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D. Experimento de Miller-Urey A hipótese de Oparin e Haldane foi testada experimentalmente pela primeira vez em 1953, por um químico americano cha- mado Stanley Miller (1930-2007), em parceria com seu mentor, Harold Urey (1893-1981), que construiu um aparelho para simular as condições da atmosfera primitiva. Água acumulada (simula o acúmulo de água das chuvas, formando os mares da Terra primitiva�) Água fria Saída de água Descargas elétricas (simulam os relâmpagos das tempestades�) Alta tensão (60 000 V)Vapor-d'água (simula as nuvens de vapor-d'água da Terra primitiva�) Mistura gasosa contendo metano, amônia, hidrogênio e água (simula a atmosfera supostamente existente na Terra primitiva�) Condensador (simula a condensação das nuvens, gerando as chuvas na Terra primitiva�) Água em ebulição (simula a evaporação de água da Terra primitiva�) Experimento de Stanley Miller 701360214 DB EM PV ENEM 91 AN LV 01 TE TEOR UN_MIOLO.indb 137 24/01/2019 09:06 B IO LO G IA 138 Acredita-se, pela hipótese heterotrófica para o surgimen- to do primeiro ser vivo no planeta, que a evolução dos proces- sos energéticos tenha sido a seguinte: Coacervato fermentação fotossíntese respiração Luz e H2O CO2 O2 CO2 + H2O + ATPGlicose E. Origem da célula eucariótica e hipótese endossimbiótica De acordo com a teoria da invaginação da membrana ou hipótese de Robertson, a célula eucariótica surgiu em decor- rência de dobramentos da membrana plasmática, que delimi- taram o material genético no centro e formaram o citoplasma, especializado na captura e na transformação dos alimentos. Segundo a hipótese endossimbiótica, as mitocôndrias e os cloroplastos originaram-se, num passado distante, de procariontes primitivos. Num primeiro momento, células eu- carióticas primitivas englobaram bactérias aeróbias em seu citoplasma, com as quais estabeleceram uma relação de mu- tualismo: abrigo e alimento em troca de energia. O sucesso dessa relação foi tanto que se tornou permanente e os pro- cariontes transformaram-se em mitocôndrias das células eucarióticas atuais. Mais tarde, essas células englobaram bactérias fotossintetizantes primitivas, semelhantes às cia- nobactérias atuais, com as quais também estabeleceram relação de troca de benefícios. Novamente, a relação foi bem- -sucedida e os procariontes originaram os cloroplastos das células eucarióticas vegetais. Entre as evidências que sustentam a hipótese endos- simbiótica, podemos citar o fato de que as mitocôndrias e os cloroplastos têm seu próprio DNA, são capazes de se autodu- plicar e sintetizar algumas de suas proteínas. Procarionte Bactérias aeróbias de vida livre Bactéria torna-se mitocôndria Mitocôndria Célula animal Célula vegetal Cianobactérias fotossintetizantes de vida livre Cianobactéria torna-se cloroplasto Núcleo Núcleo Núcleo Hipótese de Robertson e origem das células animal e vegetal, segundo a hipótese endossimbiótica 2. Evolução biológica A evolução biológica compreende as mudanças que as populações de seres vivos sofrem ao longo do tempo. Ao estudarmos evolução biológica, buscamos compreender os mecanismos evolutivos e as relações de parentesco entre as espécies e também as alterações ambientais que atuaram na história evolutiva dos seres vivos. A. Evidências da evolução biológica • Fósseis • Órgãos vestigiais • Anatomia comparada • Bioquímica comparada • Irradiação adaptativa e homologia • Desenvolvimento embrionário Tartaruga Galinha Porco Ser humano Desenvolvimento embrionário comparativo entre alguns corda- dos. Semelhanças entre os embriões sugerem parentesco evolu- tivo, embora esse parentesco nem sempre seja confirmado. B. Ideias evolucionistas Ao longo da história das ciências biológicas, destacaram- -se dois naturalistas para explicar o fenômeno da evolução bio- lógica – Lamarck e Darwin. B.1. Lamarck Lei do uso e desuso – o uso de uma estrutura ou órgão leva à hipertrofia e o desuso leva à