PERCURSO DA VIDA NA TERRA, UMA HISTÓRIA DE 4,6 BILHÕES DE ANOS.
O conhecimento científico atual, dentre várias teorias, postula que a vida primitiva surgiu na Terra há 3,6 bilhões de anos, conforme proposição do pesquisador russo Aleksandr Ivanovitch Oparin e aceito pela maior parte da comunidade científica.
Desde o início da Terra – Formação com aglutinação de matéria e poeira estelar e agregação de material por impactos de corpos errantes, o planeta está em contínua evolução.
Mesmo após a sua estabilização em torno do sol, a Terra passou por vários eons, eras, épocas e períodos geológicos, que trouxeram profundas transformações que proporcionaram o desenvolvimento da vida como a conhecemos.
Os impactos de corpos provenientes da nuvem de gás e poeira ejetados pelo sol em formação aqueceram o interior do planeta, oportunizando o surgimento das atividades tectônicas.
O movimento do manto em torno de um núcleo sólido fez aparecer forças como um grande dínamo que gerou um campo magnético capaz de prender uma atmosfera em formação.
Também a sua posição em torno do sol, se fez em uma região favorável de habitabilidade onde o calor e a radiação são propícios de modo a permitir a existência de água em estado líquido.
O período que antecedeu ao surgimento da vida, o proterozóico, marcou um mundo afetado por fantásticos cataclismos em sua superfície. O caos reinava imperativo.
Nos primórdios do planeta, o ambiente para a vida era inadequado sob condições de uma atmosfera inóspita contendo metano, amônia, hidrogênio, gás carbônico e vapor de água acumulado na atmosfera pelas violentas erupções vulcânicas.
Segundo Soares (1991), Oparin em seu livro A Origem da Vida, preconiza que essa atmosfera, com o passar do tempo entretanto, sob altas temperaturas e cortada por descargas elétricas e por raios ultra violeta proporcionaram que as moléculas dos seus constituintes primitivos se combinassem nas primeiras moléculas orgânicas de aminoácidos.
Trazidos para a superfície rochosa em convulsão pelas chuvas torrenciais, os aminoácidos sofreram longo aquecimento e por desidratação formaram moléculas proteicas.
Essas moléculas se depositaram em grandes quantidades nas águas superficiais acumuladas nas depressões que se formavam e sofreram combinação, fragmentação e modificações estruturais se diversificando.
Então começaram a se aglutinar e se agrupar em gotículas coloidais denominadas MICROSFERAS PROTENÓIDES ou MICÉLULAS aumentando em volume.
A interpenetração dessas microsferas tornaram as mesmas mais complexas estruturalmente com novas características formando os COACERVADOS mais volumosos envoltos em uma película de água e passaram a se dividir sem que fossem seres vivos.
Possivelmente a interação de outros compostos liberados pela crosta terrestre em transformação, ricos em radicais de fósforo e minerais de argilas, tenham possibilitado o surgimento dos primeiros ácidos nucleicos o RNA.
Da combinação de moléculas protéicas e RNA sob processos catalíticos de certas proteínas que se especializaram, surgiram as nucleoproteínas.
Estas se associaram sendo delimitadas por envoltório de lipídios formando uma película lipoprotéica., originando glóbulos capazes de selecionarem o trânsito de substâncias de dentro para fora e vice versa.
Esse aparato primitivo era o suficiente para o surgimento do DNA, molécula mais estável e capaz de coordenar atividades codificadas tornando possível o início da auto replicação formando as células primitivas instalando a vida proterozóica na Terra.
O caldo enriquecido e abundante em moléculas orgânicas das águas dos mares primitivos foi o substrato nutritivo para obtenção de energia pelos primeiros seres heterotróficos rudimentares.
A vida se especializava lentamente com a anexação de bactérias que se tornaram simbiontes colaborando com a obtenção de uma maior eficiência energética pelas células vivas.
Isso ocorreu através da fagocitose das mitocôndrias e dos cloroplastos que se tornaram parte do aparelhamento vital dos seres vivos superiores.
