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Facultad de Medicina Humana Seminario Nº01:

ORIGEN Y EVOLUCION DE LAS CÉLULAS Curso:

Seminario de Biología Celular y Molecular Docente:

Angel Aguinaga Fernandez Grupo: 01C  Andrade Castro Wanda.  Barboza Nuñez Jhampier.  Carrasco Elías Fátima.  Cusquisiban Aguilar Yadira.  Díaz Murillo Melissa.  Pantoja Lozada Tatiana.

Chiclayo, 22 de Agosto del 2014

INTRODUCCION

El origen de la vida es un problema el cual todos buscamos una respuesta sin dar con ella. Nos podríamos preguntar: ¿Cómo se originó la vida en la Tierra?, o quizá, ¿Cuáles son los procesos inorgánicos que nos llevan desde los pilares fundamentales de la vida a los primeros seres vivos? Debemos de aclarar que no podemos, ni intentaremos definir el concepto de vida, lo cual ciertamente es una limitante, pero debemos reconocer que nuestro espectro de comparación es muy limitado, ya que solo conocemos por el momento formas de vida terrestres que tienen un origen común. Si bien es cierto hace solo unas décadas no existía casi ningún tipo de conocimiento, pero a lo largo de la historia se han hablado de teorías como la de la generación espontánea, la sopa prebiótica, la panspermia o el mundo del ARN. Es cierto que estas teorías proporcionan explicaciones útiles para la síntesis de compuestos orgánicos en condiciones prebióticas o para la evolución de las primeras moléculas de replicadores, pero aún quedan muchas cuestiones esenciales sin resolver. Algunas de ellas sólo podrán ser respondidas si encontramos alguna forma de vida con un origen diferente del terrestre. Sólo así podremos saber si los principios básicos que rigen la vida en la actualidad son una condición imprescindible o, por el contrario, es posible la existencia de algún otro tipo de vida, dominado por reglas diferentes.

OBJETIVOS 

Conocer las condiciones de la atmosfera en el origen de la vida.

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Explicar la relación con el Experimento de Miller y Urey.

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Identificar las teorías sobre el origen de los sistemas pre celulares y de la vida.

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Explicar la hipótesis sobre el mundo de ARN.

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Conocer la terminología y características de las diferentes palabra de importancia en el trabajo.

1. ¿Cuáles fueron las probables condiciones de la atmósfera y de la tierra hace aproximadamente 3,500 millones de años atrás? ¿Cómo relaciona este hecho con el experimento de Miller y Urey?

En la actualidad, la base de referencia de la teoría evolutiva de los orígenes de la vida es de Alexander Ivanovich Oparin (“El origen de la vida”,1923) quien postulo la teoría Quimiosintética o Fisicoquímica proponiendo que este problema debía ser explicado enteramente bajo las leyes de la física y la química, aplicadas a las condiciones que prevalecieron en la Tierra en sus tiempos primitivos. Es decir que la vida podía provenir de substancias no vivas o compuestos orgánicos. Esquematizando sería la sumatoria de: Atmosfera primitiva: Condiciones: -

Alta temperatura Radiación solar Actividad volcánica Actividad eléctrica

-

Componentes: Atmosfera carente de oxigeno Metano Amoniaco Hidrogeno Vapor de agua Ácido sulfhídrico presentes en la atmosfera

Las condiciones más los componente es igual a la formación de moléculas mayores y más complejas, resultando más tarde en las primeras cosas vivientes. De acuerdo con esta teoría los componentes de la atmosfera primitiva reaccionaron entre sí debido a la energía de la reacción solar, de la actividad eléctrica y volcánica, dando como resultado la formación de las primera moléculas a las que bautizó como coacervados, que aparecieron hace unos 3,800 millones de años desarrollándose en un medio denominado “la sopa primigenia” Estos coacervados serían una combinación de aminoácidos y azúcares que en los mares primitivos pudieron crecer en complejidad aún sin la presencia de membranas bien diferenciadas. EN 1953, STANLEY Y MILER, comprobó experimentalmente la teoría de Oparin como parte de su tesis doctrinal dirigida por el doctor H. Urey, creando un aparato especial en el que imito las características primitivas del planeta. Una condición indispensable para la evolución de la vida a partir de materia orgánica no viva, era la existencia de una atmosfera terrestre carente de oxigeno libre.

