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Origem da vida

O documento discute a origem da vida e da célula eucariota. Resumidamente: (1) Até o século XIX acreditava-se na geração espontânea, mas experimentos mostraram que a vida surge apenas da reprodução; (2) Condições primitivas da Terra permitiram síntese química de moléculas orgânicas; (3) Primeiros seres eram provavelmente autotróficos quimiolitotróficos; (4) Seres fotossintéticos produziram O2 e permitiram aer

Educação◦
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A ORIGEM DA VIDA BIOLOGIA – PROFa. Marcia Marlise Pedroso
A ORIGEM DA VIDA PARTE I BIOGÊNESE X ABIOGÊNESE
Origem da vida • Até meados do séc. XIX, acreditava-se que seres podiam surgir espontaneamente da matéria não-viva. • Hoje, sabe-se que um ser vivo surge somente através da reprodução. • Biogênese versus abiogênese
ABIOGÊNESE X BIOGÊNESE - ABIOGÊNESE (GERAÇÃO ESPONTÂNEA) “força vital” * origem dos seres vivos da matéria não-viva * Aristóteles, Paracelso, Van Helmont * até o século XVII - BIOGENÊSE * todo ser vivo se origina de outro ser vivo por mecanismos reprodutivos * experimentos de Francesco Redi (1668) e Luis Pasteur (1859)
Origem da vida • Defensores da • Defensores da abiogênese Biogênese  Helmont  Redi  Needham  Joblot  Aristóteles  Spallanzani  William Harvey  Louis Pasteur  Isaac Newton  René Descartes
Origem da vida • Jan Baptista van Helmont(1577-1644) “(...)coloca-se, num canto sossegado e pouco iluminado, camisas sujas. Sobre elas espalham-se grãos de trigo, e o resultado será que, em 21 dias, surgirão ratos.”
Origem da vida • Francesco Redi (1626-1697) • Um dos primeiros a empregar o método experimental • Uma das principais evidências da abiogênese era o aparecimento “espontâneo” de “vermes” em carne podre • Hipótese de Redi: “Os seres vermiformes que surgem na carne em putrefação são larvas, um estágio do ciclo de vida das moscas. As larvas devem surgir de ovos colocados por moscas, e não por geração espontânea a partir da putrefação da carne”
REDI (1668)
Origem da vida • Meados do século XVII: descoberta dos micróbios (Antonie van Leeuwenhoek) ao microscópio; • Hipótese da geração espontânea ganha força; • Os abiogenistas achavam que seres tão pequenos e simples como os micróbios não se reproduziam, surgiam por geração espontânea.
Origem da vida • Louis Joblot (1645-1723) • Em 1711, ferveu um caldo nutritivo à base de carne e repartiu-o entre duas séries de frascos: uns abertos e outros tampados com pergaminho • Após alguns dias, os frascos abertos estavam repletos de micróbios, enquanto os frascos tampados continuavam inalterados. • Conclusão de Joblot: Os micróbios surgiam de “sementes” provenientes do ar, e não por geração espontânea a partir do caldo
Origem da vida • John Needham (1713-1781) • Hipótese da geração espontânea ganha novo impulso • Colocou caldo nutritivo em diversos frascos, fervendo-os por 30 min e tampou os frascos com rolhas • Depois de alguns dias, os caldos estavam repletos de micróbios. Argumentou então que os seres presentes nos caldos surgiram por geração espontânea.
Origem da vida • Lazzaro Spallanzani (1729-1799) • Realizou experimentos semelhantes aos de Needham, mas obteve resultados diferentes • As infusões preparadas por Spallanzani, muito bem fervidas e cuidadosamente arrolhadas, continuaram livre de micróbios
Needham Lazzaro Spallanzani
Origem da vida Needham versus Spallanzani • Argumento de Spallanzani: Needham não ferveu o caldo por tempo suficiente ou não vedou os frascos de forma eficiente; • Resposta de Needham: A fervura por tempo prolongado destruía a “força vital” presente no caldo; • Spallanzani: Ficou sem argumento e não conseguiu comprovar sua teoria através de experimentação.
Origem da vida • Em fins do século XVIII: descoberta do gás oxigênio e seu papel essencial à vida • Novo ponto de apoio para os abiogenistas, que argumentavam que o aquecimento prolongado e a vedação hermética excluíam o oxigênio necessário à geração espontânea e à sobrevivência dos seres.
