BIOLOGÍA Prólogo: El origen de la vida

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BIOLOGÍA
Prólogo:
El origen de la vida
Verano 2013
www.njctl.org
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Vocabulario
Haz click sobre cada palabra de abajo para ir a la
definición.
adhesión
membrana
asexual
monómero
célula
orgánico
cohesión
fosfolípidos
síntesis por deshidratación
homeostasis
hidrólisis
polar
polímero
hidrofílico
soluto
hidrofóbica
solución
último antepasado
común universal
solvente
sexual
El origen de la vida- Temas de unidad
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· Universo primitivo, Tierra primitiva
· Agua
·
Click sobre el tema para ir a esa sección
Monómeros orgánicos
· Síntesis por deshidratación, Hidrólisis
· Fosfolípidos
· LUCA, Características de la vida
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Universo primitivo,
Tierra primitiva
Volver a la
tabla de
contenidos
Universo temprano
La Tierra se formó alrededor
de 9,5 millones de años
después del inicio del
universo, hace unos 4,6
millones de años.
En esos 9500 millones años,
muchas generaciones de
estrellas nacieron y murieron.
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Elementos más pesados
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El universo primitivo estaba casi totalmente formado por hidrógeno
y helio. Los elementos más pesados que el helio no existían en los
albores del universo.
Cuando las primeras estrellas murieron explosivamente (novas y
supernovas), los elementos más pesados fueron esparcidos en el
espacio.
click aquí para mirar un video sobre cómo
los elementos fueron formados a partir de
las supernovas
Tabla periódica del universo primitivo
Hace unos 14 mil millones de años
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Los elementos y el planeta Tierra
Cuando la Tierra y su sistema solar, formado, que estaba en
una nube de materia que incluyó a todos los elementos
presentes en la naturaleza en la tabla periódica.
No fueron creados nuevos elementos desde que la Tierra se
formó.
Esto significa que todos los átomos en ustedes y su mundo
además del hidrógeno y el helio, estuvieron alguna vez dentro de
una estrella, hace mucho tiempo.
La Tabla periódica cuando la Tierra se formó
Hace unos 4,6 mil millones de años
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La atmósfera de la Tierra primitiva
Hidrógeno y Helio elementales escaparon de la atmósfera de la
Tierra hace mucho tiempo.
Cuanto más claro es el átomo o molécula de gas, mayor es su
velocidad.
Eso es porque todos los átomos y las moléculas en una mezcla de
gases tienen la misma energía cinética promedio, ya que tienen la
misma temperatura, y la temperatura es una medida de la energía
cinética promedio de un gas.
EC
promedio
= 3/2nRT
La velocidad y el planeta Tierra
Recuerda, cuando más baja la masa, mayor es la velocidad.
EC = 1/2 mv
2
Las moléculas de H y de He pueden superar fácilmente la
velocidad de escape de la Tierra, de manera que escaparon
hace mucho tiempo atrás.
2
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Hidrógeno y Helio en la Tierra
Como resultado, el H2 y el Helio están ausentes de nuestra
atmósfera.
El He es un gas noble, que no forma compuestos, por lo que
sólo se encuentra atrapado debajo de la superficie de la Tierra.
El hidrógeno se encuentra en los compuestos.
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El Hidrógeno en la Tierra
¿Dónde piensas que se encuentra la mayor parte del
hidrógeno en la Tierra?
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¿Cuántos millones de años tiene el universo?
Respuesta
1
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Respuesta
2 ¿Cuántos millones de años tiene la Tierra?
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El Nitrógeno se formó a partir de la fusión de 3 átomos de helio.
¿Dónde ocurrió?
A
el sol
B
las estrellas que vemos en la noche
C
las estrellas que hicieron explosión hace mucho tiempo
D
otros planetas
Respuesta
3
Los compuestos de la Tierra primitiva
Estudios sobre volcanes sugieren que la atmósfera
primitiva de la Tierra estaba compuesta de una mezcla de
compuestos químicos.
Los más prevalentes fueron:
·
·
·
·
·
·
vapor de agua (H2O),
dióxido de carbono (CO2),
nitrógeno (N2),
sulfuro de hidrógeno (H2S),
metano (CH4), y
amonio (NH3).
