Tema 2 : El origen de la vida y su organizacin

1-El origen de la vidaSi aceptamos que el todos los componentes del Sistema Solar se formaron al mismo tiempo a partir de una nube de polvo primitiva, 4500 millones de aos ser tambin la edad de nuestro planeta. Algunas rocas sedimentarias con una edad de 3400 a 3200 millones de aos contienen microfsiles similares a bacterias. Por lo tanto, slo 1000 millones de aos despus de que se originase la Tierra ya exista sobre ella una vida primitiva

Las condiciones que existan antes de la aparicin de los seres vivos sobre la Tierra eran muy diferentes de las actuales. La composicin de la atmsfera primitiva de la Tierra era muy distinta de la actual. Se piensa que estaba formada fundamentalmente por una mezcla de:

Metano (CH4), Amonaco (NH3), Hidrgeno (H2) y Vapor de Agua (H2O).

Al no haber Oxgeno, la atmsfera no era oxidante como la actual, sino reductora, y la falta de Ozono (O3) haca posible que los rayos ultravioleta pudiesen atravesar la atmsfera.

En 1924 el bioqumico ruso A.I. Oparin y en 1929 el ingls J.B. Haldane, emitieron,independientemente el uno del otro, una teora segn la cual las radiaciones ultravioleta olas descargas elctricas producidas por las tormentas, al atravesar la atmsfera, originaronlos componentes bsicos de los seres vivos estas sustancias orgnicas, que se haban formado al azar, se fuesen acumulando en las aguas de mares y lagos. Se form as lo que se llam "el caldo nutritivo".

PRIMERAS ETAPAS DEL ORIGEN DE LOS SERES VIVOS

1) El punto de partida, hace 3800 m.a.La atmsfera primitiva estaba formada por: metano (CH4), amonaco (NH3), hidrgeno (H2) y vapor de agua (H2O), era reductora y anaerobia. No obstante en estas sustancias estaban los principales bioelementos que forman la materia viva: carbono (C), nit rgeno (N), hidrgeno (H) y oxgeno (O).

2) Cmo se formaron las biomolculas?Las radiaciones solares y las descargas elctricas proporcionaron la energa suficiente para que los componentes de la atmsfera reaccionasen y se formasen las biomolculas, compuestos orgnicos sencillos como los que ahora forman los principales compuestos de los seres vivos.

3) Cules fueron estas biomolculas?Se formaron as, azcares, grasas simples, aminocidos y otras molculas sencillas que reaccionaron entre s para dar lugar a molculas ms complejas: proteinas, grasas complejas, polisacridos y cidos nuclicos.

4) Cmo se form el "caldo primitivo"Segn Oparn, los compuestos orgnicos que se formaron en la atmsfera fueron ar rastrados hacia los mares por las lluvias y all, a lo largo de millones de aos, se concent raron formando una disolucin espesa de agua y molculas orgnicas e inorgnicas que l llam "caldo primitivo".

5) Los precursores de las bacteriasEn este "caldo primitivo" algunas molculas formaron membranas, originndose unas estructuras esfricas llamadas coacervados. Algunos coacervados pudieronconcentrar en su interior enzimas con las que fabricar sus propias molculas y obtener energa. Por ltimo, algunos pudieron adquiri r su propio material gentico y la capacidad de replicarse (reproducirse). Se formaron as los

primitivos procariotas.

EL EXPERIMENTO MILLER

Montaron un dispositivo consistente en un baln de vidrio de 5 l conectado a otro ms pequeo de 0,5 l. En el primero introdujeron una mezcla formada por H2, NH3, CH4 y H2O. En el matraz mayor situaron unos electrodos y sometieron la mezcla a una serie de descargas elctricas. La mezcla de gases era posteriormente introducida en el matraz pequeo que contena agua hirviendo. Lassustancias que se formaban en el matraz grande se disolvan en el agua del pequeo, y los gasesque an no haban reaccionado se volvan al matraz grande por medio de un circuito cerrado.Al cabo de unos das Miller analiz el contenido del agua del recipiente menor y encontr una granvariedad de compuestos orgnicos y entre ellos descubri los 20 aminocidos que forman lasprotenas (en la tabla siguiente se relacionan los compuestos obtenidos por Miller en su experiencia).

Explica la hiptesis ms aceptada sobre la aparicin de biomolculas enel planeta.

Nombra las tres caractersticas que debieron adquirir las primitivas vesculasde fosfolpidos para transformarse en verdaderas clulas.

La aparicion de las celulas

Despues de la formacion de las primeras moleculas, se tuvieron que formar vesiculas a traves de bicapas de fosfolipidos de manera espontanea y estas aislaron en su interior las macromoleculas de la sopa primitiva.