Origem da vida Nova disputa travada entre biogenistas X abiogenistas • Abiogenistas: A presença de ar fresco era fundamental para a geração espontânea da vida • Biogenistas: O ar era a fonte de contaminação dos caldos • Em 1860 a Academia Francesa de Ciências: prêmio para quem apresentasse um experimento definitivo sobre essa questão
Origem da vida • Louis Pasteur(1822-1895) • Experiência nos Alpes – Pasteur Levou frascos de vidro fechados completamente contendo caldo nutritivo até as altitudes dos Alpes • Abriu os frascos para que os caldos ficassem expostos ao ar das montanhas; depois, foram novamente derretidos e fechados • De volta ao laboratório, verificou que apenas um 1 dos vinte frascos abertos nas montanhas havia se contaminado
Origem da vida • Argumento de Pasteur: O ar das montanhas continha muito menos “sementes” de organismos microscópicos do que o ar da cidade, onde qualquer frasco aberto sempre se contaminava • Na presença de membros da academia, quebrou o gargalo de alguns frascos, expondo os caldos ao ar da cidade; 3 dias depois, todos os frascos haviam sido contaminados • Comissão julgadora solicitou mais provas
Origem da vida • Os frascos com pescoço de cisne: novo experimento • Pasteur amoleceu os gargalos no fogo, esticando-os e curvando-os em forma de pescoço de cisne; em seguida ferveu os caldos até que saísse vapor pela extremidade dos gargalos • À medida que esfriava, o ar penetrava pelo gargalo, mas as partículas do ar ficavam retidas nas paredes do gargalo em forma de pescoço; Nenhum frasco se contaminou • Derrubada definitiva da hipótese da geração espontânea
PASTEUR (1859) pescoço de cisne
PASTEUR (1860) Confirmação da Biogênese
• Surgimento do processo de Pasteurização (Pasteur), utilizado até os dias de hoje; • François Appert: Aproveitou as experiências de Spallanzani e Pasteur e inventou a indústria de enlatados.
Exercício • Dentre os cientistas abaixo, aquele que foi defensor da biogênese é o A) Aristóteles B) Helmont C) Needham D) Spallanzani E) Albert Einstein
Exercício 1.Needham I. Realizou experimentos com com caldos nutritivos e forte adepto da abiogênese 2.Joblot II. Realizou o célebre experimento com frascos de pescoço de cisne III. Afirmou que os seres 3. Louis Pasteur vermiformes que surgiam das carnes em putrefação eram larvas e não surgiam por geração espontânea 4. Redi IV. Biogenista que realizou experimentos com caldos nutritivos
A ORIGEM DA VIDA PARTE II EVOLUÇÃO QUÍMICA / OPARIN HIPÓTESES AUTOTRÓFICA E HETEROTRÓFICA
* CRIACIONISMO *PANSPERMIA CÓSMICA *EVOLUÇÃO QUÍMICA
15 BILHÕES DE ANOS ATRÁS
SOL - 5 BILHÕES DE ANOS
TERRA – 4,5 BILHÕES DE ANOS
Condições Primitivas da TERRA INTENSA ATIVIDADE VULCÂNICA (teoria de Oparin, Huxley e Haldane) ATMOSFERA PRIMITIVA - Acúmulo de Vapor - Hidrogênio (H2) de água (H20) na - Metano (CH4) atmosfera - Amônia (NH3) - Descargas - Vapor de água (H20) elétricas
Condições Primitivas da TERRA - CHUVAS TORRENCIAIS - PROCESSO LENTO DE RESFRIAMENTO - FORMAÇÃO DOS MARES PRIMITIVOS - ACÚMULO DE MINERAIS E MATÉRIA ORGÂNICA - SOPA PRIMITIVA (Oparin & Haldane)
Condições Primitivas da TERRA REAÇÕES QUÍMICAS - descargas elétricas (tempestades); radiação UV; calor (crosta terrestre). - QUEBRA DE LIGAÇÕES QUÍMICAS E RECOMBINAÇÃO ATÔMICA - SÍNTESE DE MONÔMEROS (aminoácidos, glicose, ácidos graxos, etc)
FORMAÇÃO DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS AMINOÁCIDOS - unidades que formam as proteínas MACROMOLÉCULAS - proteínas, RNA, polissacarídeos, etc. COACERVADOS - aglomerados de proteínas envoltos por moléculas de água (origem dos primeiros sistemas isolados)
EXPERIMENTO DE MILLER & UREY (1953) atmosfera primitiva – presença de aminoácidos
Stanley Miller (1953) Obtenção de substâncias orgânicas a partir de elementos da atmosfera primitiva Deposição de compostos orgânicos
HIPÓTESE HETEROTRÓFICA era a + aceita SERES HETEROTRÓFICOS MUITO SIMPLES OBTENÇÃO DE ENERGIA: FERMENTAÇÃO ANAERÓBICA - matéria orgânica da sopa primitiva - quebra de moléculas e produção de ATP LIBERAÇÃO DE GÁS CARBÔNICO (CO2) REPRODUÇÃO: AUTO-REPLICAÇÃO Problema: As molec org. eram consumidas mais rápidas do que sua formação...
