BIOLOGIA

TRABAJO COLABORATIVO I.

EDGAR FELIPE GUZMAN PACHECO

PROGRAMA: PSICOLOGIA.

UNIVESIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD.

CEAD PITALITO - HUILA

PERIODO 2012 II.

BIOLOGIA

TRABAJO COLABORATIVO I.

EDGAR FELIPE GUZMÁN PACHECO

PROGRAMA: PSICOLOGIA.

TUTOR: CARLOS OLGUER CARDENAS.

UNIVESIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD.

CEAD PITALITO - HUILA

PERIODO 2012 II.

CONTENIDO.

1. Introducción2. Objetivos.3. Explicación de la teoría del Origen de la vida de Alexander Oparin.4. Explicación sobre la teoría endosimbiótica de Lynn Margulis.5. Explicación sobre los tipos de transporte a través de la membrana celular.6. Explicación sobre la importancia del mecanismo de la meiosis en los seres

vivos. 7. Conclusiones. 8. Referencias bibliográficas.

1. INTRODUCCIÓN.

En el estudio de la Unidad I hemos profundizado en el desarrollo histórico de la disciplina y en la definición de la vida como aspecto diferencial respecto a los seres inertes, basado en un patrón de autopoiesis como expresión del fenómeno sistémico de la vida.

Analizando la estructura, función y sistemática de los seres vivientes en sus diferentes niveles de organización: molecular, celular, tisular, organístico, sistémico y de especie.

Por tal motivo en el presente documento profundizaremos sobre temas como: la teoría del Origen de la vida de Alexander Oparin, la teoría endosimbiótica de Lynn Margulis, los tipos de transporte a través de la membrana celular y el mecanismo de la meiosis en los seres vivos, presentando ideas claras y concretas que sustenten las mismas.

2. OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

- Comprender a través del estudio de la unidad I el origen, características y niveles de organización de los seres vivos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

- Mejorar nuestro conocimiento en temas de vital importancia como lo es la teoría del origen de la vida de Alexander Oparin.

- Perfeccionar la comprensión de la teoría endosimbiótica planteada por Lynn Margulis.

- Reconocer la importancia del mecanismo de la meiosis en los seres vivos.

3. TEORÍA DEL ORIGEN DE LA VIDA DE ALEXANDER OPARIN.

A partir del siglo XX el bioquímico ruso Alexander Oparin propuso la idea de la evolución prebiótica cuyo desencadenante fue la aparición de la primera célula, sostenía que las condiciones del planeta presentaban grandes diferencias como una atmosfera carente de oxigeno; estaban presentes diferentes manifestaciones energéticas, además estaban presentes los cuatro elementos fundamentales que forman las estructuras vivas, bajo estas condiciones comenzaron a producirse una serie de reacciones químicas que tras su acumulación comenzaron a polimerizar hasta formar macromoléculas que se asociaban en estructuras que Oparin llamo coacervados “estructuras cilíndricas rodeadas de unas capas de lípidos que componían en su interior aminoácidos y nucleótidos” que comenzaron a adicionar estructuras y moléculas mas pequeñas hasta que para un momento comenzó a desarrollar reacciones propias de una estructura viva.

Alexander Oparin formularon la Teoría quimio sintética, la cual establece que la atmósfera primitiva de la Tierra estaba constituida por una mezcla de gases muy rica en hidrógeno y pobre en O2. Los elementos biogenéticos, carbono, Hidrógeno y oxígeno, estaban combinados con el hidrógeno formando metano (CH4), amoníaco (NH3) y H2O. Los compuestos mencionados, presentes en mezclas sometidas a la acción de las radiaciones ultravioletas, dieron origen a la formación de moléculas orgánicas tales como Azúcares y Aminoácidos. La energía necesaria para formar dichas moléculas pudo ser la radiación ultravioleta u otras formas de energía, como las descargas eléctricas, la radiactividad o el calor de las erupciones volcánicas. Se admite que este proceso debió realizarse en el agua, ya que hace 4.000 millones de años, no existía en la atmósfera la capa de ozono que filtra las radiaciones ultravioletas cuyo efecto directo sobre los seres vivos es letal. Se considera que el agua de los océanos primitivos sirvió como filtro permitiendo el desarrollo de las moléculas prebióticas coacervadas.