EL EXPERIMENTO DE MILLER Y UREY El experimento se basó en simular las condiciones que creían poseía la Tierra hace millones de años, sobre todo la capa secundaria que envolvía al planeta y los fenómenos que podrían haber ocasionado la formación de biomoléculas orgánicas. Usando diferentes fuentes de energía y mezclas de gases, se llegó a la conclusión: siempre que no existiese oxígeno libre en los dispositivos experimentales donde se simulaba la atmósfera primitiva, se podían formar compuestos orgánicos complejos. De otra manera, en presencia del oxígeno ocurrían reacciones de oxidación que no eran sino combustiones de las mezclas de gases utilizadas. Estos resultados vinieron a confirmar uno de los postulados fundamentales de Oparin y de Haldane, respecto al carácter reductor de la atmósfera primitiva de la Tierra. Primero simularon el océano y sus altas temperaturas colocando agua en un recipiente esférico y sometiéndolo al calor. Había además otro recipiente esférico con dos electrodos que simulaban las descargas eléctricas producidas por los rayos de las tormentas de ese entonces. Luego hicieron circular a través de este aparato una mezcla de gases de vapor de agua, metano, hidrógeno y amoniaco, gases que ellos creyeron circulaban en la atmósfera reductora de la Tierra primitiva. Esta mezcla de gases se sometía a las descargas de los electrodos, y pasaba después por un tubo frío, donde se condensaba los componentes que se formaban como resultado de estas interacciones. Estos productos de la reacción, regresaban al recipiente esférico que simulaba al océano y el ciclo volvía a repetirse generando con ello un flujo continuo entre la atmósfera y el océano que imitaban el ciclo atmosférico de la Tierra. Al cabo de dos días, detectaron que en un recipiente extra conectado al dispositivo, habían varias moléculas nuevas: cuatro aminoácidos: glicina, alanina, ácido aspártico y ácido glutámico, todos ellos componentes de las proteínas que forman los seres vivos. También se habían formado ácidos grasos, los ácidos fórmicos, acético y propiónico, así como urea, otros aminoácidos no-proteínicos y muchos otros compuestos orgánicos de alto peso molecular. Esta experimentación trata de explicar que los compuestos fundamentales para la aparición de los seres vivos se podían originar abióticamente, y que las condiciones atmosféricas de la Tierra primitiva lo permitieron así.

2. La controversia entre los partidarios de las teorías heterotróficas y teorías autotróficas sobre el origen de los primeros organismos vivos continúa. ¿Usted por qué teoría se inclina?, explique. Todavía quedan muchos puntos por aclarar, y posiblemente muchas de las cosas que ahora mismo damos por válidas serán refutas en un futuro quizá muy próximo. En todo caso, hay que reconocer a nivel histórico y científico las hipótesis de Oparín y el experimento de Miller, como impulsores de la investigación actual, ya que en cada uno de ellos se puede apreciar las dos teorías que vamos a mencionar a continuación. En la Teoría Heterotrófica, en contraste con un autótrofo, este es un organismo incapaz de sintetizar su propio alimento. El hombre y casi todos los animales son heterótrofos, muchas bacterias así como los mohos y hongos también lo son. La hipótesis heterotrófica supone que un tipo de vida muy simple evolucionó lentamente a partir de la materia no viva, durante cientos de miles de millones de

años, bajo un conjunto especial de condiciones ambientales, dichas formas eran incapaces de elaborar su propio alimento. La hipótesis heterotrófica tiene sus raíces en la teoría de Darwin de la evolución por selección natural. En la teoría Autotrófica, un organismo capaz de elaborar su propio alimento. Todas las plantas verdes son autótrofas así como también ciertas bacterias. Algunos Autótrofos usan la energía del sol para sintetizar sus sustancias nutritivas; otros utilizan energía proveniente de reacciones químicas. La hipótesis autotrófica supone que la primera forma de vida fue un ser capaz de elaborar sus propios alimentos. Todas las reacciones químicas conocidas indicadas en el proceso de síntesis de los alimentos, son muy complejas. Aún más, solo un organismo muy complejo puede sintetizar, o elaborar, materiales complejos a partir de otros más simples. Si los organismos primitivos fueron capaces de realizar ésta síntesis, deben haber tenido un sistema muy complejo desde un comienzo. Sería más razonable pensar que la vida comenzó con organismos menos complejos, o sea que no podían sintetizar su propio alimento. La hipótesis autotrófica sostiene que un organismo complejo se originó en un ambiente muy simple. Otra hipótesis supone una condición opuesta: que un organismo muy simple se originó en un ambiente muy complejo.