A diminuição dos nutrientes livres com o passar do tempo gerou uma pressão ambiental, que favoreceu o desenvolvimento da capacidade de fixar a energia do sol em pigmentos dos cloroplastos e a obtenção de uma maior independência do meio, surgindo os primeiros organismos fotossintetizantes precursores das plantas verdes.
Aos poucos, esses organismos fotossintetizantes lentamente foram colocando oxigênio na atmosfera até um ponto em que se acumulou o suficiente para através de transformações químicas, formar o gás OZÔNIO, formando uma camada protetora contra os raios ultravioletas, o que permitiu o desenvolvimento da vida mais complexa. A camada de ozônio permitiu a instalação da vida na superfície do planeta.
Daí por diante, a vida se organizou, se multiplicou e evoluiu lentamente até o aparecimento e estabelecimento dos organismos mais bem equipados capazes de se adaptar e moldar os ambientes, fazendo da biosfera uma estrutura que sustentasse os animais e plantas superiores em interações harmônicas equilibradas e interdependentes até os dias atuais. Até o surgimento do HOMO SAPIENS.
Bibliografia
SOARES, José Luís. O rastro da vida, São Paulo, Moderna, 1991. 96 p.
A CÉLULA E OS SISTEMAS VIVOS
A célula é a unidade básica funcional dos seres vivos onde ocorrem todos os processos de nutrição, respiração energética, síntese de biomoléculas, replicação, e troca de substâncias.
Os processos fisiológicos que ocorrem nos seres vivos resultam das interações químicas entre átomos em ligações iônicas ou covalentes formando moléculas e substâncias que compõem as células.
Como todo sistema vivo, a célula possui como característica chave um PADRÃO DE REDE que rege a sua organização.
O padrão de rede envolve a formação de reações em cadeia, onde cada componente é interconectado e interdependente. O sistema é AUTOPOIÉTICO, ou seja, é capaz de recompor a sua estrutura desgastada, produzindo continuamente a si mesmo, se replicando.
O funcionamento da rede depende de um fluxo de matéria e energia formando ciclos e de um sistema cibernético de retroalimentação.
Toda a vida conforme os mais modernos estudos atuais, se organiza em um sistema de três domínios e seis reinos.
Os três domínios são o DOMÍNIO ARCHAEA, O DOMÍNIO BACTÉRIA E O DOMÍNIO EUCÁRIA.
Dentro do domínio Archaea, temos o REINO ARQUEOBACTÉRIA. No domínio Bactéria, temos o REINO BACTÉRIA.
O DOMÍNIO EUCÁRIA, engloba quatro reinos, o REINO PROTISTA reúne os protozoários geralmente unicelulares, o REINO FUNGI, o REINO PLANTAE e o REINO ANIMÁLIA.
O reino arqueobactéria e o reino bactéria são compostos de organismos PROCARIOTOS, formados por células procariontes.
Os procariotos são as formas de vida mais simples existentes no planeta. O seu material genético não está envolto por uma membrana nuclear ou CARIOTECA, estando dispersos no citoplasma em forma de DNA CIRCULAR não associado a proteínas.
Possuem também plasmídeos que são fragmentos de DNA. Os plasmídeos podem ser trocados pelas bactérias em seu processo de reprodução.
O DNA circular, encontra-se espalhado na região central da célula, aderido à membrana na região do mesossomo.
Os procariotos não apresentam plastídeos ou cloroplastos, nem mitocôndrias, nem outras organelas membranosas e nem flagelos verdadeiros. Entretanto alguns possuem pigmentos fotossintetizantes, podendo realizar a fotossíntese.
Mas apresentam dispersos no hialoplasma, ribossomos associados à síntese de proteínas.
Além da membrana plasmática que protege a célula e separa a interface externa do aparato interno e controla a entrada e saída de substâncias, possuem ainda uma PAREDE CELULAR.
Além disso, pode possuir um revestimento mais externo a CÁPSULA, que quando presente, confere resistência a antibióticos.
