LA MATERIA DE LA TIERRA

PILAR DURANGOEVA PLANA

JULIA MARTINEZSILVIA MARCO

1- LA COMPOSICIÓN DE LA MATERIA VIVA

• LAS ESTRELLAS: FABRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS.

• SUPERNOVA: MANANTIALES DE MATERIA.

• ¿DE QUÉ ESTA HECHA LA MATERIA VIVA?

LAS ESTRELLAS: FABRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS

• El hidrógeno es el elemento más abundante y a partir del cual han surgido el resto de los elementos químicos de la siguiente forma:

• Los núcleos de hidrógeno contienen un protón (partícula de carga positiva). Como las cargas de este se repelen los núcleos permanecen lejos unos de otros.

• Pero en el interior de las estrellas al tener tanta temperatura los núcleos se mueven a grandes velocidades, de manera que provocan choques que hacen que los núcleos se fusionen y constituyan otros nuevos.

• De manera que sumando núcleos se forman los elementos químicos.

FUSIÓN DE NÚCLEOS.

SUPERNOVA: MANANTIALES DE MATERIA

• De la misma forma que ni nosotros ni las latas de refresco están en las estrellas, ¿Cómo han llegado los elementos químicos hasta aquí?

• El último elemento estable que se forma en una estrella es el hierro, y tras su formación el horno nuclear se para y ya no desprende energía.

• Entonces la gravedad hace que gran cantidad de materia de la estrella caiga miles de kilómetros hacia su núcleo.

SUPERNOVA: MANANTIALES DE MATERIA

• Este rápido colapso gravitatorio generan grandes presiones y temperaturas, lo que provoca una fusión nuclear instantánea. Y esto genera el resto de los elementos de la tabla periódica. (oro, plata, uranio…)

• La energía producida en esta fusión causa una violenta explosión –supernova- que lanza al espacio casi toda la masa de la estrella con los elementos sintetizados.

SUPERNOVA:

¿DE QUÉ ESTÁ HECHA LA MATERIA VIVA?

• De todos los elementos químicos que hay en la naturaleza, solo unos veinte forman parte de los seres vivos.

• Por lo que la materia viva está compuesta mayoritariamente por hidrógeno, oxígeno y carbono.

• El hidrógeno y el oxígeno se encuentran fundamentalmente en forma de agua.

¿DE QUÉ ESTÁ HECHA LA MATERIA VIVA?

• El resto de los elementos que hay en nuestro cuerpo están en cantidades muy reducidas, aunque son imprescindibles para nuestra vida.

• Por ejemplo: – Sin hierro no podríamos fabricar la

hemoglobina de nuestra sangre.– Sin selenio nuestro hígado dejaría de

funcionar. – El azufre es el principal componente del pelo

y las uñas.– Sin potasio los impulsos nerviosos se

interrumpirían.

COMPOSICIÓN DE LA MATERIA VIVA

ENERGÍA DE LOS SERES VIVOS

• 1. OBTENCIÓN DE LA ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS.

• 2. USOS DE LA ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS.

• 3. ENERGIA QUIMICA

OBTENCIÓN Y UTILIZACIÓN DE ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS

• El metabolismo implica intercambios de materia y energía entre un ser vivo y el medio ambiente que le rodea.

• En su conjunto se van a producir reacciones bioquímicas que degradan sustancias y en las que se libera energía (CATABOLISMO) y reacciones bioquímicas donde se sintetizan sustancias (ANABOLISMO) y en la que se utiliza parte de la energía liberada en las reacciones anteriores.

OBTENCION DE ENERGÍA

• Pero parte de la energía producida o liberada en el Catabolismo se transforma en calor, energía no aprovechable por otros seres vivos, y entonces es devuelta al medio ambiente aumentando la entropía.  