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Radiación UV
El planeta Tierra también fue objeto de intensos rayos y
radiación ultravioleta
Es irónico que la vida surgió en condiciones que incluyen el
bombardeo por la radiación UV Hoy en día, el agotamiento de la capa de ozono que nos
protege de esta radiación es una preocupación ambiental
importante!
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Tierra ahora
Tierra primitiva
O2
CH4
O3
N2
Ar
CO2
H 2O
UV
H 2S
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Los científicos hipotetizan que la atmósfera de la Tierra
primitiva contenía sustancias tales como:
A oxígeno, carbono dióxido e hidrógeno gaseoso
B nitrógeno,oxígeno, y vapor de agua
C vapor de agua, metano, y oxígeno
D amonio, vapor de agua, e hidrógeno
gaseoso
Respuesta
4
NH3
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¿Cuál de los siguientes probablemente no estuvo presente en
la atmósfera primitiva?
A metano (CH4)
B oxígeno (O2)
C agua (H2O)
Respuesta
D dióxido de carbono (CO2)
E amonio (NH3)
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Tiempos remotos
El tiempo es fundamental para que la vida se haya desarrollado a
partir de sustancias químicas simples hasta el complejo mundo
que nos rodea hoy en día.
La escala de tiempo y el espacio en el universo es casi
incomprensible para todos nosotros. Las metáforas pueden
ayudar, pero que realmente tienen que luchar para imaginar el
tiempo remoto.
Formación de la
Tierra
?
Actualidad
Tiempo
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Tiempos remotos: poniendo en escala
La Tierra tiene 4,6 mil millones de años, los procesos
químicos que estamos describiendo han sucedido durante
más de 4 mil millones años: 400 x 107 años. Dado que el
promedio de vida humana de 72 años, ¿qué cantidad de
vidas humanas es eso?
Respuesta
5
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56.000.000 tiempos de vida
No sorprende que sea tan difícil de imaginar la evolución de
la vida.
Los primeros registros de la historia humana son unos 10.000
años, hace alrededor de unas 140 vidas.
El proceso de desarrollo de la vida comenzó un millón de
veces más atrás en el tiempo que eso.
El inimaginable pasado distante.
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Tiempo remoto
Vamos a poner esto en perspectiva....Imagina nuestro planeta habiendo
existido en el universo por el lapso de un año...
Los procariotas (bacterias) evolucionaron en algún momento de mediados
de MARZO
Los eucariotas (células con núcleo) entraron en escena en SEPTIEMBRE
Los dinosaurios estaban en su mejor momento a
mediados de DICIEMBRE
La vida humana tal como la conocemos apareció durante el
último medio segundo antes del comienzo del año nuevo.
Click aquí para ver un
vídeo de la formación de
nuestro mundo.
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El cristal de zirconio
más antiguo: 4,4 mil
millones de años
Formación de
la Tierra
Hace mil millones de años
Primer evidencia sedimentaria de
océanos y evidencia de vida
primitiva isotópica
Formación del
núcleo
Formación de
la Luna
Humanos
Fósil
primitivo
Aparece el
oxígeno en la
atmósfera
Roca más
antigua
Primera célula
con núcleo
Primer animal
con caparazón
duro
Dinosaurios
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6
¿Cuál fue la cosa más importante para el desarrollo
de la vida en la Tierra?
A oxígeno
B dióxido de carbono
C tiempo
Respuesta
D suelo
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Agua
Volver a la
tabla de
contenidos
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Océanos de la Tierra primitiva
Tan pronto como la corteza de la
Tierra se enfrió y se solidificó, el
vapor de agua se condensó para
formar océanos.
Se pensó que el agua había sido
traída a la Tierra por los cometas en
el sistema solar primitivo.
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Water on the Moon
A reexamination of lunar
samples taken during
the Apollo missions of
the 1960s and 70s have
shown that the water
found on soil particles
on the moon actually
came from components
of solar wind.
photo credit: Geologist-Astronaut Harrison Schmitt retrieving lunar
samples with an adjustable sampling scoop, Dec. 12, 1972 / NASA
The hydrogen atoms which arrive on the wind from the sun can convert
to water or OH- ions when interacting with rocks. This discovery alters
previously held ideas about how Earth became the blue marble we now
recognize.