3. ¿Qué sabe de la hipótesis del mundo ARN? Explique. El mundo ARN, o la quimérica propuesta de un mundo viviente sustentado por moléculas de ARN capaces de autoreplicarse y generar actividad biológica que posteriormente y con el tiempo acabaría dando paso a la vida tal como hoy la conocemos. El primero en proponer este modelo fue Carl Woese mencionando que las proteínas cumplen diversas funciones pero entre ellas una especialmente importante, la de catalizar reacciones químicas esenciales en los procesos de la vida (enzimas), mientras que el ADN cumple principalmente la función de almacenar información y servir de molde o modelo para la construcción de hebras de ARN que posteriormente traducidas permiten la construcción de las proteínas necesarias para las múltiples funciones del organismo. La construcción de las proteínas precisa a su vez de un número significativo de otras proteínas que operan como la maquinaria de una factoría. Pues bien, el “RNA” es la hipótesis que propone un mundo viviente primigenio en el que tanto la función de almacenamiento y depósito de información como la de catalizador de reacciones imprescindibles para la vida recaería en moléculas de ARN

que han demostrado experimentalmente su capacidad para realizar, al menos parcialmente, ambos cometidos. En concreto sería como sigue: 1. Las moléculas básicas de ARN aparecerían de manera espontánea en la Tierra primitiva y se unirían formando cadenas de oligonucleótidos 2. Ribozimas (enzimas de ARN) producirían la síntesis de proteínas a partir de cadenas de ARN 3. Posteriormente un sistema de producción de proteínas mediante otras proteínas remplazaría al sistema inicial 4. Más adelante, las moléculas de ADN harían su aparición por un mecanismo conocido como transcripción inversa a partir de cadenas de ARN Stephen Meyer ha estudiado de manera exhaustiva los problemas asociados al modelo del mundo ARN. Sus razones son: Tampoco se ha encontrado molécula alguna de ARN capaz de conducir un aminoácido a un previamente identificado destino entre otras moléculas de ARN específicas como sería un ARN de transferencia, tal como ejecuta la que a la postre es la clave del sistema que garantiza la eficacia perenne del código genético como hoy lo conocemos, la aminoacil ARNt sintetasa. Básicamente las moléculas de ARN carecen de la estructura química necesaria para realizar funciones complejas de catálisis como las que sí pueden hacer las enzimas especializadas merced a su compleja geometría tridimensional que les permite mantener las distintas moléculas involucradas en los diferentes pasos de la reacción juntas y así poder coordinar sus interacciones. Las secuencias de los segmentos del ADN como las secuencias significativas de los segmentos de una molécula de ARN en el mundo alternativo son perfectamente arbitrarias, ninguna base ocupa en la cadena un puesto necesario fruto de algún tipo de afinidad. En 2001, el mundo hipótesis de ARN recibió un impulso con el desciframiento de la estructura 3-dimensional del ribosoma, que revelaron que los sitios catalíticos clave de ribosomas están compuestos de ARN, y que las proteínas ya no presentan ningún papel estructural importante y son de funcional periférica importancia. Específicamente, la formación del enlace péptido, la reacción que se une a los aminoácidos juntos en proteínas, se sabe ahora que ser catalizada por un residuo de

adenina en el ARNr: el ribosoma es una ribozima. Este hallazgo sugiere que las moléculas de ARN eran más probable capaz de generar las primeras proteínas. 4. Averigüe el significado de los siguientes términos y explique sus características principales: Reino monera: El reino monera está constituido por las bacterias y por las algas verdiazules o cianoficeas. Son los organismos unicelulares de organización más sencilla, por lo que probablemente son el grupo evolutivo más antiguo, y por consiguiente mas parecido a las primeras formas de vida. Características:   

