UNIDAD IIIBASES QUÍMICAS DE LA VIDATodos los seres vivos están compuestos por agua un 70-80% del peso celular, bioelementos primarios como: Carbono Hidrogeno Oxigeno Nitrógeno Azufre FosforoImprescindible para formar los principales tipos de moléculas biológicas Lucidos Proteínas Carbohidratos Ácidos nucleicosAdemás de bioelementos secundarios como: Calcio Sodio Cloro Potasio Magnesio Hierro

BIOELEMENTOS O BIOGENESICOS

Provienen de dos voces griegas bios-vida y génesis-origen a los cuales se les pueden dividir en primarios, secundarios y oligoelementos

BIOELEMENTOS PRIMARIOSLos bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); constituyen el 96% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno (C, H, O, N, S, P).

CARBONO: tiene la capacidad de formar largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO4

3-), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables, y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un cristal sólido, muy duro e insoluble (cuarzo).

HIDRÓGENO: además de ser uno de los componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.Ácido oleico, una cadena de 18 átomos de carbono (bolas negras); las bolas blancas son átomos de hidrógeno y las rojas átomos de oxígeno.

OXÍGENO: es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).

NITRÓGENO: principalmente como grupo amino (-NH2) presente en las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Prácticamente todo el nitrógeno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitrógeno solo es aprovechado por algunas bacterias del suelo y algunas cianobacterias.

AZUFRE: se encuentra en forma nativa en regiones volcánicas elemento químico para todos los organismos necesarios para muchos aminoácidos y por lo tanto también de las proteínas

FOSFORO: forma la base de un gran número de compuestos de las cuales los más importantes son los fosfatos en todas las formas de vida esto desempeña un papel esencial

BIOELEMENTOS SECUNDARIOSLos bioelementos secundarios se clasifican en dos grupos: los indispensables y los variables.INDISPENSABLES: Están presentes en todos los seres vivos. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y potasio son fundamentales en la transmisión del impulso nervioso; el calcio en forma de carbonato da lugar a caparazones de moluscos y al esqueleto de muchos animales. El ion calcio actúa en muchas reacciones, como los mecanismos de la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio es un componente de la clorofila y de muchas enzimas. Interviene en la síntesis y la degradación del ATP, en la replicación del ADN y en su estabilización, etc.

SODIO: necesario para la concentración muscular POTASIO: necesario para la conducción nerviosaCLORO: necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluidos intersticial CALCIO: participa en la contracción del musculo en la coagulación de la sangre en la permeabilidad de la membrana y el desarrollo de los huesosMAGNESIO: forma parte de muchas enzimas y la clorofila, intervienen en síntesis y degradación del ATP, replicación del ADN, síntesis del ARN, etcVARIABLESEstos elementos pueden faltar en algunos organismos y son bromo, titanio, vanadio y plomoOLIGOELEMENTOS: intervienen en cantidades muy pequeñas, pero cumple funciones esenciales en los seres vivos los principales son hierro, cobre, zinc, cobalto, etc.HIERRO: sintetiza la hemoglobina de la sangre y la mioglobina del musculoZINC: abundan en el cerebro y páncreas donde se asocian a la acción de la insulina que regula a la glucosa COBRE: forman la hemocianina que es el pigmento respiratorio de muchos invertebrados acuáticos y enzimas oxidativasCOBALTO: sirve para sintetizar vitaminas B12 y enzimas fijadoras de nitrógeno

LOS GLÚCIDOS(HIDRATOS DE CARBONO,

CARBOHIDRATOS)

Son biomoleculas hidrosolubles compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno y cuyas principales funciones en los seres vivos son el prestar energía inmediata y estructural.

MONOSACÁRIDOSLos glúcidos más simples, los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes. Por tanto se definen químicamente como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a tres características diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad. Si el grupo carbonilo es un aldehído, el monosacárido es una aldosa; si el grupo carbonilo es una cetona, el monosacárido es una cetosa. Los monosacáridos más pequeños son los que poseen tres átomos de carbono, y son llamados triosas; aquellos con cuatro son llamados tetrosas, lo que poseen cinco son llamados pentosas, seis son llamados hexosas y así sucesivamente. Los sistemas de clasificación son frecuentemente combinados; por ejemplo, la glucosa es una aldohexosa (un aldehído de seis átomos de carbono), la ribosa es una aldopentosa (un aldehído de cinco átomos de carbono) y la fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis átomos de carbono).Cada átomo de carbono posee un grupo de hidroxilo (-OH), con la excepción del primero y el último carbono, todos son asimétricos, haciéndolos centros estéricos con dos posibles configuraciones cada uno (el -H y -OH pueden estar a cualquier lado del átomo de carbono). Debido a esta asimetría, cada monosacárido posee un cierto número de isómeros. Por ejemplo la aldohexosa D-glucosa, tienen la fórmula (CH2O)6, de la cual, exceptuando dos de sus seis átomos de carbono, todos son centros quirales, haciendo que la D-glucosa sea uno de los estereoisómeros posibles. En el caso del gliceraldehído, una aldotriosa, existe un par de posibles esteroisómeros, los cuales son enantiómeros y epímeros (1,3-dihidroxiacetona, la cetosa correspondiente, es una molécula simétrica que no posee centros quirales). La designación D o L es realizada de acuerdo a la orientación del carbono asimétrico más alejados del grupo carbonilo: si el grupo hidroxilo está a la derecha de la molécula es un azúcar D, si está a la izquierda es un azúcar L. Como los D azúcares son los más comunes, usualmente la letra D es omitida.