HIPÓTESE AUTOTRÓFICA é hoje a + aceita SERES AUTOTRÓFICOS (QUIMIOLITOAUTOTRÓFICOS) OBTENÇÃO DE ENERGIA: QUEBRA DE MOLEC.INORG.e produção de subst. Alimentares - A quantidade de molec. Org. não seria o suficiente; - aproveitavam a energia liberada das molec. Inorg. - produziam subst. alimentares e as quebravam = produção de ATP (EX. ARQUEAS) FeS +H22 S FeS2 + H2 + energia LIBERAÇÃO DE GÁS HIDROGÊNIO (H2) REPRODUÇÃO: AUTO-REPLICAÇÃO
HIPÓTESE AUTOTRÓFICA é hoje a + aceita Segundo esta hipótese teriam surgido posteriormente aos quimiolotoautotróficos fermentação seres fotossintetizantes e seres aeróbios.
HIPÓTESE AUTOTRÓFICA é hoje a + aceita A atividade fotossintética produziu e acumulou O2 na atmosfera, criando condições para o surgimento dos primeiros seres aeróbicos, além da formação da camada de ozônio. fermentação Glicose álcool + 2CO2 + 2ATP fotossíntese 6CO2 + 6H2O + luz glicose + 6O2 respiração Glicose + 6O 6CO2 + 6H2O + 38ATP 2 aeróbica
SERES FOTOSSINTETIZANTES - ALTA COMPETIÇÃO NO MEIO - CAPACIDADE DE CAPTAR ENERGIA SOLAR ( A PARTIR DA SÍNTESE DE CLOROFILA) - USO DO CO2 PARA NUTRIÇÃO - OBTENÇÃO DE ENERGIA: FOTOSSÍNTESE - LIBERAÇÃO DE OXIGÊNIO (O2) NA ÁGUA E ATMOSFERA
SERES AERÓBIOS - AUTOTRÓFICOS E HETEROTRÓFICOS - OBTENÇÃO DE ENERGIA: RESPIRAÇÃO CELULAR - OXIGÊNIO (O2) LIVRE NA ÁGUA E ATMOSFERA - MAIS EFICIENTE QUE A FERMENTAÇÃO - MAIS ENERGIA = MAIOR DIFERENCIAÇÃO CELULAR - NÚCLEOS INDIVIDUALIZADOS E ORGANELAS
ATMOSFERA OXIDANTE - OXIGÊNIO ACUMULADO = CAMADA DE OZÔNIO - RETENÇAO DOS RAIOS UV = EVOLUÇÃO BIOLÓGICA
A ORIGEM DA VIDA PARTE III A ORIGEM DA CÉLULA EUCARIONTE
TEORIA DE ROBERTSON Células procariontes teriam desenvolvido evaginações da membrana (aumento da superfície) que formaram as estruturas endomembranosas, dando origem às células eucariontes.
LYNN MARGULIS (Teoria Endossimbiótica) Mitocôndrias e cloroplastos eram organismos livres (procariontes) que passaram viver no interior de de outros organismos (unicelulares) numa relação mutualística (endossimbiose).
É ISSO AÍ PESSOAL VAMOS ESTUDAR: LEMBRE-SE: ENQUANTO VOCÊ ESTÁ “MOSCANDO” TEM SEMPRE UM CONCORRENTE ESTUDANDO!!!