1. Posiblehistoria evolutivadelmetabolismo energtico 2. Esta presentacin pretende dar una explicacin coherente al extrao modo que tienen los seres vivos de obtener energa.Especialmente en lo referente a: Semejanza entre fotosntesis y respiracin Dependencia para obtener ATP de una ATPasa transmembranal dependiente de H + Existencia de una cadena de transporte de electrones con procesos de oxidacin y reduccin de molculas Respiracin en apuntes de biologa Fotosntesis en apuntes de biologa Dependencia de membranas que aslen espacios de diferente composicin 3. 1 Origen de la vida No est nada claro cmo surgieron los primeros seres vivos. Como hiptesis principales hay que sealar las siguientes:

Organizacin de la materia orgnica en superficie; lagunas, charcas intermareales

Reacciones moleculares en humeros hidrotermales de fondos ocenicos

Panspermia: procedente de otro cuerpo del sistema solar

Caractersticas de la superficie terrestre cuando surgi la vida.

Temperatura similar a la actual 4. Radiacin solar algo menor 5. Ocano que cubra la mayor parte de la Tierra 6. Rocas y sedimentos parecidos a los actuales

Atmsfera notablemente diferente 7. - Ausencia de O 2 8. - Mucha mayor cantidad de CO 2

9. 2 Primeras clulas

De las primeras clulas se conoce poco 10. Hay planteadas diversas teoras

- Supondremos que eran quimiorganotrofas (hiptesis tradicional aunque ahora en duda)

Tomaban materia orgnica energtica del exterior 11. Parte la degradaban a molculas de menor energa 12. Expulsaban esta molculas de la clula 13. Obtenan energa en forma de ATP de este proceso (fermentacin) 14. Con la energa obtenida sintetizaban sus propios componentes

Estas clulas dependan de la generacin abitica de molculas ricas en energa Nunca pudieron ser muy abundantes 15. 3 ATPasatrasmembranal

Algunas de estas clulas desarrollaron 16. una protenatrasmembranalcon bombeo de H + 17. No est muy clara su funcin inicial:

• - Para movimiento circular tipo flagelo 18. - Para aumentar el pH

ATP asa expulsora de protones

19. 4 Nueva fuente de energa

En determinados lugares de la Tierra como 20. humeros ocenicos se producen molculas 21. energticas. 22. Algunas clulas desarrollaron 23. la capacidad de utilizar esta energa.

Utilizaban estas molculas para expulsar protones 24. La falta de protones en el interior puede hacer funcionarla ATPasade modo inverso; deja entrar protones y seobtiene energa 25. Esta energa permite fabricar sus compuestos sin necesidad de fermentar.

Estas clulas dependan en menor medida de la generacin abitica de molculas Pero estaban relegadas a lugares donde se produjeran compuestos inorgnicos energticos 26. 5 Quimiolitotrofos

Las clulas anteriores pueden utilizar materia 27. inorgnica para crear sus compuestos. 28. Necesitan una molcula inorgnica que se 29. oxide y ceda electrones al NADP 30. Se crea la cadena de transporte de electrones

El compuesto inorgnico se oxida reduciendo NADP a NADPH 31. El NADPH y el ATP permiten reducir materia inorgnica 32. La principal reaccin es la reduccin del CO 2a monosacridos 33. Se crea el ciclo de Calvin

Estas clulas ya no dependen de la generacin abitica de molculas orgnicas Siguen relegadas a lugares donde se producen compuestos inorgnicos energticos H H H 34. 6 FotolitotrofosCon un fotosistema

Algunas bacterias evolucionaron para utilizar 35. la energa de la luz : Fotolitotrofos

• No est claro si las fotolitotrofas proceden de las quimiolitotrofas 36. o al contrario, pero sus mecanismos de obtencin de energa son 37. muy semejantes

Incluyeron pigmentos fotosintticos en sus 38. membranas. 39. Se forma el Fotosistema I

Los pigmentos fotosintticos captan la energa de la luz. 40. El fotosistema I oxida una molcula(en este caso SH 2 ) 41. Se reduce NADP a NADPH y se bombean protones: 42. Cadena de transporte de electrones 43. La ATP asa obtiene energa en forma de ATP 44. Con NADPH y ATP se reduces materia inorgnica: Ciclo de Calvin

No dependen de la generacin de molculas orgnicas ni inorgnicas ricas en energa Siguen relegadas a lugares donde se producen compuestos que pueden ser oxidados con la energa de un fotn. H H 45. 7 FotolitotrofosCon dos fotosistemas