DISACÁRIDOSLos disacáridos son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación que implica la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la consecuente formación de una molécula de H2O, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C12H22O11.La sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. El nombre sistemático de la sacarosa , O-α-D-glucopiranosil-(1→2)- β-D-fructofuranósido, indica cuatro cosas:Sus monosacáridos: Glucosa y fructosa.Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρ "azúcar") son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. La glucosa, el glucógeno y el almidón son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía; la celulosa forma la pared celular de las células vegetales y la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.Los glúcidos pueden sufrir reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad específica, como puede ser de solubilidad.Disposición de las moléculas en el espacio: La glucosa adopta la forma piranosa y la fructosa una furanosa.Unión de los monosacáridos: El carbono anomérico uno (C1) de α-glucosa está enlazado en alfa al C2 de la fructosa formando 2-O-(alfa-D-glucopiranosil)-beta-D-fructofuranosido y liberando una molécula de agua.El sufijo -ósido indica que el carbono anomérico de ambos monosacáridos participan en el enlace glicosídico.La lactosa, un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa, estará presente naturalmente sólo en la leche. El nombre sistemático para la lactosa es O-β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa. Otro disacárido notable incluyen la maltosa (dos glucosa enlazadas α-1,4) y la celobiosa (dos glucosa enlazadas β-1,4).

POLISACÁRIDOSLos polisacáridos son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C6 H10 O5)n. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento.El almidón es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las plantas, siendo encontrado en la forma de amilosa y la amilopectina (ramificada).En animales, se usa el glucógeno en vez de almidón el cual es estructuralmente similar pero más densamente ramificado. Las propiedades del glucógeno le permiten ser metabolizado más rápidamente, lo cual se ajusta a la vida activa de los animales con locomoción.La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa es usada en la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula más abundante sobre la tierra. La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza. Se encuentra en los exoesqueletos de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos. Tiene diversos usos: en hilos para sutura quirúrgica.Otros polisacáridos incluyen la calosa, la laminarina, la maltodextrina, el xilano y la galactomanosa

LÍPIDOS(GRASAS)

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas) son liposolubles o hidrófobos compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales.

ÁCIDOS GRASOSSon las unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada (CH2) con un número par de átomos de carbono (2-24) y un grupo carboxilo(COOH) terminal. La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce el punto de fusión. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados.

SATURADOS: Sin dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido margárico, ácido esteárico, ácido araquídico y ácido lignocérico.

INSATURADOS: Los ácidos grasos insaturados se caracterizan por poseer dobles enlaces en su configuración molecular. Éstas son fácilmente identificables, ya que estos dobles enlaces hacen que su punto de fusión sea menor que en el resto. Se presentan ante nosotros como líquidos, como aquellos que llamamos aceites. Este tipo de alimentos disminuyen el colesterol en sangre y también son llamados ácidos grasos esenciales. Los animales no son capaces de sintetizarlos, pero los necesitan para desarrollar ciertas funciones fisiológicas, por lo que deben aportarlos en la dieta. La mejor forma y la más sencilla para poder enriquecer nuestra dieta con estos alimentos, es aumentar su ingestión, es decir, aumentar su proporción respecto a los alimentos que consumimos de forma habitual.Con uno o más dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo, ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido elaídico, ácido linoleico, ácido linolénico y ácido araquidónico y ácido nervónico.

PROTEÍNAS

Las proteínas son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El término proteína proviene de la palabra francesa protéine y ésta del griego πρωτεῖος (proteios), que significa 'prominente, de primera calidad'.Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en proteínas simples (holoproteidos), que por hidrólisis dan solo aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), que por hidrólisis dan aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores. Las proteínas son indispensables para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80% del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas).

 ACIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína,1 nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X.

ADN

El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario.

Estructuras ADNEstructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos (monocatenario) es decir, está formado por un solo polinucleótido, sin cadena complementaria. No es funcional, excepto en algunos virus.Estructura secundaria. Doble hélice, estructura bicatenaria, dos cadenas de nucleótidos complementarias, antiparalelas, unidas entre sí por las bases nitrogenadas por medio de puentes de hidrógeno. Está enrollada helicoidalmente en torno a un eje imaginario. Hay tres tipos: Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se encuentran en un plano inclinado (ADN no codificante).Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas perpendiculares (ADN funcional).Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas perpendiculares (no funcional); se encuentra presente en los parvovirus.