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El planeta azul
Tres cuartas partes de la
superficie del planeta Tierra
es´tan bajo el agua.
La abundancia de agua es
lo que permite que la Tierra
sea habitable.
image courtesy NASA
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Moléculas de agua
Una molécula de agua está formada por dos átomos de
hidrógeno que se unen a un átomo de oxígeno por medio
de uniones covalentes.
El átomo de oxígeno que es más electronegativo tira de
los electrones de los hidrógenos hacia él, resultando en
una desigual distribución de las cargas.
Oxígeno
Hidrógeno
Hidrógeno
Electrones de los
hidrógenos
Polo con carga positiva
Slight Negative Charge
Polos
con carga
Slight
Positive
Charge
negativa
Agua: Molécula polar
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Ya que una molécula de agua tiene un extremo negativo y otro
positivo se dice que es una molécula polar.
Esta propiedad del agua determina que actúe como un imán
atrayendo otras moléculas que tienen polos negativos y
negativos.
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Propiedades del agua
La polaridad del agua le da las más importantes propiedades que
permitieron que la vida apareciera sobre la Tierra:
Capacidad para moderar la temperatura
Versatilidad como solvente
Comportamiento cohesivo
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Moderación de la temperatura
El agua tiene un alto calor específico, se necesita mucha
energía para elevar la temperatura del agua hasta unos pocos
grados. Esto significa que la temperatura en la superficie de
la Tierra puede sufrir variaciones extremas - entre la noche y
el día, o entre estaciones - sin que el agua se congele o se
evapore.
¿Por qué esto es importante en el desarrollo de la vida sobre
la Tierra?
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Solvente universal
Una solución es una mezcla homogénea de sustancias.
Soluto
Solvente
El solvente disuelve
los solutos en
solución
azúcar
solución
agua
Una solución acuosa tiene agua como solvente. Al agua se le
conoce como el "solvente universal" por su capacidad para
disolver la mayoría de los compuestos.
Las reacciones químicas de la vida necesitan ocurrir en solución.
En el agua se disuelven los nutrientes y ocurren las reacciones
químicas.
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Comportamiento cohesivo
La polaridad de las moléculas
de agua hace
que se atraigan unas
a otras.
Enlaces
Hydrogen
hidrógeno
Bonds
En una molécula de agua
se forman enlaces débiles
entre los hidrógenos de
una molécula y el oxígeno
de otra para formar agua
líquida.
La atracción entre las moléculas de agua se llama
cohesión. La atracción entre una molécula de agua y otra
que no sea de agua se llama adhesión.
Comportamiento cohesivo
Esta propiedad permite:
a las plantas absorver el agua a partir de
sus raíces.
caminar sobre el agua a los insectos
pequeños
y lo más importante,
al agua doblar a las moléculas de carbono (orgánico) en formas
tridimensionales.
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¿Cuál se cree actualmente, que ha sido la fuente de agua
para la Tierra?
A fisión nuclear
B reacciones químicas en la Tierra
D cometas
Respuesta
C electrólisis
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En la molécula de agua el hidrógeno y el oxígeno
están unidos por
8
A
enlaces iónicos
C enlaces hidrógeno
D fuerzas de Van der
waals
Respuesta
B enlaces covalentes
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9
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es la que mejor
describe un enlace hidrógeno?
Formado a partir de una atracción
electrostática entre dos iones con cargas
opuestas
A
B
C
D
formado a partir de dos átomos que
comparten igual cantidad de electrones
la fuerza de atracción entre dos moléculas
neutras
la fuerza de atracción entre un hidrógeno unido a un
átomo electronegativo de una molécula y un átomo
electronegativo de una molécula diferente.
Respuesta
7
Slide 43 / 120
10
¿Qué propiedad del agua es necesaria para las otras?
A cohesión
B adhesión
C polaridad
D alto calor
Respuesta
específico
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Los árboles deben subir el agua desde las raíces
hacia el tronco. ¿Qué propiedad del agua les
permite tirar en contra de la gravedad?