Con la energa de un fotn no se puede oxidar 46. el agua. Con dos si. 47. Algunas bacterias evolucionaron para utilizar dos 48. fotosistemas algo diferentes 49. Se forma el Fotosistema II

Los pigmentos fotosintticos captan la energa de la luz. 50. Los fotosistemas II y I son capaces de oxidar el agua 51. Rinden como desecho O 2 . Un producto sumamente txico 52. Se reduce NADP a NADPH y se bombean protones. 53. La ATP asa obtiene energa en forma de ATP 54. Con NADPH y ATP se reduce materia inorgnica

Al ser el agua y la radiacin solar abundantes en la Tierra estas bacterias puedenextenderse por la superficie de ocanos y aguas continentales. H 55. 8 Cianobacterias

Descendientes de las bacterias anteriores. 56. Se hicieron extraordinariamente abundantes. 57. An lo son

Tienen membranas internas con los pigmentos fotosintticos lo que permite mantener el medio cido dentro de estos compartimentos (tilacoides)

El oxgeno producido empieza a ser abundante en la atmsfera y los ocanos.Al ser un producto txico el resto de las clulas se adaptan o quedan relegadas a ambientes sin oxgeno cada vez ms escasos. H 58. 9 Bacteriasrespiradoras

Los niveles de oxgeno siguen en ascenso 59. Con oxgeno puede oxidarse materia 60. orgnica a inorgnica con mucha mayor 61. obtencin de energa. 62. El proceso es la respiracin. 63. Lo desarrollan bacterias fotosintticas 64. o quimiosintticas haciendo funcionar la cadena 65. de transporte de electrones al revs.

La materia orgnica se oxida a CO2 y se reduce NAD a NADH: 66. Se crea el Ciclo de Krebs 67. El NADH reduce el oxgeno a agua en la cadena de trasporte de 68. electrones. Que se aprovecha para bombear protones. 69. La ATP asa singue obteniendo energa por entrada de protones.

Estas bacterias respiradoras prosperan a partir de la oxidacin de la materia orgnica con el oxgeno producidas ambas en la fotosntesis.H H H 70. 10 EvolucinEucariota Procariota ancestral Prdida de la pared Vacuolas digestivas Citoesqueleto y endomenbranas Ncleo y peroxisomas Flagelos eucariotas Las clulas eucariotas nunca participaron de la evolucin metablica apuntada anteriormente Se especializaron en nutrirse de otras clulas por endocitosis La posible secuencia de su evolucin es la siguiente: 71. 11 Mitocondrias Cuando el nivel de oxgeno atmosfrico comenz a subir...Las clulas eucariotas desarrollaron endomembranas o introdujeron bacterias antioxidantes:- Losperoxisomas Con niveles ms elevados introdujeron bacterias respiradoras que dieron lugar a- Lasmitocondrias Este es el motivo por el que la mitocondria sigue manteniendo parte de su ADN original y de que todas las fases de la respiracin se realicen en el interior de este orgnulo 72. 12 Cloroplastos Algunos eucariotas introducen en su citoplasma cianobacterias Esto les permite realizar fotosntesis y tener un metabolismo auttrofo Al no tener que alimentarse de otras clulas se rodean de una pared celular protectora Probablemente varios eucariotas independientemente:

Rodfitos 73. Clorfitos 74. Otros protistas.

75. 13 Pluricelulares Varios tipos de organismos eucariotas evolucionaron a aumentar de tamao a base deaumentar su nmero de clulas :Organismos pluricelulares

Rodofitos : Algas rojas 76. Feofitos : Algas pardas 77. Hongos 78. Clorfitos: Algas verdes de las que proceden las plantas 79. Animales

Las modificaciones morfolgicas son muy importantes El metabolismo es muy semejante a los primeros eucariotas con mitocondrias o cloroplastos.Ver los protistas Ver los hongos Ver las plantas Ver los animales 80. Esta presentacin est dirigida a alumnos de 2 de bachillerato de Biologa Pretende hacer ms comprensivo el tema del metabolismoy las formas curiosas que tienenlas clulas de obtener energa Todo lo expuesto es hipottico, en algunos casos con abundantes pruebas a su favor pero en otros es slo una posible interpretacin entre varias. Realizado como trabajo final del cursoDiseo de presentaciones en la enseanza (Open Office) Autor :Arturo Gonzlez Laguna [email_address] Centro de trabajo :IES Rayuela Mstoles - Madrid Fecha :Abril de 2010