• Si partimos de la luz (energía inicial que entra en el Ecosistema), observamos que sufre transformaciones:

• Primero es captada por seres autótrofos y transformada en energía química de enlace dentro de las moléculas que ellos elaboran (glucosa, almidón…)

• Después mediante la ruptura de estas moléculas se libera la energía pudiendo ser transformada en calor, energía cinética o energía de enlace formando otras moléculas consideradas como “monedas de intercambio energético” : el ATP.

Representación de forma sencilladel flujo energético y el ciclo material enlos seres vivos:

¿PARA QUE QUIEREN TANTA ENERGÍA LOS SERES VIVOS? PARA VIVIR.

• Para obtener energía para moverse, buscar alimento, buscar pareja…

• Para recibir estímulos y preparar y producir respuestas

• Para poder adaptarse a los cambios producidos en el medio

• Para producir luz (como los peces de grandes profundidades)

• Para producir calor, energía que se pierde al escapar de los individuos y no puede ser aprovechada por otros seres vivos. (Ejemplos de seres que producen más calor: aves y mamíferos)

EJEMPLOS DE USOS DE ENERGÍA

CURIOSIDADES• Uno de los procesos biológicos que mejor se han

estudiado en el que se produce gran cantidad de energía en forma de ATP es el Ciclo de Krebs. En resumen se trata de un conjunto de reacciones de oxidación-reducción, y descarboxilaciones, que conllevan la síntesis de ATP en el interior de las Mitocondrias. Los Glúcidos, grasas y proteínas, mediante transformaciones previas (vías metabólicas de las Hexosas-fosfato, vía de Embden-Meyerhof, ...) llegan a convertirse en Acetil-CoA, molécula protagonista del Ciclo de Krebs.

CURIOSIDADES

• Mediante este Ciclo, a partir de una molécula de glucosa se obtienen 36 ATP (263 Kcal), lo que supone un 38% de la energía contenida en dicha molécula. Si en vez de glucosa, lo que se oxida es una molécula de ácido palmítico (ácido graso contenido en las grasas), se obtienen 129 ATP (941 Kcal) lo que representa un 40% de eficacia.

CURIOSIDADES

• Sin embargo, estas mismas oxidaciones realizadas en el laboratorio desprenden mucha más energía. Si ésta energía se produjera en interior de las células provocaría un aumento exagerado de la temperatura corporal poniendo en peligro el funcionamiento normal del organismo.

ENERGIA QUIMICA• La energía disponible para la vida de todos los animales

proviene de los alimentos consumidos. Esta energía química se utiliza en:

• • trabajo necesario para las funciones fisiológicas esenciales

como las del sistema nervioso, corazón, pulmones, digestión, entre otras.

• trabajo muscular externo como el caminar, levantar pesos o hablar.

• producción de calor, manteniendo estable la temperatura del cuerpo (en los animales de sangre caliente).

ENERGIA QUIMICA

• En todas las células del cuerpo se obtiene energía a partir de sustancias extraídas de los alimentos (que serían el equivalente de la leña en el fogón). Tienen así lugar procesos de oxidación controlada por moléculas llamadas enzimas, en los que se consume oxígeno (de allí la necesidad de respirar, ya que si el organismo no incorpora oxígeno estos procesos no pueden realizarse). Estos procesos de oxidación controlada serían una forma muy regulada y microscópica de combustión. Existen otros conjuntos de reacciones químicas por los que se obtiene energía de esas mismas sustancias pero en ausencia de oxígeno cuando éste es escaso.

ENERGIA QUIMICA

• El ritmo con el que un animal produce energía es usualmente llamado "ritmo metabólico". Los ritmos metabólicos varían según los organismos. ¿A qué se debe esa variación? El número total de células en un animal es proporcional, de modo aproximado, a su masa total y por ende a su volumen, es decir al espacio que ocupa. La energía no utilizada directamente en trabajo muscular se transforma en calor que debe transferirse al medio ambiente. Este proceso, que podemos llamar "intercambio de calor" se produce en la superficie del cuerpo, la piel.

