cv 3. origen de la vida (4)

ORIGEN DE LA VIDAORIGEN DE LA VIDAORIGEN DE LA VIDA ORIGEN DE LA VIDA LA ERA ARCAICA LA ERA ARCAICA

CapítuloCapítulo 6 (6 (pág. 139pág. 139--174174) y y CapítuloCapítulo 8 (8 (pág. 207pág. 207--217217)

Baker, C. Patterns of Time

11

Tema 3: ORIGEN DE LA VIDA LA ERA ARCAICATema 3: ORIGEN DE LA VIDA LA ERA ARCAICATema 3: ORIGEN DE LA VIDA, LA ERA ARCAICA Tema 3: ORIGEN DE LA VIDA, LA ERA ARCAICA Capitulo 6Capitulo 6

1. Componentes químicos

2. Elementos más comunes

3 Componentes orgánicos3. Componentes orgánicos

4. La célula4 1 P i t i t4.1. Procariotas y eucariotas4.2. Organelos y funciones

5 E t t lit22

5. Estromatolitos






5 E t t lit33

5. Estromatolitos

¿En dónde estamos?¿En dónde estamos?Comienzo de la Era Arcaica 3.8 billones de años

Geografía:Geografía:La corteza de la tierra comenzó a formarse hace alrededor de 4 billones de añosde 4 billones de años

La tierra se enfríaEl vapor de la atmósfera comienza a condensarse (de l t )volcanes y cometas)

Comienza a llover y llover y llover!!!Los océanos aparecen

Clima:Clima:Cálido y muy húmedo

4

Cálido y muy húmedo

¿QUE ES LA VIDA?¿QUE ES LA VIDA?¿¿

En la biología, se considera vivo lo que tenga las características:

Organización: Formado por células...

Célula Tejido Órgano Sistema OrganismoCélula Tejido Órgano Sistema Organismo Población Comunidades Ecosistema

Reproducción M t b liReproducción

Crecimiento

Metabolismo

Homeostasis

Evolución

Irritabilidad

Movimiento

55

COMPONENTES QUIMICOSCOMPONENTES QUIMICOS

CHON es un acrónimo para los cuatro elementos más comunes en los organismos vivos:

C : Carbono También se utilizan:H : Hidrógeno S: AzufreO : Oxígeno P: FósforoN : Nitrógeno

Propiedad común forman con facilidad enlaces covalentes

6

covalentes6

CARBONOCARBONO

Elemento no metálico y el cuartoElemento no metálico y el cuartomás abundante en el Universo después de H, He, y O.

Puede formar cuatro enlaces covalentes, ya sea conotros carbonos y/o con otros elementos

Es el segundo elemento más abundante en masa(aproximadamente 18.5%) en el cuerpo humanodespués del oxígeno.

Importante en la formación de compuestos orgánicos

77

HIDROGENOHIDROGENO

En condiciones normales deió t tpresión y temperatura:

es un gas diatómico (H2) incoloro,incoloro, inodoro,insípido, no metálico yaltamente inflamable.

El elemento más abundante – aproximadamente el 75% de la materia del Universo.

I t t l f ió d (H 0)8

Importante en la formación de agua (H20).8

OXIGENO

Tercer elemento más abundanteen el Universo (aproximadamente el 21% de la atmósfera)

Tóxico a elevadas presiones parciales (ozono, peróxido de H).

El cuerpo humano ha desarrollado mecanismos de protección. Por ejemplo, glutatión actúa como antioxidante,

bilirrubina (un producto derivado del metabolismo

9

bilirrubina (un producto derivado del metabolismode la hemoglobina)

9

NITROGENO

Parte esencial de aminoácidos y ácidosParte esencial de aminoácidos y ácidosnucléicos, ambos necesarios para la vida del planeta.

Nitrógeno molecular en la atmósfera no puede ser usadodirectamente por las plantas o animales, y necesita ser p p yconvertido en compuestos de nitrógeno: Nitritos, Nitratos...

¿Cómo ocurre esta conversión?¿

1010

FOSFORO

Se encuentra en la naturaleza combinadoen fosfatos inorgánicos y en organismosvivos.

Elemento químico esencial:1) Forma parte de las moléculas de ADN y ARN) p y2) Las células lo utilizan para almacenar y transportar

energía (molécula de ATP) 3) Participan en la actividad de proteínas intracelulares y

en metabolismo de los espermatozoides.4) Forma parte de las membranas celulares y

11

4) Forma parte de las membranas celulares y organelares

11

AZUFRE

Se encuentra en sulfuros y sulfatosSe encuentra en sulfuros y sulfatos(especialmente en regiones volcánicas).