As arqueobactérias diferem das bactérias pela sequência dos seus RNA ribossômicos, pela composição lipídica de suas membranas plasmáticas e pela ausência de peptideoglicanos em suas paredes celulares
Figura Adaptada de wikipedia.org
A CÉLULA EUCARIONTE
A célula eucarionte possui uma membrana externa, a MEMBRANA PLASMÁTICA, que envolve todo o conteúdo celular, inclusive suas várias estruturas denominadas ORGANELAS e o seu componente fluído o CITOPLASMA.
A estrutura da membrana plasmática constitui um MODELO MOSAICO FLUÍDO, proposto pelos pesquisadores Singer e Nicholson em 1972, caracterizado por uma bi camada lipídica, fluída, onde se inserem proteínas trans membrana formando uma matriz lipoproteica.
A membrana plasmática é semi permeável. Permite a passagem de substâncias de forma passiva, sem consumo de energia, por osmose ou por difusão.
O TRANSPORTE PASSIVO só é possível a moléculas apolares como o oxigênio e o dióxido de carbono ou polares, mas não carregadas eletricamente como a água.
As substâncias polares, moléculas grandes como os açúcares ou aquelas que precisam vencer um gradiente utilizam artifícios de TRANSPORTE ATIVO com consumo de energia através de canais proteicos, proteínas lançadeiras, endocitose ou a bomba de sódio – potássio.
Externamente à membrana plasmática, ligado à sua superfície, encontra-se o GLICOCÁLIX, formado por glicoproteínas, glicolipídeos, colesterol e enzimas.
O fluído celular, o citoplasma, é composto pelo hialoplasma mais o citoesqueleto, apresentando um aspecto coloidal, nem líquido nem sólido.
A célula eucarionte é toda compartimentada, através de dobras da membrana plasmática, que se inserem no citoplasma, formando um sistema de endomembranas que constituem as organelas membranosas.
São elas o retículo endoplasmático liso, o retículo endoplasmático rugoso, o complexo de golgi, o lisossomo nas células animais, os vacúolos nas células vegetais e o núcleo envolto pela carioteca.
Outras organelas além daquelas formadas pelo sistema de endomembranas estão presentes como o citoesqueleto, os peroxissomos, os ribossomos e as mitocôndrias. Além destas existem os plastídeos que só estão presentes nas células vegetais e os centríolos que são encontrados apenas nas células animais.
Uma estrutura da célula eucarionte que também só aparece na célula vegetal é a parede celular ou membrana celulósica que é secretada de dentro para fora da membrana plasmática.
As mitocôndrias das células animais e vegetais e os plastídeos das células vegetais, são organelas envoltas por membranas próprias, independentes, também em dupla camada lipoproteica que também se dobram. Também possuem DNA, RNA e ribossomos particulares, além daqueles existentes nas células.
Segundo a TEORIA DA ENDOSIMBIOSE, mitocôndrias e cloroplastos teriam sido organismos separados, semelhantes a bactérias heterotróficas e autotróficas respectivamente, que foram fagocitados pelas células primitivas, dentro das quais desenvolveram uma relação simbiótica.
As mitocôndrias e os cloroplastos se adaptaram ao ambiente homeostático do interior da célula hospedeira. Os cloroplastos fazem parte de um sistema que sintetiza moléculas orgânicas que servem de alimento para os vegetais.
As mitocôndrias das células animais e vegetais utilizam essas moléculas orgânicas como combustível para a respiração celular, que ocorre parte em seu interior, fenômeno imprescindível para a célula eucariótica.
A respiração celular gerou condições de especialização e maior complexidade das funções orgânicas devido à maior eficiência energética que proporciona para as atividades fisiológicas dos organismos vivos.
O QUE SÃO BIOMOLÉCULAS
Biomoléculas são compostos orgânicos funcionais, vitais para o funcionamento dos seres vivos.