Posteriormente estas vesiculas aumentaron su estabilidad y comenzaron a tener 3 funciones:

a- intercambiaron materia y energia con su medio para mantener su estructura

b- se regul en funciones ambientales

c- Fue capaz de hacer replicas de su propio material gracias a un material genetico primitivo.

Estas primeras celulas seran heterotrofas y anaerobias, cuando agotaron los nutrientes algunas produjeron moleculas que necesitaban y aparecen las celulas autotrofas que se hicieron aerobias y despues eucariotas

De qu tipo seran las primeras clulas segn la hiptesis ms aceptada?Por qu?

2-La estructura de la Celula

La celula procariota

Apenas tienen estructuras en su interior. Se caracterizan por no tener un ncleo propiamentedicho; esto es, no tienen el material gentico envuelto en una membrana y separado del restodel citoplasma. Adems, su ADN no est asociado ciertas protenas como las histonasy est formando un nico cromosoma. Son procariotas, entre otras: las bacterias y lascianofceas.

La celula eucariota:

Clulas caractersticas del resto de los organismos unicelulares y pluricelulares, animales y vegetales. Su estructura es ms evolucionada y compleja que la de los procariotas. Tienen orgnulos celulares y un ncleo verdadero separado del citoplasma por una envoltura nuclear. Su ADN est asociado a protenas (histonas y otras) y estructurado en numerosos cromosomas.

Escribe en una columna los nombres de las partes comunes a las clulasprocariotas y eucariotas. A continuacin, coloca en otra lo que es propiosolo de las eucariotas.

Indica si los cloroplastos son propios de las clulas animales o de las vegetales.Justifica la respuesta.

DIFERENCIAS ENTRE LAS CLULAS VEGETALES Y ANIMALESPor lo general las clulas vegetales son de mayor tamao que las animales, tienen plastos yestn envueltas en una gruesa pared celular, tambin llamada pared celulsica o membranade secrecin. Sus vacuolas son de gran tamao y no tienen centriolos

ESTRUCTURA Y FUNCIN DE LOS ORGNULOS CELULARES

Membrana plasmtica: Delgada lmina que recubre la clula. Est formada por lpidos, protenas y oligosacridos. Regula los intercambios entre la clula y el exterior.

Pared celular : Gruesa capa que recubre las clulas vegetales. Est formada por celulosa y otrassustancias. Su funcin es la de proteger la clula vegetal de las alteraciones de la presin osmtica.

Hialoplasma: Es el citoplasma desprovisto de los orgnulos. Se trata de un medio de reaccin en el que se realizan importantes reacciones celulares, por ejemplo: la sntesis de protenas y la glicolisis.Contiene los microtbulos y microfilamentos que forman el esqueleto celular.

Retculo endoplasmtico: Red de membranas int racitoplasmtica que separan compartimentos en el citoplasma. Hay dos clases: granular y liso. Sus funciones son: sntesis de oligosacridos ymaduracin y t ransporte de glicoprotenas y protenas de membrana.

Ribosomas: Pequeos grnulos presentes en el citoplasma, tambin adheridos al retculoendoplasmtico granular. Intervienen en los procesos de sntesis de protenas en el hialoplasma.

Aparato de Golgi: Sistema de membranas similar, en cierto modo, al retculo pero sin r ibosomas. Sirve para sintetizar, t ransportar y empaquetar determinadas sustancias elaboradas por la clula y destinadas a ser almacenadas o a la exportacin.

Lisosomas: Vesculas que contienen enzimas digestivas. Intervienen en los procesos de degradacin de sustancias.

Vacuolas: Estructuras en forma de grandes vesculas. Almacenamiento de sustancias.Mitocondrias: En ellas se extrae la energa qumica contenida en las sustancias orgnicas (ciclo de Krebs y cadena respiratoria).

Centrosoma: Interviene en los procesos de divisin celular y en el movimiento celular por cilios yflagelos.

Plastos: Orgnulos caractersticos de las clulas vegetales. En los cloroplastos se realiza lafotosntesis

Nucleoplasma: En l se realizan las funciones de replicacin y t ranscripcin de la informacin celular . Esto es, la sntesis de ADN y ARN.

Nucleolo: Sntesis del ARN de los r ibosomas.

