biofísica azevedolab.net molecular astrobiologia · 2019-11-05 · cartaz do filme de ficção...

Biofísica Molecular

Astrobiologia

Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr.

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O que é Astrobiologia?

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O que é vida?

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Estamos sozinhos

no Universo?

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Hidrogênio

Hélio

ElétronNêutronPróton

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2gr

MmGF =

Onde G = 6,6726.10-11 N.m2/kg2

r

M

m

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Fgr

M

m

2gr

MmGF =

Onde G = 6,6726.10-11 N.m2/kg2

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4 H → 1 He + neutrino + energia

p + p + p + p → (2p+2n) + neutrino + energia

Energia

Neutrino

NêutronPróton

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C12

6

Número de massa atômica (A)

Número atômico (Z)

Núcleo de carbono

NêutronPróton

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4He

4He

4He8Be

12C

NêutronPróton

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12C

4He

16O

NêutronPróton

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“We are star stuff”Carl Sagan

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Nave Voyager 1.

Disponível em: <https://voyager.jpl.nasa.gov/galleries/images-of-voyager/#gallery-1 >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disco de ouro com mensagens gravadas que foi enviada nas naves Voyagers.

Disponível em: <http://www.carlsagan.com/ >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Caminho das naves Voyagers.

Disponível em: <https://exoplanets.nasa.gov/news/1400/interstellar-crossing-the-cosmic-void/>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Distâncias das naves Voyagers.

Disponível em: <https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status//>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

Site Science Photo Library. Disponível em : <http://www.sciencephoto.com/media/83692/enlarge> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Visão artística da criação do sistema solar.

Disponível em : <http://www.thunderbolts.info/tpod/2006/image06/060126solar4.jpg >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Imagem de microscópio eletrônico 3D de uma semente de milho. Tal técnica permitiu identificar as proteína

sinalizadoras na célula.

Disponível em: <http://www.news.wisc.edu/19946>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Mr. Amino Acid. Imagem disponível em: <http://www.wincorduan.com/evolution.html >. Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Aminoácido do tipo L. A figura foi gerada com o programa Visual Molecular Dynamics (VMD), disponível em: <http://www.ks.uiuc.edu/Development/Download/download.cgi?PackageName=VMD>. Acesso em: 05 de novembro de 2019.HUMPHREY W; DALKE A; SCHULTEN K. VMD - Visual Molecular Dynamics. Journal of Molecular Graphics, Amsterdã,

v.14, p.33-38, 1996. Usamos a opção Graphics->Representations... do programa VMD. Na opção Drawing Method

usamos a opção CPK .

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NH3

C C

H

R

H3N+

O-

O

COO R

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Glicina Gly G

Alanina Ala A

Serina Ser S

Treonina Thr T

Cisteina Cys C

Valina Val V

Isoleucina Ile I

Leucina Leu L

Prolina Pro P

Fenilalanina Phe F

Tirosina Tyr Y

Metionina Met M

Triptofano Trp W

Asparagina Asn N

Glutamina Gln Q

Histidina His H

Aspartato Asp D

Glutamato Glu E

Lisina Lys K

Arginina Arg R

Representação de aminoácidos

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Diagrama de Venn para os 20 aminoácidos mais comuns.

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Par de bases

DNA

A figura foi gerada com o programa Visual Molecular Dynamics (VMD), disponível em: <http://www.ks.uiuc.edu/Development/Download/download.cgi?PackageName=VMD>. Acesso em: 05 de novembro de 2019.HUMPHREY W; DALKE A; SCHULTEN K. VMD - Visual Molecular Dynamics. Journal of Molecular Graphics, Amsterdã, v.14, p.33-

38, 1996. Usamos a opção Graphics->Representations... do programa VMD. Na opção Drawing Method usamos a opção Licorice

.

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Fosfato

Açúcar

Base

Nucle

otíd

eo

Nucle

osíd

eo

A figura foi gerada com o programa Visual Molecular Dynamics (VMD), disponível em: <http://www.ks.uiuc.edu/Development/Download/download.cgi?PackageName=VMD>. Acesso em: 05 de novembro de 2019.HUMPHREY W; DALKE A; SCHULTEN K. VMD - Visual Molecular Dynamics. Journal of Molecular Graphics, Amsterdã, v.14, p.33-

38, 1996. Usamos a opção Graphics->Representations... do programa VMD. Na opção Drawing Method usamos a opção CPK .