O carbono, o oxigênio, o nitrogênio, o hidrogênio, o fósforo e o enxofre são bio elementos essenciais que se unem através das ligações químicas entre seus átomos para formar moléculas biologicamente ativas.
As moléculas podem se unir em agrupamentos formando unidades monoméricas ou monômeros. A repetição de duas ou mais dessas unidades fundamentais formam polímeros, moléculas maiores mais complexas e funcionalmente ativas que são os compostos orgânicos.
São biomoléculas, a água, os carboidratos, as proteínas os lipídios, e os ácidos nucleicos.
Os seres vivos são constituídos por 70% a 80% de água.
Mas para o funcionamento dos seres vivos, além das biomoléculas e da água, são necessários alguns elementos inorgânicos como o cálcio, o sódio, o cloro, o magnésio, o ferro e o potássio.
Outros minerais são também necessários, porém em frações muito pequenas mas igualmente importantes.
São os compostos orgânicos e os elementos inorgânicos que vão constituir todas as estruturas vivas a nível celular como a membrana plasmática, o citoplasma e as organelas e regular as atividades fisiológicas dos seres vivos.
As células vão formar os tecidos e estes os órgãos que por sua vez formarão os sistemas e os seres vivos como um todo.
O QUE SÃO NUCLEOTÍDEOS
Antes de responder a essa pergunta é preciso saber que MONÔMEROS são unidades básicas formadas por uma ou mais moléculas diferentes originando um conjunto que se repete e se liga para formar moléculas orgânicas mais complexas.
A maioria das biomoléculas são polímeros ou seja, são moléculas formadas pela repetição de muitas unidades monoméricas.
Nucleotídeos são então, unidades monoméricas básicas formadoras de biopolímeros ou compostos orgânicos, mais complexos e funcionalmente ativos, as biomoléculas de DNA e RNA.
Um nucleotídeo é um monômero formado por um grupamento fosfato, um açúcar de 5 carbonos denominado pentose e uma base nitrogenada.
O açúcar de 5 carbonos pode ser de dois tipos que se diferenciam por possuir ou não uma hidroxila no carbono 2 da pentose:
- Ribose: possui uma hidroxila no carbono 2 da pentose.
- Desoxirribose: não possui hidroxila no carbono 2 da pentose.
A ribose em ligação com um fosfato e uma base nitrogenada, formará unidades monoméricas que constituirão os nucleotídeos de RNA.
A desoxirribose em união com o fosfato e uma base nitrogenada, formará a molécula de DNA, também por repetição e ligação química dos monômeros por eles formados, os nucleotídeos de DNA.
Mas… o que são bases nitrogenadas?
Bases nitrogenadas são moléculas formadas por interações químicas entre átomos de nitrogênio, carbono, oxigênio e hidrogênio.
São moléculas que possuem sua estrutura central em anel formado pela alternância de átomos de carbono e nitrogênio.
As bases nitrogenadas podem ser púricas (adenina e guanina), ou pirimídicas (timina, citosina e uracila).
As bases púricas possuem dois anéis em sua estrutura central. As pirimídicas possuem apenas um anel. As bases nitrogenadas caracterizam os nucleotídeos.
A adenina (A), a guanina (G), a citosina (C) e a timina (T) fazem parte da constituição dos nucleotídeos que formam o DNA.
Todas essas bases fazem parte também da constituição do RNA, exceto a timina que no RNA é substituído pela uracila (U).
Nas ligações entre os nucleotídeos, as bases se unem através de pontes de hidrogênio, onde A se liga a T por duas pontes de hidrogênio e G se liga a C por três pontes de hidrogênio no DNA.
No RNA ocorrem as mesmas ligações. Entretanto, conforme foi exposto, A não se liga a T. No RNA, A se liga a U por duas pontes de hidrogênio.
Essas quatro bases compõem as letras do código genético que orientam a síntese proteica, através da transcrição que ocorre no núcleo celular, com a formação do RNA mensageiro e da tradução pelos ribossomos que ocorre no citoplasma.
