Classificação
•Dois domínios procarióticos
Arqueas, Bactérias e Eucariotos
Característica Bactéria Archaea Eucariotos
Envelope nuclear Ausente Ausente Presente Organelas envoltas por membrana Ausente Ausente Presente Parece celular Presente Ausente Ausente Membrana com lipídeos Hidrocarbonos Alguns hidrocarbonos Hidrocarbonos
não ramificados ramificados não ramificados
RNA polimerase De um tipo Vários tipos Vários tipos Aminoácido iniciador Formil-metionina Metionina Metionina da síntese proteica
Introns (sequência não Ausente Presente Presente codificadora dos genes)
Sensibilidade a antibióticos Reprodução inibida Reprodução Reprodução por streptomicina e não inibida por não inibida por
Ancestral comum
• Procarioto
• Possuía DNA como material genético
• Possuía maquinaria de transcrição e tradução
• Provavelmente possuía cromossomo circular
…que evoluiu ao longo do tempo
Pré-cambriano Cambriano Ordoviciano Siluriano Devoniano Carbonifero Permiano Triassio Jurassico Cretaceo Terciário
4500 a 600 543 500 440 409 354 290 245 206 144 65 1.8
Quaternário
Presente
Milhões de anos atrás
4500 ma Origem da vida
3800 ma Procariotos se desenvolvem 2000 ma Eucariotos se desenvolvem
UMA RETROSPECTIVA DA ORIGEM DA VIDA NA TERRA
Procariotos
Devido a influência do dogma procarioto-eucarioto Bactérias e Arqueas ainda são considerados procariotos.
No entanto Arqueas são diferentes de bactérias e evolutivamente mais próximas a eucariotos.
Bactéria
Um procarioto típico
•Dividem-se em Bactérias e Arqueas
•Criaturas de maior sucesso na terra (se sucesso for medido em número de indivíduos!!).
•Viveram sozinhos na terra por mais cerca de 2 bilhões de anos
•Maioria bactérias
•Possuem papéis cruciais na biosfera; membros dos dois
domínios procariotos superam todos os outros em diversidade metabólica.
•Cerca de 4000 espécies conhecidas e estima-se que existam de 400.000 a 4 milhões de espécies
Ambientes
•Vivem nos mais diversos ambientes
-solo -água
-outros seres vivos
Exploram os ambientes e estabelecem relações de neutralidade (comensalismo), cooperação
Morfologia
• Unicelular
• Podem formar colônias
• Maioria possui diametro de 1-5 µm
• Formas mais comuns:
-Cocos (esféricos); isolados ou associados em arranjos bi e tridimensionais formando correntes, placas ou blocos de
células
-Bacilos (forma alongada, em bastonete); isolados ou em cadeias. Em geral são unicelulares mas podem ser
multicelulares.
Cocos
Enterococcus sp.
Bactéria comensal; cresce no intestino de mamíferos
Escherichia coli
Bactéria mais estudada
Espirilos Vibriões
Leptospira interrogans
Bactéria que causa leptospirose
Vibrio cholerae
Bactéria que causa cólera
Salmonella
• Fornecem adesão ao substrato
• Unem bactérias umas às outras possibilitando troca de materia lgenético
Fimbrias ou pili Flagelos
• Filamentos formados pela proteína flagelina que se projeta da superfície celular
De todos estes tipos celulares,
quais são os parentes vivos mais
próximos dos procariotos
envolvidos com a origem dos
• Cianobactérias (algas azuis esverdeadas). Tranformam energia luminosa em energia química. Consomem CO2, liberam O2.
• Responsáveis pelo aparecimento do oxigênio na atmosfera terrestre a 2,5 bilhões de anos.
• Podem viver livres ou formar colônias
• Utilizam clorofila a para fotossíntese e liberam gás oxigênio
• Possuem sistema de membrana interna
altamente organizados chamados lamelas fotossintetizantes ou
tilacóides que lembram cloroplastos.
Cloroplastos de eucariotos são derivados de cianobactérias por endossimbiose
• Rickettsia (parasita intracelular)
•Aroveitamento do oxigênio atmosférico (2,5 bilhões de anos). Respiração.
• Causadora do tifo
• Parente vivo mais próximo das Mitocôndrias.
Quais as etapas para o surgimento da célula eucariota?
• Surgimento de uma
superfície celular flexível
• Surgimento de um
citoesqueleto
• Surgimento de um
envelope nuclear
• O aparecimento de
vesículas digestivas
• A aquisição
endossimbiótica de
Superfície celular flexível
• Pode dobrar e se desenvolver
internamente (área de superfície para trocas gasosas e de nutrientes)
• Aumenta a velocidade de trocas com o meio
externo
Mudanças na estrutura celular
Funções adquiridas pela célula
• Citoesqueleto:
Controle de mudanças da forma
Distribuição cromossomos na divisão celular Transporte de materiais internamente
Emissão de pseudópodes Invaginações
• Membranas internas:
Delimitação de organelas e vesículas (Retículo Endoplasmático, Complexo de Golgi)
- Primeiro evento endossimbiótico :
• Para sobrevivência no ambiente aeróbio (reativo – agressivo) os fagócitos
primitivos ingeriram e incorporaram um procarioto que se tornou endossimbionte originando os peroxissomos.