ARN

El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster químicamente idéntico.El ARN está constituido casi siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas y estables.Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia existen varios tipos de ARN:El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su misión, se destruye.El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. La única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos, bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteínaEl ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma. 

UNIDAD IVORIGEN DEL UNIVERSO- VIDA

ORGANIZACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSOTEORÍA DEL BIG BANG

La teoría de la gran explosión, mejor conocida como la teoría del Big Bang, es la más popular y aceptada en la actualidad. Esta teoría, a partir de una serie de soluciones de ecuaciones de relatividad general, supone que hace entre unos 14.000 y 15.000 millones de años, toda la materia del Universo (lo cual incluye al Universo mismo) estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña, hasta que explotó en un violento evento a partir del cual comenzó a expandirse. Toda esa materia, comprimida y contenida en un único lugar, fue impulsada tras la explosión, comenzó a expandirse y a acumularse en diferentes partes. En esa expansión, la materia se fue agrupando y acumulando para dar lugar a las primeras estrellas y galaxias, formando así lo que conocemos como el Universo. Los fundamentos matemáticos de esta teoría, incluyen la teoría general de la relatividad de Albert Einstein junto a la teoría estándar de partículas fundamentales. Todo esto, no sólo hace de ésta la teoría más respetada, sino que da lugar a nuevas e interesantísimas cuestiones, como por ejemplo si el universo seguirá en constante expansión por el resto de los tiempos o si por el contrario, un evento similar al que le dio origen puede hacer que el universo entero vuelva a contraerse (Big Crunch), entre otras.

TEORÍAS EVOLUCIONISTAS

Frente a las teorías fijitas surgieron científicos como Lamarck y Darwin; que crearon la doctrina del evolucionismo.        Según las doctrinas evolucionistas, los seres vivos a lo largo de su historia han ido evolucionando, es decir, adquiriendo un mayor grado de diferenciación. Así, según se retrocede en el tiempo se puede observar una menor diversidad de seres, lo que implicaría un menor grado de adaptación y de menor evolución en la comparación con las especies actuales.Lamarckismo:Lamarck fue pionero en las ideas acerca de la evolución de las especies. Según su teoría, todas las especies se están esforzando continuamente por adaptarse mejor a las condiciones del medio en que viven y, en consecuencia, desarrollaron más los órganos que más utilizaban. Para el lamarckismo, su principio fundamental es: la función crea el órgano. El ejemplo propuesto por Lamarck  era que las jirafas cada vez necesitaban estirar más el cuello para alcanzar las hojas más altas de los árboles de acacia de los que se alimentaban. El cuello se hacía cada vez más largo, y este carácter adquirido era heredable.Hoy día esta doctrina, tal y como la acabamos de exponer, no es admitida, ya que los caracteres adquiridos o modificaciones que no afectan a los genes no son heredables. Si un padre, gracias al gimnasio y entrenamientos, adquiere una potente musculatura, los hijos no tienen por qué presentar una musculatura más desarrollada de lo normal.

LA TEORÍA COSMOZÓICA

Defendida por el químico Justus Liebig y por el físico Helmut Von Helmont.Esta teoría, se basa fundamentalmente en la observación de la fecundación de las lavas, originariamente estériles (cuando su temperatura es elevada), por esporas traídas por el viento y establece que este fenómeno podría ocurrir a escala cósmica, es decir, que la Tierra habría sido sembrada por gérmenes provenientes del cosmos.De ahí que a esta Teoría también se la conoce con el nombre de TEORÍA COSMOZOICA, de la cual han derivado dos vertientes de pensamientos: Litopanspermia y Radiopanspermia

LA TEORIA DE OPARIN Y HALDANE

El primer conjunto de hipótesis verificables acerca del origen de la vida en la Tierra fue propuesto por el bioquímico ruso Alexander I. Oparin (1894-1980) y por el inglés John B. S. Haldane (1892-1964), quienes trabajaban en forma independiente. La idea de Oparin y Haldane se basaba en que la atmósfera primitiva era muy diferente de la actual; entre otras cosas, la energía abundaba en el joven planeta.Propusieron entonces que la aparición de la vida fue precedida por un largo período de lo que denominaron "evolución química". Oparin experimentó sus hipótesis utilizando un modelo al que llamó "coacervados". Los coacervados son sistemas coloidales constituidos por macromoléculas diversas que se habían formado en ciertas condiciones en medio acuoso y habrían ido evolucionando hasta dar lugar a células con verdaderas membranas y otras características de los organismos vivos. Según Oparin, los seres vivos habrían modificado la atmósfera primitiva y esto es lo que habría impedido, a su vez, la posterior formación de nueva vida a partir de sustancias inorgánicas.