Elemento químico esencial para todoslos organismos y necesario para varios aminoácidos y las proteínas.y p

Es constituyente de algunas vitaminas, participa en la síntesisdel colágeno neutraliza los venenos y ayuda al hígado en ladel colágeno, neutraliza los venenos y ayuda al hígado en la secreción de bilis. En alimentos no es tóxico.

Queratina: muy rica en azufre (pelos uñas cuernos)

12

Queratina: muy rica en azufre (pelos, uñas, cuernos).

12






5 E t t lit1313

5. Estromatolitos

ELEMENTOS MAS COMUNESELEMENTOS MAS COMUNES

Los elementos más comunes en las células son: Hidrógeno (H) 59%Hidrógeno (H) 59% Oxígeno (O) 24% Carbono (C) 11% Nitrógeno (N) 4% g ( )Y otros como el fósforo (P) y el azufre (S) 2% combinado

¡Pero estos no son los únicos elementos que cumplen un papel importante para los seres vivientes!

1414

Algunos elementos que son importantes para los animales y humanos son:

Calcio (Ca++) huesos, contracción muscular, conchas, pulso

Cloro (Cl-) digestión de los alimentos

Flúor (F-) esmalte dentalFlúor (F ) esmalte dental

Hierro (Fe++) lleva oxígeno esencial alrededor del cuerpo

Sodio (Na+) regulación de sangre y fluidos, transmisión deimpulsos nerviosos, actividad del corazón

1515

Las plantas también necesitan ciertos elementos para poder sobrevivir y crecersobrevivir y crecer.

Magnesio (Mg++) Clorofila

Cloro (Cl-) Ayuda a las plantas a convertir la energía del Sol en alimento

Silicio (Si) Hace que algunas plantas (pastos y equisetos) sean muy fuertes.

1616

AGUAAGUA

Constituye del 50 al 90% del peso corporal

Sirve como solvente

Transporte

En reacciones químicas

Mantiene su pH en 7, neutro

1717




3. Componentes orgánicosp g

4. La célula4.1. Procariotas y eucariotas4.2. Organelos y funciones

5. Estromatolitos

1818

COMPONENTES ORGÁNICOSCOMPONENTES ORGÁNICOS

Moléculas de cadena de carbono (C) e hidrógeno (H).

En muchos casos tienen otros elementos como nitrógeno (N), azufre (S), y fósforo (P). ιι ιι ιι ιι

CC —— CC —— CC —— CC ——Características:

Son combustibles Poco densos

C C C C C C C C ιι ιι ιι ιι

Poco densos Poco hidrosolubles Pueden ser de origen natural u origen sintéticoComponen la materia viva Su enlace más fuerte es el covalente

19• La gran cantidad de moléculas orgánicas explica la

DIVERSIDAD de los organismos... 19

PRINCIPALES TIPOS DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS

1. Carbohidratos

2 Lípidos2. Lípidos

3. Proteínas

4. Nucleótidos

Todas estas moléculas contienen: C, H, y O.

Además, las proteínas contienen N y S, y los nucleótidos, asíl lí id ti N P

20

como algunos lípidos, contienen N y P.20

PRINCIPALES TIPOS DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS

1. Carbohidratos

2 Lípidos2. Lípidos

3. Proteínas

4. Nucleótidos

2121

1. CARBOHIDRATOS

Fuente de energía inmediata.

Reserva de energía a corto plazoReserva de energía a corto plazo

Estructurales

Involucrados en cantidad deprocesos biológicos como laidentificación de la célula (tipos deidentificación de la célula (tipos desangre)

¿Cómo pasa el C del medio ambiente a las moléculas

2222

¿ porgánicas??

Forman parte de la membrana externa de la célula y contribuyen

Importantes: procesos de bio reconocimiento y transducción de

a interacciones entre la célula y el medio ambiente (infecciones virales o bacterianas, transporte de hormonas u otras moléculas).

Importantes: procesos de bio-reconocimiento y transducción de señales.

