CUARTO MEDIO

BIENVENID@S  4° MEDIO

CLASES 2020 BIOLOGÍA - CUARTO MEDIO

SEMANA 30 DE MARZO

Buenos días jóvenes, espero se encuentren bien en el día de hoy, paciencia y ánimo. Les dejo el material e instrucciones para la próxima semana.
Muchos cariños y cuídense.

GUÍA N°4: ¿Cómo se obtuvieron moléculas complejas?

Como conversábamos el día de ayer, no hay experimentos que demuestren cómo surgió la vida, pero si hay algunos, simulando las condiciones de la Tierra primitiva, que demuestran la formación de moléculas orgánicas simples, la materia prima, para el desarrollo de macromoléculas orgánicas. La pregunta que surge entonces, ¿Cuál o cuáles fueron las primeras macromoléculas en surgir? ¿Qué características debían cumplir?

Lee la siguiente información y luego responde las preguntas planteadas.
El plazo de entrega es el día viernes 03 de abril, tal como en las actividades anteriores, me envían un documento Word con las respuestas al mail cotebiologia.etievan@gmail.com.



Actividad 1. Un paso clave en las primeras etapas de la evolución fue la transferencia de información molecular

Si recuerdas biología molecular básica, debes saber que un ácido nucleico está formado por nucleótidos. A su vez, cada nucleótido está formado por una base nitrogenada, un grupo fosfato y una azúcar de 5 carbonos. De esta forma, para alargar una cadena de ADN o ARN, se hace necesario disponer una cadena de nucleótidos, originando un polinucleótido.

Los polinucleótidos se forman en la arcilla de la misma forma en que lo hacen los polipéptidos. Se cree que el ARN fue la primera molécula informativa que “evolucionó” en la progresión hacia la primera célula.

Se cree que las proteínas y el ADN vinieron después. Una de las características más sorprendentes del ARN es que con frecuencia posee propiedades catalíticas. El ARN catalítico o ribozima, funciona como enzima. En las células de la actualidad se utiliza como auxiliar en el procesamiento de los productos finales: ARNr, ARNt y ARNm ([1]). Antes de la evolución de las células verdaderas, es probable que la ribozima haya catalizado la formación de ARN en la arcilla o estanques rocosos poco profundos.
           
Una evidencia de esto es que si se agrega ribozima a un tubo de ensayo con nucleótidos de ARN, la replicación de nuevo ARN puede ocurrir en ausencia de otras moléculas de función enzimática. Esta reacción se incrementa si se agrega zinc, metal normalmente presente en la arcilla, como catalizador.

El ARN también puede dirigir la síntesis de proteínas. Algunas moléculas actuales de cadena sencilla de ARN se pliegan sobre si mismas por la interacción de los nucleótidos que componen la cadena. En ocasiones la conformación de la molécula plegadas tal que se une débilmente a un aminoácido. Si los aminoácidos son mantenidos en estrecha cercanía entre sí por moléculas de ARN, pueden unirse uno a otro para formar un polipéptido.
           
En las células vivas, se transfiere información del ADN al ARN y de éste a las proteínas. Se ha estudiado el mecanismo probable de la evolución del ARN y de las proteínas. El último paso en la evolución de las moléculas de información sería la incorporación del ADN en los sistemas de transferencia de información. Como el ADN es una doble hélice, es más estable y menos reactivo que el ARN. Sin embargo, el ARN es necesario en cualquier forma, debido a que el ADN no posee actividad catalítica.

Hay varios pasos fundamentales previos a la formación de células vivas verdaderas, a partir de agregados macromoleculares. Hoy día se tiene poca información acerca de la forma en que esto ocurrió. Por ejemplo, ¿Cómo se originó el código genético? Ello debe haber ocurrido en una etapa muy temprana del origen de la vida, ya que prácticamente todos los organismos vivos poseen el mismo código. Por otro lado, podría cuestionarse la forma en que una membrana formada por lípidos y proteínas puede envolver a un complejo macromolecular,  permitiendo la acumulación de algunas moléculas y la exclusión de otras.

Responde las siguientes preguntas:

   a)    ¿Qué característica del ARN, permite suponer que se formó antes que el ADN y las proteínas?
  b)      ¿Qué utilidad pudo tener el zinc, si en el mismo texto se admite que el ARN posee actividad catalítica?

[1] Estos tres tipos de ARN son imprescindibles en la síntesis de las proteínas, por parte de los ribosomas.

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SEMANA 23 DE MARZO

Hola jóvenes, espero que se encuentren bien en casa, junto a sus familias, los felicito por la preocupación y responsabilidad en entregar su trabajo a tiempo, me he copado de guías…, en cuánto podamos retroalimentaremos éstas actividades, se los comunicaré vía mail, para que estén atentos.