Envoltura nuclear : Por sus poros se realizan los intercambios de sustancias entre el ncleo y elhialoplasma

3- De la unicelularidad a la pluricelularidad

Muchos organismos que habitan nuestro planeta son Unicelulares y como cualquier ser vivo tienen que realizar las funciones vitales.Presentan limitaciones:a- solo en medios acuaticos para el intercambio a traves de su membranab- Son de reducido tamao debido a sus peculiaridades, por tanto son organismos bastantes simples

Estos limites los han salvado evolucionando a seres vivos pluricelulares, este proceso ha sido lento pero continuo en el t iempo

el primer paso de estos unicelulares,fue seguir agrupadose entre ellos despues de dividirse, no pierden la individualidad si se separan y el fin de estar reunidos puede ser un fin especifico como facili tar el alimento al grupo, o la defensa o la reproduccin, a este agrupamiento se les denomina Colonias.

Estas colonias evolucionaronse hacen mas complejas especializandose en ciertas funciones y serian la transicion hacia los seres pluricelulares.

La evolucin les lleva a desarrollar 3 caracteristicas:

a- Especializacion y diferenciacin de las celulasLleva esta caracteristica a desarrolar los Tejidos y los Organos haciendo asi que aumente la supervivencia.

b- Funcionamiento coordinadoDesarrollan mecanismos que hacen que se intercomuniquen y coordinen todas sus celulas

c- Medio internoLa mayoria de celulas no estan en contanto con el medio externo sino con liquidos internos donde llevan a cabo el intercambio de materia y energia El conjunto de procesos que contribuyen a mantener cte ese medio interno se denomina Homeostasis

Explica las posibles razones por las que, en el curso de la evolucin, surgieronorganismos pluricelulares.

Cita las caractersticas fundamentales que tienen los organismos pluricelularesy que les diferencian de las colonias.

Organizacion de los seres pluricelulares

La organizacin est en funcin de si puede organizarse en tejidos, organos y aparatos

Vegetales:

a- Tipo Talo

Son celulas identicas sin formar verdaderos tejidosTipicas de algas y hongos a los que se les llama Talofitos

Qu caractersticas tiene la organizacin de tipo cormo? En qu se diferenciade la organizacin de tipo talo?

b- Tipo Cormo

Si tienen tejidos y organos son las plantas vasculares

Animales:

Se pueden organizar en 3 niveles

a- Nivel celular

No tienen verdaderos tejidos como los Poriferos

b- Nivel tejido-organosLos Cnidarios

c- Nivel organos-sistemas

4-Formas no celulares:Virus, plasmidos, Viroides y Priones

La palabra virus significa veneno, ESTRUCTURA DE LOS VIRUS

Un virus, fuera de una clula, presenta las siguientes partes:

a-cido nucleico enrollado: puede ser ADN o ARN. Cualquiera de estos cidos puede presentarse en forma monocatenaria o bicatenaria.

b- Cpsida: cubierta proteica que protege y asla el cido nucleico. Recibe tambin el nombre de cpsula vrica y presenta distintas formas. Esta estructura est formada por una nica protena que se repite. Cada una de estas unidades proteicas se denomina capsmero.

c- Otras protenas: Adems de los capsmeros (protenas estructurales) algunos virus puede llevar protenas enzimticas como las implicadas en la transcripcin de su material gentico, y protenas aglutinantes, que interactan con los receptores celulares y capacitan al virin para infectar a la clula hospedadora.

Algunos virus presentan una envoltura membranosa, perteneciente a la clula que ha infectado. Dicha capa posee una serie, de glucoprotenas integrales de membrana propias del virus. Esta envoltura facilita la infeccin de otras clulas de la misma estirpe celular que la clula infectada.

As, el cido nucleico viral se replica a expensas de la maquinaria y la energa de la clula infectada.Existen dos sistemas de replicacin de virus, el ciclo ltico y el ciclo lisognico. La explicacin de estos ciclos viene referida a la que se da en virus bacterifagos como el fago cuyo genoma es una molcula de ADN de cadena doble.

A. Ciclo ltico

Se denomina as porque la clula infectada muere por rotura al liberarse las nuevas copias virales. Consta de las siguientes fases:

1. Fase de adsorcin o fi jacin: El virus se une a la clula hospedadora de forma estable. La unin es especfica ya que el virus reconoce complejos moleculares de tipo proteico, lipoproteico o glucoproteico, presentes en las membranas celulares.

2. Fase de penetracin o inyeccin: el cido nucleico viral entra en la clula mediante una perforacin que el virus realiza en la pared bacteriana.

3. Fase de eclipse: en esta fase no se observan copias del virus en la clula, pero se est produciendo la sntesis de ARN, necesario para generar las copias de protenas de la cpsida. Tambin se produce la continua formacin de cidos nucleicos virales y enzimas destructoras del ADN bacteriano.

4. Fase de ensamblaje: en esta fase se produce la unin de los capsmeros para formar la cpsida y el empaquetamiento del cido nucleico viral dentro de ella.