2323

Tienen estructuras complejas que existen en diferentes formas:Tienen estructuras complejas que existen en diferentes formas:

Monosacáridos (3-6 C) 1 molécula de azúcar

Disacáridos 2 moléculas de azúcar

Oligosacáridos 3-20 moléculas de azúcar

Polisacáridos > 20 moléculas de azúcar

MonosacáridosMonosacáridos

Por ejemplo: Ribosa, Glucosa y Fructosa…

2424

Disacáridos moléculas de azúcar unidas covalentemente.Almacenan energía para corto plazo, en especial en vegetales

Glucosa + Fructosa Glucosa + Galactosa Glucosa + Glucosa

Sacarosa Lactosa Maltosa

(Azúcar de mesa) (Azúcar de leche) (se forma durante la digestión del almidón)

2525Otros ejemplos: Sacarosa (transporte en plantas), trehalosa (presente en sangre de insectos)

OligosacáridosgCompuestos medianos de 3 a 20 moléculas de azúcar

PolisacáridosPolisacáridos> 20 monosacáridos (azúcares simples) unidos en cadenas largas para almacenamiento de energía

• Polisacáridos de almacenamiento– Almidón: Reserva alimenticia para plantas, se almacenaAlmidón: Reserva alimenticia para plantas, se almacena

en los leucoplastos.

Gl ó– Glucógeno: Reserva alimenticia de los vertebrados, se os e teb ados, sealmacena en el hígado y tejido muscular.

27

Polisacáridos de estr ct ra• Polisacáridos de estructura– Celulosa: En la pared celular de las plantas (madera,

algodón, etc…)– Quitina: Polisacárido + proteína, componente de los

exoesqueletos (artrópodos)

28

L i l di i fá il t l l idóLos animales digieren fácilmente el almidón...

¿Qué ocurre con la celulosa?...¿Qué ocurre con la celulosa?..

Las termitas, para alimentarse de la pmadera, dependen de muchos microorganismos alojados en su g jintestino posterior, que contienen la enzima celulasa que digiere la gcelulosa. Las termitas aprovechan de los desechos de los protozoos

2929como fuente de energía y alimento.

OTROS POLISACÁRIDOS

Las córneas de los ojos

Las paredes celulares bacterianas pcontienen polisacáridos modificados

3030

PRINCIPALES TIPOS DE MOLECULAS ORGANICAS

1. Carbohidratos

2 LípidosLípidos2. LípidosLípidos

3. Proteínas

4. Nucleótidos

3131

2. LíPIDOS

Característica aunque no exclusiva ni general: insolubilidad en agua, solubles en disolventes orgánicos(benceno, cloroformo, éter, hexano, etc.).

E á i id bá i lEstán constituidos básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O)

Poseen grandes regiones compuestas por H y C con enlaces NO POLARES, y...

Estas regiones NO POLARES hacen que seanhidrofóbicos e insolubles en agua

3232

Funciones principalesFunciones principalesAlmacenar energíaProteger a las célulasMensajeros químicos (intra-inter celular)Aislantes térmicosImpermeables Triglicérido: ImpermeablesCompuesto estructuralAporta 3 veces más energía que un carbohidrato

g3 ácidos grasos + glicerol

• Forman el panículo adiposo que protege a los mamífero contra el frío (amortiguador de calor y energía)( g y g )

• Sujetan y protegen órganos como el corazón y los riñones.

33

• En algunos animales, ayuda a hacerlos flotar en el agua.

Lípidos estructurales son:

Cera: Altamente insoluble, defensa, protección y aislante. , , p yPor ejemplo cera de las abejas, ovejas, pinos, etc…

L li lLanolina o cera lanar

Cera en panal de abeja

3434

Fosfolípidos1 glicerol + 2 ácidos grasos + grupo fosfatog g g p

Estructura principal de las membranas celulares

35

La naturaleza dual de los fosfolípidos es importante para la estructura y función de la membrana celulary

3636

Glucolípidos

Son los lípidos más abundantes ySon los lípidos más abundantes y la reserva de energía más grande del cuerpo

Los animales y las plantas guardan los lípidos en forma de triglicéridos.

Los triglicéridos que son sólidos a temperatura ambiente se llaman

l lí idgrasas y los que son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.

EsteroidesEsteroides

Son un grupo de lípidos muy importantes

C, H, O, N + 4 anillos fusionados de carbono poseen diversos grupos funcionales

Pueden ser muchas hormonas, ácidos biliares y esteroles

3838

En los mamíferos cumplen importantes funciones:

Reguladora: Algunos regulan niveles de sal y secreción de bilis

Estructural:Estructural: Colesterol forma la estructura de las membranas de las células junto con los fosfolípidos. Sintetizado en el hígado se obtiene de una dieta de carneSintetizado en el hígado, se obtiene de una dieta de carne,quesos y huevo. A partir del colesterol se sintetizan los demás esteroides.

