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Biofísica Molecular
Astrobiologia
Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr.
azevedolab.net
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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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azevedolab.net
Distâncias das naves Voyagers.
Disponível em: <https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status//>.
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
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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
azevedolab.net
NH3
Por que somente aminoácidos do
tipo L são encontrados em
proteínas?
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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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azevedolab.net
Disponível em:
<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
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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.
azevedolab.net
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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azevedolab.net
Disponível em:
<https://informationisbeautiful.net/visualizations/the-drake-equation >.
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
![Page 50: Biofísica azevedolab.net Molecular Astrobiologia · 2019-11-05 · Cartaz do filme de ficção científica 2001. ... e = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042922/5f6e5c9d2941f23b89410a8a/html5/thumbnails/50.jpg)
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.
azevedolab.net
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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.
azevedolab.net
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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
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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}
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Mensagem enviado pelo rádio telescópio em Arecibo
Disponível em: <https://www.seti.org/about-us/mission> .
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
azevedolab.net
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Sede do Instituto SETI
Disponível em: <https://www.seti.org/about-us/mission> .
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
azevedolab.net
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O que é a
singularidade
tecnológica?
azevedolab.net
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O que é a
singularidade
tecnológica?
azevedolab.net
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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64
66
68
70
72
74
76
78
80
1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
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Ano
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O que é a
singularidade
tecnológica?
azevedolab.net
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.
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O que é a
singularidade
tecnológica?
azevedolab.net
Rim artificial testado em ratos.
Disponível em: < http://www.bbc.co.uk/news/science-
environment-22149844>.
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
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O que é a
singularidade
tecnológica?
azevedolab.net
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.
![Page 61: Biofísica azevedolab.net Molecular Astrobiologia · 2019-11-05 · Cartaz do filme de ficção científica 2001. ... e = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042922/5f6e5c9d2941f23b89410a8a/html5/thumbnails/61.jpg)
O que é a
singularidade
tecnológica?
azevedolab.net
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.
![Page 62: Biofísica azevedolab.net Molecular Astrobiologia · 2019-11-05 · Cartaz do filme de ficção científica 2001. ... e = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042922/5f6e5c9d2941f23b89410a8a/html5/thumbnails/62.jpg)
O que é a
singularidade
tecnológica?
azevedolab.net
Visão artística do cérebro digital.
Disponível em: < http://www.kurzweilai.net/critique-of-
against-naive-uploadism#!prettyPhoto>.
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
![Page 63: Biofísica azevedolab.net Molecular Astrobiologia · 2019-11-05 · Cartaz do filme de ficção científica 2001. ... e = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042922/5f6e5c9d2941f23b89410a8a/html5/thumbnails/63.jpg)
Nossa tecnologia tem
pouco mais de 300 anos.
azevedolab.net
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.
![Page 64: Biofísica azevedolab.net Molecular Astrobiologia · 2019-11-05 · Cartaz do filme de ficção científica 2001. ... e = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042922/5f6e5c9d2941f23b89410a8a/html5/thumbnails/64.jpg)
A web foi criada em
1990.
azevedolab.net
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.
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E já somos a primeira
geração que tem o
vislumbre da
imortalidade...
azevedolab.net
Visão artística do cérebro digital.
Disponível em: < http://www.kurzweilai.net/critique-of-
against-naive-uploadism#!prettyPhoto>.
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
![Page 66: Biofísica azevedolab.net Molecular Astrobiologia · 2019-11-05 · Cartaz do filme de ficção científica 2001. ... e = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042922/5f6e5c9d2941f23b89410a8a/html5/thumbnails/66.jpg)
Imaginem uma
civilização 1000 anos
mais avançada...
azevedolab.net
Visão artística do cérebro digital.
Disponível em: < http://www.kurzweilai.net/critique-of-
against-naive-uploadism#!prettyPhoto>.
Acesso em: 05 de novembro de 2019.
![Page 67: Biofísica azevedolab.net Molecular Astrobiologia · 2019-11-05 · Cartaz do filme de ficção científica 2001. ... e = número médio de planetas que pode abrigar vida por estrela](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042922/5f6e5c9d2941f23b89410a8a/html5/thumbnails/67.jpg)
Estamos sozinhos
no Universo?
azevedolab.net
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Última atualização: 05 de novembro de 2019.
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