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unicelularidade e multicelularidade
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Evolução
Uni
celu
lari
dade
e
Mul
tice
lula
rida
de
Como é que a Ciência e a Sociedade têm interpretado a grande diversidade de seres vivos?
Como terão surgido os seres eucariontes?
A multicelularidade apresenta vantagens relativamente à unicelularidade?
Que teorias foram sendo apresentadas para explicar a biodiversidade?
Como variou a biodiversidade ao longo do tempo?
Unicelularidade e MulticelularidadeEvolução biológica
Unicelularidade e Multicelularidade
ungosF nimaisP A
Unicelularidade e MulticelularidadeProcariontes e eucariontes
Célula procariótica
Unicelularidade e MulticelularidadeProcariontes e eucariontes
Célula eucariótica
Unicelularidade e MulticelularidadeProcariontes e eucariontes
CaracterísticasCaracterísticas Célula procarióticaCélula procariótica Célula eucarióticaCélula eucariótica
Tamanho Possui 5 µm de diâmetro médio. Com 40 µm de diâmetro médio.
Parede celular Parede celular rígida. Parede celular rígida presente em plantas e fungos.
Material genético
Sem invólucro. O material genético está no citoplasma, constituindo o nucleóide. O DNA é uma simples molécula circular em regra não associada a proteínas.
O material genético está encerrado no núcleo, que contém um ou mais nucléolos. As moléculas de DNA estão associadas a proteínas, constituindo os cromossomas.
Organelos
Não possuem organelos membranares como mitocôndrias. Apresentam ribossomas de dimensões inferiores aos das células eucarióticas.
Possuem muitos organelos membranares, como mitocôndrias, retículo endoplasmático e complexo de Golgi.
FotossínteseSem cloroplastos. A fotossíntese tem lugar em alguns casos em lamelas fotossintéticas.
As células vegetais possuem cloroplastos.
Unicelularidade e MulticelularidadeAs moléculas orgânicas, ao interagirem entre si,
terão originado sistemas com elevados níveis de organização – protobiontes (agregados moleculares incapazes de se reproduzirem de forma regular)
Protobiontes, criados em laboratório.
• Protobiontes • agregados moleculares incapazes de se reproduzirem de forma regular.
• capazes de manter um certo equilíbrio do seu meio interno.
• capazes de reagir a certos estímulos do meio.
O aumento gradual da complexidade dos protobiontes terá levado ao aparecimentos dos primeiros seres vivos.
Protobiontes, criados em laboratório.
Unicelularidade e Multicelularidade
Bactérias filamentosas fossilizadas com 3500 M.a.
Estromatólitos.
Os primeiros seres vivos seriam semelhantes aos actuais seres procariontes.
Unicelularidade e Multicelularidade Os seres procariontes habitaram ambientes aquáticos e foram-se
diversificando, sobretudo no metabolismo. Alguns, desenvolveram um novo processo a fotossíntese – conduziu à
libertação do oxigénio. Há cerca de 2700 M.a., o oxigénio começou a acumular-se na
atmosfera. O surgimento do oxigénio na atmosfera teve um impacto brutal na vida
dos únicos habitantes da Terra, os procariontes. O oxigénio é muito reactivo, estabelecendo ligações com moléculas
destruindo-as ou modificando-as drasticamente. Muitos grupos de procariontes foram extintos, por
envenenamento pelo oxigénio. Alguns conseguiram sobreviver em ambientes que permaneciam
anaeróbios.
Unicelularidade e Multicelularidade Entre os sobreviventes, contam-se os
indivíduos que desenvolveram a capacidade de resistirem ao oxigénio.
Entre eles houve um grupo, que à semelhança das actuais mitocôndrias, era capaz de aproveitar este gás para oxidar os compostos orgânicos, obtendo assim uma grande quantidade de energia.
Apesar destas capacidades, fotossíntese e respiração, a simplicidade dos organismos procariontes limitava os processos.
Alguns evoluíram e aumentaram a sua complexidade, tendo provavelmente dado origem aos eucariontes.
Unicelularidade e MulticelularidadeEvolução biológica
Dos procariontes
aos eucariontes
Unicelularidade e MulticelularidadeOrigem dos eucariontesDos procariontes aos eucariontes
A vida terá evoluído a partir de organismos simples, os procariontes, dos quais terão surgido os eucariontes.As hipóteses autogénica e endossimbiótica apresentam mecanismos explicativos desta evolução.
► Hipótese autogénica
A célula procariótica terá sofrido sucessivas invaginações da membrana plasmática com posterior especialização.
► Hipótese endossimbiótica
A célula eucariótica terá surgido de uma associação simbiótica entre células procarióticas.
Unicelularidade e MulticelularidadeOrigem dos eucariontes
► Hipótese autogénicaA célula procariótica terá sofrido sucessivas invaginações da membrana plasmática desenvolvendo sistemas endomembranares com posterior especialização (núcleo, retículo endoplasmático, mitocôndrias, cloroplastos.
► Factores que apoiam esta hipótese
As membranas intracelulares das células eucarióticas mantêm a mesma assimetria que existe na membrana citoplasmática – a face voltada para o interior dos compartimentos intracelulares é semelhante à face externa da membrana citoplasmática e a face voltada para o citoplasma é semelhante à face interna da membrana citoplasmática.
Porque se designa teoria endossimbiótica?