Muchos abrazos y cariños para ustedes

Su profe, Cote

GUÍA N° 2: Teorías del origen de la vida

Les dejo a continuación algunas diapositivas explicativas que resumen algunas de las teorías sobre el origen de la vida, específicamente la teoría de la generación espontánea, refutada por los trabajos de Franceso Redi, Lazzaro Spalazzani y Louis Pasteur; también aparece la propuesta de Svante Arrhenius con su teoría de la panspermia, que no explica finalmente el origen de la vida, y por último la teoría quimisintetica o abiogénesis, propuesta por Oparin y Haldane, cuyo trabajo sentó las bases para que Miller y Urey pusieran a prueba la teoría de Oparin.


















Con esta información y con la lectura de las páginas 106 a la 108 del libro de biología, 3° medio, respondan la actividad propuesta en la página 108. Para aquellos que no tienen el libro, les adjunto las imágenes de dichas páginas.



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SEMANA 16 DE MARZO

Les saludo por este medio y espero  se encuentren bien, junto a sus familias; no olviden por favor, seguir las recomendaciones entregadas por los profesionales de la salud. Si tienen dudas de las actividades que les preparé, me escriben un mail.

Espero podamos reencontrarnos pronto, les envío un abrazo para todos y todas.

INSTRUCCIONES GENERALES

La siguiente guía abordará los contenidos de las distintas unidades que alcancemos a ver a través de este medio virtual, por medio de diversas actividades y recursos que les facilitaré. Para la retroalimentación y revisión de su trabajo, ustedes elaborarán un documento word con sus respuestas e indicarán la actividad y número de pregunta que corresponda. Al término de cada semana (día viernes) me enviarán dicho documento para su posterior revisión al siguiente mail cotebiologia.etievan@gmail.com, indicando su nombre completo y curso.

UNIDAD 1: Vida en la Tierra

Objetivo: Estudiar la importancia de la biodiversidad y su estado actual a la luz de la evidencia que existe sobre el origen de la vida y la evolución.



GUÍA N°1: Teoría quimiosintética

Para el desarrollo de esta actividad puedes utilizar la información que se presenta a continuación, así como también con el libro de biología 3°medio páginas 100 a 113. Te invito a que complementariamente veas el video “El origen de la vida en la Tierra: Documental completo” del programa de televisión Historia, disponible en YouTube.

“Hay puntos de vista muy dispares sobre cuándo, dónde y, sobre todo, cómo empezó la vida sobre la Tierra.”

SE FORMA LA TIERRA

1.       Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia la célula viva. Las evidencias disponibles sugieren que los precursores de las primeras células surgieron en forma espontánea, mediante el autoensamblaje de moléculas simples.

2.       El Universo habría comenzado con una gran explosión o “Big Bang”. Antes de esta explosión, probablemente toda la energía y la materia se encontraban en forma de energía pura, comprimida en un punto. Según este modelo, a medida que el Universo se expandió, su temperatura descendió y la energía se fue convirtiendo en materia. Primero habrían aparecido las partículas subatómicas, los neutrones y los protones, luego se habrían combinado formando los núcleos atómicos. Más tarde cuando la temperatura descendió aún más, la carga positiva de los protones habría atraído a los electrones, cargados negativamente, y se habrían formado los primeros átomos.

3.       Hace unos 4.600 millones de años, una condensación de gas y polvo habría comenzado a formar el Sistema Solar. Al enfriarse la Tierra primitiva, los materiales más pesados se habrían reunido en un denso núcleo central y en la superficie se formó una corteza. Se postula que la atmósfera estaba formada principalmente por hidrógeno y helio, que pronto escaparon al espacio y fueron reemplazados por los gases presentes en las emanaciones volcánicas y el agua en estado de vapor proveniente del interior del planeta. Al bajar aún más la temperatura, el agua se condensó y formó los océanos.

A continuación estudiaremos la teoría quimiosintética acerca del origen de la vida.

Las moléculas orgánicas se podrían haber originado de moléculas inorgánicas.


