A Célula. Origem e evolução. Procariotas e Eucariotas

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1 A Célula Origem e evolução Procariotas e Eucariotas

2 A primeira célula Como surgiu a vida e como se formou 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).

3 A primeira célula Como surgiu a vida e como se formou a primeira célula? descarga eléctrica 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, carbohidratos e ácidos gordos água calor tubo em U moléculas orgânicas alanina,; aspartato; glutamato, glicina, urea; ácido láctico; ácido acético; ácido fórmico;... Uma experiência típica simulando as Condições primitivas na terra

4 O mundo do RNA A primeira célula Etapa 2. Polimerização espontânea de moléculas em macromoléculas. formaram se proteínas, lípidos, RNA e oligossacarídeos. O RNA, dotado de autoreplicação, promoveu a reprodução e a evolução. Autoreplicação do RNA

5 A primeira célula Organização da Célula e dos Organismos Etapa 3. A primeira célula formou se quando o RNA foi rodeado por uma membrana composta por fosfolípidos

6 Procariotas e Eucariotas Comparação entre células procarióticas e eucarióticas CARACTERÍSTICAS PROCARIOTAS EUCARIOTAS Núcleo ausente presente Diâmetro da célula ~ 1 μm μm Citosqueleto ausente presente Organelos citoplasmáticos ausentes presente Cromossomas 1 molécula de DNA circular várias lineares Tamanho de DNA 1 5 milhões de pbs milhões de pbs

7 Procariotas As 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 filiação entre as bactérias actuais

8 Procariotas A maioria das bactérias tem uma forma esférica (coco), em bastonete (bacilo) ou espiralada (espirilo), e um diâmetro de 1 10 μm

9 Procariotas: têm uma estrutura relativamente simples Membrana citoplasmática: formada por 2 camadas de fosfolípidos; permeável a alguns gases (O2, CO2) e àágua; 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. membrana citoplasmática DNA Electromicrofotografia de Escherichia coli do tracto intestinal humano parede celular

10 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 ~ ribossomas responsáveis pela síntese de proteínas. membrana citoplasmática DNA parede celular Electromicrofotografia de Escherichia coli do tracto intestinal humano

11 Célula Eucariótica Organização da Célula e dos Organismos Como as células procarióticas, as células eucarióticas são rodeadas por uma membrana citoplasmática e contêm ribossomas. No entanto, a célula eucariótica é mais complexa e contém um núcleo, organelos citoplasmáticos e um citoesqueleto.

12 Célula Eucariótica Núcleo: éo maior organelo da célula; contém o DNA e éo sítio de síntese dos RNAs. Mitocôndria: sítio do metabolismo oxidativo que gera a maioria do ATP celular Aparelho de Golgi: sítio de glicosilação das proteínas e do seu transporte para outros locais na célula. Retículo endoplasmático rugoso e liso: sítio de síntese de glicoproteínas e lípidos respectivamente REL RER ribossomas mitocôndria

13 Célula Eucariótica Filamentos de actina subjacentes à membrana duma célula animal, preparados por criofractura Citosqueleto: responsável pelos movimentos da célula e dos organelos. Éuma rede citoplasmática de filamentos proteicos que determina a forma da célula e organiza o citoplasma. Outros organelos: 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

14 Dos Procariotas aos Eucariotas 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 égeralmente aceite e conhecida por endossimbiose.

15 Dos Procariotas aos Eucariotas A hipótese da endossimbiose torna se particularmente plausível quando comparamos 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). célula hospedeira zona de clivagem cianobactéria Uma parente de cianobactérias actuais que vive em simbiose permanente com uma outra célula. Na figura, a cianobactéria está a dividir se