TEORÍA  DE LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICAEL ORIGEN DE LA VIDA

De acuerdo con esta teoría, en la tierra primitiva existieron determinadas condiciones de temperatura, así como radiaciones del sol, que afectaron las moléculas orgánicas que existían entonces en los mares primitivos. Dichas sustancias se combinaron dé tal manera que dieron origen a los seres vivos.CONDICIONES QUE PERMITIERON LA VIDA1)    La presencia de GASES IMPORTANTES que se encuentran en la ATMÓSFERA, tales como: O2, CO2, N, Gases raros.2)    La presencia de H2O, fundamental para la vida de todos los seres vivos.3)   La Temperatura ideal para el desarrollo de todos los seres vivos.4)  La capa protectora llamada OZONO, que impide la llegada de Rayos Ultravioletas a los seres vivos (aunque en la actualidad el hombre la está destruyendo).5)    La presencia de sales minerales y compuestos inorgánicos en el SUELO, fundamental para la Fotosíntesis de los vegetales.6)    La presencia de Energía Luminosa o Solar, procedente del SOL, necesaria para la Fotosíntesis y la vida de los animales y el hombre.       

¿CÓMO SE FORMARON LOS PRIMEROS ORGANISMOS?Los elementos de la atmósfera y los mares primitivos se combinaron para formar compuestos, como carbohidratos, las proteínas y los aminoácidos. Estos tipos de sistemas pres celulares, llamados coacervados, son mezclas de soluciones orgánicas complejas, semejantes a las proteínas.COACERVADOSLos coacervados sostenían un intercambio de materia y energía en el medio que los rodea. Debido a esto, cada vez se iban haciendo más complejos, hasta la aparición de los seres vivos.EXPERIMENTOS DE UREY Y MILLERMiller y Urey realizaron experimentos para apoyar la teoría sobre el origen de la vida. Para producir condiciones de la atmósfera terrestre, idearon un aparato en el cual introdujeron hidrógeno, metano, vapor de agua, amoniaco y descargas eléctricas. Después de una semana analizaron las substancias, encontrando moléculas orgánicas sencillas; partes de los seres vivos. Todavía no ha podido crearse una célula.

ORIGEN DEL OXIGENO

Descubridor: Joseph Priestley.·         Lugar de descubrimiento: Inglaterra.·         Año de descubrimiento: 1774.·        Origen del nombre: Del griego "oxys" ("ácidos") y "gennao" ("generador"). Significando "formador de ácidos".Se cree que el oxígeno es el producto de la mayor contaminación que haya sufrido nuestro planeta, un proceso que se inició hace alrededor de 2.700 millones de años cuando las cianobacterias, unos de los primeros seres vivos que lograron perduran exitosamente, comenzaron a liberar este gas gracias a la fotosíntesis, la cual les permitía (y aún les permite) convertir el dióxido de carbono y el agua en compuestos orgánicos, liberando el O2 como un producto de desecho.

En ese entonces, el metano (gas natural) era abundante en la atmósfera. Debido a su gran capacidad como gas invernadero, esta molécula logró mantener un ambiente suficientemente cálido para el desarrollo de la vida, a pesar de que en ese entonces el Sol era mucho más débil que en la actualidad, y por lo tanto calentaba mucho menos la Tierra. El metano debió combinarse con el oxígeno inicial impidiendo la acumulación de este último durante un largo período de tiempo. Hubo otros mecanismos adicionales que conspiraron en contra de la acumulación del oxígeno. Entre otros, citaremos el hierro, con el cual se combina rápidamente, y sustancias liberadas por las erupciones volcánicas tales como el hidrógeno y el carbono (Volcanoes Ate Oxygen). De hecho se cree que hubo grandes cantidades de hidrógeno en la atmósfera primitiva (Organic-Rich Soupinthe-Ocean).Hace unos 2.400 millones de años, estos mecanismos que consumían el oxígeno que producían las cianobacterias finalmente se agotaron, permitiendo que este gas, absolutamente vital para nosotros, se incrementara hasta los valores actuales en nuestra atmósfera (Model gives clearer idea of how oxygen came to dominate Earth's atmosphere ). Eventualmente, por ejemplo, el metano (CH4) de las capas superiores de la atmósfera fue descompuesto por la acción de los rayos ultravioleta, liberando hidrógeno, un gas muy liviano que debió escapar al espacio exterior. Recordemos que la capa protectora de ozono aún no existía, pues ésta sólo se formó como consecuencia del incremento del oxígeno atmosférico.