A cohesión
B solvencia universal
C alto calor específico
D todas las de arriba
Respuesta
11
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Monómeros
orgánicos
Volver a la
tabla de
contenidos
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12
Los océanos no se congelan en su totalidad
durante el invierno debido a qué propiedad del
agua?
A cohesión
B solvencia universal
C alto calor específico
Respuesta
D todas las de arriba
Monómeros y Polímeros
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Usa la imagen de abajo para definir
monómeros y polímeros en tus grupos.
monómero
polímero
Cómo podría haber surgido la vida
1. Formación de monómeros orgánicos
2. Los monómeros se combinan para formar polímeros
3. Se forman los Fosfolípidos que crean membranas
4. Las membranas creadas aislaron a los protobiontes
5. Los Protobiontes replicaron e hicieron funcionar el
metabolismo simple (procesando energía)
6. El ARN se desarrolló dentro de los protobiontes marcando la
transición a la vida
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Formación de monómeros orgánicos
Existen dos teorías sobre la fuente de monómeros
orgánicos
· Llegaron a la Tierra desde el espacio
· Se formaron en la Tierra a partir de reacciones químicas
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Teoría 1: Monómeros orgánicos desde el
espacio
El polvo en el sistema solar, a
partir del cuál se formó la
Tierra, era rico en compuestos
orgánicos.
Meteoritos habrían golpeado la
Tierra a menor velocidad ya
que la atmósfera era más
gruesa, y los monómeros
habrían sobrevivido.
Click para ver un vídeo de
meteoritos y la Tierra
primitiva
Teoría 1: Monómeros orgánicos desde el
espacio
Encontramos químicos orgánicos en
meteoritos antiguos descubiertos hasta hoy,
como éste.
Además, se estima que varios millones de
kg * (5.000.000 libras) de productos
químicos orgánicos caen como polvo
cósmico a la Tierra cada año.
*The Story of Life, Richard Stockton, 2003, p. 11
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Teoría 2: Monómeros orgánicos desde
reacciones
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Dos científicos (Oparin y Haldane), en la década de
1920, propusieron que la química orgánica podría
haber evolucionado en la atmósfera de la Tierra
primitiva, ya que no contenía oxígeno.
La atmósfera rica en oxígeno de hoy en día es
corrosivo y rompe los enlaces moleculares.
Teoría 2: Monómeros orgánicos desde
reacciones
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En 1953, Stanley Miller utilizó la idea
original de Oparin y Haldane y probó una
hipótesis que implica una mezcla artificial
de moléculas inorgánicas que simulan las
condiciones que se cree que se
encontraban en la atmósfera de la Tierra
primitiva.
Teoría 2: Monómeros orgánicos desde
reacciones
En pocos días, el experimento produjo
algunos de los 20 aminoácidos que se
encuentran actualmente en los organismos,
así también como otras moléculas
orgánicas.
Click aquí para una
explicación del experimento
de Stanley Miller
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El experimento de Stanley Miller
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Chispas que
Sparks simulate
simulan
rayos
lightning
Vapor de
agua
Compartimento
Compartimento
el mar
primigenio:
frasco de agua
caliente
El condensador
enfría el gas
atmosférico
"oceánico"
calor
El "océano" es muestreado
y se analiza su composición
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El experimento de Stanley Miller
Chispas que
Sparks simulate
simulan rayos
lightning
Vapor de
agua
Compartimento
Compartimento
atmosférico
El condensador
enfría el gas
"oceánico"
El "océano" es muestreado
calor
La atmósfera
primitiva es una
mezcla de:
vapor de agua
H2
CH4
y NH3
y se analiza su composición
El experimento de Stanley Miller
Chispas que
Sparks
simulate
simulan rayos
lightning
Vapor de
agua
Compartimento
Compartimento
"oceánico"
calor
atmosférico
El condensador
enfría el gas
El "océano" es muestreado
y se analiza su composición
Condiciones del
tiempo primitivo:
electrodos
descargando
chispas dentro de
la mezcla de gas
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El experimento de Stanley Miller
Chispas que
Sparks simulate
simulan rayos
lightning
Vapor de
agua
Compartimento
Compartimento
El condensador
enfría el gas
atmosférico
"oceánico"
El "océano" es muestreado
calor
Lluvia: un
condensador
enfriando y
recogiendo el vapor
de agua con
químicos disueltos
y se analiza su composición
El experimento de Stanley Miller
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Chispas que
Sparks simulate
simulan rayos
lightning
Vapor de
agua
Compartimento
Compartimento
atmosférico
El condensador
enfría el gas
"oceánico"
¡Encontraron
a los amino
ácidos!