O ribossomo faz a leitura do conjunto de três bases de cada trinca de nucleotídeos do RNA mensageiro fazendo a tradução para o RNA transportador.
A tradução consiste em especificar o códon de três bases, a fim de que um RNA transportador contendo uma trinca de nucleotídeos de bases complementares ou anti códon, possa compreender essa sequência e conduzir o aminoácido a ele ligado, a fim de que pelo pareamento das bases, o aminoácido possa ser colocado na sequência correta para a formação da proteína.
Mas também é preciso ressaltar que cada ribossomo faz a tradução de uma única cadeia polipeptidica de proteína.
Da mesma forma o RNA transportador, conduz um único aminoácido específico para o sítio de formação da sequência especificada no RNA mensageiro.
Por fim, é bom esclarecer que a união entre os diversos aminoácidos dispostos na sequência determinada pelo código genético é feita através de LIGAÇÕES PEPTÍDICAS.
SÍNTESE PROTEICA
A síntese proteica começa no núcleo da célula com a transcrição do código genético, através da formação do RNA mensageiro a partir de um trecho de uma das fitas da dupla hélice de DNA.
O RNA mensageiro deixa o núcleo passando para o citoplasma atravessando a carioteca através dos poros nucleares.
O RNA mensageiro carrega a mensagem o código para a construção da proteína transcrito do DNA.
Este código constitui uma série de códons cada um contendo três nucleotídeos com suas respectivas bases nitrogenadas ou trinca de bases para orientar a ordem dos aminoácidos que irão compor a proteína.
A tradução ocorre no citoplasma e é feita pelo ribossomo que realiza a leitura do código contido no RNA mensageiro expondo a sequência de bases dos seus nucleotídeos para que o RNA transportador contendo a sequência de três nucleotídeos de bases complementares, possa conduzir um aminoácido específico a ele ligado até o ribossomo onde ocorrerá o pareamento para a formação da sequência que irá compor a proteína.
Toda proteína começa a partir da leitura ou tradução pelo ribossomo de uma única trinca de bases que é AUG, o códon necessário para a formação do aminoácido metionina.
Este códon é denominado códon de iniciação e é igual para todas as proteínas.
O ribossomo é uma partícula citoplasmática formada por RNA ribossômico associado à proteínas específicas que é composta de duas sub unidades uma maior e outra menor que se unem somente em presença de filamentos de RNA mensageiro.
Diversos ribossomos podem se associar a um único RNA mensageiro, formando polirribossomos que ficam aderidos ao retículo endoplasmático rugoso ou dispersos no citoplasma.
Para a tradução as duas sub unidades do ribossomo envolvem e percorrem a fita do RNA mensageiro realizando a leitura de cada códon separadamente.
Ao ter exposto o códon de iniciação, o RNA transportador, contendo as três bases complementares ou anti códon correspondente, tendo a ele ligado um aminoácido específico, compreende a mensagem e vai ao ribossomo.
Então ocorre o pareamento das bases e o seu acoplamento através de pontes de hidrogênio, permitindo o posicionamento do primeiro aminoácido da sequência de muitos que vão formar a cadeia proteica.
Após isso, o ribossomo libera esse aminoácido e continua seu percurso no RNA mensageiro lendo e traduzindo para o RNA transportador o próximo códon.
O RNA transportador seguinte contendo a trinca complementar leva ao ribossomo o seu aminoácido específico onde novamente acopla as bases e coloca o próximo aminoácido na sequência.
Assim ocorre sucessivamente, até que o ribossomo encontra um códon de finalização da proteína que pode ser UAA, UAG ou UGA.
Os dois primeiros aminoácidos liberados pelo ribossomo se unem um ao outro, através de uma ligação peptídica, ligação esta que ocorre também entre o segundo e o terceiro aminoácido e assim sucessivamente com todos os outros até a finalização da proteína.
Bibliografia
JUNQUEIRA, Luiz C.; CARNEIRO, José. Biologia Celular e Molecular. 8ª ed. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan S.A, 2005. 332 p.
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