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dezembro 5, 2008

Origens da Vida

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Ao longo dos séculos, várias hipóteses foram formuladas por filósofos e cientistas na tentativa de explicar como teria surgido a vida em nosso planeta. Até o século XIX, imaginava-se que os seres vivos poderiam surgir não só a partir do cruzamento entre si, mas também a partir da matéria bruta, de uma forma espontânea. Essa idéia, proposta há mais de 2 000 anos por Aristóteles, era conhecida pôr geração espontânea ou abiogênese. Os defensores dessa hipótese supunham que determinados materiais brutos conteriam um “princípio ativo”, isto é, uma “força” capaz de comandar uma série de reações que culminariam com a súbita transformação do material inanimado em seres vivos.

O grande poeta romano Virgílio (70 a.C.-19 a.C.), autor das Écoglas e da Eneida, garantia que moscas e abelhas nasciam de cadáveres em putrefação. Já na Idade Média, Aldovandro afirmava que, o lodo do fundo das lagoas, poderiam, poderiam nascer patos e morcegos. O padre Anastásio Kircher (1627-1680), professor de Ciência do Colégio Romano, explicava a seus alunos que do pó de cobra, espalhado pelo chão, nasceriam muitas cobras.

No século XVII, o naturalista Jan Baptiste van Helmont (1577-1644), de origem belga, ensinava como produzir ratos e escorpiões a partir de uma camisa suada, germe de trigo e queijo.

Nesse mesmo século, começaram a surgir sábios com novas ideias, que não aceitavam a abiogênese e procuravam desmascará-la, com suas experiências baseadas no método científico.

 

Abiogênose X biogênese

 

Em meados do século XVII, o biólogo italiano Francesco Redi (elaborou experiências que, na época, abalaram profundamente a teoria da geração espontânea. Colocou pedaços de carne no interior de frascos, deixando alguns abertos e fechando outros com uma tela. Observou que o material em decomposição atraía moscas, que entravam e saíam ativamente dos frascos abertos. Depois de algum tempo, notou o surgimento de inúmeros “vermes” deslocando-se sobre a carne e consumindo o alimento disponível. Nos frascos fechados, porém, onde as moscas não tinham acesso à carne em decomposição, esses “vermes” não apareciam . Redi, então, isolou alguns dos “vermes” que surgiram no interior dos frascos abertos, observando-lhes o comportamento; notou que, após consumirem avidamente o material orgânico em putrefação, tornavam-se imóveis, assumindo um aspecto ovalado, terminando por desenvolver cascas externas duras e resistentes. Após alguns dias, as cascas quebravam-se e, do interior de cada unidade, saía uma mosca semelhante àquelas que haviam pousado sobre a carne em putrefação.

A experiência de Redi favoreceu a biogênese, teoria segundo a qual a vida se origina somente de outra vida preexistente.

Quando Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), na Holanda, construindo microscópios, observou pela primeira vez os micróbios, reavivou a polêmica sobre a geração espontânea, abalando seriamente as afirmações de Radi.

Foi na Segunda metade do século passado que a abiogênese sofreu seu golpe final. Louis Pasteur (1822-1895), grande cientista francês, preparou um caldo de carne, que é excelente meio de cultura para micróbios, e submeteu-o a uma cuidadosa técnica de esterilização, com aquecimento e resfriamento. Hoje, essa técnica é conhecida como “pasteurização”.

Uma vez esterilizado, o caldo de carne era conservado no interior de um balão “pescoço de cisne”.

Devido ao longo gargalo do balão de vidro, o ar penetrava no balão, mas as impurezas ficavam retidas na curva do gargalo. Nenhum microrganismo poderia chegar ao caldo de carne. Assim, a despeito de estar em contato com o ar, o caldo se mantinha estéril, provando a inexistência da geração espontânea. Muitos meses depois, Pasteur exibiu seu material na Academia de Ciências de Paris. O caldo de carne estava perfeitamente estéril. Era o ano de 1864. A geração espontânea estava completamente desacreditada.

 

Como surgiu o primeiro ser vivo?

 

Desmoralizada a teoria da abiogênese, confirmou-se a idéia de Prayer: Omne vivium ex vivo, que se traduz por “todo ser vivo é proveniente de outro ser vivo”. Isso criou a seguinte pergunta: se é preciso um ser vivo para originar outro ser vivo, de onde e como apareceu o primeiro ser vivo?

