A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA Osmundo Brilhante Brasília, DF
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 (1877-1956)
O Big Bang: A Origem do Universo Fred Hoyle (1915-2001) e George Gamow (1904-1968): 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 (1915-2001) George Gamow (1904-1968)
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
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
Tabela Periódica dos Elementos Químicos Mendeleyev (1834-1907) 1870
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
A Terra Atração gravitacional Terra extremamente quente Ausência de atmosfera Mundo pré-biótico Concepção artística
A Vida na Terra Terra Pré Biótica Terra Biótica Acelular Unicelular Multicelular Evolução Química
Pasteur e a Geração Espontânea Aristóteles (384 a.c. 322 a.c.) Louis Pasteur (1822-1895)
Síntese Pré Biótica de Moléculas Orgânicas Simples 1938 A. I. Oparin (1894 1980) J. B. S. Haldane (1892-1964) 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
Produção Abiótica de Biomoléculas AMINOÁCIDO Stanley Miller (1930 2007) PROTEINAS VIDA Harold Urey (1893 1981)
Célula x Célula Metabólica Terra Pré Biótica Terra Biótica Acelular Unicelular Multicelular Evolução Química
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.
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 (1645 1715) 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 (1742 1786) 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 (1735-1784) Compostos orgânicos: compostos extraídos dos organismos vivos, vegetais e animais; Compostos Inorgânicos: compostos extraídos do reino mineral;
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 (1822-1891) Antoine Laurent de Lavoisier (1743 1794)
A Fundamentação Química Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) 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 (1800 1882)
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 (1827-1907) 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 (1829-1896)
Versatilidade e Geometria do Carbono
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
Modelos Modernos para a Origem da Vida O Mundo RNA Walter Gilbert, 1932- 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.
Evolução Celular Célula-mãe ou procarioto ancestral surgiu a 3,5 bilhões de anos Similaridade nos processos bioquímicos e de transferência da informação genética
Resumo da Evolução da Vida na Terra
Organismos Modernos Unificação celular; Unidade celular; Características em comum;
O Homem Dürer, 1507. Museu Nacional del Prado, em Madrid