Origem da Vida -...

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    Origem da Vida:

    das molculas ao LUCA

    Big-Bang

    Aleksandr Friedmann e George EdouardLemaitre, publicaram solues alternativaspara as equaes de Einstein, abandonandoa noo do universo esttico.

    No incio era a singularidade.

    Aps a grande exploso o universocomearia a se expandir, formando, medida que a expanso ocorria, oselementos.

    Aps o Big Bang a matria coalesce e combina para formar . . .

    Galxias

    Estrelas

    Planetas

    Origem do sistema solar

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    Origem da Terra

    Aps um perodo de intensa atividade vulcnica, a Terra se esfria, e o vapor dgua na atmosfera se

    condensa, formando a hidrosfera.

    gua lquida se forma na Terra6 a 5 b.a.a. (bilhes de anos atrs)

    Evoluo qumica

    Evoluo Qumica pr-bitica 4,6 a 3,8 b.a.a.

    Sntese abitica de monmeros

    Experimento de Miller em 1953

    Polimerizao de monmeros orgnicos

    Coacervados

    Microesferas Proteinides

    Liposomes

    O mundo do RNA

    Atmosfera primitiva

    Muitos pesquisadores no inicio do sculopassado, assumiam que a atmosfera era amesma desde sua origem: O2, N2 e CO2.

    Stanley Miller, props uma atmosferaconstituda de amnia, metano,hidrognio e vapor de gua.

    No seu experimento conseguiu produziraminocidos e bases nitrogenadas. Emseu modelo no existia O2 na atmosfera.

    Em seus experimentos Miller tambmconseguiu sintetizar cianeto dehidrognio (HCN) e formaldeido (CH2O).

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    Atmosfera primitiva Kuhn em 1956, calculou baseando-se na

    atmosfera proposta por Miller, que para estaevoluir at a atmosfera atual, o processo levaria 2bilhes de anos.

    Abelson, props que a atmosfera era constitudade gua, gs carbnico e hidrognio molecular.Esta mistura capaz de sintetizar HCN, que precursor de aminocidos e bases nitrogenadas.

    Pesquisadores isolaram adenina de uma soluode cianeto de hidrognio previamente aquecida

    Ponnamperuma, relatou resultados semelhantesquando esta mistura era exposta a luz ultravioleta

    Atmosfera primitiva Harada e Fox em 1964, obtiveram 12

    aminocidos a partir de uma mistura demetano, amnia e gua, expostos a altastemperaturas em um tubo contendo slicagel

    Muitos especialistas criticaram osexperimentos de Miller, afirmando queem uma atmosfera altamente redutora ocarbono no estaria em combinao como hidrognio e sim com o oxignio, e onitrognio estaria em sua formamolecular e no como amnia

    O problema do Fsforo?

    Origem da vida

    A origem da vida parece... Quase ummilagre, tantas so as condies que teriamde ter sido satisfeitas para faz-laacontecer. (Francis Crick)

    Evidencias geolgicas mostram a existnciade vida no planeta h aproximadamente 3,5 3,8 bilhes de anos.

    O que vida?

    Vida pode ser definida operacionalmente, comoum sistema de hierarquia estrutural que adquiriudurante um processo evolutivo a habilidade deestocar e processar a informao necessriapara uma perfeita reproduo (Gatlin, 1972).

    Teoria abiognica

    Anaximandro e Xenofano - A vida surgia da matriaamorfa por influncia do calor.

    Aristteles - A vida era formada por um principiopassivo, a matria, e um principio ativo, a forma.

    Paracelsus - Uma fora vital Spiritus vitae.

    Descartes - Um processo natural que ocorria sobcircunstncias pouco conhecidas.

    Teoria abiognica

    Buffon - Props queapenas microrganismoseram criados da matriaamorfa.

    Louis Pasteur -Derruboudefinitivamente a teoriaabiognica

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    Panspermia

    Postulada por Arrhenius, diz que a vida na Terra

    poderia ter vindo de outro planeta.

    Esporos de Bacillus subtilis exibem alto grau de

    resistncia a inativao em vrias condies fsicas.

    Tardigrados exibem criptobiose: o contedo de

    gua de seus corpos pode ser reduzido de 85%

    para apenas 3%

    H 3,8 bilhes de anos a atmosfera de Marte

    poderia ser semelhante da Terra hoje e meteoros

    de l podem ter trazido vida para c!

    No explica a origem da vida!!!

    Criptobiose eles podem resistir a temperaturas de -270oC a 150oC, a fontes de radiao extrema de raio-X e sobreviver assim por muitos anos

    Tardgrados Filo Tardigrada

    Meteorito de Marte encontrado no Polo Sul

    com supostos microrganismos - artefatoA primeira molcula biolgica?

    O mundo da informao

    Haldane Na decada de 1920, foi o

    primeiro a propor um mundo informacional.

    Crick, Woese, Cech Os principais

    defensores.

    Por que RNA e no DNA?

    Bases tericas: Tripla funo do RNA, ATP

    como molcula energtica, no produo de

    timina em condies abiticas.

    O mundo da informao

    Em 1981 Altman e Cech, descobriram um RNAque apresentava atividade cataltica.

    RNAs tem capacidade de evoluoDarwiniana.

    Recentemente vrios estudos em laboratrios,tem sintetizado RNAs com atividadescatalticas.

