A Célula

Origem e evolução

Procariotas e Eucariotas

A primeira célula

A vida emergiu há 3,5 biliões de anos, 1 bilhão após a formação da terra.

As condições atmosféricas eram extremamente difíceis. O oxigénio era quase inexistente e o atmosfera consistia em CO2 e N2 bem como níveis baixos de gases (H2, H2S, CO).

Como surgiu  a vida e como  se formou a primeira célula?

Organização da Célula e dos Organismos

A primeira célula

descargaeléctrica

tubo em U

calor

água

alanina,; aspartato; glutamato, glicina, urea;ácido láctico; ácido acético; ácido fórmico;....

moléculas orgânicas

Uma experiência típica simulando as Condições primitivas na terra

Etapa 1.Formação espontânea de moléculas orgânicas favorecida pela energia solar e a descarga eléctrica. Este evento foi reproduzido no laboratório, utilizando condições próximas das daquela época. 

formaram‐se: aminoácidos, nucleotídeos,  carbohidratose ácidos gordos

Como surgiu  a vida e comose formou a primeira célula?

Organização da Célula e dos Organismos

A primeira célula   

Etapa 2. Polimerização espontânea de moléculas em macromoléculas.

formaram‐se proteínas, lípidos, RNA eoligossacarídeos.

O RNA, dotado de autoreplicação, promoveu a reprodução e a evolução. 

Autoreplicação do RNA

O mundo do RNAOrganização da Célula e dos Organismos

Etapa 3. A primeira célula formou‐se quando o RNA foi rodeado por uma membrana composta por fosfolípidos

Organização da Célula e dos Organismos

A primeira célula   

Procariotas e Eucariotas

Comparação entre células procarióticas e eucarióticas

Organização da Célula e dos Organismos

CARACTERÍSTICAS  PROCARIOTAS EUCARIOTAS

Núcleo ausente presente

Diâmetro da célula ~ 1 μm 10 – 100 μm

Citosqueleto ausente presente

Organelos citoplasmáticos ausentes presente

Cromossomas 1 molécula de DNA circular várias lineares

Tamanho de DNA 1‐5 milhões de pbs 15‐5000 milhões de pbs

ProcariotasAs bactérias dividem‐se em 2 grupos: arquebactérias e eubactérias que divergiram cedo na evolução.‐ Arquebactérias: vivem em condições extremas como as de fundos

oceânicos, águas salgadas, meios quentes e ácidos.‐ Eubactérias: são as formas comuns vivendo no solo, água, e organismos.

Exemplo: Escherichia coli.     

Relação de filiaçãoentre as bactérias actuais

Organização da Célula e dos Organismos

Procariotas

Organização da Célula e dos Organismos

A maioria das bactérias tem

uma forma esférica (coco),

em bastonete (bacilo) ou

espiralada (espirilo),

e um diâmetro de 1‐10 μm

Procariotas: têm uma estrutura relativamente simples

Membrana citoplasmática:formada por 2 camadas de fosfolípidos; permeável a alguns gases (O2, CO2) e à água; impermeável aos iões inorgânicos (K+ ou Cl‐);  utiliza canais proteicos e transportadores para importar moléculas do meio envolvente.

Parede celular:situa‐se entre as 2 membranas; formada por peptidoglicanos (complexo de proteínas e oligossacarídeos que dá rigidez à célula).

Membrana externa:mais permeável que a membrana citoplasmática na medida em que deixa passar moléculas grandes > ou = 1000 daltons através de poros de natureza proteica chamados porinas. 

Periplasma:espaço entre as 2 membranas contendo  proteínas libertadas pela bactéria.

membranacitoplasmática

paredecelular

DNA

Electromicrofotografia de Escherichia colido tracto intestinal humano

Organização da Célula e dos Organismos

Procariotas: têm uma estrutura relativamente simples

Não existem estruturas membranares (organelos) no citoplasma das bactérias.

As células dos procariotas e eucariotas contêm macromoléculas similares: 70% água; 7% sais, lípidos, aminoácidos, nucleotídeos; 2% RNA; < 1% DNA.

Ausência de núcleo: i.e. O DNA não está separado do citoplasma por um invólucro.

Ribossomas: na E. coli existem ~30 000 ribossomas responsáveis pela síntese de proteínas.

membranacitoplasmática

paredecelular

DNA

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Electromicrofotografia de Escherichia colido tracto intestinal humano

Célula Eucariótica

Como as células procarióticas,  as células eucarióticas são rodeadas por uma membrana citoplasmática e contêm ribossomas.No entanto, a célula eucariótica émais complexa e contém um núcleo, organelos citoplasmáticos 

e um citoesqueleto.

Organização da Célula e dos Organismos

Célula Eucariótica

Núcleo: é o maior organeloda célula; contém o DNA eé o sítio de síntese dos RNAs.

Mitocôndria: sítio dometabolismo oxidativo quegera a maioria do ATP celular

REL RER ribossomasmitocôndria

Retículo endoplasmático rugoso e liso:sítio de síntese de glicoproteínas e lípidos respectivamente

Aparelho de Golgi: sítio deglicosilação das proteínas e do seu transporte para outros locais na célula.

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Célula Eucariótica

Citosqueleto: responsável pelos movimentos da célula e dos organelos. É uma rede citoplasmática de filamentos proteicos que determina a forma da célula e organiza o citoplasma.

Peroxissomas:metabolizam o peróxido de hidrogénio (H2O2)

Lisossomas: sistema digestivo da célula que degrada proteínas, lípidos e ácido nucleico

Cloroplastos: sítio da fotossíntese das células vegetais

Outros organelos:

Filamentos de actina subjacentes à membrana duma célula animal, preparados por criofractura

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A fase crítica na evolução das células eucarióticas foi a aquisição de organelos rodeados por uma membrana, contribuindo para o desenvolvimento e a complexidade destas células. Pensa‐se que esta aquisição foi o resultado da associação simbiótica entre células procarióticas e o antepassado dos eucariotas. Esta hipótese é geralmente aceite e conhecida por endossimbiose.

Organização da Célula e dos Organismos

Dos Procariotas aos Eucariotas

Dos Procariotas aos Eucariotas

A hipótese da endossimbiose torna‐separticularmente plausível quandocomparamos as mitotcôndrias e cloroplastos com as bactérias, os 3 têm:

‐ um tamanho comparável‐ uma reprodução por fissão (divisão da   célula em duas células)‐ um sistema genético próprio

As mitocôndrias desenvolverem‐se a partir de bactérias aeróbios; os cloroplastos desenvolverem‐se a partir de bactérias fotossintéticas (ex: cianobactérias).

cianobactériacélula

hospedeira

zona declivagem

Uma parente de cianobactérias actuais que vive em simbiose permanente com uma outra célula. Na figura, a cianobactéria está a dividir‐se

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