CURIOSIDADES

• Para un ser humano adulto la energía producida por unidad de tiempo (potencia) es del orden de 80 a 90 kcal/ hora (equivalente a unos 105 Watts). Si lo que se come por día es más que esto (tras restar la nada despreciable energía consumida por el proceso de digestión), el organismo almacena una reserva de grasas. Para eliminarla, se debe restringir la alimentación o aumentar la actividad para usarlas como combustible (lo más eficiente es combinar las dos cosas, ya que hay muchos nutrientes esenciales que no se almacenan). Por esto mismo las dietas reductoras deben ser hechas por nutricionistas.

CURIOSIDADES

• El ritmo metabólico también aumenta según el ritmo de actividad, y las proporciones varían si algunos de los órganos se ven exigidos. ¿No es sorprendente la energía requerida por el cerebro? ¿En qué se emplea? Los impulsos nerviosos se producen porque las células nerviosas, las neuronas, mantienen una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana que las delimita. Producir, mantener y variar ese potencial eléctrico (del orden de 90 milivoltios) requiere de energía. Nuestro cerebro tiene del orden de diez mil millones de neuronas, cada una de las cuales puede estar interconectada con miles de vecinas.

TEORIAS DEL ORIGEN

DE LA VIDA

INDICE• 1.PRIMERA HIPOTESIS: CREACIONISMO• 2.SEGUNDA HIPOTESIS: LA GENERACION

ESPONTANEA.• 3. HIPOTESIS: EL ORIGEN COSMICO DE LA VIDA• 4. TEORIA DE LA EVOLUCION QUIMICA Y

CELULAR

PRIMERA HIPOTESIS: EL CREACIONISMO.

• Postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra fueron deliberadamente creados por un ser inteligente. Hay diferentes visiones del creacionismo, pero sobresalen dos: el creacionismo religioso y el diseño inteligente.

PRIMERA HIPOTESIS: EL CREACIONISMO.

* El creacionismo religioso es la creencia de que el universo y la vida en la tierra fueron creados por una deidad todopoderosa. En esta posición se basan los pensamientos acerca de la historia del mundo. Dentro del campo creacionista se hallan los que creen en una tierra joven y los que creen en una tierra antigua.

• Creacionismo bíblico basado en la Biblia

• Creacionismo Islámico basado en el Qu-ran

PRIMERA HIPOTESIS: EL CREACIONISMO.

• * El Diseño Inteligente (DI) infiere que de las leyes naturales y del azar no son adecuados para explicar el origen de todo fenómeno natural. No es dirigido por una doctrina religiosa. El DI no usa textos religiosos al formar teorías acerca del origen del mundo. El DI simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue inteligentemente diseñado.

PRIMERA HIPOTESIS: EL CREACIONISMO.

• El DI restringido busca evidencia de diseño al compararla con el diseño humano.

• El DI general establece que todos los procesos naturales son inteligentemente diseñados.

• El Creacionismo extraterrestre cree que el mundo fue creado por una raza extraterrestre que vinieron a ser adorados por los hombres como dioses y descrito en antiguos textos religiosos.

SEGUNDA HIPOTESIS: LA GENERACION ESPONTANEA.

• La teoría de la generación espontánea, también conocida como autogénesis es una antigua teoría biológica que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Para referirse a la "generación espontánea", también se utiliza el término abiogénesis, acuñado por Thomas Huxley en 1870, para ser usado originalmente para referirse a esta teoría, en oposición a la biogénesis que defiende el origen de la generación por otros organismos vivos.

SEGUNDA HIPOTESIS: LA GENERACION ESPONTANEA.

• La observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada.

LA AUTOGÉNESIS

• La autogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así que de un trozo de carne podían generarse larvas de mosca.