Tentou-se, então, explicar o aparecimento dos primeiros seres vivos na Terra a partir dos cosmozoários, que seriam microrganismos flutuantes no espaço cósmico. Mas existem provas concretas de que isso jamais poderia ter acontecido. Tais seres seriam destruidor pelos raios cósmicos e ultravioleta que varrem continuamente o espaço sideral.

Em 1936, Alexander Oparin propõe uma nova explicação para o origem da vida. Sua hipótese se resume nos seguintes fatos:

  • Na atmosfera primitiva do nosso planeta, existiriam metano, amônia, hidrogênio e vapor de água.
  • Sob altas temperaturas, em presença de centelhas elétricas e raios ultravioleta, tais gases teriam se combinado, originando aminoácidos, que ficavam flutuando na atmosfera.
  • Com a saturação de umidade da atmosfera, começaram a ocorrer as chuvas. Os aminoácidos eram arrastados para o solo.
  • Submetidos a aquecimento prolongado, os aminoácidos combinavam-se uns com os outros, formando proteínas.
  • As chuvas lavavam as rochas e conduziam as proteínas para os mares. Surgia uma “sopa de proteínas” nas águas mornas dos mares primitivos.
  • As proteínas dissolvidas em água formavam colóides. Os colóides se interpenetravam e originavam os coacervados.
  • Os coacervados englobavam moléculas de nucleoproteínas. Depois, organizavam-se em gotículas delimitadas por membrana lipoprotéica. Surgiam as primeiras células.
  • Essas células pioneiras eram muito simples e ainda não dispunham de um equipamento enzimático capaz de realizar a fotossíntese. Eram, portanto, heterótrofas. Só mais tarde, surgiram as células autótrofas, mais evoluídas. E isso permitiu o aparecimento dos seres de respiração aeróbia.
  • Atualmente, se discute a composição química da atmosfera primitiva do nosso planeta, preferindo alguns admitir que, em vez de metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, existissem monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrogênio molecular e vapor de água.

Oparin não teve condições de provar sua hipótese. Mas, em 1953, Stanley Miller, na Universidade de Chigago, realizou em laboratório uma experiência. Colocou num balão de vidro: metano, amônia, hidrogênio e vapor de água. Submeteu-os a aquecimento prolongado. Uma centelha elétrica de alta tensão cortava continuamente o ambiente onde estavam contidos os gases. Ao fim de certo tempo, Miller comprovou o aparecimento de moléculas de aminoácido no interior do balão, que se acumulavam no tubo em U.

Pouco tempo depois, em 1957, Sidney Fox submeteu uma mistura de aminoácidos secos a aquecimento prolongado e demonstrou que eles reagiam entre si, formando cadeias peptídicas, com o aparecimento de moléculas protéicas pequenas.

As experiências de Miller e Fox comprovaram a veracidade da hipótese de Oparin.

 

Formação de Glicogênio

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Formação de Glicogênio

A formação de glicogênio, molécula de reserva energética nos animais, ocorre no fígado e nos músculos, através de ligações entre glicoses, estimulada pela insulina (excesso de glicose).

Resumo das Vias Catabólicas Geradoras de Energia

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Figura - Resumo das Vias Catabólicas Geradoras de Energia

Figura - Resumo das Vias Catabólicas Geradoras de Energia

Degradação de glicogênio

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Degradação de glicogênio

Ocorre no fígado e nos músculos, estimulado pelo hormônio glucagón, quando se tem uma baixa glicemia (pouca glicose sanguínea).

Chamada também de glicogenólise.

Oxidação de Ácidos Graxos e Aminoácidos

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Oxidação de Ácidos Graxos

 

Ocorre no interior das mitocôndrias, usa como fonte de energia as gorduras obtidas na alimentação. A oxidação completa é uma relação entre a b-oxidação (conversão dos ácidos graxos em acetil-CoA, opelo ciclo de Lynen) e ciclo de Krebs (oxidação do acetil-CoA a CO2), com produção de NADH e de FADH2.

Oxidação de Aminoácidos

A oxidação de Aminoácidos ocorre no fígado, onde o aminoácido perde o seu grupamento amino que é transferido para um ceto-ácido.

Desse processo, chamado desaminação oxidativa, há a formação de uma molécula de NH4, que pode ser excretada do organismo após ser convertida a uréia.

