EVOLUCIÓN DE LA CELULA Dra. Rosario Manzur S..

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1 EVOLUCIÓN DE LA CELULA Dra. Rosario Manzur S.

2 OBJETIVOS: 1.- Comprender la importancia de la célula como unidad fundamental de la vida. 2.- Tener conocimiento sobre el origen de las primeras células. 3.- Asimilar los conceptos de organismo unicelular y pluricelular. 4.- Distinguir las características generales de los dos grandes tipos celulares.

3 Estudio de la célula Cómo se forman a partir de moléculas Cómo cooperan para constituir un organismo complejo

4 Aparición de una variación al azar en la información genética
Selección de la información genética EVOLUCIÓN Permite comprender la diversidad

5 DESDE LAS MOLÉCULAS A LA PRIMERA CÉLULA
- En su formación, hace 4500 millones de años la tierra era muy caliente, muchos meteoritos se estrellaban contra ella, y la energía cinética de estas rocas extraterrestres se convertía en calor. - Los átomos que se desintegraban desprendían aún más calor. La roca de la tierra se fundió, y los elementos más pesados como el hierro y el níquel, se hundieron hacia el centro del planeta. - Poco a poco la tierra se enfrío y los elementos se combinaron formando diferentes compuestos.

6 Composición: CO2 - H2O - H2S - H2 - N2 - CH4 - NH3
Condiciones que reinaban en la atmósfera primitiva - Atmósfera reductora Composición: CO2 - H2O - H2S - H2 - N2 - CH4 - NH3 Tormentas eléctricas - Bombardeo de Meteoritos - Fuerte luz ultravioleta

7 La atmósfera y el clima primitivos gobernaron la evolución prebiótica
En base a la composición química de las rocas de esa época, se cree que la atmósfera primitiva contenía: Bióxido de carbono Metano Amoniaco Hidrógeno Nitrógeno Ácido clorhídrico Sulfuro de hidrógeno Vapor de agua PRACTICAMENTE NO HABÍA OXÍGENO LIBRE

8 EL EXPERIMENTO DE MILLER - UREY
RESULTADOS: - Inicialmente Cianuro de Hidrógeno y aldehídos - Aminoácidos y azúcares

9 Calentamientos de compuestos orgánicos secos
Por actividad catalítica de concentraciones de polifosfatos inorgánicos u otros polipeptidos Polinucleotidos El origen de la vida requirió la existencia de moléculas con propiedad autogenerativa

10 Union de bases complementarias

11 Transporta información codificada para transmitir en la replicación
Estructura plegada determina la manera de interacción RNA

12 EL MUNDO ARN La molécula de ARN presenta dos características importantes: - Almacenamiento de información - Catalizador (Ribozimas)

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14 La información fluye desde los polinucleótidos a los polipéptidos
Evolución de las moléculas de RNA catalíticos, algunas unen por si solas aminoácidos activados Formacion de pares de bases complementarias Los precursores de estos dos tipos de moléculas dirigieron la primera síntesis proteica sin ayuda de proteínas

15 LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
Ensamblaje de fosfolípidos Características de las moléculas anfipáticas: 1.- Pueden formar micelas o bicapas. 2.- Las bicapas crecen por adición de moléculas. 3.- Pueden englobar a otras macromoléculas

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18 Vida parasitaria Diámetro de 0.3 um Codifica 400 proteínas Síntesis de moléculas esenciales inaccesibles Redistribuyen la energía de reacciones biosíntéticas Spiroplasma citrii: micoplasma que crece en células vegetales

19 ESTADOS DE LA EVOLUCIÓN DEL RNA
Sistemas autorreplicantes de ARN y polipéptidos simples. Las proteínas toman su papel de catalizadores fundamentales. Surge el ADN, estructura más fuerte, estable y de más fácil reparación. Dirigen la síntesis proteica como moléculas de RNA mensajeros y RNA catalíticos

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21 Los primeros organismos eran procariotas anaerobios
Las primeras células eran procariotas: Su material genético NO estaba separado del resto de la célula y encerrado en un núcleo envuelto en una membrana. Obtenían nutrimentos y energía probablemente absorbiendo moléculas orgánicas de su entorno. Su metabolismo era anaerobio

22 CARACTERÍSTICAS DE LAS CÉLULAS PROCARIOTAS
Estructuras simples Diámetro pequeño Replicación por fisión binaria Carecen de núcleo, mitocondrias y orgánulos Tienen pared celular o membrana externa

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24 Methanosarcina barkeri
Algunos procariotas ancestrales mantuvieron muchas de sus características primitivas adaptados a ambientes extremos y habrían formado el grupo de las arqueobacterias, con aspectos moleculares mas semejantes con eucariotas incluso que con procariotas lo que indica que debieron separarse evolutivamente de estos antes que de los eucariotas. Methanosarcina barkeri Las arqueas se caracterizan por vivir en condiciones extremas, como temperatura, pH , salinidad o falta de oxígeno. Halobacterium halobium

25 De procariota a eucariota

26 Debido a la cada vez más acuciante ausencia de nutrientes en el medio algunas células comenzaron a fabricar sus propias moléculas nutritivas utilizando la luz del sol y el CO2 presente en la atmósfera.