TEORÍAS DE LA AUTOGÉNESIS• El italiano Redi fue el primero en dudar de tal concepción y

usó la experimentación para justificar su duda. El experimento consistió en poner carne en un tarro abierto y en otro cerrado también puso carne. Las cresas, que parecían nidos de huevos de moscas, se formaron en el tarro abierto, cuya carne se había descompuesto. El italiano dedujo que las cresas brotaban de los pequeñísimos huevos de las moscas.

• En 1765, otro italiano – Spallanzani -, repitió el experimento de Redi, usando pan, un recipiente abierto y otro herméticamente cerrado, con pan hervido. Solo brotaron cresas en el pan que estuvo al aire libre. Entonces, como ha ocurrido muchas veces al avanzar la ciencia, no faltaron incrédulos y alegaron que al hervir el pan, se había destruido

• El francés Pasteur fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea. Ideó un recipiente con cuello de cisne, es decir, doblado en forma de S. Puso en el receptáculo pan y agua; hizo hervir el agua, y esperó. El líquido

permaneció estéril.

- Tercera hipótesis: El origen cósmico de la vida o panspermia

• Según esta hipótesis, la vida se ha generado en el espacio exterior y viaja de unos planetas a otros, y de unos sistemas solares a otros. El filósofo griego Anaxágoras fue el primero que propuso un origen cósmico para la vida, pero fue a partir del siglo XIX cuando esta hipótesis cobró auge, debido a los análisis realizados a los meteoritos, que demostraban la existencia de materia orgánica.Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas basadas en la química del carbono, importantes en la composición de las formas de vida que conocemos, se pueden encontrar en muchos lugares del universo. A la teoría de la Panspermia también se la conoce con el nombre de ‘teoría de la Exogénesis’, aunque para la comunidad científica ambas teorías no sean exactamente iguales.

PASPERMIA

• La panspermia puede ser de 2 tipos:• - Panspermia interestelar: Es el intercambio

de formas de vida que se produce entre sistemas planetarios.

• - Panspermia interplanetaria: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre planetas pertenecientes al mismo sistema planetario.

EXPLICACIÓN ACERTADA• La explicación más aceptada de esta teoría para explicar el

origen de la vida es que algún ser vivo primitivo (probablemente alguna bacteria) viniera del planeta Marte (del cual se sospecha que tuvo seres vivos debido a los rastros dejados por masas de agua en su superficie) y que tras impactar algún meteorito en Marte, alguna de estas formas de vida quedó atrapada en algún fragmento, y entonces se dirigió con él a la Tierra, lugar en el que impactó. Tras el impacto dicha bacteria sobrevivió y logró adaptarse a las condiciones ambientales y químicas de la Tierra primitiva, logrando reproducirse para de esta manera perpetuar su especie. Con el paso del tiempo dichas formas de vida fueron evolucionando hasta generar la biodiversidad existente en la actualidad.

Cuarta hipótesis: Teoría de la evolución química y celular.

• Mantiene que la vida apareció, a partir de materia inerte, en un momento en el que las condiciones de la tierra eran muy distintas a las actuales y se divide en tres:

• Evolución química.• Evolución prebiótica.• Evolución biológica.

• La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparin. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del Sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos (H2O, CH4, NH3) dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas prebióticas. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleicos. Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose.

LA TEORÍA DE OPARIN.

• Esta hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de 1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una mezcla de CH4, NH3, H, H2S y vapor de agua). Sometió la mezcla a descargas eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una semana, Miller identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico (véase Cianuro de hidrógeno) y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia había postulado Oparin.

CURIOSIDADES.

• Estas experiencias fueron retomadas por investigadores franceses que demostraron en 1980 que el medio más favorable para la formación de tales moléculas es una mezcla de metano, nitrógeno y vapor de agua.Con excepción del agua, este medio se acerca mucho al de Titán, un gran satélite de Saturno en el que los especialistas de la NASA consideran que podría haber (o en el que podrían aparecer) formas rudimentarias de vida.