“Endo” significa interno e “simbiótico” refere-se a uma relação benéfica para ambos os intervenientes, então, designa-se assim porque algumas células passaram a viver no interior de outras, estabelecendo uma relação de simbiose.
Unicelularidade e MulticelularidadeOrigem dos eucariontes
Princípios do modelo endossimbiótico
▸ Uma célula procariótica capturava outras que sobreviviam no seu interior estabelecendo relações simbióticas com ela;
▸ As relações tornaram-se permanentes com interdependência estável entre células;
▸ As células-hóspedes constituíram-se como organelos da célula-hospedeira, formando-se uma célula eucariótica.
Unicelularidade e MulticelularidadeFundamentos do modelo endossimbiótico▸ mitocôndrias e cloroplastos assemelham-se a bactérias na forma, tamanho e estrutura;▸ estes organelos produzem as suas próprias membranas internas;
▸ os seus ribossomas são mais parecidos com os das células procarióticas;
▸ actualmente, continuam a encontrar-se associações simbióticas entre bactérias e eucariontes.
►dividem-se independentemente da célula, por bipartição semelhante às bactérias.►contêm o seu próprio material genético, DNA em moléculas circulares não associadas a histonas;
►aminoácido iniciador da cadeia polipeptídica de uma mitocôndria ou cloroplasto é a formil-metionina, como nas bactérias, e não a metionina, como nos eucariontes;
►síntese proteica das mitocôndrias e cloroplastos é inibida por substâncias inibidoras de procariontes (estreptomicina e cloranfenicol) mas não por inibidores de eucariontes (cicloheximida);
Unicelularidade e MulticelularidadeOrigem dos eucariontes
Pontos fracos do modelo endossimbiótico
▸ não explica de forma clara a origem do núcleo da célula eucariótica.;
▸ não esclarece como é que o DNA nuclear comanda o funcionamento, quer do cloroplasto, quer da mitocôndria;
► apesar de terem genoma próprio, os cloroplastos e as mitocôndrias não são geneticamente auto-suficientes, porque alguns dos genes que são necessários para o funcionamento das mitocôndrias e dos cloroplastos estão presentes no núcleo das células eucarióticas.(provavelmente no decurso da evolução, terá ocorrido a transferência do DNA dos endossimbiontes para o genoma da célula hospedeira)
Unicelularidade e MulticelularidadeOrigem dos eucariontes
Hipótese Autogénica Hipótese Endossimbiótica
Origem da membrana nuclear e dos organelos membranares
Invaginações da membrana plasmática
Invaginações da membrana plasmática
Origem de mitocôndrias Porções de material genético que
abandonaram o núcleo
Simbiose com procarionte heterotrófico aeróbio
Origem de cloroplastos Simbiose com procarionte autotrófico
Unicelularidade e Multicelularidade
Vantagens da associação da célula hospedeira, anaeróbia e heterotrófica, com os ancestrais das mitocôndrias e dos cloroplastos foram, respectivamente:
• maior capacidade de metabolismo aeróbio, num meio ambiente com a concentração de oxigénio livre a aumentar;• maior facilidade em obter nutrientes, produzidos pelo endossimbionte autotrófico.
Da unicelularidade
à multicelularidad
e
Unicelularidade e Multicelularidade
O aumento do tamanho da célula leva à diminuição da razão entre a área e o volume, ou seja, a sua superfície não aumenta á mesma taxa que o volume.
O aumento do número de células num mesmo volume, leva ao aumento da razão entre a área e o volume.
Unicelularidade e Multicelularidade
Acetabulária – alga unicelular.
Unicelularidade e Multicelularidade
Gonium – colónia sem especialização.
Unicelularidade e Multicelularidade
Pandorina – colónia sem especialização.
Unicelularidade e Multicelularidade
Eudorina – colónia sem especialização.
Unicelularidade e Multicelularidade
Volvox – colónia com especialização (existem células somáticas e reprodutoras).
Unicelularidade e Multicelularidade Poderá considerar-se Volvox um organismo
multicelular?
Apesar de ser constituída por várias células e de apresentar já uma certa interdependência estrutural entre essas células, não existe, uma diferenciação celular, excepto para as células reprodutoras.
O grau de especialização funcional é, portanto, muito baixo, e por isso Volvox é considerada uma colónia e não um ser multicelular.
Unicelularidade e Multicelularidade
Origem da multicelularidade
▸ os ancestrais dos organismos multicelulares seriam simples agregados de seres unicelulares que formavam estruturas designadas colónias ou agregados coloniais;
▸ inicialmente todas as células da colónia desempenhavam a mesma função. Ao longo do tempo algumas células ter-se-ão especializado em determinadas funções;
▸ a diferenciação celular e consequente especialização, em que se verifica a interdependência estrutural e funcional das células, ter-se-á acentuado no curso da evolução, originando seres multicelulares.
Multicelulares
Diferenciação celular
Colónias (com nenhuma ou pouca diferenciação celular)
Competição
Unicelulares
Unicelularidade e Multicelularidade
Unicelularidade e Multicelularidade
Vantagens da multicelularidade
▸ grande diversidade de formas com adaptações a diferentes ambiente;
▸ aumento do tamanho sem comprometer a eficácia das trocas com o meio externo;
▸ maior especialização com proporcional eficácia na utilização da energia;
▸ maior independência em relação ao meio ambiente com manutenção das condições do meio interno.
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