Alexander Oparin afirma que en un comienzo, la Tierra era una masa incandescente, la cual se enfrió con lentitud a través de 3500 millones de años. Al enfriarse la Tierra, se formó la parte sólida con gran contenido de volcanes, los que expulsaron por millones de años materiales sobre la superficie. Junto con estos, se liberaron a la atmósfera primitiva gases. La atmósfera primitiva carecía de O2, gas carbónico y nitrógeno, pero contenía abundante cantidad de hidrógeno, metano, amoníaco (gases nocivos para cualquier organismo) y Vapor de agua. Las Radiaciones de alta energía procedentes del Sol, incidieron sobre esa mezcla dio lugar a la formación de moléculas orgánicas. El vapor de agua al descender a las partes frías de la atmósfera cambió al estado líquido, precipitándose en forma de lluvia, la que al airé, sobre las rocas aún calientes, se evaporó, repitiéndose este ciclo durante mucho tiempo. Las lluvias arrastraron los compuestos orgánicos, los que se depositaron junto con el agua en las partes bajas, de esta manera se formaron los océanos primitivos y como característica principal fue la de conformar un verdadero caldo nutritivo o sopa primitiva que serviría de alimento a los primeros seres vivos dando así nuestro origen.

Recordemos que existen muchas teoría sobre el origen de la vida como lo son la teoría religiosa que se sustenta en el creacionismo por un ser supremo (Dios), también tenemos la teoría de la evolución (descendencia del mono) entre otras.

4. LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA DE LYNN MARGULIS.

Una célula procariota ancestral pierde. Su pared y esto le permite mediante Deformaciones de la membrana Plasmática introducir por fagocitosis a Otras células procariotas más pequeñas,Especializadas en rutas metabólicas más eficientes y que permitirá a estas asociaciones simbióticas más ventajas de supervivencia.De la asociación de estas células con   pequeñas procariotas, especializadas En oxidar la materia orgánica hasta inorgánica utilizando el oxígeno como aceptor de electrones, (respiración celular), surgen las eucariotas animales.Si además de esta asociación, fagocitan procariotas capaces de sintetizar materia orgánica a partir de CO2, sales minerales y agua, utilizando la energía solar que absorbe la

clorofila, tendríamos a las eucariotas vegetales.Los flagelos también se formarían de la asociación con otras   bacterias. La pérdida de la pared permite también que la membrana se invagine hacia el interior, envolviendo regiones del citoplasma que contengan moléculas especializadas en reacciones químicas (enzimas) o que lleven la información genética (ADN), originándose todos los sistemas de endomembranas, orgánulos membranosos sencillos y el núcleo que junto al citosol forman el citoplasma de las células eucariotas.Las pruebas más importantes de esta teoría se basan en la existencia en mitocondrias y cloroplastos de moléculas de ADN circular muy parecido al de las células procariotas y a la presencia de ribosomas 70s en su interior idénticos a los de ellas. Esto les permite a estos orgánulos un grado de autonomía que no tiene ningún otro, pueden sintetizar sus propias proteínas y dividirse en caso de necesidad.

La teoría endosimbiótica postula que algunos orgánulos propios de las células eucariotas, especialmente plastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en organismos procariotas que después de ser englobados por otro microrganismo habrían establecido una relación endosimbiótica con éste. Se especula con que las mitocondrias provendrían de proteo bacterias alfa (por ejemplo, rickettsias) y los plastos de cianobacterias.La teoría endosimbiótica fue popularizada por Lynn Margulis en 1967, con el nombre de endosimbiosis en serie, quien describió el origen simbiogenético de las células eucariotas. También se conoce por el acrónimo inglés SET (Serial Endosimbiosis Theory). 

En su libro de 1981, Simbiosis in Cell Evolution, Margulis sostiene que las células

eucariotas se originaron como comunidades de entidades que obraban recíprocamente y que terminaron en la fusión de varios organismos. En la actualidad, se acepta que las mitocondrias y los cloroplastos de los eucariontes procedan de la endosimbiosis. Pero la idea de que una espiroqueta endosimbiótica se convirtiera en los flagelos y cilios de los eucariontes no ha recibido mucha aceptación, debido a que estos no muestran semejanzas ultra estructurales con los flagelos de los procariontes y carecen de ADN. 

PRUEBAS A FAVOR DE LA TEORÍALa evidencia de que las mitocondrias y los plastos surgieron a través del proceso

de endosimbiosis son las siguientes:

El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias. Las mitocondria y los cloroplastos contienen ADN bicatenario circular cerrado covalentemente - al igual que los procariotas- mientras que el núcleo eucariota posee varios cromosomas bicatenarios lineales.

Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda con la idea de la fagocitosis: la membrana interna sería la membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a aquella porción que la habría englobado.