    Como montar protenas funcionais, a partir deseqncias aleatrias de nucleotdeos?

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    RNA autocatalticoO mundo do metabolismo

    Oparin dcada de 1920 Teoria doscoacervados

    Freemam Dyson e Christian De Duve - Principaisdefensores

    Aminocidos encontram-se possivelmente entreas primeiras e mais abundantes biomolculas.

    Sidney Fox - Sintetizou pequenos peptdeos apartir de aminocidos livres, os quais, tinhamcapacidades catalticas e eram formados atravsde um processo direcionado.

    O mundo do metabolismo

    Saghateliam - Reproduziu alguns peptdeosa partir de outros pr-existentes.

    Esta reproduo no seguia uma evoluotpica Darwiniana

    Como transmitir a informao das protenaspara uma seqncia de nucleotdeos?

    Questes sobre a origem da vida

    Como poderiam ser formadas as primeiras

    molculas? E qual ou quais seriam elas?

    Poderia a vida ter surgido com outras

    molculas, que teriam sido substitudas

    pelas conhecidas atualmente?

    Como foi estabelecido o cdigo gentico?

    Como surgiram os primeiros genes?

    Questes sobre a origem da vida

    O fenmeno vida, seria uma particularidade

    do nosso planeta? Ou seria um imperativo

    csmico?

    Seria a vida uma das etapas de evoluo do

    universo?

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    Mundo da informao

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    Mundo do metabolismo

    LUCA

    Molculas de RNA autnomas, autorreplicantes:mutao, competio por substrato, deriva

    rvore da vida Caractersticas do LUCA

    LUCA (last universal common ancestor) ltimo ancestral comum universal

    Cdigo Gentico definido e universal

    Utilizao dos 20 aminocidos padres

    Utilizao de L-aminocidos

    Utilizao de D-carboidratos

    Informao armazenada no DNA

    Envoltrio lipdico compartimentalizando o metabolismo *

    Caractersticas do LUCA Caractersticas do LUCA

    D-carboidratos

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    A diversificao da vida

    Primeiras formas de vida I

    A vida existe na terra h pelo menos 3,5 bilhes de anos (b.a.) Este registro de organismos foto- ou quimiossintetizantes

    (Groenlndia) redutores de Carbono e produtores de Carbonato.

    Primeiros organismos seriam procariotos heterotrficos e anaerbios que devem ser anteriores a esta data (4 b.a.a.).

    Os primeiros 2,5 b.a. (3,5 a 1,3 b.a.a.) so caracterizados por clulas procariticas de menor complexidade.

    O O2 aumentou na atmosfera a partir de ~ 2 b.a.a.

    Nos prximos 700 m.a. (1300 a ~600 m.a.a.) aparecem as clulas eucariticas como conhecemos hoje.

    As primeiras cianobactrias, que fazem fotossntese baseada em H2O, aparecem h 1 b.a.

    Microfsseisde 3, 5 bilhes de anos atrs

    Apex Chert,

    Oeste daAustrlia

    Cianobactrias esto entre as formas de vida que existiam h bilhes

    de anos

    Os registros mais antigos datam de em torno de 3,5

    bilhes de anos atrs (b.a.a.)

    A partir de 2 b.a.a. O O2aumentou na atmosfera

    pela atividade fotossintezante destas

    algas azuis.

    CianobactriasDomnios da Vida

    Woese e Fox em 1977 revolucionaram opensamento cientifico ao proporem umabipartio dos Procariotos em Archaebacteria eEubacteria

    Em 1990, estes grupos de Procariotos foramelevados categoria de Domnios da vida

    Hoje os seres vivos enquadram-se em um dostrs grandes domnios: Archaea, Bacteria eEukarya

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    Caractersticas dos Archaea

    Foram inicialmente isolados em ambientesextremos (altas temperaturas, altasalinidade, etc)

    Lipdios do tipo isoprenides ramificados eno cidos graxos, estando estes unidos porligaes tipo ter e no tipo ster.

    Modificaes tpicas nos tRNAs

    Possuem uma faixa especfica desensibilidade a antibiticos

    Archaea X Bacteria

    Genes organizados em operns, muitos dos quaisarranjados de modo similar nos dois domnios

    Os RNAms no apresentam "cap" no terminal 5

    Possuem a seqncia Shine-Dalgarno no RNAm

    Possuem genes de metabolismo universal emcomum

    Archaea X Eukarya

    A presena de protenas tipo histonas e aorganizao do cromossomo emnucleossomos

    RNA polimerase similar

    A presena de stios TATA box na regiopromotora

    Fatores de transcrio semelhantes

    Archaea possuem ntrons em alguns genes (*)

    Origem dos Domnios

    1. Os domnios surgiram ao mesmo tempo a partirdo LUCA

    2. Archaea e Bacteria surgiram diretamente apartir do LUCA e Archaea grupo irmo dosEukarya

    3. Archaea e Bacteria surgiram diretamente apartir do LUCA e Eukarya o resultado da fusode linhagens de Archaea e Bacteria

    4. Eukarya surgiu diretamente a partir do LUCA eArchaea e Bacteria seriam produtos de reduognica

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    Transferncias horizontais no incio da vida

    Endossimbiose

    4.000 spp

    270.000 spp 72.000 spp 1,4 milho spp

    80.000 spp

    DIVERSIDADE Domnios e Reinos

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