calor
El "océano" es muestreado
y se analiza su composición
El experimento de Miller hacia adelante
Experimentos recientes, mejorando el de Miller, han
producido la mayor parte de las moléculas orgánicas de
origen natural, incluyendo:
· amino ácidos
· azúcares
· lípidos
· nucleótidos
Estos experimentos también han demostrado que se requieren
4 condiciones para que los productos químicos puedan
evolucionar.
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Cuatro condiciones para la evolución
química
Ausencia de oxígeno en la atmósfera - El O2 hubiera roto
cualquier molécula orgánica grande al aceptar sus electrones.
Alta energía de entrada - en ese momento el sol, estaba
produciendo cantidades masivas de radiación ultravioleta.
Micromolécules- las moléculas inorgánicas tenían que estar en
la atmósfera y los océanos primitivos.
Tiempo - tenía que pasar el tiempo adecuado para dar a las moléculas
una oportunidad para formar, reaccionar y reformar
13
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Miller y otros científicos han mostrado que
A se puede producir células simples en laboratorio
amino ácidos y azúcares podrían ser producidos a partir de
B moléculas inorgánicas
C células sobrevivieron en una atmósfera primitiva
Respuesta
D la vida en la Tierra primitiva requirió material
desde el espacio
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¿Cuál de las siguientes no es una condición para la formación
de moléculas orgánicas?
A un largo período de tiempo
B micromoléculas inorgánicas en el sistema
C presencia de oxígeno en la atmósfera
D alto nivel de energía
Respuesta
14
15
Slide 64 / 120
¿Cuál de las siguientes Stanley Miller fue capaz de producir en
su experimento de 1953?
A proteínas
B procariotas
C amino ácidos
Respuesta
D lípidos
16
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¿En qué sección el vapor de agua viaja a través del tubo?
A
B
B
C
D
A
C
Respuesta
D
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¿En qué sección las chispas simulan rayos?
A
B
B
C
D
A
D
C
Respuesta
17
Slide 67 / 120
Los compuestos orgánicos se encuentran en qué sección?
A
B
B
C
D
A
C
D
Respuesta
18
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Síntesis por deshidratación,
Hidrólisis
Volver a la
tabla de
contenidos
Síntesis por deshidratación
Los polímeros se forman a partir de
procesos denominados síntesis por
deshidratación
desglose de la palabra
Deshidratación
El proceso de sacar
agua de un compuesto
o de una molécula
Síntesis
La combinación de
partes separadas para
formar un nuevo entero
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Síntesis por deshidratación
OH
H
+
molécula 1
H
OH
molécula 2
remoción de la
molécula de
agua
(deshidratación)
Se forma una nueva molécula
(síntesis)
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Hidrólisis
Parte del proceso de evolución química consistió en que las moléculas
tuvieron que reaccionar entre ellas y luego formar nuevas moléculas.
Para reaccionar las moléculas involucradas deben romperse.
Este proceso se denomina Hidrólisis.