27 Al multiplicarse estas bacterias ancestrales consumieron las moléculas orgánicas sintetizadas prebióticamente. Sin embargo, el CO2 y el H2O eran abundantes al igual que la energía solar. Entonces, lo que faltaba eran moléculas energéticas, es decir, en las que se ha almacenado energía en enlaces químicos.

28 Algunos organismos adquirieron la capacidad de capturar energía solar
Con el tiempo, algunas células adquirieron la capacidad de usar la energía solar para sintetizar moléculas complejas de alta energía a partir de moléculas más simples (fotosíntesis). Como la fotosíntesis necesita una fuente de hidrógeno, las primeras bacterias fotosintéticas probablemente usaron sulfuro de hidrógeno, y luego cuando éste se agotó, debieron comenzar a usar agua.

29 Fotosíntesis En el caso del CO2 COMPUESTOS ORGANICOS

30 De esta manera aparecieron las células autótrofas y con ellas el mecanismo de la fotosíntesis.

31 Las cianobacterias son organismos unicelulares que crecen en el agua, que poseen pigmentos fotosintéticos y que liberan oxígeno durante su metabolismo. También se les conoce como algas verdeazules.

32 El metabolismo aeróbico surgió en respuesta a la crisis de oxígeno
La acumulación de oxígeno (elemento altamente reactivo) en la atmósfera de la tierra primitiva exterminó probablemente muchos organismos y fomentó la evolución de mecanismos celulares para contrarrestar su toxicidad. La crisis de oxígeno también creó la presión ambiental para que las bacterias adquieran la aptitud de utilizar oxígeno en el metabolismo. Esto dio a las células aerobias una importante ventaja selectiva.

33 CELULA EUCARIOTA Extinguieron Capacidad de respiración
Nichos con vida anaerobia Parásitos simbiosis Org. anaerobios

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39 El origen del núcleo es más enigmático
Una posibilidad es que la membrana plasmática se haya plegado hacia adentro para rodear el ADN. Nuevos plegamientos habrían formado el retículo endoplasmático. Otra hipótesis es que surgió como resultado de una endosimbiosis. Cualquiera que haya sido el origen del núcleo, el hecho de tener el ADN dentro de él, parece haber conferido grandes ventajas, quizá al permitir una regulación más fina del material genético.

40 Adaptaciones generales Tamaño
Procariotas Eucariotas Bacteria Archaea Eukaria Adaptaciones generales Sencillez Rapidez y eficiencia metabólica Estrategia de la R Sencillez Ambientes extremos Complejidad Tamaño grande Estrategia de la K Tamaño Pequeñas Normalmente de 1 a 5 micras Grandes Normalmente de 5 a 50 micras Entre y veces mayores que procariotastípicas Material genético ADN circular Sin nucleosomas: Sin histonas 1 Cromosoma ADN circular Con nucleosomas: Con proteínas semejantes a histonas 1 Cromosoma ADN lineal Con nucleosomas y estructuras superiores Ligado a histonas y otras proteínas Varios cromosomas Membranas internas Pocas o ninguna Sin membrana nuclear Ninguna Sin membrana nuclear Muchas membranas internas - Retículo endoplasmático - Golgi - Lisosomas - Vacuolas - Membrana nuclear Formadas por fosfolípidos Formadas por éteres de terpenos Pared celular Casi siempre presente Formada por peptidoglucano y otros compuestos Casi siempre presente No formada por peptidoglucano Frecuente Formada por polisacáridos (celulosa, quitina...) y otras sustancias Otros orgánulos Ribosomas pequeños 70s Ribosomas pequeños 70s (?) Ribosomas grandes 80s Mitocondrias y Plastos Microtúbulos Formas No muy variadas - Cocos - Bacilos - Espirilos - Filamentos No muy variadas - Cocos - Bacilos - Filamentos - Aplanadas Muy variadas Reproducción y Sexualidad Reproducción asexual Pueden tener procesos parasexuales Reproducción sexual o asexual - Asexual: Mitosis - Sexula: Meiosis y fecundación Metabolismo Muy variado Variado Poco variado. Todos aerobios 

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42 ¿Cómo surgió la multicelularidad?
Una vez que evolucionaron los comportamientos, tener un mayor tamaño representó una ventaja. - Pero las células individuales enormes tienen problemas: el oxígeno y los nutrimentos que entran en la célula así como los productos residuales que salen, deben difundirse a través de la membrana plasmática. OBTENCIÓN DE MAYOR EFICIENCIA DE LOS RECURSOS ALIMENTICIOS

43 Gracias