5. Fase de lisis o ruptura: conlleva la muerte celular. Los viriones salen de la clula, mediante la rotura enzimtica de la pared bacteriana. Estos nuevos virus se encuentran en situacin de infectar una nueva clula.

B. Ciclo lisognico

Las dos primeras fases de este ciclo son iguales a las descritas en el ciclo anterior. En la fase de eclipse el cido nucleico viral en forma de ADN bicatenario recombina con el ADN bacteriano, introducindose en ste como un gen ms. Esta forma viral se denomina profago, o virus atenuado, mientras que la clula infectada se denomina clula lisognica.En este estado el profago puede mantenerse durante un tiempo indeterminado, pudiendo incluso, reproducirse la clula, generando nuevas clulas hijas lisognicas. El profago se mantendr latente hasta producirse un cambio en el medio ambiente celular que provoque un cambio celular, por ejemplo, por variaciones bruscas de temperatura, o desecacin, o disminucin en la concentracin de oxgeno. Este cambio induce a la liberacin del profago,transformndose en un virus activo que contina el ciclo de infeccin hasta producir la muerte celular y la liberacin de nuevos virus.

Virus y cancer

Algunos virus tienen la capacidad de producir transformaciones tumorales (benignas o malignas) en las clulas: son los virus oncognicos. Varias familias de virus ADN son cancergenos, pero entre los virus ARN solo los retrovirus presentan esta capacidad.Existen dos mecanismos:

-Insercin del ADN del virus en el genoma de la clula husped si se inactiva un gen represor tumoral. En otras ocasiones se ve involucrado un gen regulador del ciclo celular.-La transformacin oncognica puede deberse tambin a una protena codificada por un gen propio del virus (oncogen).

Otras formas no celulares

Plasmido: Moleculas pequeas de ADN lineal o circular, que no pertenecen al cromosoma bacteriano (tb en levaduras) y que se trasmite a las sucesivas generaciones.Puede integrarse en el ADN bacteriano (episomas)Son beneficiosos para quien los porta dandole caracteristicas para beneficiarse del medio, resistencia a los antibiticos, este tambin puede ser usado para producir protenas en grandes cantidades desde el gen insertado

Viroides: pequeas moleculas de ARN circular que producen enfermedades

Priones: Son proteinas que causan enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de las vacas locas (encefalopatia espongiforme bovina), se trasmite a humanos , trasforma a las proteinas normales en infecciosas

ACTIVIDADESREPASA

1. Qu se entiende por medio interno de un organismo?2. Cul es la diferencia fundamental entre las clulas procariotas y las eucariotas?3. Qu es un organismo anaerobio?4. En el interior de las clulas se llevan a cabo muchos procesos necesarios

para su supervivencia. Cita cuatro de ellos, en clulas eucariotas, y losorgnulos donde se producen.

5. Lee con atencin el siguiente texto:Una clula se reproduce transfiriendo una copia de su material genticopreviamente duplicado a cada una de las clulas hija a las que da

lugar. De esta forma, las clulas hija son idnticas entre s y tambin a sus antecesoras. Pero esta copia no siempre es perfecta, pudindose producir alteraciones o mutaciones en el ADN que conllevan cambios enuna parte de la descendencia. Este cambio puede ser, para la clula hija, malo, bueno o indiferente. En el primer caso, la clula tendr menos probabilidades de sobrevivir, en el segundo, ms, y se reproducirmejor; y, en el tercero no se ver afectada. La seleccin natural eliminar la primera, favorecer la segunda y tolerar la tercera.De los siguientes procesos biolgicos, indica cul es el descrito en el texto:

a) Especializacin y diferenciacin celular.b) Evolucin.c) Homeostasis.

6. Indica si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes:

a) La clula procariota carece de membrana plasmtica por tener unacubierta llamada pared celular.

b) En las clulas eucariotas, el ADN se encuentra en una estructura llamadanucleoide.

c) El agente responsable de la encefalopata espongiforme bovina oenfermedad de las vacas locas es un tipo de virus que se transmite porva area.

d) Las primeras clulas seran aerobias debido a la abundancia de oxgenoen la atmsfera.

e) Las clulas primitivas eran hetertrofas, ya que no haba mucha materiaorgnica.

f) Los lisosomas son orgnulos que contienen enzimas para la fotosntesis.

g) Homeostasis es el conjunto de procesos que contribuyen a mantenerconstante el medio interno.

h) Las plantas que tienen tejidos especializados para la conduccin delquidos se denominan cormofitas o vasculares.

i) La vida se origin gracias al oxgeno de la atmsfera.