A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA

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1 A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA Osmundo Brilhante Brasília, DF

2 Bioquímica: O Conceito A bioquímica, anteriormente chamada de química biológica ou fisiológica, é uma ciência interdisciplinar que estuda principalmente a química dos processos biológicos que ocorrem em todos os seres vivos. É voltada principalmente para o estudo e tecnologia da estrutura e função de componentes celulares como proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos e outras biomoléculas.surgiu a partir das investigações de fisiologistas e químicos sobre compostos e conversoes químicas em seres humanos e plantas no século XIX. O termo bioquímica foi proposto pelo químico e médico alemão Carl Neuberg em 1903, embora no século 19 grandes pesquisadores como Wohler, Liebig, Pasteur e Claude Bernard estudassem a química da vida sobre outras denominações. Carl Neuberg ( )

3 O Big Bang: A Origem do Universo Fred Hoyle ( ) e George Gamow ( ): o primeiro, mais teórico, defende de um universo eterno e infinito; o segundo, mais experimental, é um dos criadores da famosa teoria do Big Bang - que postula que tudo começou com uma grande explosão. Atualmente, a proposta de Gamow é a mais aceita pela comunidade científica. Fred Hoyle ( ) George Gamow ( )

4 Radiação Cósmica de Fundo confirmou a teoria do universo inflacionário (vulgarmente conhecida como Big Bang), proposta por Georges Lemaitre e George Gamow, em décadas anteriores, 1965

5 Gamow, a Explosão e a Teoria da Expansão Formação dos elementos químicos Predominância de Hidrogênio seguida de Helio Hidrogênio + Helio = 99,9% de todo universo Elementos mais pesados = 0,1% do universo

6 Tabela Periódica dos Elementos Químicos Mendeleyev ( ) 1870

7 O Universo e a Via Láctea Galáxias: 100 bilhões Cada galáxia: 100 bilhões de estrelas O numero de planetas não e claro, mas em pelo menos um a vida evoluiu Diâmetro: 100 mil anos-luz Centro da galáxia a Terra: 27 mil anos-luz

8 A Terra Atração gravitacional Terra extremamente quente Ausência de atmosfera Mundo pré-biótico Concepção artística

9 A Vida na Terra Terra Pré Biótica Terra Biótica Acelular Unicelular Multicelular Evolução Química

10 Pasteur e a Geração Espontânea Aristóteles (384 a.c. 322 a.c.) Louis Pasteur ( )

11 Síntese Pré Biótica de Moléculas Orgânicas Simples 1938 A. I. Oparin ( ) J. B. S. Haldane ( ) A vida existente no planeta Terra se originou no próprio planeta Terra a partir de substâncias que já existiam no próprio planeta Terra antes do aparecimento da Vida

12 Produção Abiótica de Biomoléculas AMINOÁCIDO Stanley Miller ( ) PROTEINAS VIDA Harold Urey ( )

13 Célula x Célula Metabólica Terra Pré Biótica Terra Biótica Acelular Unicelular Multicelular Evolução Química

14 Síntese Pré Biótica de Moléculas Orgânicas Simples Terra Pré Biótica Terra Biótica Acelular Unicelular Multicelular Evolução Química A palavra estromatólito vem do grego, de stroma que significa camada e de lithos que significa rochas; Os estromatólitos são um dos vestígios de vida mais antigos na Terra, foram encontrados à 3,5 mil milhões de anos; Estromatólitos são fósseis que foram originados por bactérias e cianofitas que, ao captarem os carbonatos existentes nos meios onde viviam, e ao metabolizá-los, os depositavam nas suas membranas celulares e, assim, foram-se desenvolvendo em camadas sucessivas, alternando com partículas sedimentares sobre um substrato rígido. Estas estruturas podem assumir diferentes formas, como esteiras microbianas, camadas, domos, colunas e oncólitos.