El agotamiento del metano tuvo un precio: al perderse su efecto invernadero, la temperatura debió caer a 50 grados centígrados bajo cero. Esto desencadenó una glaciación que cubrió incluso los mares ecuatoriales con una gruesa capa de hielo (The Paleoproterozoic snowball Earth: A climate disaster triggered by the evolution of oxygenic photosynthesis). Este proceso, para fortuna de nuestros incipientes antepasados (y de nosotros mismos, desde luego), fue revertido un tiempo después gracias a la acumulación de dióxido de carbono, otro gas invernadero que volvió a calentar a nuestro planeta (Snowball Earth Culprit Found?).Existen dos teorías que son:Teoría de cianobacteriasEsta teoría nos dice que el oxígeno se forma por medio de la síntesis de cianobacterias de hace 2,7 billones de añosTeoría químicaEsta teoría nos dice que el oxígeno se forma pro medio de dos átomos de hidrogeno más dos neutrones dieron lugar a un átomo de helio y luego el carbono se originó a partir de helio y berilio.Posteriormente el oxígeno se forma a partir de átomos de hielo y carbono.

TEORÍA DEL CREACIONISMO

Se denomina creacionismo al conjunto de  creencias, inspiradas en doctrinas religiosas, según las cuales la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente proviene de un acto de creación por uno o varios seres divinos, cuyo acto de creación fue llevado a cabo de acuerdo con un propósito divino.Conocimiento: En los primeros vesiculos del Libro Génesis en el Antiguo Testamento dice : Que Dios creo varón y hembra a su propia imagen que le da dominio al hombre sobre todas las cosas y se le ordeno multiplicarse.Tipos de creacionismoCreacionismo especial o clásicoLos creacionistas clásicos niegan completamente la evolución biológica incluyendo lo referido a la evolución humana, además de las explicaciones científicas sobre el origen de la vida. Rechazan las evidencias científicas (fósiles, geológicas, genéticas, etc.) El creacionismo clásico se basa en una interpretación literal de la Biblia y sostiene que Dios creó al mundo en un período de seis días (de veinticuatro horas cada uno), con todos sus seres vivientes, incluyendo al hombre que lo creó a partir del barro en el sexto día y a la mujer, a partir de la costilla del hombre; y que Dios colocó a la Tierra en el centro del universo, fija e inmóvil, y que la misma tiene una edad aproximada de 6000 años. Esta creencia también sostiene que hace miles de años ocurrió un cataclismo mundial, llamado Diluvio Universal, cuyas aguas cubrieron a la totalidad del planeta hasta por siete metros por encima de la montaña más alta del mundo y que Noé y su familia salvó a todos las especies de animales en su Arca.

TEORIA DEL FIJISMO

La aceptación universal del proceso evolutivo tuvo su origen en el comienzo del siglo XIX. Hasta ese momento dominaban las doctrinas llamadas fijistas, que fueron sustituidas por las doctrinas evolucionistas.Fijismo:Para el fijismo, las especies de seres vivos permanecen inalterables a lo largo del tiempo, es decir, son inmutables. Según esta teoría, las especies actuales serían las descendientes, sin variaciones, de las primitivas que aparecieron sobre la Tierra. La doctrina fijista es totalmente contraria a cualquier idea relativa a la evolución de las especies.

Ante la evidencia de que existen fósiles entre los que se pueden observar especies inexistentes en la actualidad, los científicos defensores del fijismo recurrieron al argumento de las catástrofes. Así, por ejemplo, grandes científicos como Bonnet (finales del siglo XVIII) y Cuvier (principios del siglo XIX) defendían que la Tierra se ve sometida periódicamente a una serie de catástrofes que hacen desaparecer muchas de las especie existentes hasta el momento. Por tanto, los fósiles serían la evidencia de las especies desaparecidas y las especies actuales serían descendientes de las que no sucumbieron en las catástrofes.Teorías evolucionistas:Frente a las teorías fijitas surgieron científicos como Lamarck y Darwin; que crearon la doctrina del evolucionismo.        Según las doctrinas evolucionistas, los seres vivos a lo largo de su historia han ido evolucionando, es decir, adquiriendo un mayor grado de diferenciación. Así, según se retrocede en el tiempo se puede observar una menor diversidad de seres, lo que implicaría un menor grado de adaptación y de menor evolución en la comparación con las especies actuales.

TEORÍA DE LA PANSPERMIA

La teoría de la panspermia nos habla de que el origen de la vida en la Tierra procede del espacio y llegó en forma de cometa o meteorito. Según esta hipótesis, la vida no se desarrolló de forma endógena en nuestro planeta, sino que llegó del exterior y fertilizó el planeta. La idea no es una novedad, ya en el siglo V a.c. el filósofo griego Anaxágoras planteó esta posibilidad. El vocablo tiene su origen en el latín Pan (Todo) y Sperma (Semilla), que a su vez deriva del griego. Aunque el término panspermia se atribuye al biólogo alemán Hermann Eberhard Friedrich Richter, no fue hasta 1908, cuando el químico sueco Svante August Arrhenius lo empleó para hablar del origen de la vida fuera de la Tierra.La idea de un pequeño cometa fertilizando un planeta inmenso tiene un atractivo que no debemos pasar por alto, que es enorme parecido que presenta con un espermatozoide fertilizando un óvulo. Si observamos dos imágenes a distinta escala no queda más remedio que reconocer la facilidad con la que se puede asimilar un proceso y otro.