Hormonal: Hormonas sexuales masculinas: testosterona y susderivados, los esteroides. Hormonas sexuales femeninas: estrógeno.Hormona de la muda de los insectos: ecdisona.

Vit i D d i d

39

Vitamina D y sus derivados.

39

HHormonas:

Son mensajeros químicos orgánicos

Generalmente se produce en un lugar, se envía a otro donde influye directamente con el metabolismo.

Segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas con el fin de afectar la función de otras células.

S t t d í í l i i t ti i lSon transportadas por vía sanguínea o por el espacio intersticial.

Todos los organismos multicelulares producen hormonas.

Hay hormonas animales y vegetales.

40


1. Carbohidratos

2. Lípidosp

3. Proteínas

4. Nucleótidos

4141

3. PROTEÍNAS

Formadas por cadenas de aminoácidosA i á id id d t t l d t d l t í ti

S

Aminoácido unidad estructural de todas las proteínas que contiene:

Un átomo de carbono, unido a un hidrogeno (H), un grupo carboxilo( COO) + un grupo amino ( NH ) + grupo R(-COO) + un grupo amino (-NH2) + grupo R

Los grupos R son muy variados químicamente, y otorgan a cada i á id t í ti í i i

42

aminoácido sus características químicas propias.42

Estructura de un aminoácidost uctu a de u a oác do

43

20 aminoácidos se encuentran en las proteínas de los seresvivos, estos se combinan de diferentes maneras para produciruna gran diversidad de proteínas

La secuencia exacta de los aminoácidos determina laestructura y función de la proteína

Organismos heterótrofos sintetizan la mayoría de los aminoácidos, aquellos que no pueden sintetizarse deben ser, q q pincorporados con la dieta, denominándose aminoácidos esenciales.

4444

Funciones de las proteínas:

1. Catalizadoras de reacciones químicas (enzimas)

2. Hormonas reguladoras de actividades celulares

3 T t (h l bi l j l )3. Transporte (hemoglobina en la sangre por ejemplo). Aunque la hemoglobina transporta oxígeno, ¿cuál es su verdadera función? Espere la sección de transporte del cursocurso….

4. Defensa natural contra infeccioneso agentes extraños (anticuerpos)o agentes extraños (anticuerpos)

4545

5. De movimiento:

Funciones de las proteínas (continuación):

5. De movimiento:• Contracción muscular (actina y miosina)• Cilios y flagelos• Ciclosis• De organelos

6. Estructurales: El colágeno es un tipo de proteína integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén

• Elastina y queratina en la piel humana y esclerotina confiere resistencia a la c tíc la de los artrópodos en especial losresistencia a la cutícula de los artrópodos, en especial los insectos

• Estructura de los cromosomas• Citoesqueleto• Citoesqueleto

4646

Una proteína puede tener hasta cuatro niveles en su estructura

4747

Estructura primariaS ió li l d i á id Ej l I li (ti 50Sección lineal de aminoácidos Ejemplo: Insulina (tiene 50

aminoácidos)

Estructura secundariaEstructura secundariaForma de hélice, mantiene su forma por los puentes de hidrógeno.Ejemplo: Queratina (pelos, uñas, plumas, cuernos, pezuñas)

Colágeno (córnea tendones )Colágeno (córnea, tendones …)

Estructura terciariaEs en 3D, son proteínas con forma globular., p gEjemplo: Anticuerpos (reconocen cuerpos extraños invasores,

ejemplos: virus y bacterias) y Enzimas (catalizadoras)

Estructura cuaternariaSon 2 ó más terciarias unidas.Ejemplo: Hemoglobina (4 proteínas terciarias unidas en el

t l H (Hi ))

48

centro por el grupo Hemo (Hierro))Clorofila (4 proteínas terciarias unidas por el Magnesio

48

• Hemoglobina:Proteína globular con estructura cuaternaria que está en loseritrocitos (glóbulos rojos) encargada de transportar el O2.