En mitocondrias y cloroplastos los centros de obtención de energía se sitúan en las membranas, al igual que ocurre en las bacterias. Por otro lado, los tilacoides que encontramos en cloroplastos son similares a unos sistemas elaborados de endomembranas presentes en cianobacterias.

El análisis del RNAr 16s de la subunidad pequeña del ribosoma de mitocondrias y plastos revela escasas diferencias evolutivas con algunos procariotas.

Una posible endosimbiosis secundaria (es decir, implicando plastos eucariotas) ha sido observado por Okamoto e Inouye. El protista heterótrofo Hatena se comporta como un depredador e ingiere algas verdes, que pierden sus flagelos y citoesqueleto, mientras que el protista, ahora un anfitrión, adquiere nutrición fotosintética, fototaxia y pierde su aparato de alimentación.

PRUEBAS EN CONTRA DE LA TEORIA

Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una característica exclusiva del ADN eucariótico. Por tanto debe de haber ocurrido algún tipo de transferencia entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial/cloroplástico.

Ni las mitocondrias ni los plastos pueden sobrevivir fuera de la célula. Sin embargo, este hecho se puede justificar por el gran número de años que han transcurrido: los genes y los sistemas que ya no eran necesarios fueron suprimidos; parte del ADN de los orgánulos fue transferido al genoma del anfitrión, permitiendo además que la célula hospedadora regule la actividad mitocondrial.

5. TIPOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

El transporte a través de la membrana ocurre por dos mecanismos: transporte activo y transporte pasivo.

TRANSPORTE PASIVOEs un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. No requiere gasto de energía celular, se realiza a favor del gradiente de concentración, de presión o de carga eléctrica. Hay varios mecanismos de transporte pasivo, tales como:

Difusión simple: Si dos sustancias de diferente concentración se encuentran separadas por una membrana semipermeable, las moléculas de la sustancia con mayor concentración atraviesan la membrana hacia la solución menos concentrada para igualar las concentraciones de soluto.

Difusión facilitada: Es la difusión de moléculas y los iones solubles en agua a través de la membrana, con la participación de las proteínas de la membrana. Las proteínas pueden formar poros o canales con diámetros específicos y cargas eléctricas que permiten el paso selectivo de iones. Los iones de Na+, K+, Ca2+,Cl- atraviesan la membrana de esta manera. Hay canales que permanecen abiertos y otros que solo se abren cuando llega una molécula portadora que se une a las moléculas e induce a una variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en la polaridad de la membrana. Es así como la difusión puede ser facilitada por proteínas portadoras que se unen a las moléculas facilitando la apertura del canal y su paso a través de la membrana. Los neurotransmisores atraviesan la membrana de esta forma.

Ósmosis: cuando 2 disoluciones se encuentran separadas por una membrana semipermeable la solvente (agua) pasa a través de la membrana desde la región de mayor concentración de solvente hacia la de menor concentración hasta igualar las concentraciones. La concentración de agua dentro y fuera de las células animales es igual (isotónica), por lo tanto no existe tendencia del agua a entrar o salir de éstas. La ósmosis es clave para la supervivencia de los seres vivos. La absorción de agua y minerales a través de las raíces de las plantas ocurre a través del mecanismo de ósmosis, igualmente la reabsorción de agua y minerales en el riñón.

Transporte activo En el proceso de transporte activo también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía celular en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico.

TRANSPORTE ACTIVO.

MECANISMO DE TRANSPORTE ACTIVO PARA MOLÉCULAS DE BAJO PESO MOLECULAR

Para el transporte de moléculas de bajo peso molecular y en contra del gradiente se requiere la ayuda de las proteínas de transporte denominadas bombas, por su similitud con las bombas de agua. Las proteínas de transporte utilizan energía para mover las moléculas en contra del gradiente de concentración. La absorción de minerales en las plantas es un ejemplo de transporte activo.

MECANISMOS DE TRANSPORTE ACTIVO PARA MOLÉCULAS DE ELEVADO PESO MOLECULAR

Existen dos mecanismos principales para el transporte de estas moléculas en contra del gradiente: endocitosis y exocitosis.La endocitosis es un proceso de incorporación de sustancias del medio externo a la célula mediante una invaginación en la superficie exterior de la membrana que engloba las partículas o líquidos a ingerir. Una vez las partículas o sustancias dentro de la invaginación se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido el cual es transportado al interior del citoplasma. Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis: pinocitosis y fagocitosis.

Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución a través de una invaginación de la membrana plasmática que forma pequeñas vesículas o vacuolas que luego se introducen al citoplasma con los líquidos ingeridos. La pinocitosis incorpora grandes moléculas como glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos, por ejemplo, del quilo alimenticio en las microvellosidades intestinales.