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Condensador

Água

Eletrodos

Gases da atmosfera primitivaH2O, NH3, CH4, H2

Aquecimento

Para bomba de vácuo

Água resfriada contendo

componentes orgânicos

Para acesso ao balãoPara acesso à água

Fonte de potencial elétrico (V)

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Fonte: Johnson, A.P. , Cleaves, H.J. , Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A., Bada, J.L. The

Miller Volcanic spark discharge experiment. Science, Vol. 322, 404.

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Razão molar

Fonte: Johnson, A.P. , Cleaves, H.J. , Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A., Bada, J.L. The

Miller Volcanic spark discharge experiment. Science, Vol. 322, 404.

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Meteoritos podem apresentar bases nitrogenadas que foram nucleotídeos, o tijolo molecular básico das

moléculas de DNA e RNA.

Disponível em: <http://solarsystem.nasa.gov/scitech/display.cfm?ST_ID=2426> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Visão artística do bombardeio de moléculas orgânicas na Terra.

Disponível em:

<http://www.nasa.gov/centers/goddard/images/content/317844main_PNAS_new_jpg.jpg> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Dois resultados interessantes podemos tirar sobre a origem

das moléculas orgânicas.

1) Aminoácidos encontrados em proteínas são do tipo L.

2) Síntese de aminoácidos (aa) no experimento de Miller-Urey

leva a uma mistura idêntica das duas formas, (50 % de

aminoácidos de cada tipo).

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COO R

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NH3

Por que somente aminoácidos do

tipo L são encontrados em

proteínas?

Estrutura cristalográfica da ribozima (código PDB: 2OEU).A figura foi gerada com o programa Visual Molecular Dynamics (VMD), disponível em: <http://www.ks.uiuc.edu/Development/Download/download.cgi?PackageName=VMD>. Acesso em: 05 de novembro de 2019.HUMPHREY W; DALKE A; SCHULTEN K. VMD - Visual Molecular Dynamics. Journal of Molecular Graphics, Amsterdã, v.14, p.33-38, 1996.

Usamos a opção Graphics->Representations... do programa VMD. Na opção Drawing Method usamos a opção Licorice .

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Formação da Terra

Sopa prebiótica

Eucariotos

Archaea

Bactéria

Primeiro organismo

Primeiro organismo

Evolução Darwiana

RNA, DNA e

proteínas

Ancestral

comum

Mundo pré-biotíco

Mundo de RNA

Mundo de RNA,

DNA e proteína

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Cartaz do filme de ficção científica 2001.

Disponível em:

<http://www.hollywood.com/news/Classic_Hollywood_Movie_Spotlight_2001_A_Space_Odyssey/7285158>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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A equação de Drake é a seguinte:

N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L

R* = taxa média de formação de estrelas por ano;

fp = fração das estrelas com planetas;

ne = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela que

tem planetas;

fl = fração dos planetas acima que desenvolverão vida em algum

momento;

fi = fração dos planetas acima que desenvolverão vida inteligente;

fc = fração desses planetas que serão capazes de se comunicar;

L = número de anos que eles emitirão sinais.

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R* = 7 (fonte: Milky Way Churns Out Seven New Stars Per Year, Scientists Say". Goddard Space Flight Center, NASA). Acesso

em: 05 de novembro de 2019.

fp = 1 (fonte: Exoplanets are around every star, study suggests". BBC). Acesso em: 05 de novembro de 2019.

ne = 0,2 (fonte: W. von Bloh, C.Bounama, M. Cuntz, and S. Franck. (2007). "The habitability of super-Earths in Gliese 581".

Astronomy & Astrophysics 476 (3): 1365).

fl = 0,13 (fonte: Lineweaver, C. H. & Davis, T. M. (2002). "Does the rapid appearance of life on Earth suggest that life is

common in the universe?". Astrobiology 2 (3): 293–304).

fi = 1 (fonte: http://www.acampbell.org.uk/bookreviews/r/morris.html). Acesso em: 05 de novembro de 2019.

fc = 1 (fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation). Acesso em: 05 de novembro de 2019.