Consta de 574 aminoácidos + Hemo (Fe)

Desnaturalización:

Cuando la proteína pierdeCuando la proteína pierde su estructura original y sus funciones originales son alteradas o anuladas yaalteradas o anuladas, ya sea causado por cambios de temperatura, pH, ambientales, etc.…

49

,


1. Carbohidratos

2. Lípidosp

3. Proteínas

4. Nucleótidos

5050

4. NUCLEÓTIDOS

Los ácidos nucleicos, el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico), están formados por cadenas largas de

S

ARN (ácido ribonucleico), están formados por cadenas largas de nucleótidos:

Nucleótido: 1 grupo fosfato + 1 azúcar (5C) + 1 base nitrogenadag p ( ) g

El azúcar de 5C (pentosa) es:

Ribosa en ARN

Desoxirribosa en ADNDesoxirribosa en ADN

5151

Cadena de nucleótidos

ADNADNADNADN

Estructura secundaria está f dformada por:

2 cadenas

Bases complementariasTimina – AdeninaCitocina – GuaninaCitocina Guanina

52

Bases NitrogenadasSon 5 diferentes que hacen parejas únicas que se unen por puentes de hidrógenode hidrógeno.– Adenina (A)– Timina (T)– Guanina (G)– Citocina (C)– Uracilo (U) Está solamente en el ARN en vez de la Timina.U ac o (U) s á so a e e e e e e de a a

Pares de bases nitrogenadas en el ADN:A-TC-G

Pares de bases nitrogenadas en el ARN:A-U

53

C-G

Diferencias entre ADN y ARN

HéliceHélice la estructura del ADN es dedoble cadena, mientras que la estructura del ARN es de una sola.

Masa molecularGeneralmente ADN > ARN

FunciónADN contiene la información genéticaARN pueden actuar de mensajero de dicha

información para dar lugar a la biosíntesis de proteínas.

54

ADN…

Histonas: proteínas que envuelven al ADN, presentes sólo en

i teucariotas

55

Otros nucleótidos…

A tú j i t l l t t d d íActúan como mensajeros intracelulares, transportadores de energía y coenzimas, por ejemplo:

AMPc (Adenosín monofosfato cíclico)AMPc (Adenosín monofosfato cíclico)

ATP (Adenosín trifosfato)

Vitaminas

NADH (Dinucleótido de nicotinamida y adenina)

56

Adenosín monofosfato cíclico (AMPc)Funciones:

Señalización intracelular (mensajero de la membrana celular al núcleo)

Interviene en la interacción de hormonas en los vertebrados conlas membranas celulares.

C (f )Comunicación entre células (feromona entre mohos mucosos celulares)

57

Los ácidos nucleicos se encuentran en:

Núcleo

Mitocondrias

Cromosomas

Cloroplastosp

Ribosomas

Veremos la función de estas partes de la célula próximamente

58

¿CÓMO SE ORIGINÓ LA VIDA?¿CÓMO SE ORIGINÓ LA VIDA?¿CÓMO SE ORIGINÓ LA VIDA? ¿CÓMO SE ORIGINÓ LA VIDA?

Dos moléculas desempeñan un papel fundamental dentro de la maquinaria celular proteínas y ácidos nucleicos

Ácidos nucleicos (ADN, ARN) información genética del metabolismo celular.

Proteínas encargadas de llevar a cabo funciones metabólicas de la célula

participan activamente en la replicación de la célulaparticipan activamente en la replicación de la célula, suministrando, transportando y degradando todos los nutrientes químicos necesarios para la replicación

59

Por lo tanto….

La interrelación entre ácidos nucleicos y proteínas es muy estrecha.

E l ADN ARN tá l i f ió t i l t íEn el ADN y ARN está la información para construir a las proteínas, y a su vez las proteínas son fundamentales para la conservación y replicación del ADN y del ARN.

60

Bajo esta perspectiva, el problema del origen de la vida consta de ajo esta pe spect a, e p ob e a de o ge de a da co sta dedos partes:

Primero¿cómo se originaron moléculas orgánicas complicadas, como las proteínas y los ácidos nucleicos, a partir de compuestos de C, N e H relativamente sencillos?

Y segundo¿cómo se llegó a esa estrecha interrelación entre ácidos nucleicos y proteínas que le permite a la célulaácidos nucleicos y proteínas que le permite a la célula subsistir y replicarse?

61

Tres hipótesis del origen de laTres hipótesis del origen de laTres hipótesis del origen de la Tres hipótesis del origen de la vida vida

1953: S. L. Miller y H. C. Urey

Simulación de condiciones primitivas de la Tierra Marzo 1930 - Mayo 2007

Después de una semana:

10-15% C compuestos orgánicos

a o 930 ayo 00

10-15% C compuestos orgánicos2% C aminoácidos (13 de 22)

Algunos azúcares y lípidos

No ácidos nucleicos

Crítica: ¿de dónde vino la energía para unir los

62

Crítica: ¿de dónde vino la energía para unir loselementos? Más destructivo que constructivo….