atrofia. Lei da transmissão dos caracteres adquiridos – toda ca- racterística adquirida durante a vida do indivíduo poderia ser passada à sua prole. B.2. Darwin Variabilidade – são as diferenças intraespecíficas nos indivíduos das populações. Seleção natural – é a ação do ambiente sobre as popula- ções, representada por disponibilidade de alimento, espaço, competição, predatismo, parasitismo, entre outros fatores. Adaptação – é o poder de sobrevivência de uma espécie em determinadas condições ambientais. B.3. Síntese moderna (neodarwinismo) Variabilidade – as fontes principais são as mutações gênicas e cromossômicas e as recombinações genéticas. Seleção natural Adaptação C. Ação da seleção natural Mutações Variabilidade Recombinação gênica Seleção Natural Adaptação Exemplos: uso de antibióticos em infecções bacterianas e uso de inseticidas na agricultura. 701360214 DB EM PV ENEM 91 AN LV 01 TE TEOR UN_MIOLO.indb 138 24/01/2019 09:06 B IO LO G IA 139 D. Especiação É o fenômeno de formação de novas espécies. Os estágios que uma população passa para a es- peciação: população inicial → emigração de grupos da população inicial→ colonização de novas áreas e adap- tações locais → mutações, recombinações genéticas e ação da seleção natural → acúmulo de características diferentes e raciação → isolamento reprodutivo (pré ou pós-zigótico) → especiação ESPÉCIE A ESPÉCIE A Raça 1 da espécie A ESPÉCIE B ESPÉCIE C Raça 2 da espécie A ESPÉCIE A Migração e isolamento geográ�co Mutações, recombinações genéticas e seleção natural diferencial Isolamento reprodutivo Mecanismo de especiação alopátrica E. Irradiação adaptativa e homologia O fenômeno da irradiação adaptativa é a saída de gru- pos de uma população inicial para áreas diferentes, ficando isolados geograficamente. Ao longo do tempo, esses grupos acumulam características diferentes, podendo chegar a iso- lamentos reprodutivos. Chimpanzé Urso Ancestral comum Lobo Baleia Foca Toupeira Marmota Esquilo Morcego Processo de irradiação adaptativa em mamíferos. A partir de um ancestral comum, surgem várias espécies adaptadas a diferentes tipos de ambientes. As espécies que apresentam ancestral comum possuem ór- gãos homólogos, isto é, órgãos que apresentam a mesma ori- gem embrionária, como, por exemplo, os braços do homem, as nadadeiras do golfinho e as asas do morcego. Úmero Úmero Úmero Rádio Rádio Rádio Carpos Carpos Carpos Falanges Falanges Falanges Metacarpos Metacarpos Metacarpos Braço humano Ulna Ulna Nadadeira de gol�nho Ulna Asa de morcego A homologia entre diferentes vertebrados F. Convergência adaptativa e analogia O fenômeno da convergência adaptativa é a convivência de diferentes espécies no mesmo tipo de ambiente e, portan- to, sujeitas às mesmas pressões de seleção natural. Estas es- pécies acabam tendo uma organização corporal semelhante, como é o caso do golfinho, do ictiossauro e do tubarão. Gol�nho (mamífero) Ictiossauro (réptil fóssil) Tubarão (peixe) Processo de convergência adaptativa. Espécies com diferentes ancestrais adaptadas ao mesmo ambiente. As espécies que apresentam o fenômeno da convergên- cia adaptativa possuem órgãos análogos, que apresentam as mesmas funções, como é o caso das asas de insetos, asas de aves e asas de morcegos. 3. Bioquímica celular Água 75-85% Outras substâncias 1% Ácidos nucleicos 1% Carboidratos 1% Lipídeos 2-3% Proteínas 10-15% Porcentagens dos principais componentes químicos dos seres vivos 701360214 DB EM PV ENEM 91 AN LV 01 TE TEOR UN_MIOLO.indb 139 24/01/2019 09:06 B IO LO G IA 140 A. Água e sais minerais A água é a substância mais abundante nos seres vivos. Os sais minerais podem ser encontrados como compo- nentes de estruturas esqueléticas de proteção ou susten- tação – carapaças, ossos, casca dos ovos, dentes, chifres, corais, conchas etc. – ou dissolvidos na água, como íons (cátions e ânions), que atuam de diferentes modos no meta- bolismo celular – regulação da quantidade de água na célula,