Hidro (agua)
Lisis (ruptura)
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Hidrólisis
adición de
molécula de
agua
(Hidro-)
OH
H
molécula original
y
se divide en 2 nuevas moléculas
(-lisis)
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Síntesis por deshidratación e hidrólisis
Síntesis por deshidratación
Monómero + Monómero
reactantes
Polímero + agua
productos
Hidrólisis
Polímero + Agua
reactantes
Monómero + Monómero
productos
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19
La siguiente ecuación es una muestra de:
A síntesis por deshidratación
hidrólisis
C5H12 + H2O
Respuesta
B
C3H7OH + C2H6
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20
La siguiente ecuación es una muestra de:
A síntesis por deshidratación
hidrólisis
C5H12 + C3H7OH
C8H18 + H2O
Respuesta
B
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21
¿Cuál de las siguientes es verdadera sobre la síntesis por
deshidratación?
un monómero pierde un átomo de hidrógeno y otro pierde
A un grupo oxidrilo
C se forma agua cuando los monómeros se juntan
D se forman enlaces covalentes entre los monómeros
Respuesta
B se comparten electrones entre los monómeros que
se unen
E Todos son verdaderos
Slide 77 / 120
22
Los resultados de la síntesis por deshidratación pueden ser
revertidos por
A condensación
B hidrólisis
C polimerización
Respuesta
D sumando un grupo
amino
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Los productos de la síntesis por deshidratación son:
A dos monómeros
B un polímero y agua
C dos polímeros
un grupo oxidrilo y un
D átomo de H
Respuesta
23
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24
Los productos de hidrólisis son:
A dos monómeros
B un polímero y agua
C dos polímeros
Respuesta
un grupo oxidrilo y un
D átomo de H
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Fosfolípidos,
ARN
Volver a la
tabla de
contenidos
Slide 81 / 120
Fosfolípidos
Fosfolípidos son moléculas cuyos extremos opuestos son muy
diferentes:
Un extremo es polar y puede formar
enlaces hidrógeno con el agua
El otro extremo es no polar y no puede
formar enlaces hidrógeno
polar
no-polar
Slide 82 / 120
Fosfolípidos
Como resultado, el extremo polar es hidrofílico (atraído por el agua) y
el extremo no polar es hidrofóbica (repelido por el agua).
Cuando los fosfolípidos están en
medio acuoso la molécula se
mueve de manera tal que sus
extremos hifrofílicos estén en
contacto con el agua y sus
extremos hidrofóbicos queden
aislados del agua.
Los Fosfolípidos crearon membranas
Slide 83 / 120
Los lípidos formados, naturalmente crearon membranas que
condujeron a las células más primitivas: ambientes aislados
químicamente.
Click para ver una
animación de
mambranas fosfolipídicas
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Células primitivas
Liposomas
Micela
Doble membrana de
fosfolípidos
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Membranas
El resultado es que los fosfolípidos naturalmente forman las
superficies de las membranas que encierran un volumen de
espacio.
Las Membranas son un arreglo de fosfolípidos que se reúnen y
forman un espacio cerrado.
Las membranas actúan como una pared o barrera que separan el
exterior del interior de una forma cerrada.
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Macromoléculas
Dentro de un entorno cerrado, los procesos químicos crearían
moléculas aún más complejas tales como:
Proteínas
Carbohidratos
Lípidos
Ácidos nucleicos
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Los fosfolípidos contienen tanto una cabeza_________ como
una cola _________ .
A
hidrofóbica, hidrofílica
B
hidrofílica, hidrofóbica
C
hidrofóbica, hidrofóbica
D
hidrofílica, hidrofílica
Respuesta
25
Slide 88 / 120
Los liposomas y micelas pueden aparecer naturalmente cuando
los fosfolípidos interactúan con el agua. Distingue entre esas
dos estructuras.
En los liposomas las colas fosfolipídicas están sobre la
A
superficie más exterior de la estructura.
26
B
C
Las micelas contienen un interior acuoso
Los liposomas están formados por una membrana
sencilla
Respuesta
D
En las micelas los fosfolípidos forman una membrana
simple.
27
Slide 89 / 120
La creación de membranas a partir de los fosfolípidos
proveyeron de un espacio cerrado en el cuál las
reacciones químicas ocurrirían. ¿Cuál de los
siguientes no ocurrió dentro de esos protobiontes?
A síntesis de ARN
B Replicación
C Creación de nuevos elementos
Respuesta
D Producción de proteínas
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El ARN en las células primitivas
Las reacciones químicas en estas células eventualmente crearían
azúcares, y luego ácido ribonucleico (ARN). El ARN es capaz de
algunas de las funciones clave que permiten la vida:
replicación: hacer copias idénticas de sí mismo.
metabolismo: almacenamiento de energía para las reacciones
químicas
catalización: aumentar la velocidad de reacción favorece la
ocurrencia de reacciones químicas
Una vez que estas tres funciones se desarrollaron,
la evolución se aceleró.
