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Origem das Células

Introdução

Muitos pesquisadores pensam ter sido o RNA o material genético dos seres vivos mais primitivos. O RNA pode se autoduplicar sem a necessidade de um equipamento celular, como o requerido pelo DNA. Se, em um tubo de ensaio contendo nucleotídeos isolados de RNA, forem colocadas moléculas de RNA e zinco, surgem moléculas novas de RNA com até 40 nucleotídeos. Em 1 980, Tomas Cech, da Universidade do Colorado, realizou experiências que confirmaram essa capacidade catalítica do RNA.

Provavelmente, o RNA tenha sido o material genético dos antecessores de todos os seres vivos. As moléculas de RNA podem determinar a formação de moléculas de RNA idênticas. Elas podem controlar a formação de proteínas, inclusive de enzimas. Algumas dessas enzimas deveriam ter algum papel auxiliar na replicação do RNA, agindo como a atual RNA-polimerase. Com o surgimento dos envoltórios membranosos, essas enzimas passaram a auxiliar somente as moléculas presentes no interior das bolsas membranosas.

A partir de um certo momento, com o aparecimento de nucleotídeos de DNA, as moléculas de RNA podem ter servido de molde para a formação de filamentos de DNA. Com o tempo, o DNA assumiu o papel de material genético dos seres vivos, e o RNA passou para um papel secundário, como intermediário na passagem de informações do DNA para os ribossomos.

1. A obtenção de energia

Os primeiros antecessores dos seres vivos só dispunham de uma fonte de matéria orgânica: os próprios oceanos primitivos, onde surgiram e eram encontrados. Como na atmosfera primitiva não havia oxigênio, eles só poderiam empregar essas moléculas orgânicas como fonte de energia pela via anaeróbica. Portanto, eram heterótrofos fermentadores.

A respiração anaeróbica libera CO2 para a atmosfera. Com a ocorrência de mutações, os seres vivos foram progressivamente se alterando, até que alguns desenvolveram a capacidade de usar o CO2 e a energia luminosa para executar a fotossíntese. Como esses organismos não dispunham de oxigênio atmosférico, eram autótrofos fermentadores.

Dessa forma, esses organismos passaram a liberar o oxigênio para a atmosfera, uma vez que esse gás é um subproduto da fotossíntese.

O advento do oxigênio tornou possível a realização da respiração aeróbica. Esse processo se mostrou muito vantajoso pois, como já vimos, aproveita muito mais eficientemente a energia química presente nos compostos orgânicos. Basta lembrar que uma molécula de glicose, quando degradada pela via anaeróbica, permite a produção de apenas duas moléculas de ATP, ao passo que, pela via aeróbica, são 36 ou 38 moléculas. A partir de então, apareceram os organismos aeróbios, autótrofos e anaeróbios.

2. O surgimento do atual modelo celular

Uma das características mais amplamente disseminadas, dentre todos os seres vivos, é ser formado por células. Organismos tão distintos como um paramécio, uma alga, uma sequóia e um homem têm o corpo formado por células, e todas são parecidas quanto a muitos aspectos.

Essa característica (ser formado por células) seguramente se demonstrou vantajosa, tanto é assim que persiste por quase toda a história da vida, na Terra. Além disso, sugere que há um laço evolutivo comum à maioria dos seres vivos atuais: se eles são constituídos por células muito semelhantes, é provável que todas tenham uma mesma origem!

Fósseis de organismos procariontes são encontrados com uma idade de até 3,5 bilhões de anos, enquanto os eucariontes são bem mais recentes, não tendo nenhum com idade superior a 1,5 bilhões de anos. Provavelmente, as cianobactérias proliferaram por mais de 2 bilhões de anos, liberando oxigênio para a atmosfera, antes que os eucariontes aeróbios pudessem se desenvolver. Entre o aparecimento dos eucariontes unicelulares e dos primeiros organismos pluricelulares, também eucariontes, há um novo intervalo de mais de um bilhão de anos.

Uma das hipóteses de desenvolvimento das células eucariontes modernas é o modelo endossimbiótico. Segundo ele, as atuais células eucarióticas surgiram como resultado da associação entre células procarióticas maiores e menores. Em um determinado momento de suas histórias evolutivas, células pequenas passaram a viver no interior das células grandes. Organismos procariontes fotossintetizantes deram origem aos atuais cloroplastos, enquanto as mitocôndrias seriam bactérias aeróbicas, que passaram a viver no interior de outras células.