TEORIA ESTACIONARIA

La teoría del estado estacionario (en inglés: Steady State theory) es un modelo cosmológico desarrollado en 1948 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la teoría del Big Bang. Aunque el modelo tuvo un gran número de seguidores en la década de los '50, y '60, su popularidad disminuyó notablemente a finales de los 60, con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, y se considera desde entonces como cosmología alternativa.De acuerdo con la teoría del estado estacionario, la disminución de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para igualar la densidad del Universo (2 átomos de hidrógeno por cada m³ por cada 1.000 millones de años), esta Teoría no se ha podido demostrar directamente. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable por lo cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier instante de tiempo siendo sus propiedades generales constantes tanto en el espacio como en el tiempo.

TEORIA INFLACIONARIA

La inflación fue por primera vez propuesta por el físico y cosmólogo estadounidense Alan Guth en 1981 e independientemente Andrei Linde, y Andreas Albrecht junto con Paul Steinhardt3 le dieron su forma moderna.Aunque el mecanismo responsable detallado de la física de partículas para la inflación se desconoce, la imagen básica proporciona un número de predicciones que se han confirmado por pruebas observacionales. La inflación es actualmente considerada como parte del modelo cosmológico estándar de Big Bang caliente. La partícula elemental o campo hipotético que se piensa que es responsable de la inflación es llamada inflatón.

UNIDAD VBIOECOLOGÍA

EL MEDIO AMBIENTE Y RELACIÓN CON LOS SERES VIVOS

Los seres vivos no viven aislados: comparten con otros seres vivos el lugar en el que viven.Es por ello que se debe conocer algo más de quienes nos rodean y donde están

ORGANIZACIÓN ECOLÓGICA

QUÉ ES LA ECOLOGÍA

Viene de dos voces griegas:Oikos : casaLogos : tratado o estudio Se puede definir la ecología como la rama de la biología que estudia los seres vivos en su medio ambiente.

UN ECOSISTEMACuando se considera al conjunto de seres vivos que habitan en un lugar concreto en relación con las condiciones ambientales de ese lugar, al conjunto se le denomina ecosistema.Un ecosistema es una unidad de funcionamiento de la Naturaleza formada por las condiciones ambientales de un lugar (el llamado biotopo), la comunidad que lo habita y las relaciones que se establecen entre ellos.Se puede decir, también, que la Ecología es la rama de la Biología que estudia los ecosistemas.

POBLACIÓNPoblación humana, en sociología y biología, es el grupo de personas que viven en un área o espacio geográfico. Para la demografía, centrada en el estudio estadístico de las poblaciones humanas, la población es un conjunto renovado en el que entran nuevos individuos -por nacimiento o inmigración- y salen otros -por muerte o emigración-.3 La población total de un territorio o localidad se determina por procedimientos estadísticos y mediante el censo de población.4

La evolución de la población y su crecimiento o decrecimiento, no solamente están regidos por el balance de nacimientos y muertes, sino también por el balance migratorio, es decir, la diferencia entre emigración e inmigración; la esperanza de vida y el solapamiento intergeneracional.5 Otros aspectos del comportamiento humano de las poblaciones se estudian en sociología, economía y geografía, en especial en la geografía de la población y en la geografía humana.

COMUNIDADUna comunidad es un grupo o conjunto de individuos, seres humanos, o de animales (o de cualquier otro tipo de vida) que comparten elementos en común, tales como un idioma, costumbres, valores, tareas, visión del mundo, edad, ubicación geográfica (un barrio por ejemplo), estatus social, roles. Por lo general en una comunidad se crea una identidad común, mediante la diferenciación de otros grupos o comunidades (generalmente por signos o acciones), que es compartida y elaborada entre sus integrantes y socializada. Generalmente, una comunidad se une bajo la necesidad o meta de un objetivo en común, como puede ser el bien común; si bien esto no es algo necesario, basta una identidad común para conformar una comunidad sin la necesidad de un objetivo específico.

FACTORES ABIÓTICOS

Todos los factores químico-físicos del ambiente son llamados factores abióticos (de a, "sin", y bio, "vida). Los factores abióticos más conspicuos son la precipitación (lluvia más nevadas) y temperatura; todos sabemos que estos factores varían grandemente de un lugar a otro, pero las variaciones pueden ser aún mucho más importantes de lo que normalmente reconocemos.No es solamente un asunto de la precipitación total o la temperatura promedio. Por ejemplo, en algunas regiones la precipitación total promedio es de más o menos 100 cm por año que se distribuyen uniformemente por el año. Esto crea un efecto ambiental muy diferente al que se encuentra en otra región donde cae la misma cantidad de precipitación pero solamente durante 6 meses por año, la estación de lluvias, dejando a la otra mitad del año como la estación seca.