Fagocitosis. Implica la incorporación de partículas grandes, o de microrganismos a través de extensiones de la membrana plasmática, denominadas pseudópodos los cuales engloban las partículas, luego los extremos de los pseudópodos se fusionan dando origen a una vesícula o vacuola alimenticia con las partículas dentro. Las partículas incluidas en la vacuola son digeridas por enzimas digestivas llamadas lisosomas. La fagocitosis la realizan las amebas en su proceso digestivo, los leucocitos para destruir bacterias y las células de microglía del sistema nervioso que destruyen y eliminan las neuronas muertas por heridas o por envejecimiento.

Exocitosis La exocitosis es el proceso contrario a la endocitosis. Tiene como objetivo la excreción de sustancias, ocurre cuando una macromolécula o una partícula debe pasar del interior al exterior de la célula. Las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas creadas por el aparato de Golgi, se desplazan hasta la membrana plasmática, la membrana plasmática y la vesícula se fusionan y la vesícula vierte su contenido al medio extracelular. Productos de desecho de la

digestión celular, secreción de hormonas son vertidas hacia el líquido extracelular por este mecanismo. En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis para que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.

APLICACIONES Y ANÁLISIS DE CASOS EN EL PROCESO DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

Tanto las células animales como vegetales deben vivir en un medio isotónico, (es decir, la concentración del medio en que se encuentra la célula es igual a la concentración del medio interno de la célula) porque de lo contrario se ven afectados por la ley de la ósmosis. Cuando la célula se encuentra en un medio externo con una concentración salina, o proteínica, menor que en su citoplasma o medio interno, diríamos que el medio externo es hipotónico con respecto a ella. La célula reaccionaría buscando el equilibrio, con lo cual, tomará moléculas de agua del medio externo y se hinchará mediante un proceso llamado turgencia, es decir, se hincha hasta que finalmente se puede producir la lisis o rompimiento. Cuando una célula se encuentra en un medio externo que posee una mayor concentración que su medio interno, se dice que es hipertónico con respecto a la célula. En este caso, la célula intentará adaptarse al medio expulsando moléculas de agua de su citoplasma al medio externo. Este fenómeno originaría una deshidratación en la célula llamado plasmólisis. Es un fenómeno reversible.

6. IMPORTANCIA DEL MECANISMO DE LA MEIOSIS EN LOS SERES VIVOS.

La meiosis es de vital importancia en los seres vivos porque se realiza siempre en las células sexuales o gametos, a diferencia de la mitosis que se realiza en las células somáticas. Donde esta realiza una división celular por la cual se obtienen cuatro células hijas (gametos) con la mitad de los juegos cromosómicos que tenía la célula madre o germinativa, conservando toda la información genética de los progenitores. En este proceso ocurren dos fases meiosis l meiosis II, cada una de las cuales consta de las mismas etapas que la mitosis con algunas diferencias en la profase I. En la célula germinativa existen dos juegos de cromosomas o material genético, uno de origen paterno y otro de origen materno. En la Profase I, cada par de cromosomas se aparea con su homólogo, formando lo que se denomina una tétrada, es decir cuatro cromátidas y dos centrómeros. Este apareamiento es una característica propia de la meiosis y tiene importancia porque ocurre el entrecruzamiento de cromátidas (no hermanas) de origen materno y paterno o recombinación genética que permite la variabilidad. La meiosis ocurre mediante dos mitosis consecutivas: La primera división de la célula germinativa es reduccional y su resultado es la formación de dos células hijas cada una con un número "n" cromosomas. La segunda división es una división mitótica normal al final se obtienen cuatro gametos haploides a partir de la célula madre diploide.

En síntesis podemos decir que la meiosis es importante para los seres vivos porque este mecanismo realiza un proceso especial de división del núcleo celular en el que se producen dos divisiones celulares sucesivas que dan lugar a la formación de cuatro células hijas haploides, con la mitad del número de cromosomas de la célula original.

7. CONCLUSIONES.

8. BIBLIOGRAFIA.

- 2011, Carmen Eugenia Piña, Modulo de Biología UNAD.- http://www.infovisual.info/02/004_es.ht- http://cienciasalmunia.wordpress.com/2010/02/23/teoria-de-la-

endosimbiosis/- http://es.wikipedia.org/wiki/Aleksandr_Oparin - http://www.slideshare.net/alejandrovelas/la-teora-de-oparin-sobre-el-origen-

de-la-vida