O resultado dessa associação foi vantajoso tanto para as células invasoras como para as células hospedeiras, tanto é que persiste até os dias de hoje. Algumas características das mitocôndrias e dos cloroplastos confirmam essa hipótese. Mitocôndrias e cloroplastos têm membranas duplas. Nas suas membranas internas, possuem sistemas enzimáticos relacionados com mecanismos de transporte de elétrons (a cadeia respiratória, nas mitocôndrias, e a fotofosforilação, nos cloroplastos. Ambos possuem moléculas de DNA, que assumem um formato circular semelhante aos cromossomos das atuais bactérias. Seus ribossomos são pequenos, parecidos com os ribossomos bacterianos.

Mitocôndrias e cloroplastos produzem proteínas, seguindo um código genético um pouco diferente do código genético clássico, e mais parecido com o código genético dos modernos procariontes. Entretanto, muitas das proteínas desses organóides são sintetizadas pelos ribossomos das células hospedeiras, demonstrando que, com o tempo, mitocôndrias e cloroplastos podem ter deixado certas atividades por conta das células dentro das quais passaram a viver.

Também são capazes de se autoduplicar, e se dividem independentemente da célula "hospedeira". Segundo Robertson, organóides citoplasmáticos membranosos, como o complexo de Golgi, o retículo endoplasmático e os lisossomos, provavelmente se formaram por invaginações do revestimento externo das células.

Fonte: biomania.com

Origem das Células

Introdução

Muitos pesquisadores pensam ter sido o RNA o material genético dos seres vivos mais primitivos. O RNA pode se autoduplicar sem a necessidade de um equipamento celular, como o requerido pelo DNA. Se, em um tubo de ensaio contendo nucleotídeos isolados de RNA, forem colocadas moléculas de RNA e zinco, surgem moléculas novas de RNA com até 40 nucleotídeos. Em 1 980, Tomas Cech, da Universidade do Colorado, realizou experiências que confirmaram essa capacidade catalítica do RNA.

Provavelmente, o RNA tenha sido o material genético dos antecessores de todos os seres vivos. As moléculas de RNA podem determinar a formação de moléculas de RNA idênticas. Elas podem controlar a formação de proteínas, inclusive de enzimas. Algumas dessas enzimas deveriam ter algum papel auxiliar na replicação do RNA, agindo como a atual RNA-polimerase. Com o surgimento dos envoltórios membranosos, essas enzimas passaram a auxiliar somente as moléculas presentes no interior das bolsas membranosas.

A partir de um certo momento, com o aparecimento de nucleotídeos de DNA, as moléculas de RNA podem ter servido de molde para a formação de filamentos de DNA. Com o tempo, o DNA assumiu o papel de material genético dos seres vivos, e o RNA passou para um papel secundário, como intermediário na passagem de informações do DNA para os ribossomos.

1. A obtenção de energia

Os primeiros antecessores dos seres vivos só dispunham de uma fonte de matéria orgânica: os próprios oceanos primitivos, onde surgiram e eram encontrados. Como na atmosfera primitiva não havia oxigênio, eles só poderiam empregar essas moléculas orgânicas como fonte de energia pela via anaeróbica. Portanto, eram heterótrofos fermentadores.

A respiração anaeróbica libera CO2 para a atmosfera. Com a ocorrência de mutações, os seres vivos foram progressivamente se alterando, até que alguns desenvolveram a capacidade de usar o CO2 e a energia luminosa para executar a fotossíntese. Como esses organismos não dispunham de oxigênio atmosférico, eram autótrofos fermentadores.

Dessa forma, esses organismos passaram a liberar o oxigênio para a atmosfera, uma vez que esse gás é um subproduto da fotossíntese.

O advento do oxigênio tornou possível a realização da respiração aeróbica. Esse processo se mostrou muito vantajoso pois, como já vimos, aproveita muito mais eficientemente a energia química presente nos compostos orgânicos. Basta lembrar que uma molécula de glicose, quando degradada pela via anaeróbica, permite a produção de apenas duas moléculas de ATP, ao passo que, pela via aeróbica, são 36 ou 38 moléculas. A partir de então, apareceram os organismos aeróbios, autótrofos e anaeróbios.