1986: Walter Gilbert: El Mundo del ARN1986: Walter Gilbert: El Mundo del ARN

Propone que el ARN se desarrolló primero en la Tierra luego se desarrolló una membrana celularTierra, luego se desarrolló una membrana celular a su alrededor y convirtiéndose así en la primera célula procariota.

La hipótesis del mundo de ARN se apoya en la habilidad del ARNde autoreproducirse y almacenar, transmitir y duplicar lainformación genética.

Después se desarrollo el ADN y su relación con proteínas.

De este modo: primero fueron los ácidos nucleicos (ARN y ADN) ydespués fueron las proteínas.

63PERO ¿de dónde vino la energía necesaria para unir los elementos?

1988: Günter Wächtershäuser:1988: Günter Wächtershäuser: El Mundo de Hierro-Sulfuro

Primeras formas de vida no ocurrieron en l ió fi i i luna solución pero en una superficie mineral:

pirita (Fe2S) cerca de los “respiraderos hidrotermales” o “fumarolas negras” en el fondo del océano, descubiertos en 1977. ,

Ambiente anaeróbico, 350-4000 C

Primeras moléculas fueron lípidosPrimeras moléculas fueron lípidos

C + H + O = ácido acético (*vinagre)+ C = ácido pirúvico + amonio (NH3) = aminoácidos

produce proteínas

PERO: las fumarolas negras son demasiado

64

PERO: las fumarolas negras son demasiado calientes y ácidos para las reacciones necesarias.

La vida por las fumarolas negrasfumarolas negras

está basada en quimiosíntesis por bacterias utilizando

H2S; no hay luz. PERO este proceso prequiere oxígeno…

no había en la Tierra primitivaprimitiva

Más recientemente se descubrieron otros fumarolas, los “white smokers” o fumarolas blancas, con menos alta temperatura y alkalinas. Allí la pirita forma cámaras parecidas a células adentro de p plas cuales pueden precipitar sustancias en sus paredes que pueden formar moléculas orgánicas. ¿Cómo las forman?

• Una manera de determinar como era la primera vida es pver que tienen en común todos los organismos. Un atributo en común es el Ciclo de Krebs. Normalmente, el Ciclo consume moléculas orgánicas (alimento) y g ( ) yproduce H+, CO2 y ATP. PERO, ¡puede ir al revés! Dada la energía puede consumir CO2 y H+ y producir compuestos orgánicos! La energía necesaria puedecompuestos orgánicos! La energía necesaria puede haber derivado por quimiosmosis, el paso de energía por un gradiente de protones (pH) como ocurre en las paredes de las mitocondrias Solo aquí el gradiente estáparedes de las mitocondrias. Solo aquí el gradiente está producida en el interfase entre las aguas acídicas (con CO2) del mar y las aguas alcalinas de las fumarolas blancas donde precipita la piritablancas, donde precipita la pirita…

Evolución comienza antes de la formación de la vida actuandoformación de la vida actuando sobre procesos químicos.

Selección natural no es unSelección natural no es un proceso al azar

68



2. Elementos mas comunes



5 E t t lit6969

5. Estromatolitos

LA CELULALA CELULA

La célula es la unidad esencial que forma a todo ser vivoLa célula es la unidad esencial que forma a todo ser vivo

Casi todas las células son pequeñas 1 - 100 µm de diámetrop q µ

Cl ifi ióClasificación:

1. Procariota

2. Eucariota

70

Procariota

Primeros organismos celulares en el planeta

Procariota

Estructuralmente simples (5 µm diámetro)

Material genético pero sin membrana protectora que defina un núcleoMaterial genético pero sin membrana protectora que defina un núcleo

Usualmente tienen membrana celular y pared celular

Sin organelos rodeados por membrana, tienen ribosomas

Sin mitocondrias energía obtenida del medio a través de reacciones químicas

Pueden existir sin oxígeno

71ADN a menudo en forma de hebra circular

EucariotaEucariota

Estructuras complejas y mayor tamaño (10 µm diámetro)

M t i l éti d d d bl bMaterial genético rodeado por doble membrana

Presencia de organelos rodeados por doble membranaorganización estructural y funcionalorganización estructural y funcional

Mitocondrias energía obtenida del medio a través de reaccionesquímicasquímicas

Se reproducen por mitosis y meiosis

Surgen del proceso de endosimbiosis

72

EndosimbiosisEndosimbiosis

Según esta teoría, las primeras células eucariotas surgieron cuando algún organismo procariota introdujo dentro de su sistema a un tipo

73

g g p j pde bacterias respiratorias.

