Origen de la vida. Toda la materia, viviente y no viviente se compone de sustancias químicas

Transcripción

1 Origen de la vida Toda la materia, viviente y no viviente se compone de sustancias químicas Qué es un ser vivo? Hay alguna definición? Características? -Diferencias con sistemas químicos: -Capacidad de duplicarse (reproducción) -Presencia de enzimas (metabolismo) -Presencia de una membrana que le permite mantener una identidad química distinta del medio externo Teoría celular Todos los organismos están compuestos por células: unicelulares, pluricelulares Toda célula proviene de una pre-existente las células contienen la información hereditaria de los organismos vivos y se transmite

2 Toda la vida es celular Está basada en soluciones acuosas Principales elementos: C, O, N, H, S y P Las reacciones bioquímicas tiene lugar dentro de las células Todas las proteínas están hechas de un mismo grupo de aminoácidos, todo RNA de los mismos ribonucleótidos, idem DNA Todos los fosfolipidos a partir de un numero limitado de ácidos grasos Flujo de energía asociado a la formación e hidrólisis de enlaces fosfato Barrera osmóticamente activa de lípidos y proteínas Genoma: ADN o ARN Todas células poseen ribosomas, sitios de síntesis protéica Enzimas Los seres vivos en reproducción dan lugar a fenotipos modificados resultado de genotipos mutados

3 -4500x10 6 años: formación de la Tierra -4000x10 6 años: atmósfera primitiva compuesta por metano (CH 4 ), dióxido de carbono (CO 2 ), amonio (NH 3 ), hidrógeno H 2 y vapor de agua. No había oxígeno libre. Atmósfera reductora Había mucha energía en forma de calor (mares vapor enfriamiento en la atmósfera nubes lluvia), rayos que daban energía eléctrica, radiación uv interacciones entre moléculas para finalmente evolucionaron hasta llegar a células -Oparín y Haldane (1924): Aparición de la vida fue precedida por una evolución química y luego por una evolución prebiótica

4 Oparín y Haldane (1924) Aparición de la vida fue precedida por una evolución química HIPOTESIS - En estas condiciones se formarían moléculas orgánicas a partir de los gases atmosféricos que se acumulaban en los mares y lagos (porb desecación). - Persistirían por la ausencia de O 2 libre. - Protección de la degradación por luz UV por la superficie de los mares (filtro) - Acumulación de estas moléculas que favorecen su interacción (condensación) en lagunas que se desecaron -Formación de agregados más complejos por interacciones PdeH e hidrofóbicas -Polimerización

5 -Miller (1953): aportó las primeras evidencias experimentales. Simuló en el lab las condiciones que existían en la Tierra primitiva y fue el primero en aportar una prueba de la teoría de Oparín Cianuro de hidrógeno, formaldehído. Reaccionaron en el agua para dar aminoácidos, purinas, pirimidinas

6 Sopa pre-biótica de pequeñas moléculas: Como aparece la Vida? Requerimientos: moléculas que se repliquen, aparezcan mutaciones (cambios) en estas nuevas copias, suministro de energía libre y aislamiento del medio Oparín, 1920 Teoría de los coacervados Si sacudía una mezcla de una proteína grande y polisacáridos en agua se formaban agregados bastante estables (protobiontes) separados de la solución acuosa. Los llamó coacervados Tenían una forma sencilla de metabolismo. Incorporaban sustratos, si en el interior hay enzimas catalizaban reacciones y devolvían al medio los productos.

7 Si los compuestos incluyen lípidos, la capa que los separa del medio es una doble capa lipídica Si las membranas lipídicas incluyen cromóforos (moléculas que absorben radiación uv o visible) Transducción de energía -Se pueden dar reacciones REDOX si hay conducción de electrones por la membrana -Reacciones ácido-base si los H+ pueden ser conducidos a través de la membrana

8 Características de la molécula primigenia: Servir de material genético: ADN, ARN Poseer capacidad de autorreplicación: ADN y ARN. ADN no, porque su duplicación requiere de proteínas Actividad catalítica: Proteínas?, la estabilidad química del ADN (importante para función de almacenamiento de información), seria limitación para su capacidad catalítica. El ARN su estructura química lo hace más inestable que el ADN pero le confiere capacidad para dirigir reacciones químicas

9 El ARN? Hasta mediados de los ochenta se creía que los únicos polímeros celulares con poder catalítico, eran las enzimas protéicas. Thomas Cech y Sidney Altman (premio nobel 1989), en algunos organismos, ciertas moléculas de ARN gobernaban reacciones químicas: ribozimas, o enzimas de ARN. El ARN como la molécula primigenia capaz de cumplir la función de almacenamiento y replicación de información genética.

10 Se creó así la hipótesis del mundo de ARN : la transición del mundo prebiótico al mundo vivo se realizó por medio de moléculas de ARN con capacidad de autorreplicación. El mundo del ARN terminó una vez que el ARN aprendió a sintetizar las primeras proteínas: Dada la versatilidad y la poderosa capacidad catalítica de las proteínas, reemplazaron al ARN en la mayoría de las funciones enzimáticas. Cuando la vida basada en el RNA se encerró en membranas (menor concentración de agua) el DNA es mása estable: ADN sustituyó al ARN en la tarea de almacenamiento de información. No se eliminó de la célula al ARN: la traducción de la información genética almacenada en el ADN. Molécula central en la vida?

11 En la actualidad, la vida surge de lo no viviente? Hasta mediados del sxix: generación espontánea Pasteur (1862) descartó esta teoría -Demostró que los microorganismos provienen de otros microorg -Una solución estéril permanece estéril a menos que sea contaminada por criaturas vivientes

12 -En la actualidad, no se puede formar vida a partir de moléculas biológicas sencillas porque estas son consumidas -No se pueden acumular en densidades suficientes -En ambientes aérobios estas moléculas son oxidadas -La generación de la vida a partir de la no vida fue un episodio del pasado remoto. -Una vez que la vida evolucionó, evitó que otra vida pudiera surgir de lo no viviente

13 - La fotofosforilación del H 2 O dio O 2 y e- disponibles para reducir el CO 2 y formar compuestos orgánicos -Las cianobacterias liberaron suficiente O2 para abrir la puerta a las reacciones oxidativas en los procesos metabólicos. El O 2 liberado por cianobacterias permitió la aparición de organismos procariontes aeróbicos que al obtener más E comenzaron a proliferar. El aumento de oxígeno en atmósfera permitió la evolución de celulas eucarióticas.

14 Comparación entre los tres dominios

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16 Posible evolución de la célula procarionte la eucarionte

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19 Prokaryote metabolism is very diverse. Some prokaryotes are anaerobic, others are aerobic, and yet others can shift between these modes.