15 A Fundamentação Química 2770 a.c. Compostos orgânicos: compostos que poderiam ser obtidos a partir de organismos vivos; Uma força vital era necessária para a síntese de um composto orgânico; Compostos inorgânicos: originados de fontes não-vivas, como minerais; Nicolas Lémery ( ) As substâncias encontradas na natureza eram divididas, em três grandes reinos: Animal, Vegetal e Mineral; Tanto o reino vegetal como o reino animal são constituídos por seres vivos ou orgânicos; Carl Wilhelm Scheele ( ) Conseguiu isolar compostos orgânicos de produtos animais e vegetais: uva ácido tartárico, limão ácido cítrico, leite ácido lático, gordura glicerina, urina uréia Torbern Olof Bergman ( ) Compostos orgânicos: compostos extraídos dos organismos vivos, vegetais e animais; Compostos Inorgânicos: compostos extraídos do reino mineral;

16 A Fundamentação Química A bioquímica tenta explicar as formas e as funções biológicas em termos químicos; Simplicidade do mundo mineral x complexidade do mundo vivo; Alquimia é uma prática antiga que combina elementos da Química, Antropologia, Astrologia, Magia, Filosofia, Metalurgia, Matemática, Misticismo e Religião; Verificou que a combustão de todo composto orgânico originava sempre gás carbônico e água, com isso deduziu que as plantas e os animais continham o elemento carbono, e também poderiam ter hidrogênio e oxigênio e, às vezes, nitrogênio, enxofre e fósforo; Esses elementos foram chamados de elementos organóides (isto é, geradores dos seres vivos). Lavoisier estava interessado em saber como é que estes elementos poderiam originar os compostos orgânicos. O Alquimista Sir William Fettes Douglas ( ) Antoine Laurent de Lavoisier ( )

17 A Fundamentação Química Jöns Jacob Berzelius ( ) Vitalismo (Teoria da Força Vital) Compostos orgânicos: compostos que poderiam ser obtidos a partir de organismos vivos; Uma força vital era necessária para a síntese de um composto orgânico; Compostos inorgânicos: originados de fontes não-vivas, como minerais; Considerava-se que um composto inorgânico não podia ser transformado em um orgânico pelo homem; Em 1808 Berzelius definiu Química Orgânica - parte da Química que estuda os compostos orgânicos; Química Inorgânica - parte da Química que estuda os compostos inorgânicos; Friedrich Wöhler ( )

18 A Fundamentação Química Sintetizou o acetileno e 1866 obteve, por aquecimento, a polimerização do acetileno em benzeno, que confirma a derrubada da Teoria da Força Vital; Marcellin P. E. Berthelot ( ) Teoria Estrutural da Tetravalência do Carbono; Nos compostos orgânicos, o carbono é sempre tetracovalente, exercendo 4 ligações, podendo essas ligações serem representadas por pares eletrônicos ou traços; Propõe a definição da Química Orgânica como o ramo da Química que estuda os compostos de carbono; Friedrich A. Kekulé ( )

19 Versatilidade e Geometria do Carbono

20 Modelos Modernos para a Origem da Vida PANSPERMIA Os cometas poderiam ter contribuído no aporte de compostos orgânicos à Terra primitiva; Condritos carbonáceos MODELOS HIDROTERMAIS Nas últimas três décadas, a atividade das fendas hidrotermais submarinas tem sido alvo de investigações no sentido de avaliar o seu possível papel no surgimento da vida; Fumarolas negras

21 Modelos Modernos para a Origem da Vida O Mundo RNA Walter Gilbert, A proposição do "Mundo do RNA" (RNA world) feita por Walter Gilbert em 1986, é considerada pela maioria dos cientistas a etapa mais bem conhecida no campo da origem da vida, e talvez a única em que se tenha claramente ultrapassado o domínio da especulação. Ela supõe que antes das células modernas, o RNA era o material genético e era ele que catalisava as reações químicas nas células primitivas.

22 Evolução Celular Célula-mãe ou procarioto ancestral surgiu a 3,5 bilhões de anos Similaridade nos processos bioquímicos e de transferência da informação genética

23 Resumo da Evolução da Vida na Terra

24 Organismos Modernos Unificação celular; Unidade celular; Características em comum;

25 O Homem Dürer, Museu Nacional del Prado, em Madrid