Procariotas bacterias y alga verde azulesProcariotas bacterias y alga verde azulesImportancia: i.e. ciertas bacterias causan la pudrición delos dientes

fEucariotas dinoflagelados, protozoarios, euglenozoa, amebas,plantas, hongos, animales, etc.

74






5 E t t lit7575

5. Estromatolitos

Organelos de la célula eucariota

Membrana plasmáticaCitoplasmaCitoesqueletoPared celular (sólo en las células de algas, hongos, plantas)

OrganelosOrganelosNúcleoNucleoloRibosomasR tí l d l átiRetículo endoplasmáticoAparato de GolgiMitocondrias Vacuolas VesículasLisosomasCentríolos (en la célula animal, no en plantas superiores)Cloroplastos (sólo en las células de plantas y algas)

76

Cloroplastos (sólo en las células de plantas y algas) Cromoplastos (sólo en las células de plantas y algas)

Cada tipo de célula posee algunos organelos únicos que no seCada tipo de célula posee algunos organelos únicos que no se encuentran en otro tipo celular

77

Célula Animal

78

Célula Vegetal

79

Función de los organelos

1. Núcleo Contiene la mayor parte del ADN. Su membrana es una bicapa de fosfolípidos.

2. Nucleolo Función principal: producción y ensamblaje de ribosomas y la síntesis de ARN.

1- envoltura nuclear(intercambio selectivode materiales)de materiales)

2- cromatina(cuando no hay división celular)

803- nucleolo

NúcleoNúcleo

81Cromatina

3. Ribosomas Formados de ARN ribosomáticoribosomático.

Función: Sintetiza de proteínas a partirde la información genética que llega delg q gnúcleo

Proteínas de membranasMembranas nuevas y de reemplazoO l á ( áOrganelo más numeroso (más de 15 mil en procariotas)Presentes en el RE Rugoso

Figura del núcleo y el retículo endoplásmico:

(1) Envoltura nuclear4. Retículo endoplasmático Formacanales membranosos dentro del ( )

(2) Ribosomas(3) Poros Nucleares(4) Nucléolo (5) Cromatina

citoplasma. Su tamaño depende de laactividad celular.

F nción Síntesis de proteínas

82

( )(6) Núcleo(7) Retículo endoplasmático(8) Nucleoplasma

Función: Síntesis de proteínas, el RE ensambla las proteínas.

Casi todas las celular eucariotas tienen 2 tipos de RE:Casi todas las celular eucariotas tienen 2 tipos de RE:

1. Rugoso o granularConjunto de membranas que reciben lasConjunto de membranas que reciben lasproteínas producidas por los ribosomasadosados a sus membranas y participan en el transporte intracelular.p

Proteínas se acumulan en los extremosy estos cúmulos son eliminados por vesículas

migran hacia el aparato de Golgi

2 Liso2. LisoSíntesis de lípidos: triglicéridos, fosfolípidos y esteroides, participan en eltransporte intracelular

83

transporte intracelular.Sin ribosomas

5. Aparato de Golgi conjunto de sacos membranosos que se originan a partir del RE

Las vesículas eliminadas del RE liso se fusionan con los sacos del Golgi

Funciones principales

1. Separa las proteínas y los lípidos que se reciben del RE de acuerdo a su destino, distribución.

2. Modifica algunas proteínasg p3. Empaca materiales en vesículas que son transportadas a

otras partes de la célula o a la membrana plasmática4 Ensambla lisosomas (digieren macromoléculas)

84

4. Ensambla lisosomas (digieren macromoléculas)

5 Lisosomas Contienen enzimas que digieren partículas de5. Lisosomas Contienen enzimas que digieren partículas de origen externo o interno (partículas alimenticias)

Las partículas alimenticias se mueven dentro del citoplasma, p p ,dentro de sacos membranosos llamados vacuolas alimenticias

Vacuolas alimenticias son reconocidas por los lisosomas y se fusionan

Alimentos son convertidos en a.a, monosacáridos, ácidos grasos y otras moléculas pequeñasgrasos y otras moléculas pequeñas

86También digieren organelos defectuosos

6. Mitocondrias Encargadas de la producción de energía6. Mitocondrias Encargadas de la producción de energía (ATP) a partir de la respiración celular.