Endossimbiose e organelas
Segundo evento endossimbiótico :
• Passo crucial para os eucariotos, foi quando os fagócitos
primitivos ingeriram e incorporaram um procarioto que evoluiu originando as mitocôndrias. Troca de material genético e
dependência.
Mitocôndrias
• Procariotos anaeróbios, não fotossintetizantes ingeriram aeróbios em grande número
• Alguns persistiram no citoplasma e continuaram a respirar
• Este citoplasma se tornou o lar deste procarioto
• Eficiência maior de transferência de elétrons para o O2
• Relação simbiótica estabelecida
• Algumas funções do aeróbio foram transferidas para o hospedeiro
• Transferência de genes para o núcleo do hospedeiro
• Hospedeiro se tornou dependente da capacidade respiratória do aeróbio
Endossimbiose e organelas
Terceiro evento endossimbiótico :
• Alguns eucariotos incorporaram procariotos relacionados às atuais cianobactérias originando os cloroplastos. Troca de material genético e dependência.
Cloroplastos
• Célula eucariótica ancestral continha peroxissomos, mitocôndria, envelope nuclear, RE, Golgi
• Ingeriu procariotos fotossintetizantes assemelhados com as cianobactérias
RESUMO:
RESUMO:
Evidências
• Similaridade na estrutura e bioquímica entre bactérias aeróbias/mitocôndria e cianobactérias/cloroplasto
• Mitocôndria e cloroplasto contêm DNA circular, sem proteínas associadas
• O DNA das organelas codifica rRNA e tRNA semelhantes aos de procariotos
Origem dos Eucariotos
Segundo a teoria endossimbiôntica poderíamos encontrar células
eucariotas sem Mitocôndrias
Animals
Fungi
Coanozoa
Plants / green algae Ciliates + apicomplexa Sramenopolis Red Algae Dictyostellum Entamoebae Euglenozoa Physarum Percolozoa Trichomonas Giardia Microsporidia Mitocôndria
?
(G. lamblia é um parasita
Multicelulares
Qual foi a vantagem evolutiva que resultou no aparecimento dos organismos multicelulares?
Filo Molusca Filo Molusca
Filo Arthropoda Filo Arthropoda
Filo Annelida
As origens da multicelularidade
• Um dos eventos mais enigmáticos da história da Terra
• A multicelularidade parece ter surgido várias vezes, independentemente, em eucariotos
O que é multicelularidade?
• Presença de tipos celulares diferenciados
durante o desenvolvimento da colônia
• Coordenação de funções chave para a
sobrevivência da colônia de células
• Desenvolvimento a partir de uma única célula, o
embrião
Quando surgiram os primeiros
organismos multicelulares?
• Pré-cambriano, 600 ma
• Níveis de O2 aumentaram para cerca de 5% do atual
• Acredita-se que esta nova atmosfera, rica em O2, apresentou as condições
necessárias para o surgimento de células maiores e organismos mais complexos
Fauna de Ediacara
Datam do período de 670 a 550 milhões de anos. Animais aquáticos sem partes
rígidas.
Como pode ter se formado um
organismo multicelular?
Associação de unicelulares originaram colônias.
Como?
Células filhas permaneceram unidas após a divisão celular. O grupo das algas verdes pode
Algas verdes
Existem diferentes formas de complexidade: espécies unicelulares, coloniais e multicelulares
Adaptações dos primeiros
organismos multicelulares
• A vida em colônia, com coordenação de funções, exige adaptações novas nestas células:
• Comunicação celular
• Adesão celular
Diferenciação celular
• Durante o desenvolvimento do embrião ocorre a diferenciação das células
– Elas assumem estrutura, forma, bioquímica e
funções diferentes
• Corpo humano: ~ 100 trilhões de células
Versatilidade da célula
eucariótica
• As células formadas após cada ciclo de divisão
celular são idênticas à célula-mãe
• Portanto, contêm o mesmo conteúdo de
informação genética
• Em pouquíssimos casos existe perda de
material genético, p.ex., glóbulos vermelhos
Regulação da expressão do
genoma
• A resposta para a pergunta é esta: atividade regulada de genes e seus produtos
• Especialização depende de mudanças na expressão gênica, e não na perda e
Diferenciação celular
Segregação assimétrica de Proteínas específicas ativadoras de genes
(fatores de transcrição)
Como células do coração são tão diferentes de
Bibliografia
Purves, W.K. , Sadava, D.; Orians, G.H.; Heller H.C.
Vida – a Ciência da Biologia. 6ª edição, Porto Alegre
RS: Artmed, 2005 (cap. 4 – vol. 1; cap. 27, vol. 2)