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El ARN en las células más tardías
En los sistemas biológicos más avanzados, las funciones del ARN han
sido tomadas por procesos químicos más específicos
replicación: El ADN es más efectivo para almacenar información
genética.
metabolismo: ahora el ATP almacena energía en nuestras células
catalización: ahora las proteínas catalizan las reacciones químicas
El rol del ARN como el antepasado de ellas ha sido recientemente
descubierto.
28
El metabolismo es una importante característica de la vida.
¿Qué molécula reemplazó al ARN como molécula de
almacén de energía en la mayoría de los organismos
vivos?
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A ADN
B ATP
D Azúcares
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¿Qué molécula es actualmente la responsable de la
reducción de la energía de activación de la mayoría de
las reacciones bioquímicas?
A ADN
B ARN
C ATP
D Proteínas
Respuesta
29
Respuesta
C Proteínas
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30 Discute en grupo:
¿Cómo el desarrollo de la replicación, el metabolismo y la
catalización aceleraron la evolución de las diferentes formas
de vida?
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LUCA,
Características de la
vida
Volver a la
tabla de
contenidos
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Último antepasado común universal
(siglas en inglés: LUCA)
Las células comenzaron a hacerse cada vez más complejas hasta
que se incluyeron todos los grandes moléculas biológicas como el
ARN y el ADN y las enzimas necesarias para mantenerlos y usarlos
Esto indica que quien es llamado el Último antepasado común
universal es el organismo a partir del cuál toda la vida en la Tierra
desciende.
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Las características comunes
de la vida sobre la Tierra son
tan profundas que toda la vida
debe haber evolucionado de
un antepasado único.
"Un antepasado común universal es por lo menos 102860 veces
más probable que tener múltiples ancestros ... "
Saey, Tina (5 June 2010). "Life has common ancestral source". Science News 177 (12): 12.
doi:10.1038/465168a
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LUCA
Algunas de las características comunes de la vida en la Tierra
que hace que sea necesario un antepasado universal:
TODA LA VIDA sobre la Tierra utiliza un IDÉNTICO:
Código genético universal
Bases para el ADN y ARN
Amino ácidos para las proteínas
ADN y ARN polimerasas
ARN mensajero
ARN de transferencia
Ribosomes
ATP como la "moneda" de energía
Membranas celulares con doble capa
División celular
Síntesis de ATP
Sodio y Potasio como bombas de iones
Isómeros-L de aminoácidos
Glucosa como fuente energética
Y MUCHO MÁS.....
LUCA
TODOS LOS SERES VIVOS, desde la más pequeña
ameba hasta la más grande secoya comparten las
mismas características que están enumeradas en la
diapositiva anterior.
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LUCA
Ninguna de estas características de la vida en la Tierra
tuvieron que ser exactamente de esta manera. Hubo
formas alternativas de resolver cada problema.
La única explicación razonable que TODOS LOS SERES
VIVOS utilizan las mismas idénticas características
moleculares es que esos rasgos estaban en su lugar
antes que la vida se diversificara.
Los rasgos no habrían sido compartidos si se hubieran
desarrollado independientemente a tiempos diferentes.
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Vida en la Tierra
LUCA (3.5 - 3.8 BYA)
Protobionts
LUCA 3,5- 3,8 mil
millones de años
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La evidencia de un último antepasado común universal es:
A todos los seres vivos tienen iguales patrones de
síntesis
todos los seres vivos comparten la misma biología
B molecular subyacente
C todos los seres vivos lucen igual
D todos los seres vivos son aeróbicos
Respuesta
31
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32
De acuerdo con el cladograma de la vida sobre la
Tierra, LUCA surgió __________hace mil millones de
años y está más estrechamente relacionado con
_______________
A 3.6; eucariotas
B 3.6; bacteria
Respuesta
C 4.6; bacteria
D 4.6; archaea
Características de la vida
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Es importante contar con una definición de lo que es "vida" y
lo que no. Estas son las propiedades que se utilizan para
definir algo como vivos
Organización/Orden
Adaptaciones
Respuesta al medio ambiente
Regulación
Procesamiento de la energía
Crecimiento y desarrollo
Reproducción
Orden
Toda la vida se organiza en unidades fundamentales
llamadas Células
Célula:
una estructura rodeada por una
membrana que contiene moléculas
orgánicas. Son de tamaño
microscópico.