2. O surgimento do atual modelo celular

Uma das características mais amplamente disseminadas, dentre todos os seres vivos, é ser formado por células. Organismos tão distintos como um paramécio, uma alga, uma sequóia e um homem têm o corpo formado por células, e todas são parecidas quanto a muitos aspectos.

Essa característica (ser formado por células) seguramente se demonstrou vantajosa, tanto é assim que persiste por quase toda a história da vida, na Terra. Além disso, sugere que há um laço evolutivo comum à maioria dos seres vivos atuais: se eles são constituídos por células muito semelhantes, é provável que todas tenham uma mesma origem!

Fósseis de organismos procariontes são encontrados com uma idade de até 3,5 bilhões de anos, enquanto os eucariontes são bem mais recentes, não tendo nenhum com idade superior a 1,5 bilhões de anos. Provavelmente, as cianobactérias proliferaram por mais de 2 bilhões de anos, liberando oxigênio para a atmosfera, antes que os eucariontes aeróbios pudessem se desenvolver. Entre o aparecimento dos eucariontes unicelulares e dos primeiros organismos pluricelulares, também eucariontes, há um novo intervalo de mais de um bilhão de anos.

Uma das hipóteses de desenvolvimento das células eucariontes modernas é o modelo endossimbiótico. Segundo ele, as atuais células eucarióticas surgiram como resultado da associação entre células procarióticas maiores e menores. Em um determinado momento de suas histórias evolutivas, células pequenas passaram a viver no interior das células grandes. Organismos procariontes fotossintetizantes deram origem aos atuais cloroplastos, enquanto as mitocôndrias seriam bactérias aeróbicas, que passaram a viver no interior de outras células.

O resultado dessa associação foi vantajoso tanto para as células invasoras como para as células hospedeiras, tanto é que persiste até os dias de hoje. Algumas características das mitocôndrias e dos cloroplastos confirmam essa hipótese. Mitocôndrias e cloroplastos têm membranas duplas. Nas suas membranas internas, possuem sistemas enzimáticos relacionados com mecanismos de transporte de elétrons (a cadeia respiratória, nas mitocôndrias, e a fotofosforilação, nos cloroplastos. Ambos possuem moléculas de DNA, que assumem um formato circular semelhante aos cromossomos das atuais bactérias. Seus ribossomos são pequenos, parecidos com os ribossomos bacterianos.

Mitocôndrias e cloroplastos produzem proteínas, seguindo um código genético um pouco diferente do código genético clássico, e mais parecido com o código genético dos modernos procariontes. Entretanto, muitas das proteínas desses organóides são sintetizadas pelos ribossomos das células hospedeiras, demonstrando que, com o tempo, mitocôndrias e cloroplastos podem ter deixado certas atividades por conta das células dentro das quais passaram a viver.

Também são capazes de se autoduplicar, e se dividem independentemente da célula "hospedeira". Segundo Robertson, organóides citoplasmáticos membranosos, como o complexo de Golgi, o retículo endoplasmático e os lisossomos, provavelmente se formaram por invaginações do revestimento externo das células.

Fonte: biomania.com

Origem das Células

O problema da origem das células está diretamente relacionado com a origem da vida em nosso planeta.

Admite-se que as primeiras células que surgiram na terra foram os procariontes. Isso deve ter ocorrido há 3,5 bilhões de anos, no começo do período pré-cambiano.

Origem das Células

Origem das Células

Naquela época a atmosfera provalvelmente continha vapor de água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e gás carbônico. O oxigênio livre só apareceu depois, graças à atividade fotossintética das células autotróficas.

Antes de surgir a primeira célula teriam existido grandes massas líquidas, ricas em substâncias de composição muito simples. Estas substâncias, sob a ação do calor e radiação ultravioleta vinda do Sol e de descargas elétricas oriundas de tempestades frequentes, combinaram-se quimicamente para constituírem os primeiros compostos contendo carbono. Substâncias relativamente complexas teriam aparecido espontaneamente.

Stanley Miller realizou em 1953 experimentos fundamentais que corroboraram essa possibilidade.

Origem das Células

Produzindo descargas elétricas em um recipiente fechado, contendo vapor de água, Hidrogênio, Metano e amônia, descobriu que se formavam aminoácidos, tais como alanina, glicina, e ácidos aspárticos e glutâmicos. Estudos posteriores, simulando as condições pre-bióticas, permitiram a produção de 17 aminoácidos (dos 20 presentes nas proteínas).

Também foram produzidos açúcares, ácidos graxos e as bases nitrogenadas que formam parte do DNA e RNA.