Via Glicolítica – Catabolismo de Carboidratos

Filed under: Biologia,Metabolismo,Vias catabólicas — web3g @ 3:08 am
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Glicólise

A glicólise ou glucólise é a sequência metabólica de várias reações enzimáticas, na qual a glicose é oxidada produzindo duas moléculas de Ácido pirúvico e dois equivalentes reduzidos de NAD+, que ao serem introduzidos na cadeia respiratória, produzem duas moléculas de ATP. Os organismos primitivos se originaram num mundo cuja atmosfera carecia de O2 e, por isto, a glicólise é considerada a via metabólica mais primitiva, presente em todas as formas de vida actuais.

Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs, tricarboxílico ou do ácido cítrico, corresponde à uma série de reações químicas que ocorrem na vida da célula e seu metabolismo.

Descoberto por Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981). O ciclo é executado na mitocôndria dos eucariotes e no citoplasma dos procariotes. Trata-se de uma parte do metabolismo dos organismos aeróbicos (utilizando oxigênio da respiração celular); organismos anaeróbicos utilizam outro mecanismo, como a glicólise = outro processo de fermentação independente do oxigênio.

O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, catabólica e anabólica , com a finalidade de oxidar a acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtém da degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos a duas moléculas de CO2. Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil CoA (coenzima A) por acção da enzima piruvato desidrogenase. Este composto vai reagir com o oxaloacetato que é um produto do ciclo anterior formando-se citrato. O citrato vai dar origem a um composto de cinco carbonos, o alfa-cetoglutarato com libertação de NADH, e de CO2. O alfa-cetoglutarato vai dar origem a outros compostos de quatro carbonos com formação de GTP, FADH2 e NADH e oxaloacetato.

Após o ciclo de krebs ocorre outro processo denominado fosforilação oxidativa.

Fosforilação Oxidativa

A fosforilação oxidativa é o processo metabólico de síntese de ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória.

Todo o processo depende de dois fatores, a energia livre obtida do transporte de elétrons e armazenada na forma de gradiente de íons hidrogênio e uma enzima transportadora denominada ATPsintase.

Durante o fluxo de elétrons há liberação de energia livre suficiente para a síntese de ATP em 3 locais da cadeia respiratória: Complexos I, III e IV. Estes locais são denominados “SÍTIOS DE FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA”. Nestes locais a liberação de energia livre é em quantidade equivalente à necessária para a síntese do ATP.

Fermentação

A fermentação é um processo anaeróbio de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microorganismos, tais como bactérias e fungos, chamados nestes casos de fermentos.

Exemplo de fermentação é o processo de transformação dos açúcares das plantas em álcool, tal como ocorre no processo de fabricação da cerveja, cujo álcool etilico é produzido a partir do consumo de açúcares presentes no malte, que é obtido através da cevada germinada.

Outro exemplo é o da massa do [bolo,pao..] onde os fermentos (leveduras) consomem amido. Esses fungos começam a digerir o açúcar da massa do pão, liberando CO2 (gás carbônico), que aumenta o volume da massa.

De um modo geral o termo fermentação também é usado na biotecnologia para definir processos aeróbios.

Há dois tipos de fermentação:

  1. Fermentação aeróbica: ocorre na presença de oxigênio do ar, como por exemplo em: Ácido cítrico e Penicilina.
  2. Fermentação Anaeróbica: ocorre na ausência de oxigênio, como por exemplo em: Iogurte, Vinagre, Cerveja e Vinho.

Não deve ser confundida com a respiração anaeróbica (processo no qual algumas bactérias produzem energia anaerobicamente formando resíduos inorgânicos). A fermentação é usada na conserva de alimentos (por exemplo, de chucrute).

Níveis de organização biológica

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Átomo: Menor partícula estável da matéria, capaz de conservar as características de um elemento químico.
Molécula: Conjunto de átomos.
Célula: Conjunto de moléculas organizadas formando a unidade morfofuncional da maioria dos seres vivos.
Tecido: Conjunto de células semelhantes em forma e função.
Órgão: Conjunto de tecidos.
Sistema: Conjunto de órgãos capazes de realizar uma tarefa específica no organismo.
Organismo: Conjunto de sistemas capazes de alimentar, reproduzir e evoluir.
População: Conjunto de organismos da mesma espécie delimitados geograficamente, ou seja, que convivem em uma região comum.
Comunidade: Conjunto de populações delimitadas geograficamente.
Ecossistema: Conjunto de fatores bióticos e abióticos que se interagem em um ambiente delimitado.
Biosfera: Conjunto de ecossistemas que recobrem a superfície terrestre.

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