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Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 21
Lição 4: Metabolismo- Introdução ao metabolismo: anabolismo e catabolismo
- Visão geral do metabolismo
- Energia celular
- Estrutura e catálise enzimáticas
- Revisão sobre enzimas
- pH e velocidade de reação enzimática
- Impactos ambientais na função enzimática
- Variação molecular
- Fitness
- ATP sintase
- Respiração celular
- Evolução da fotossíntese
- Revisão sobre fotossíntese
- Fotossíntese
- Receptores acoplados à proteína G
- Junções célula-célula
- Ativação e inibição das vias de transdução de sinal
- Transdução de sinal
- Mudanças nas vias de transdução de sinal
- Comunicação celular
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Evolução da fotossíntese
Como e onde a fotossíntese evoluiu nos ancestrais das cianobactérias (e uma discussão sobre endossimbiose).
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Transcrição de vídeo
RKA12MC - Neste vídeo, nós vamos falar sobre
a evolução da fotossíntese no planeta Terra. A fotossíntese é o processo
no qual os organismos pegam o dióxido de carbono da
atmosfera, na presença de água, e utilizam a energia da luz do Sol para
produzir açúcares e também oxigênio. Agora, do jeito que eu escrevi aqui,
essa equação não está balanceada. Então, vamos balanceá-la. Aqui eu tenho 6 átomos de carbono.
Então, eu vou colocar um 6 aqui. Aqui eu tenho 12 de hidrogênio,
então eu vou colocar um 6 aqui. E, aqui desse lado,
eu tenho 2 vezes 6 [é] 12, mais 6 [é] 18 de oxigênio. Aqui, eu já tenho 6. Faltam 12.
Então, eu vou colocar um 6 aqui. Agora, a equação está balanceada. Vocês devem saber que
isso é muito importante! Vocês não existiriam se
não existisse a fotossíntese. E eu sei o que vocês estão pensando.
Vocês não fazem fotossíntese. Mas as coisas que vocês comem, ou ainda as
coisas que as coisas que vocês comem comem, elas, sim, fazem fotossíntese. Então,
toda nossa energia vem da luz do Sol. Mesmo que você coma um animal que come
outro animal, esse outro animal come uma planta, e a planta usa a energia do Sol
para produzir moléculas de carbono, na maioria das vezes, açúcares. E, quando nós comemos isso, nós
produzimos nossa energia a partir delas, e, com essa energia, nós conseguimos fazer
coisas como, por exemplo, vídeos educacionais. Mas uma pergunta interessante é:
de onde isso vem? E a verdade é que nós não
temos todas as respostas, mas os cientistas têm uma boa hipótese de
onde provavelmente a fotossíntese veio. Hoje em dia, nós conseguimos observar cianobactérias,
e é assim que as cianobactérias são. Elas são, assim como todas as bactérias, procariontes, mas elas também são
capazes de fazer fotossíntese. E os cientistas acreditam que organismos
não muito diferentes das cianobactérias existiram na Terra a 2,5-3
bilhões de anos, talvez até antes. E isso é cedo na história da Terra.
A Terra tem 4,5 bilhões de anos. E esse ancestral da cianobactéria,
assim como a cianobactéria, era capaz de pegar o dióxido de carbono da
atmosfera, na presença de água, e produzir oxigênio. E, apesar de isso ser uma bactéria, e cada
um desses organismos ser bem pequeno, quando juntos, eles podem gerar
um impacto bem significativo. Por exemplo, essa é uma mancha
de cianobactérias perto do Fiji, e você pode ver que elas podem contribuir
significativamente para o oxigênio na atmosfera. E os cientistas acreditam que foram
esses ancestrais das cianobactérias, quando evoluíram na Terra
e começaram a se multiplicar, [que] começaram a afetar a atmosfera terrestre. Então, o que vocês veem neste gráfico é a nossa estimativa de como o oxigênio
na Terra era no passado até os dias atuais. Aqui, no eixo horizontal, vocês podem
ver o tempo em bilhões de anos e, aqui, a porcentagem
de oxigênio da atmosfera. Os cientistas acreditam que os
primeiros organismos fotossintetizantes podem ter evoluído há aproximadamente
3 bilhões de anos, mas isso não é certeza. E esses organismos estavam produzindo
oxigênio a partir da fotossíntese, e esse oxigênio pode ter sido
absorvido pelo oceano, por exemplo. Mas, em algum momento, esses organismos
(provavelmente os ancestrais as cianobactérias) se tornaram significativos o suficiente para o
oxigênio começar a ser liberado na atmosfera. E nós começamos a ver isso bem aqui. Antes deste ponto, o oxigênio
atmosférico estava bem próximo de zero, e, aqui, no grande evento de oxigenação, de repente,
a porcentagem de oxigênio começou a aumentar, e continuou crescendo até os tempos modernos. Esse grande evento, às vezes, é
chamado de catástrofe de oxigênio, isso porque existiam na época
muitos organismos anaeróbicos para os quais o oxigênio foi venenoso. Então, esse foi um evento de extinção em massa
por causa de todo esse oxigênio na atmosfera. Mas não foi uma catástrofe para
o que no futuro seríamos nós, porque nós somos dependentes não
apenas dos açúcares da fotossíntese, mas nós também somos dependentes
do oxigênio que vem da fotossíntese. Nós usamos esse oxigênio na respiração. Você também pode ver a respiração
como um processo inverso. Você pega os seus açúcares e, na presença do oxigênio, você consegue
extrair a energia desses açúcares para viver. Agora, uma questão interessante é: em que ponto
nós passamos dessas bactérias procariontes para os organismos eucariontes que
são capazes de fazer fotossíntese como, por exemplo, as plantas? Bom, a resposta para isso é
a Teoria da Endossimbiose. Essa teoria diz que os ancestrais
das cianobactérias podem ter vivido em simbiose com outra bactéria eucarionte, em que o ancestral das cianobactérias
era capaz de usar a energia luminosa para produzir açúcares para a célula maior. Em troca, a célula maior era capaz
de dar proteção ou nutrientes. Então, nós acreditamos, baseados na
Teoria da Endossimbiose, que os cloroplastos (e aqui vocês veem células
vegetais com cloroplastos), que os cloroplastos são, na verdade,
descendentes desses ancestrais das cianobactérias. As cianobactérias seriam outros descendentes deles, mas esses são aqueles que
começaram a viver em simbiose com o que mais tarde se
tornariam as células vegetais. E uma boa evidência de que os cloroplastos
teriam ancestrais que viviam independentes é que eles têm DNA, que é muito
parecido com o DNA das cianobactérias. Eles têm os seus próprios ribossomos, que são muito
parecidos com os ribossomos das cianobactérias. Então, assim como as mitocôndrias, nós acreditamos que os cloroplastos se originaram
de organismos bacterianos independentes que foram engolfados por células eucariontes. Mas eu vou parar por aqui. A fotossíntese é muito importante e é
muito interessante pensar de onde ela veio. Ela surgiu na Terra muitos bilhões de anos atrás provavelmente próximo a 3 bilhões de anos, mas, por volta de 2,3-2,4 bilhões de anos atrás, ela mudou o planeta quando começou a liberar
oxigênio na atmosfera, matando muitos organismos, mas tornando possível para muitos organismos viver. E esses primeiros organismos fotossintetizantes, alguns deles tiveram descendentes
que acabaram vivendo em simbiose com células eucariontes maiores, que
evoluíram para as células vegetais.