• Varía el # dependiendo de la actividad de cada célula• Varía el # dependiendo de la actividad de cada célula

7. Cloroplastos (plantas) captan y extraen energía pero durante la p (p ) p y g pfotosíntesis. Contienen el pigmento verde “clorofila”

87

8 Vacuolas y plástidos (en plantas) Almacenan alimentos o productos8. Vacuolas y plástidos (en plantas) Almacenan alimentos o productos de desecho y participan en la homeostasis.

8.1 Plastidios

Presentes en algas y plantas, todos con doble membrana

1. Cloroplastos (fotosíntesis)p ( )

2. Leucoplastos (almacén de almidón)

3. Cromoplastos (pigmentos rojo, azul, naranja……)

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8.2 Vacuolas Grandes vesículas llenas de fluido, que pueden ocupard 30 90% d l l l lde un 30 a un 90% del volumen celular.

Encargadas de mantener la turgencia celular Pueden almacenar temporalmente nutrientes o productos dePueden almacenar temporalmente nutrientes o productos dedesecho, y funcionar como un compartimiento de degradaciónde sustancias.

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VacuolasVacuolas

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9. Membrana plasmática, celular o citoplasmática Separa la célula del exterior y regula la entrada y salida de compuestos. Es selectivamente permeable. Compuesta por una bicapa de fosfolípidos.

10 Pared celular (sólo en la célula vegetal de algas hongos y algunas10. Pared celular (sólo en la célula vegetal, de algas, hongos y algunas protistas). Capa exterior a la membrana citoplasmática que protege a la célula y le da rigidez.

11 Cit l M di hid li d d ll b t d11. Citoplasma Medio hidrosalino donde se llevan a cabo gran parte de las reacciones químicas de la célula. Están los organelos y el citoesqueleto.

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12 Citoesqueleto12. Citoesqueleto

Entramado interno que da soporte estructural a la célula. Mantiene la configuración de la célula, permite el a t e e a co gu ac ó de a cé u a, pe te emovimiento, fija los organelos, dirige el tránsito

Estructurado con proteínas filamentosas:

a. Filamentos de actina o microfilamentos: importante en la división celular y en el movimiento de la célula.

b. Filamentos intermedios

c Microtúbulos: hechos de Tubulina (proteína globularc. Microtúbulos: hechos de Tubulina (proteína globular, terciaria), importante en división celular, movimiento y componente principal de los cilios y flagelos, con un estructura 9+2

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estructura 9+2.

Citoesqueleto

9+2

9 2

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Cilios FlagelosgCortos y numerosos Largos y en menor numero

generalmente

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Pseudópodos: movimiento del citoplasmaEj l A bEjemplo: Amoeba

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RESUMEN

(1) Núcleo(2) Poro nuclear.(3) Retículo endoplasmático rugosos(3) Retículo endoplasmático rugosos.(4) Retículo endoplasmático liso.(5) Ribosoma en el RER.(6) Proteínas transportadas.(7) V í l t t d(7) Vesícula transportadora.(8) Aparato de Golgi (AG).(9) Cisterna del AG.(10) Transmembrana de AG.( 0) a s e b a a de G(11) Cisterna de AG.(12) Vesícula secretora.(13) Membrana plasmática.(14) Proteína secretada(14) Proteína secretada.(15) Citoplasma.(16) Matriz extracelular.

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5 E t t lit9898

5. Estromatolitos

ESTROMATOLITOSESTROMATOLITOS

Estromatolito significa "cama de piedra"

99Son entre los fósiles de vida más antigua conocida en laTierra ( 3.4- 3.6 billones de años)

Estructuras órgano sedimentarias laminadas (principalmenteEstructuras órgano-sedimentarias laminadas (principalmentede CaCO3) secretadas por bacterias y adheridas al sustrato

Producto de la actividad metabólica de microorganismosProducto de la actividad metabólica de microorganismos(principalmente cianobacterias = algas azulverdosas)

Sobre la superficie van creciendo bacterias que precipitanp q p pcarbonatos y atrapan sedimentos, que después de años seconsolidarán como roca. De esta manera la estructuraaumenta en tamaño, vertical y/u horizontalmente.

Entre la microflora y fauna de los de hoy en día también se encuentran: di t h tá i t ldiatomeas, hongos, crustáceos, insectos, esporas, y polen

Se encuentran en lugares como Australia y las Bahamas

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cv 3. origen de la vida (4)

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