Es necesario considerar el origen de las moléculas orgánicas debido a que constituyen la materia prima de la formación de los seres vivos. El concepto de formación espontánea de moléculas orgánicas simples, como azúcares, nucleótidos y aminoácidos, a partir de materia no viva, se propuso en 1920 por dos científicos que trabajaron de modo independiente: Oparin, un bioquímico ruso, y Haldane, un genetista escocés. Su hipótesis fue puesta a prueba en 1950 por Urey y Miller, quienes diseñaron un aparato que simulaba las condiciones que se cree prevalecían en el inicio de la Tierra. La atmósfera con que iniciaron sus experimentos era rica en H2, CH4, H20 y NH3. Los científicos expusieron esta atmósfera a una descarga eléctrica que simulaba la luz y la actividad eléctrica de la atmósfera. El análisis de los elementos químicos producidos en una semana reveló la síntesis de aminoácidos y otras moléculas orgánicas. En la actualidad, se piensa que la atmósfera, en su fase inicial, no contenía gran cantidad de metano (CH4) ni amoniaco (NH3). Sin embargo, otros experimentos similares, en los que se utilizó diferentes combinaciones de gases, produjeron una variedad de moléculas orgánicas, incluso bases de nucleótidos de ARN y ADN.
Oparin supuso que las moléculas orgánicas se acumularon durante algún tiempo, en mares poco profundos, en forma de un "mar de sopa orgánica”. Este investigador consideró que en tales circunstancias, las moléculas orgánicas más grandes (polímeros) se formarían por la unión de moléculas más pequeñas (monómeros). Con base en los datos acumulados desde entonces, casi todos los científicos consideran que la polimerización necesaria para la formación de proteínas, ácidos nucleicos y otras moléculas orgánicas no pudo haber ocurrido en esas circunstancias. Muchas reacciones de polimerización involucran una síntesis por deshidratación, en la que dos moléculas se unen por la eliminación de agua y es poco probable que una reacción en la que se produce agua ocurra en el agua, en ausencia de las enzimas necesarias. Además, tampoco es posible que los monómeros orgánicos en el océano hayan alcanzado niveles, o cantidades lo suficientemente elevados como para estimular su polimerización.

Es más probable que los polímeros orgánicos se hayan sintetizado y acumulado en rocas o en superficies de arcilla. La arcilla es un sitio favorable para la polimerización porque contiene iones de hierro y zinc, que pueden actuar como catalizadores. Además, la arcilla enlaza las formas exactas de azúcares y aminoácidos encontrados en los organismos vivos. También pueden presentarse otros aminoácidos y azúcares, pero éstos no se unen a la arcilla. Para comprobar la formación de polímeros en estas condiciones, Fox calentó una mezcla de aminoácidos secos y obtuvo polipéptidos. Al producto de esta polimerización espontánea le dio el nombre de protenoide.

¿Podrían los polímeros una vez producidos formar estructuras más complejas? Los científicos han trabajado con diferentes protobiontes, ensambles espontáneos de polímeros orgánicos y se ha logrado elaborar protobiontes semejantes a seres vivos simples, lo cual nos permite imaginar la forma en que las moléculas complejas no vivas realizaron tan gigantesco brinco para convertirse en células vivas. Al crecer, con frecuencia los protobiontes se dividen en dos. Sus condiciones internas son distintas de las externas. Su organización es sorprendente, tomando en cuenta su composición bastante simple.
Una variedad de protobionte, conocida como microesfera, se formó por la adición de agua y protenoides Las microesferas son esféricas y poseen propiedades osmóticas. Algunas generan un potencial eléctrico a través de su superficie, similar al potencial de membrana de las células. También absorben materiales de su entorno y responden a cambios en la concentración osmótica como si estuvieran rodeadas por membranas, aunque no contienen lípidos.
Los liposomas son protobiontes hechos de lípidos. En el agua adquieren una estructura esférica, rodeada por una bicapa lipídica de estructura semejante a la de las membranas celulares.
Como último ejemplo de los protobiontes puede mencionarse el coacervado. Oparin formó coacervados con mezclas más o menos complejas de polipéptidos, ácidos nucleicos y polisacáridos. Los coacervados pueden llevar a cabo un metabolismo muy simple. Cuando formó un coacervado con cadenas cortas de RNA y la enzima responsable de la replicación de ácidos nucleicos, y lo colocó en un medio con nucleótidos de trifosfatos, los coacervados “crecieron”, se replicaron y dividieron.

Respondan las siguientes preguntas:
1.       ¿Por qué la evolución se preocupa del origen de las moléculas orgánicas?
2.       ¿Se puede decir que Oparin propuso un nuevo tipo de generación espontánea? Justifica
3.       ¿Por qué el experimento de Miller y Urey significó un viaje en el tiempo?
4.       ¿Fue el experimento una representación del “origen de la vida”? Explica
5.       Completa en el esquema qué parte del ambiente primitivo simulaba cada una de las piezas del experimento.


6.       ¿Qué resultados se obtuvo del experimento? ¿Qué no se pudo explicar con el experimento?
7.       ¿Cómo han aportado otros científicos como Oparin (1924) y Haldane (1929)?
8.       ¿Por qué se dice que Miller conectó la química con la biología?
9.       Investiga en el libro de tercero medio que otras hipótesis existían en la época sobre el origen de la vida, realiza un cuadro con dicha información.


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