo defende que o sistema endomembranar ter-se-á originado por
invaginações da membrana citoplasmática e que as mitocôndrias e os
cloroplastos se desenvolveram a partir de células procarióticas que
estabeleceram uma relação de endossimbiose com as células hospedeiras
de maiores dimensões, passando a viver dentro delas. Os ancestrais das
mitocôndrias eram procariontes heterotróficos aeróbios e os ancestrais
dos cloroplastos, procariontes fotossintéticos.

33. Evidências que apoiam a hipótese endossimbiótica
para a origem das mitocôndrias e dos cloroplastos
As mitocôndrias e os cloroplastos têm dimensões semelhantes às bactérias
As mitocôndrias e os cloroplastos produzem as suas próprias membranas
internas e replicam-se por um processo semelhante à fissão binária que
ocorre nas bactérias
Estes organitos possuem o seu próprio material genético apresentando uma
molécula de DNA circular, sem histonas.
Os ribossomas dos cloroplastos e das mitocôndrias apresentam mais
semelhanças com os ribossomas dos procariontes
Na membrana interna destes organitos existem enzimas e sistemas de
transporte que se assemelham aos que estão presentes nos atuais
procariontes
Existem associações simbióticas entre bactérias e alguns eucariontes
O aminoácido iniciador da cadeia polipéptidica de uma mitocôndria ou
cloroplasto é a formilmetionina, como nas bactérias, e não a
metionina, como nos eucariontes.

35. Pontos fracos do Modelo Endossimbiótico
☼ Não explica de forma muito clara a origem do núcleo da célula eucariótica
☼ Não está bem esclarecido como o DNA nuclear comanda o funcionamento,
quer do cloroplasto, quer da mitocôndria
Lynn Margulis

36. Embora bem fundamentado e aceite o modelo endossimbiótico também, como
referimos, apresenta pontos fracos.
Por exemplo não consegue explicar o surgimento do núcleo.
►Assim julga-se que na realidade o aparecimento dos eucariontes se deva a
uma mistura dos dois processos.
►No entanto e dada à distância temporal a que este processo ocorreu, aliado ao
facto dos primeiros organismos dificilmente terem deixado fósseis, torna-se
muito difícil para os cientistas decifrarem o que realmente ocorreu.
Modelo endossimbiótico e autogénico

39. Origem da multicelularidade
No mundo dos seres unicelulares aquele que for
maior apresenta uma vantagem sobre os outros.
Uma célula maior pode facilmente capturar
outras mais pequenas.
No entanto existe um limite para o tamanho que
uma célula pode ter.

40. Quando uma célula aumenta o seu tamanho há que ter em conta o volume e
a sua área de superfície (que corresponde à área da membrana plasmática).
Assim quando uma célula aumenta de tamanho verifica-se que a razão entre
a superfície e o volume diminui, isto é, o volume aumenta a um ritmo muito
superior ao da área de superfície.
Isto significa que cada unidade de área de superfície da membrana
plasmática há mais volume de citoplasma, para o qual tem que realizar
trocas com o meio exterior.
Além disso, com o aumento de volume, também aumenta o metabolismo.
Logo maiores vão ser as necessidades da célula.

43. Um metabolismo mais reduzido diminui a necessidade de
trocas com o meio externo

44. Após a formação dos seres eucariontes, a Vida na Terra apresentava uma
grande diversidade. Organismos capazes de produzir compostos
orgânicos, utilizando a energia luminosa, libertavam oxigénio para a
atmosfera.
Outros desenvolviam a capacidade de aproveitar esse oxigénio para
degradar compostos orgânicos e obterem, assim, energia necessária para
as suas funções. Alguns organismos estabeleciam relações simbióticas, de
tal forma vantajosas que se tornariam permanentes.
Os eucariontes, seres maiores, reuniam diversas capacidades na mesma
célula e competiam entre si pelo alimento e pelo espaço. A crescente
competição levaria ao aparecimento de uma nova classe de seres vivos – os
organismos multicelulares
Os organismos multicelulares terão surgido na Terra
há cerca de 1500 anos

48. Os ancestrais dos organismos multicelulares seriam simples agregados de
seres unicelulares, que formavam estruturas designadas colónias ou
agregados nucleares. Inicialmente todas as células da colónia
desempenhavam a mesma função

49. Colónia sem especialização

50. Volvox é um organismo colonial que já apresenta células especializadas.
nesta colónia existem células somáticas e células reprodutoras. As células
somáticas são biflageladas e unem-se por filamentos citoplasmáticos. Estas
são responsáveis pela nutrição e pelo movimento da colónia.

51. Algumas células maiores do que
as somáticas são responsáveis
pela reprodução da colónia.
Os organismos coloniais , como o Volvox, não são considerados seres
multicelulares. Embora sejam constituídos por diversas células, a
diferenciação celular é muito reduzida.

53. Modelo da evolução dos eucariontes
unicelulares até aos seres
multicelulares com diferenciação

54. Multicelularidade
 É caracterizada por uma associação de células em que
existe interdependência ao nível das estruturas e
funções entre as células associadas.
 Com o evoluir da multicelularidade foram surgindo os
vários organitos o que permitiu aos organismos
realizarem atividades muito complexas que antigamente
os seus ancestrais unicelulares não conseguiam
realizar.