Del espacio a las células
Evolución Geológica
 No se puede decir mucho de los
dos primeros tercios de la
historia del Universo, sólo que,
en algún momento, se formó
una galaxia espiral que llamamos
Vía Láctea.
 En uno de sus brazos se condensó una estrella, nuestro
Sol
 Hace unos 4.500 millones de años alrededor del sol
quedaron, girando, diversos cuerpos, entre ellos, la
Tierra
Entre 4.500 millones y 4.000 millones de
años a.c.
 La corteza terrestre, aún
sometida en su superficie
a temperaturas de
alrededor de 100 grados.
 El vapor de agua
desprendido de aquella
masa terrestre primigenia,
formó una atmósfera que
al enfriarse empezó a dejar
caer agua, en forma de
enormes lluvias
torrenciales,
 La lluvia de cometas, con sus
enormes núcleos de hielo,
sobre la primitiva corteza
terrestre, y el agua procedente
de las reacciones químicas del
interior de la tierra, aflorada
en forma de vapor por
fenómenos de vulcanismo,
formaron un capa de agua de
pocos metros de espesor que
cubrieron casi todo el planeta.
Mar primitivo hace unos 3.500 millones de
años se iniciara la vida
 Para algunos científicos, estas aguas eran al principio
dulces. Según otros investigadores, en la atmósfera
primigenia, aparte de vapor de agua, había otros gases
como el clorhídrico, que generaron una lluvia ácida,
que al contactar con una corteza terrestre caliente, rica
en sodio, formó el cloruro sódico, responsable en gran
parte de la salinidad del mar.
.
Evolución Química
 Entre la formación de los mares hace 4.000 millones de
años atrás y la aparición de las primeras células hace unos
3.500 millones de años, los océanos primitivos recién
formados evolucionaron hasta producir la condiciones
químicas necesarias para la vida
 La atmósfera primitiva de la tierra estaba compuesta por
gases como metano (CH4), amoníaco (NH3), hidrógeno
(H2), vapor de agua y en contacto con el agua de los
océanos que aún estaban calientes, y expuesta a intensas
lluvias, tormentas eléctricas y una fuerte radiación UV
provocaron la formación de moléculas orgánicas
El origen de la vida “Oparin”
 En 1924, el bioquímico ruso
Alexander Oparin publicó un
libro que exponía su teoría sobre
el origen de la vida en la sopa
primordial prebiótica
 En esta atmósfera primitiva se habrían originado las
primeras moléculas biológicas por condensación de
gases que aportaban el carbono, nitrógeno y oxígeno y
con la energía de la radiación UV y eléctrica
El Experimento de Stanley Miller
 En
1953,
los
científicos
americanos Harold Urey y
Stanley Miller realizaron, en
base a lo descrito por Oparín,
un experimento de simulación
de la atmósfera primitiva
caliente (80ºC) y luego de
varias semanas recolectaron y
analizaron los compuestos
sintetizados
 Con sorpresa, detectaron algunos aminoácidos simples
(glicina, alanina, aspartato), algunos ácidos orgánicos
(cianhídrico, fórmico, acético, láctico), urea y otros
compuestos orgánicos simples (formaldehído y
sarcosina)
Primeras Macromoléculas Biológicas
 En experimentos de simulación de condiciones
prebióticas, al mezclar en seco y en caliente
aminoácidos y nucleótidos en presencia de
polifosfatos y/o catalizadores minerales,
encontró la formación de polímeros de ellos
se
 Aminoácidos
Péptidos
 Nucleótidos
Ácidos nucleícos (RNA y DNA)
Evolución Prebiótica
 Para formar una célula hay tres tipos de moléculas
indispensables:
 Moléculas autorreplicantes (portadoras de
información).
 Moléculas catalíticas (de gran eficiencia
biológica).
 Moléculas anfipáticas (capaces de crear ambientes
aislados).
Moléculas Autoreplicantes:
RNAs Autocatalíticos
 A inicios de los años 1980, se
descubrió la existencia en
protozoos de diversos RNA
autocatalíticos, capaces de autoremover sus intrones, y de otros
que catalizaban reacciones sobre
otras moléculas, las ribozimas
(ribonucleasa P)
 Esto apoyó la concepción del
mundo de RNA en el mundo
prebiótico
El Mundo de RNA
 Todos los biólogos acuerdan en que
la forma ancestral de vida
necesitaba un rudimentario
manual de instrucciones que
pudiera ser copiado y transmitido
de generación en generación. La
propuesta más aceptada es que el
ARN habría sido el primer
polímero en realizar las tareas que
el ADN y las proteínas llevan a cabo
actualmente en las células.
 Por errores de copia en su duplicación habría
aparecido una inmensa variedad de ARN; más tarde,
estas moléculas pasaron a ejercer control sobre la
síntesis de proteínas. En una etapa ulterior, las
proteínas habrían reemplazado al ARN en la función
de acelerar las reacciones químicas. Mediante un
proceso aún no esclarecido, la función de almacenar
la información genética habría sido transferida del
ARN al ADN, que es menos susceptible a la
degradación química.
 El RNA puede almacenar información genética
 Puede servir de molde para la síntesis de otras




cadenas complementarias de RNA
Puede actuar como catalizador
Diversas ribonucleoproteínas participan de la
expresión génica y en el mantenimiento del
genoma
Pequeñas moléculas de RNA participan en la
edición de otras de RNA como RNA guías
Múltiples virus poseen un genoma de RNA de
simple o doble hebra
Moléculas Anfipáticas
 Características de las moléculas anfipáticas:
 Pueden formar micelas o bicapas espontáneamente en
agua
 2. Las bicapas crecen por adición de moléculas.
 3. Pueden englobar a otras macromoléculas, creando
sistemas cerrados y aislados
Surgimiento de Sistemas Aislados
 La posibilidad de aislar y mantener juntas una
serie de moléculas permitió que se organizaran
sistemas más complejos que funcionaban de
manera coordinada
 El RNA tuvo la capacidad
de generar polipéptidos
 Las proteínas generadas
por un RNA, permanecían
con él y evolucionaban en
conjunto hacia
interacciones más
eficientes
Surgimiento de las Primeras Membranas y
la Compartimentalización
 Las primeras membranas, fueron probablemente
sólo de lípidos. Estas permitían separar ambientes
y favorecer que reacciones relacionadas se
llevaran a cabo más eficientemente por
proximidad física y condiciones termodinámicas
favorables
 Con el tiempo en la bicapa
lipídica se insertaron
proteínas que cumplían
funciones de transporte de
iones y compuestos
hidrofílicos y polares que no
pueden atravesarla
libremente
 El progresos de la evolución molecular, permitió
que los procesos metabólicos, como la replicación
o la degradación de carbohidratos fueran
enclaustrados en compartimentos haciéndolos
más eficientes.
Síntesis Prebiótica
 El surgimiento de ARN autoreplicantes permitió la
aparición de polímeros de aminoácidos, con mayores y
mejores propiedades que el RNA
 Surgen así las enzimas, que son los catalizadores
fundamentales de las células actuales
 Posteriormente, se habría generado el DNA, molécula
químicamente más estable, que reemplazó al RNA
para la perpetuación de la información, que se
transformó en información genética
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