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Son procarióticos, por lo que carecen de auténtico núcleo protegido por una membrana; de mitocondrias; aparato de Golgi; retículo endoplasmático,etc. Se caracterizan por el hecho de no poseer membranas nucleares, mitocondrias, plástides ni flagelos avanzados. Generalmente, efectúan su alimentación por medio de la absorción pero algunos especímenes son capaces de realizar procesos fotosintéticos o quimiosintéticos. No se dividen por mitosis; sino por división simple, y pueden presentar estructuras motoras, como cilios y flagelos simples. El ADN es circular El citoplasma no está compartimentado Son de reproducción asexual, por fisión o por yemas. Otra forma de reproducción se da a través de fenómenos protosexuales. Dentro del reino monera, se puede encontrar a los individuos que son inmóviles y a los que tienen la capacidad de desplazarse. Cuando el organismo puede desplazarse lo hace a través del latido de flagelos simples o por deslizamiento Rama Nyxocera (si carecen de flagelos).

Reino Protista: Significado: organismos vivos que disponen de una única célula eucarionte   

Presentan verdadero núcleo con membrana nuclear diferenciada, se dividen por mitosis, y tienen un tamaño superior al de las moneras. poseen vacuolas en su citoplasma, ciliosis y flagelos, pero de estructura diferente a las de las móneras. algunos son fotosintéticos, con pigmentos almacenados en plastos.

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Se reproducen asexualmente por mitosis. Se dividen de acuerdo con el tipo de nutrición. Protofitas: que se nutren a través de la fotosíntesis.comprenden varios grupos de algas microscópicas: a) Dinoflagelados, que poseen una cubierta de celulosa y dos flagelos, son principalmente marinos, los dinoflagelados tienen pigmentos fotosintéticos rojos. b) Diatomeas: que tiene un esqueleto de sílice y pigmentos fotosintéticos pardo-dorados. Las diatomeas abundan en agua dulce y aguas marinas. c) Euglenas: que tienen dos fagelos y clorofila como principal pigmentos fotosintético habitan principalmente en agua dulce. d) Algas rojas, que forman estructuras dilamentosas con pigmentos fotosintéticos rojos capaces de captar la energía luminosa de las zonas profundas de los océanos donde habitan. e) Feofíceas, o algas café, que forman dilamentos multicelulares y se encuentran flotando sobre el océano, contienen pigmentos pardos que les dan la apariencia oscura. Protozoos, que nutren por ingestión, conforman los siguientes grupos: a) Ciliados, la mayoría son de vida libre y habitan ambientes acuáticos. El más conocido es el Paramecium. Los ciliados se han diversificado en una multitud de formas que tienen estructuras complejas, a pesar de ser unicelulares, como una “boca”, un “estómago” y grupos de cilios capaces “brincar” o formar corrientes que les ayudan a atrapar el alimento. b) Flagelados, son organismos que contienen uno o varios flagelos que les permiten nadar en el medio. Muchos flagelados sin parásitos, como el Trypanosoma que produce el mal del sueño. c) Sarcodarios, son organismo que carecen de cilios o flagelos, pero pueden emitir proyecciones de la membrana que les permiten moverse. Un ejemplo de sarcodario es la amiba, que produce infecciones gastrointestinales. d) Esporozoarios, son parásitos como el Plasmodium que produce la malaria.

Hongos Prostistas: que se nutren por absorción. Los hongos protistas son hongos plasmodiales que contienen un citoplasma con una gran cantidad de núcleos.

Reino Fungi: Significado: la palabra fungi en latino significa hongo. El reino fungi, por lo tanto, es el reino de los hongos: aquellos seres vivos de tipo eucariota, como las setas, las levaduras y los mohos.    

