Bio 01

LUIS A. RODRIGUEZ DELFIN MSc.: Genética y Biología Molecular PhD. : Ciencias: Genética

ORIGEN DEL UNIVERSO

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El cosmos llega a una "inflación" super-rápida expandida desde el tamaño de un átomo hasta el de una toronja en una pequeña fracción de segundo

Post-inflación el universo es una sopa caliente de electrones, quarks y otras partículas

Un rápido enfriamiento del cosmos permite que los quarks se aglutinen en neutrones y protones

Todavía, demasiado caliente para formar átomos, los electrones cargados y los protones evitan que la luz brille; el universo es una niebla supercaliente

Los electrones se combinan con los protones y neutrones para formar átomos, mayormente de hidrógeno y helio. La luz puede brillar.

La gravedad hace que el hidrógeno y el gas helio colisionen y formen las nubes gigantes que se convertirán en galaxias; pequeñas aglutinaciones de gas colisionan y forman las primeras estrellas

A medida que las galacias se agrupan gracias a la gravedad, las primeras estrellas mueren y dispersan elementos pesados enel espacio; éstos eventualmente, van a formar las nuevas estrellas y planetas

QUE ES LA VIDA? 1. BO Kupper - Metabolismo -Auto-reproducción -Mutabilidad -Selección Natural 2. LE Orgel -Complejidad Específica -Reproducción 3. A Lima de Faria - Inherente a la estructura del Universo 4. C Bernard -Anabolismo -Catabolismo

COMO SURGE LA VIDA? 1. Filósofos Griegos (XVII) - Generación Espontánea 2. F. Redi (1621-1697) 3. L. Pasteur (1822-1895) - Demostración experimental 4. AI Oparin (1923) JBS Haldane Proponen la unión de moléculas reductoras y bajo la influencia de luz, energía eléctrica y altas Tº producen moleculas orgánicas

5. S Miller (1953) Demostración Experimental Oparin

Simulación de la condiciones inorgánicas y ambientales “primitivas” de la Tierra para producir moléculas orgánicas: azúcares, aminoácidos, nucleótidos

ESTAPAS DEL ORIGEN DE LA VIDA Estadio I

Átomos→Monómeros Moléc → Célula 5,000

Tiempo (106 years) Condiciones Atmósfera Hidrósfera Fuente Energía Localizaci ón Pre- o vida Formas Evoluci ón Químic a Formas Evoluci ón Estructu ral

Anóxica, Reductora Átomos H,C,N,O Molec. CO2, N2

− Superficie Planeta Asteriodes, Polvo Còsmico Proto - Enzimas + Metales Fosfato de Alta

−

Estadio II

Estadio III

Monómeros → Polímeros

4,000 Formas de H2

3,000

Radiactividad Calentamiento Local

UV

Sopa Primaria

Superficies en pozos

Síntesis Moléculas Fotosíntesis Proteínas, Glúcidos Producción de O2 y S Nucleótidos Co-Acervados

2,4000

Algas Primitiva Inicio Ozono [ ↑ ] O2

Membranas

(Cambrico)

800

O2 Oceános, Deriva Continental

−

Luz, Capa Ozono Intercepción UV

−

Mar, Tierra Algas

Oxidación Fermentación

↓ Tasa Evolución Química

Organelas Mitocondria Cloroplasto

Eucariotas Uni- pluricelulares Evol. Plantas, Animales

EXPERIMENTO DE S. Miller SOPA PRIMITIVA

QUE SE NECESITA PARA SURGA LA VIDA? 1. Moléculas son necesarias para los procesos vitales: - Carbohidratos: Glucosa, Ribosa y derivados - Lípidos - Fosfatos - 20 aminoácidos - 5 bases nitrogenadas - Acido Fosfórico 3. Energía eléctrica 2. Acoplamiento entre la quimiosíntesis y transporte de electrones. Polifosfatos serian los portadores primitivos de energía

MOLECULAS

PRIMITIVAS

TRANSITORIAS

Comparación de un ribonucleósido "verdadero" a) con análogos "primitivos". En éstos, el azúcar ribosa es reemplazado por otros compuestos: el glicerol (b), la acroleína (c) y el eritrol (d).

COMPARTAMENTALIZACION CELULAR MEMBRANAS CELULARES

Lípidos Primitivos Fosfatidios Ventajas -Facilitar la proximidad de las moléculas -Favorecer la selección de moléculas de nuevas variantes

COMO EVOLUCIONAN LAS VÍAS METABÓLICAS

SUCESOS 2. Abundancia de substratos: monómeros y polímeros 3. Escasez de substratos: monómeros y polímeros 4. Selección nuevas variantes Escasez de metabolito induce a usar otros

Nuevas enzimas crean nuevos productos

RELACIÓN ENTRE LA [O2] Y EL CURSO DE LA EVOLUCION

CLOROPLASTO

MITOCONDRIA

METABOLISMO ANAEROBICO

vs

METABOLISMO AEROBICO

Las reacciones metabólicas mas primitivas fueron sobre los azucares fosfatos mediante la glucólisis anaeróbica

CRONOLOGIA DE LA EVOLUCIÓN QUÍMICA Y BIOLOGÍA

CELULAS AUTOTROFAS vs

CLOROPLASTO

MITOCONDRIA

CELULAS HETEROTROFAS

ASOCIACION ENTRE LA [O2] Y DIVERSIDAD DE ORGANIMOS

RELACIONES

FILOGENETICAS

CELULA

PRIMITIVA

CELULA

-3.5 billones años -Moléculas semejantes a ARN. Rasgos genéticos y catalíticos -ARN primitivas sintetizan de moleculares similares proteínas -Aparecen catalizadores proteicos -Aparecen los ADN -1.5 billones aparecen las cél. Eucariotas -Cuando ocurre unicelulares → pluricelulares

ACTUAL

Edad de la Tierra:

4.5 billones de años

Primeros fósiles:

Rocas de 3.2-3.4 billones de años Asemejan a las bacterias

AG Cairns-Smith:

“genes desnudos” primitivos. ARN → ADN

LE Orgel:

“Ac. nucleicos” primitivos replicaban sin auxilios de otras moléculas.

Ribozimas

ARN catalítico

AL Koch:

Estructuras celulares, mecanismo de crecimiento y división -”Fosfolipidos”. Moleculas Informacionales. Mol. orgánicas

Proto-gen

Replicación, Transcripción, Recombinación, Mutación, Condensación, Seperación.

Proto-célula

3-80 genes, con tres tipos diferentes

Simetría Optica

Aminoácidos → Tipo D y L Nucleótido → Tipo D y L