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
Organização da Célula e dos Organismos
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.
Organização da Célula e dos Organismos
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
Organização da Célula e dos Organismos
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
Organização da Célula e dos Organismos