Los mohos y las setas son hongos filamentosos. Mohos pueden observarse sobre las frutas podridas o el pan enmohecido. Las setas son hongos comestibles o venenosos que se hallan en el campo. Los hongos están formados por células eucariotas que poseen una pared de estructura característica (con quitina) y son órgano-heterótrofos, es decir, que se nutren de materia orgánica

Reino planta: Las plantas son organismos pluricelulares eucariontes que se nutren por fotosíntesis. Características: 

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Sus células poseen cloroplastos que contienen clorofila (pigmento verde fotosintético) esta clorofila es un pigmento capaz de transformar la energía luminosa en química. Permanecen inmóviles, porque carecen de células contráctiles. Son seres pluricelulares, las células se agrupan para formar tejido y órganos. Tienen órganos sexuales que producen células masculinas y femeninas. Por fecundación, producen descendientes embrionarios que son protegidos en el interior de la planta progenitora.

Reino animal: Formado por seres pluricelulares, cuyas células (eucariotas) 

Carecen de pared rígida y son órgano-heterótrofas, obteniendo la energía y el carbono para la biosíntesis a partir de la materia orgánica.

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Los animales poseen la morfología muy variada en dos de los grandes linajes evolutivos: los invertebrados y los vertebrados. Sus tejidos altamente estructurados forman órganos muy complejos. Son móviles y poseen sistema nervioso central.

Virus: Definición: la palabra virus viene del latín (virus, delgado, líquido, venenoso). Significa “líquido venenoso”. Es una partícula no celular compuesta por una región central de ácido nucleico y una cubierta proteínica. También se define como cualquiera de los agentes infecciosos más pequeños que las formas corrientes de bacterias.     

Poseen una estructura subcelular de tamaño ultramicroscópico y carecen de vida propia. Son parásitos endocelulares estrictos. Por tal motivo, sólo se desarrollan en otros seres vivos. Se conocen en la actualidad alrededor de 1550 especies. Consiste de una molécula de ácido nucleico encerrada en una cubierta de proteína (cápside), formadas por subunidades o capsómeros. No contienen citoplasma ni ribosoma ni otra maquinaria celular.

Prión. Definición: Agente infeccioso, constituido exclusivamente por proteínas, que produce alteraciones neurodegenerativas contagiosas en diversas especies animales. Características:  

Son Completamente no convencionales. No contiene ácidos nucleicos y, por consiguiente, no pueden replicarse de acuerdo con las leyes establecidas de la naturaleza. Su estructura proteica anormal deriva en un proceso similar a una infección con un ciclo de replicación.

CONCLUSIONES 

A pesar de las condiciones inhóspitas que en esa época presentaba la tierra, la vida comenzara a emerger en forma de las primeras células que pronto colonizaron todos los ambientes y formaron una densa capa viva.

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A pesar de las varias hipótesis de la evolución que han surgido a Lamarck y Darwin les corresponde el mérito de haber creado la primera teoría más completa y coherente de la evolución.

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para validar la hipótesis del “mundo RNA” también se tiene que encontrar un mecanismo posible para duplicar los ácidos nucleídos sin enzimas. El químico norteamericano L.Orgel, pionero de los estudios sobre la replicación in vitro de los ácidos nucleicos, demostró en 1983, que los nucleótidos se unen para formar la hebra complementaria de un ácido nucleico rico en pirimidinas.

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De las teorías del origen celular, la teoría endosimbiotica es la que más prevalencia tiene con un gran número de afirmaciones sustentadas.

BIBLIOGRAFÍA

Ayala Andrade, Nazario. TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA. Universidad michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 2010 Duane T. Gish, PhD. ESPECULACIONES Y EXPERIMENTOS RELACIONADOS CON TEORÍAS SOBRE. EL ORIGEN DE LA VIDA: CRÍTICA. España: SEDIN; 2003 Lazcano, A “El origen de la vida: evolución química y evolución biológica” 3ª Ed Editorial trillas México 1989 Experimento de Miller y Urey [Internet]. 2012 [citado 2012 ago. 24]. Available a partir de: http://www.youtube.com/watch?v=Z2DFNzcFHK4&feature=youtube_gdata_player Gómez Cerón, Hugo. Bios. Teoría quimiosintética o fisicoquímica. Disponible en: http://benitobios.blogspot.com/2008/12/teora-quimiosinttica-o-fisicoqumica.html Hipótesis de Oparin. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/16413835/HIPOTESI-DEOPARIN