L = 106

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Substituindo-se os valores temos:

N = 7 x 1 x 0,2 x 0,13 x 1 x 1 x 106

N = 0,182 x 106

N = 182.000 civilizações !

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Hello Is thereanybody in there?Just nod if you canhear meIs there anyone athome?...

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

A equação de Seager é a seguinte:

N = N* x FQ x FHZ x FO x FL x FS

N = número de planetas com sinais de vida detectáveis;

N* = número de estrelas observáveis;

FQ = fração das estrelas estáveis;

FHZ = fração das estrelas com planetas rochosos na zona habitável;

FO = fração dos planetas acima que são observáveis;

FL = fração dos planetas que têm vida;

FS = fração dos planetas que produzem sinais gasosos detectáveis de

vida.

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Disponível em:

<https://www.centauri-dreams.org/2013/09/11/astrobiology-enter-the-seager-equation/>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Disponível em:

<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

Enceladus, lua de Saturno coberta com gelo.

Disponível em: <http://www.wired.com/wiredscience/2009/01/et-life/> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Sede do Instituto SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence)

Disponível em: <https://www.seti.org/about-us/mission> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Rádio telescópio em Arecibo-Porto Rico

Disponível em: <https://www.seti.org/about-us/mission> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

azevedolab.net

Mensagem enviada pelo rádio telescópio em Arecibo

Disponível em: <https://www.seti.org/about-us/mission> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

azevedolab.netS={01110011100010011111001000111001010}

01110

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00100

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01010

Mensagem enviado pelo rádio telescópio em Arecibo

Disponível em: <https://www.seti.org/about-us/mission> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Sede do Instituto SETI

Disponível em: <https://www.seti.org/about-us/mission> .

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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O que é a

singularidade

tecnológica?

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O que é a

singularidade

tecnológica?

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Expectativa de vida do Brasileiro entre 2000 e 2012. Fonte

dos dados: Index Mundi. Disponível em:

< http://www.indexmundi.com/g/g.aspx?c=br&v=30&l=pt >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

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Exp

ecta

tiva

de

vid

a

Ano

O que é a

singularidade

tecnológica?

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Página de entrada do site da Strategies for Engineered

Negligible Senescence (SENS) Foundation.

Disponível em: < http://sens.org/>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

O que é a

singularidade

tecnológica?

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Rim artificial testado em ratos.

Disponível em: < http://www.bbc.co.uk/news/science-

environment-22149844>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

O que é a

singularidade

tecnológica?

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Visão artística da modelagem matemática do cérebro.

Disponível em: <http://www.kurzweilai.net/mind-uploading-

featured-in-academic-journal-for-first-time>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

O que é a

singularidade

tecnológica?

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Evolução do número de transistores por chip em função do

ano.

Disponível em:

http://library.thinkquest.org/4116/Science/moore%27s.htm.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

O que é a

singularidade

tecnológica?

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Visão artística do cérebro digital.

Disponível em: < http://www.kurzweilai.net/critique-of-

against-naive-uploadism#!prettyPhoto>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

Nossa tecnologia tem

pouco mais de 300 anos.

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Máquina a vapor.

Disponível em: <

https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_a_vapor#/media/File:Stea

m_engine_in_action.gif >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

A web foi criada em

1990.

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Primeiro servidor web.

Disponível em: <

https://pt.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Web#/media/File:N

eXTcube_first_webserver.JPG >.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

E já somos a primeira

geração que tem o

vislumbre da

imortalidade...

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Visão artística do cérebro digital.

Disponível em: < http://www.kurzweilai.net/critique-of-

against-naive-uploadism#!prettyPhoto>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

Imaginem uma

civilização 1000 anos

mais avançada...

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Visão artística do cérebro digital.

Disponível em: < http://www.kurzweilai.net/critique-of-

against-naive-uploadism#!prettyPhoto>.

Acesso em: 05 de novembro de 2019.

Estamos sozinhos

no Universo?

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Última atualização: 05 de novembro de 2019.

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