Energia em Sistemas Vivos II

Prof. Dr. Leandro Nascimento Lemos

Material didático

Prática computacional

Objetivo: Investigar genomas de arquéias metanogênicas para identificar a presença de genes associados ao ciclo de Wood-Ljungdahl (WL) e analisar o potencial bioenergético desses organismos.

Avaliação: 2, 1 e 0.5 (20% da prova)

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Data de entrega: 05/05/2025 (às 14h).

Prova

Prova I: 12/05 (0.5).

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10 – 9 (A)

8.9 – 7.5 (B)

7.4 – 6 (C)

=< 6 (D)

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Modelo de prova

1ª parte: individual e sem consulta (Responder a partir de vídeos)

2ª parte: em grupo e com consulta (Ao invés de escrever, gravar um vídeo-curto explicando) – Prepara o roteiro e depois grava o vídeo sem edição (no improviso) usando o computador individual.

Modelo de questão: “Assista e Explique”

Formato: O vídeo é dividido em 3 blocos curtos (30–45s cada). Após cada parte, o aluno responde a uma ou duas perguntas antes de continuar.

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Exemplo de temas em cada bloco:

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Parte 1: Representação filogenética de LUCA

Parte 2: Formação de acetil-CoA via CODH/ACS

Parte 3: Geração de APT via APT sintase primitiva

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Exercício: Após cada parte, o aluno explica o processo com base nas imagens, usando vocabulário técnico (ex: “barreira semipermeável”, “fluxo de prótons”, “quimiosmose”).

Modelo de questão: “Transcreva e Explique”

Formato: Aluno recebe a transcrição de parte do vídeo.

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Tarefa:

1. Sublinhar conceitos-chave.
2. Explicar cada um deles com base na aula/apostila.

Modelo de questão: Análise Crítica de “Vídeo Científico Real”

Formato: Usar trechos de vídeos reais do YouTube.

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Tarefa:

1. Listar pontos corretos e incorretos.
2. Relacionar com teorias discutidas em aula.

Modelo de questão: “Assista e Explique”

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=LQmTKxI4Wn4&list=PLltdM60MtzxM6jjoW6mRxYuGzZoSWDYwe&index=2&ab_channel=HarvardOnline

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Tarefa:

1. Compare as informações apresentadas no vídeo com os conceitos discutidos em sala de aula sobre LUCA (Last Universal Common Ancestor). Quais semelhanças e diferenças você identifica?
2. Explique como a energia poderia ser obtida por essa protocélula em um ambiente hidrotermal, considerando os gradientes de pH e a presença de compostos como H₂ e CO₂.

1. Defina LUCA e explique sua relevância para a biologia evolutiva.
2. Onde está posicionado LUCA?

LUCA e a Origem da Bioenergética Celular

3. Compare os dois mecanismos propostos para conservação de energia em LUCA:

i) Acoplamento quimiosmótico e ii) Fosforilação em nível de substrato.

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Metabolismo e Energia

Acomplamento quimiosmótico

Fosforilação em nível de substrato.

Wood-Ljungdahl em Archaea metanogênicas

CODH/ACS: formação de acetil-CoA a partir de CO₂

4. Qual a importância das fontes hidrotermais alcalinas para as teorias sobre a origem da vida?

5. Explique como gradiente de pH em fontes hidrotermais poderia ser utilizado para síntese de ATP sem uma cadeia respiratória.

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Legenda da Figura 2 da apostila.

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Modelo geoquímico para a origem da vida em fontes hidrotermais alcalinas

1. Fontes hidrotermais alcalinas ricas em minerais, com pH entre 9 e 11. Esses fluidos se misturam com a água do oceano, que tinha um pH mais ácido (6,5 – 7).

1.

1.

2. A parede porosa de rocha age como uma barreira semipermeável.

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3. Gradiente de prótons.

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4. complexo proteico semelhante à ATP sintase, que usa o fluxo de prótons do oceano para dentro da célula (pela membrana) para gerar ATP a partir de ADP + Pi (fosfato inorgânico).

3.

4.

6. Por que essa via (Via de WL) poderia estar presente em LUCA e quais os organismos presentes que apresentam ela no metabolismo.

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Via de Wood-Ljungdahl (via do acetil-CoA): a mais antiga rota de fixação de carbono

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Evidências Genômicas da via WL

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Mapa conceitual

1. Defina LUCA e explique sua relevância para a biologia evolutiva.
2. Onde está posicionado LUCA na árvore filogenética da vida?
3. Compare os dois mecanismos propostos para conservação de energia em LUCA: i) Acoplamento quimiosmótico e ii) Fosforilação em nível de substrato.
4. Qual a importância das fontes hidrotermais alcalinas para as teorias sobre a origem da vida?
5. Explique como gradiente de pH em fontes hidrotermais poderia ser utilizado para síntese de ATP sem uma cadeia respiratória.

6. Por que essa via (Via de WL) poderia estar presente em LUCA e quais os organismos presentes que apresentam ela no metabolismo.

7. Aponte evidências genômicas da via WL.

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Prof. Dr. Leandro Nascimento Lemos

leandro.lemos@ilum.cnpem.br

OBRIGADO