Igualmente, un lugar donde la temperatura promedio es de 20º C y nunca alcanza el punto de congelamiento es muy diferente de otro lugar con la misma temperatura promedio pero que tiene veranos ardientes e inviernos muy fríos.De hecho, la temperatura fría extrema –no temperatura de congelamiento, congelamiento ligero o varias semanas de fuerte congelamiento– es más significativa biológicamente que la temperatura promedio. Aún más, cantidades y distribuciones diferentes de precipitación pueden combinarse con diferentes patrones de temperatura, lo que determina numerosas combinaciones para apenas estos dos factores.Pero también otros factores abióticos pueden estar involucrados, incluyendo tipo y profundidad de suelo, disponibilidad de nutrientes esenciales, viento, fuego, salinidad, luz, longitud del día, terreno y pH (la medida de acidez o alcalinidad de suelos y aguas).Como ilustración, tomemos el terreno: en el Hemisferio Norte, las laderas que dan hacia el norte generalmente presentan temperaturas más frías que las que dan hacia el sur. O considere el tipo de suelo: un suelo arenoso, debido a que no retiene bien el agua, produce el mismo efecto que una precipitación menor. O considere el viento: ya que aumenta la evaporación, también puede tener el efecto de condiciones relativamente más secas. Sin embargo, estos y otros factores pueden ejercer por ellos mismos un efecto crítico.Resumiendo, podemos ver que los factores abióticos, que se encuentran siempre presentes en diferentes intensidades, interactúan unos con otros para crear una matriz de un número infinito de condiciones ambientales diferentes.

FACTORES BIÓTICOS

Un ecosistema siempre involucra a más de una especie vegetal que interactúan con factores abióticos. Invariablemente la comunidad vegetal está compuesta por un número de especies que pueden competir unas con otras, pero que también pueden ser de ayuda mutua.Pero también existen otros organismos en la comunidad vegetal: animales, hongos, bacterias y otros microorganismos. Así que cada especie no solamente interactúa con los factores abióticos sino que está constantemente interactuando igualmente con otras especies para conseguir alimento, cobijo u otros beneficios mientras que compite con otras (e incluso pueden ser comidas).

PROPIEDADES DEL AGUA, TIERRA, AIRE QUE APOYAN LA VIDA Y SU CUIDADOEL AGUA Y SUS PROPIEDADES

Es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida

PROPIEDADES FISCAS Y QUÍMICASEl agua es una sustancia que químicamente se formula como H2O; es decir, que una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno enlazados covalentemente a un átomo de oxígeno.Fue Henry Cavendish quien descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se pensaba desde la Antigüedad. Los resultados de dicho descubrimiento fueron desarrollados por Antoine Laurent de Lavoisier dando a conocer que el agua estaba formada por oxígeno e hidrógeno. En 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von Humboldt demostraron que el agua estaba formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno (H2O).Las propiedades fisicoquímicas más notables del agua son: El agua es líquida en condiciones normales de presión y temperatura. El color del agua varía según su estado:

como líquido, puede parecer incolora en pequeñas cantidades, aunque en el espectrógrafo se prueba que tiene un ligero tono azul verdoso. El hielo también tiende al azul y en estado gaseoso (vapor de agua) es incolora.11

El agua bloquea sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte, permitiendo que las plantas acuáticas absorban su energía.

Ya que el oxígeno tiene una electronegatividad superior a la del hidrógeno, el agua es una molécula polar. El oxígeno tiene una ligera carga negativa, mientras que los átomos de hidrógenos tienen una carga ligeramente positiva del que resulta un fuerte momento dipolar eléctrico. La interacción entre los diferentes dipolos eléctricos de una molécula causa una atracción en red que explica el elevado índice de tensión superficial del agua.

La fuerza de interacción de la tensión superficial del agua es la fuerza de van der Waals entre moléculas de agua. La aparente elasticidad causada por la tensión superficial explica la formación de ondas capilares. A presión constante, el índice de tensión superficial del agua disminuye al aumentar su temperatura.12 También tiene un alto valor adhesivo gracias a su naturaleza polar.

La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad es aprovechada por todas las plantas vasculares, como los árboles.

Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es el enlace por puente de hidrógeno.13

El punto de ebullición del agua

CARACTERÍSTICAS DE LA TIERRA

La Tierra es el tercer planeta del Sistema Solar. Esta situación orbital y sus características de masa la convierten en un planeta privilegiado, con una temperatura media de unos 15º C, agua en forma líquida y una atmósfera densa con oxígeno, condiciones imprescindibles para el desarrollo de la vida.Hace unos 4.600 millones de años la corteza de la Tierra comenzó a consolidarse y las erupciones de los volcanes empezaron a formar la atmósfera, el vapor de agua y los océanos. El progresivo enfriamiento del agua y de la atmósfera permitió el nacimiento de la vida, iniciada en el mar en forma de bacterias y algas, de las que derivamos todos los seres vivos que habitamos hoy nuestro planeta tras un largo proceso de evolución biológica.