Esta etapa de evolução química foi provalvelmente precedida de outra na qual se formaram as proteínas pela polimerização dos aminoácidos. Essa etapa posterior provavelmente teve lugar em meios aquosos onde as moléculas orgânicas se concentravam para formar uma espécie de "Sopa Primordial" na qual foram favorecidas as interações e onde se formaram complexos maiores denominados coacervados ou proteinóides, com uma membrana externa envolvendo um fluido no interior (micelas).

Posteriormente originou-se o código genético, talvez primeiro como RNA, e em seguida o DNA e as diversas moléculas que participaram na síntese de proteínas e na replicação, produzindo células capazes de se autoperpetuarem.

É razoável supor-se que a primeira célula a surgir foi precedida por agregados de micelas que apresentavam apenas algumas das características hoje consideradas peculiares dos seres vivos (metabolismo, crescimento e reprodução). Isto é a primeira célula era das mais simples, porém mesmo uma célula desse tipo é ainda complexa demais para admitir-se que ela tenha surgido ao acaso, já pronta e funcionando.

É possível que não havendo Oxigênio na atmosfera, os primeiros procariontes foram heterotróficos e anaeróbicos. Posteriormente surgiram os procariontes autotróficos, tais como as algas azul-esverdeadas que contém pigmentos fotossintéticos. Através da fotossíntese se produziu o Oxigênio da atmosfera e este permitiu o surgimento de organismos aeróbicos a partir dos quais recém originaram-se os eucariontes. Até aquele momento a vida só estava presente na água, porém , finalmente, as plantas e os animais colonizaram a Terra.

Há 3 terorias para explicar o fato do aperfeiçoamento das células procariontes autotróficas iniciais.

Teoria da Invaginação da Membrana Plasmática:

Por mutação genética, alguns procariontes teriam passado a sintetizar novos tipos de proteínas, e isso levaria ao desenvolvimento de um complexo sistema de membranas, que, invaginando-se da membrana plasmática, teria dado origem às diversas organelas delimitadas por membranas. Assim teriam aparecido o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, os lisosomas e as mitocôndrias. Pelo mesmo processo surgiria a membrane nuclear, principal característica das células eucariontes.

Embora à primeira vista este teoria pareça sólida, ela não tem apoio em fatos conhecidos. É, ao contrário, de difícil aceitação, pois não existe célula intermediária entre procarionte e eucarionte, nem se encontrou fóssil que indicasse uma possível existência destes tipos intermediários.

Teoria da Simbiose de Procariontes

Segundo este teoria alguns procariontes passaram a viver no interior de outros, criando células mais complexas e mais eficientes. Vários dados apóiam a suposição de que as mitocôndrias e os cloroplastos surgiram por esse processo. Demonstrou-se, por exemplo, que tais organelas contêm DNA, e que esse DNA contém informação genética que se transmite de uma célula a outra, de um modo comparável à informação contida no DNA dos cromosomas nucleares. Ainda mais, ao menos no que se refere às mitocôndrias, demonstrou-se também que a molécula de DNA é circular, como nas bactérias. Estas e outras observações nos levam à conclusão de que mitocôndrias e cloroplastos de fato se originaram por simbiose.

Teoria Mista

É possível que as organelas que não contêm DNA, como o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi. se tenham formado a partir de invaginações da membrane celular, enquanto as organelas com DNA (mitocôndrias, cloroplastos) apareceram por simbiose entre procariontes.

Conclusão:

As primeiras células vivas provavelmente surgiram na terra por volta de 3,5 bilhões de anos por reações espontâneas entre moléculas que estavam longe do equilíbrio químico. Do nosso conhecimento acerca dos organismos existentes nos dias atuais, e das moléculas neles contidas, parece plausível que o desenvolvimento de mecanismos autocatalíticos fundamentais para os sistemas vivos tenha começado com a evolução de uma família de moléculas de RNA, que poderiam catalisar sua própria replicação. Com o tempo, uma das famílias do RNA catalisador desenvolveu a habilidade de dirigir a síntese de polipeptídeos. Finalmente, o acúmulo adicional de proteínas catalisadoras permitiu que células mais complexas evoluíssem, o DNA dupla hélice substituiu o RNA como uma molécula mais estável para a estocagem de uma quantidade crescente de informações genéticas necessárias às células.

Fonte: www.hurnp.uel.br

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