Las células son las unidades más
pequeñas que pueden ser
consideradas una forma de vida,
por lo que se las conoce como "los
componentes básicos de la vida"
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Adaptación
Todos los
organismos vivos
deben ser capaces
de adaptarse a su
medio ambiente
cambiante
Esto no significa que un sólo e individual organismo es el que
se adapta. Sino más bien, que, lo que conduce el cambio es el
pasaje de los rasgos naturalmente seleccionados a su
descendencia.
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Las unidades más pequeñas las cuáles pueden ser
consideradas vivas se llaman __________.
A procariotas
B LUCA
C células
D fosfolípidos
Respuesta
33
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Respuesta al medio ambiente
Los organismos vivos deben ser capaces de reconocer
su entorno y responder a él.
Por ejemplo, alejándose de algo que
esta muy caliente.
O moviéndose hacia algo que es
nutritivo.
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Regulación
Los organismos vivos deben ser capaces de regular sus
condiciones internas. Esto se conoce como mantenimiento
de la homeostasis.
Ellos deben ser capaces de mantener sus sistemas internos
separados y con diferentes condiciones del medio ambiente
exterior.
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Homeostasis en los seres humanos
Los seres humanos deben mantener ciertas condiciones
constantes dentro de su cuerpo, incluso cuando cambian las
cosas en su entorno.
Temperatura corporal = 37O C
Temp
Ph de la sangre = 7.4
corpotal
Presión sanguínea= 100mmHg
Azúcares en sangre= 0.1%
Receptores
Agua = 40 Litros
Músculos
nerviosos
Cerebro
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Retirar rápidamente la mano de una estufa caliente es
considerada una
A Regulación
B Respuesta al entorno
C Homeostasis
D cualquiera es correcta
Respuesta
34
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35
¿Qué es verdad sobre la fiebre en los seres
humanos?
A La persona enferma no logra mantener la homeostasis
C La persona está respondiendo a su entorno externo
D
La persona enferma está temporalmente faltando a las
características de la vida
Procesamiento de la energía
Respuesta
B El cuerpo está regulando sus condiciones internas
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Todos los seres vivos
necesitan energía para llevar
a cabo las funciones de la
vida. Deben debe ser capaces
de obtener energía y
procesarla para ser utilizada
en sus funciones biológicas
Los animales procesan alimentos (energía química) y la
convierten en la materia y trabajo (energía mecánica). Algunas
bacterias y todas las plantas pueden convertir la energía
luminosa en energía química.
Crecimiento y desarrollo
Un organismo vivo nace a partir de
una generación de padres y,
finalmente, se convierte en una
forma madura.
En la madurez, los organismos son
capaces de producir su propia
descendencia. Un ciclo de vida es
una serie de etapas por las que un
organismo pasa
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Reproducción
Los organismos vivos deben ser capaces de pasar sus
rasgos a las futuras generaciones de organismos.
Las formas de obtener
descendientes pueden ser:
asexual
(organismos simples que
se reproducen a sí mismos)
ó
sexual
(que requiere de una
mezcla de material
genético).
36
photo courtesy discoverwildllife.com
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Un organismo vivo debe ser capaz de pasar sus
características a las futuras generaciones.
Verdadero
Respuesta
Falso
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La homeostasis es la regulación de ¿qué entorno de un
organismo?
A
externo
B
interno
Respuesta
37
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38
La reproducción asexual se refiere a
A pubertad
B madurez sexual
C un organismo reproduciéndose a sí mismo
Respuesta
recombinación genética entre dos
D diferentes organismos
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Todos los organismos pueden transformar energía
solar en energía química
Verdadero
Falso
Respuesta
39
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