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AIRE

Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen alrededor del planeta Tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta. Es particularmente delicado, fino, etéreo y si está limpio transparente en distancias cortas y medias.En proporciones ligeramente variables, está compuesto por nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (0-7%), ozono, dióxido de carbono, hidrógeno y gases nobles como kriptón y argón; es decir, 1% de otras sustancias.

PROPIEDADESSegún la altitud, la temperatura y la composición del aire, la atmósfera terrestre se divide en cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. A mayor altitud disminuyen la presión y el peso del aire.Las porciones más importantes para análisis de la contaminación atmosférica son las dos capas cercanas a la Tierra: la troposfera y la estratosfera. El aire de la troposfera interviene en la respiración. Por volumen está compuesto, aproximadamente, por 78,08% de nitrógeno (N2), 20,94% de oxígeno (O2), 0,035% de dióxido de carbono (CO2) y 0,93% de gases inertes, como argón y neón.En esta capa, de 7 km de altura en los polos y 16 km en los trópicos, se encuentran las nubes y casi todo el vapor de agua. En ella se generan todos los fenómenos atmosféricos que originan el clima. Más arriba, aproximadamente a 25 kilómetros de altura, en la estratosfera, se encuentra la capa de ozono, que protege a la Tierra de los rayos ultravioleta (UV).En relación con esto vale la pena recordar que, en términos generales, un contaminante es una substancia que está «fuera de lugar», y que un buen ejemplo de ello puede ser el caso del ozono (O3).Cuando este gas se encuentra en el aire que se respira, es decir bajo los 25 kilómetros de altura habituales , es contaminante y constituye un poderoso antiséptico que ejerce un efecto dañino para la salud, por lo cual en esas circunstancias se le conoce como ozono troposférico u ozono malo.Sin embargo, el mismo gas, cuando está en la estratosfera, forma la capa que protege de los rayos ultravioleta del Sol a todos los seres vivientes (vida) de la Tierra, por lo cual se le identifica como ozono bueno.

CUIDADOS DE LA NATURALEZA

1. - Cuando te encuentres en la Naturaleza evita que se note tu presencia, pasa desapercibido. No alteres la calma del entorno que visitas con una actitud inadecuada. Evita hablar muy alto. Respeta las costumbres e intimidad de los habitantes del lugar. 2. - La conservación y el cuidado de la flora y fauna, así como del entorno natural deben estar siempre por encima de tu disfrute personal y de cualquier afición personal que puedas llevar a cabo por muy importantes que sea esta, no recojas objetos o muestras , ni por supuesto recojas suvenires. 3. - Sé solidario con la Naturaleza. Ayuda a recuperar un espacio natural contaminado o conducir un animal herido hasta un centro de recuperación. Informa siempre a  la administración competente de todo aquello que agreda al medio ambiente o que pueda resultar perjudicial para el mismo. 4.- Cuando estás en el medio eres un eslabón más de la cadena sobre la prevención de incendios y recuerda alertar de cualquier situación peligrosa para el medio ambiente de manera urgente. 5. - Los troncos caídos, las plantas muertas... hasta las piedras tienen un orden natural en el ecosistema que no debes alterar. No alteres la Naturaleza. Jamás des muerte a animales vivos, ni siquiera por tu afición. No acoses a la fauna salvaje y no recolectes plantas de forma intensiva. Toma fotografías o dibuja en un cuaderno en lugar de recoger muestras.

6. - No será más limpio el que más recoge, sino el que menos ensucia. Por ello deja el lugar por donde pasas como si jamás hubiese estado nadie. Llévate incluso la basura biodegradable y deposítala en un contenedor de basura. 7. - Si encuentras un nido, una madriguera u otra presencia de cría animal durante tus actividades en la Naturaleza, no atentes contra ellos, no intentes acceder a estos y evita su divulgación por seguridad de los mismos. 8. - Antes de acceder a un espacio natural protegido obtén toda la información que precises sobre itinerarios y recorridos que están permitidos en la zona. Nunca acampes en zonas que no hayan sido destinadas a tal fin, gestionando siempre el permiso correspondiente. El acampar en zonas elegidas aleatoriamente puede suponer un gran impacto ecológico, en ocasiones irreparable. 9. - El patrimonio histórico, arqueológico y paleontológico son igualmente importantes. Nunca recojas ni toques ningún resto de este tipo, e informa inmediatamente a las autoridades competentes de la existencia de un posible hallazgo. 10. - Cuando salgas por zonas rurales, respeta los cultivos y propiedades ajenas. No molestes al ganado o animales que encuentres en la zona. No cojas frutas, ni productos agrícolas de las zonas de cultivo.  11.- Una conversación amable con los lugareños te permitirá acceder a la mejor fuente de datos sobre la naturaleza del lugar. 12.- No te salgas de los senderos establecidos. No cojas atajos, ni abras rutas nuevas. Todo ello erosionará  la zona por la que caminas.

GRACIAS

BY: ZAMBRANO ANGGIE