CLASES 2020 BIOLOGÍA - CUARTO
MEDIO
Hola Jóvenes, espero se encuentren bien, aquí les dejo el material de trabajo para esta semana, con fecha de entrega lunes 4 de mayo.
SEMANA
27 DE ABRIL
GUÍA N°6: Evolución de los primeros
organismos eucariontes
Objetivo:
-
Analizar a partir de evidencias científicas la
evolución de las células eucariontes.
Hasta
el momento han realizado diversas actividades en donde se exponen teorías
acerca de la formación de las primeras formas de vida, a partir de la materia inorgánica
presente en la Tierra y su conjunción para el desarrollo de sistemas cada vez
más complejos.
Ahora
nos corresponde analizar teorías del origen de células eucariontes, para ello
revisaremos la teoría endosimbiótica, propuesta por la científica
estadounidense Lynn Margulis a fines de la década de 1960.
Primeros organismos eucariontes
Es lógico considerar que los ancestros
de los organismos modernos tuvieron una constitución muy sencilla. Entre los
organismos modernos, las formas más simples de vida celular son los
procariontes. Esta es una de las razones por las que los biólogos creen que las
primeras células fueron procariotas. Probablemente recuerdes que estas células
carecen de membrana nuclear y de membranas de organelos, como mitocondria, retículo
endoplasmático, cloroplastos y aparato de Golgi. De hecho, carecen de todos
estos organelos.
Hace 1.500 millones de años surgieron las
primeras células eucariontes, que eran similares a ciertas células unicelulares
actuales. Lo más probable es que el origen de las células eucariontes se
encuentre en la relación simbiótica que establecieron algunas células
procariontes: la célula eucarionte habría evolucionado a partir de una gran
célula procarionte anaerobia que habría sido capaz de incorporar en su
citoplasma células procariontes aerobias y fotosintetizadoras, las cuales luego
de muchas generaciones dieron lugar a los organelos celulares.
La teoría endosimbiótica afirma que
las mitocondrias, cloroplastos, y quizá también los centriolos y demás
organelos surgieron de relaciones simbióticas entre dos organismos
procariontes. Luego, los cloroplastos se consideran bacterias fotosintéticas
(aunque no suelen considerarse cianobacterias) y las mitocondrias son vistas
como bacterias precedentes (o bacterias fotosintéticas que han perdido su
capacidad de fotosíntesis). Estos endosimbiontes fueron originalmente ingeridos
por una célula, pero no digeridos por ella. Sobrevivieron y se reprodujeron
junto con la célula huésped, de manera que las generaciones siguientes de
dichas células contenían también a estos endosimbiontes. Los dos organismos
desarrollaron una relación de mutualismo y al final perdieron su capacidad de
vivir fuera del huésped (figura 1).
Figura 1. Esquema
que explica el proceso de formación de células eucariotas a partir de
procariotas, mediante la teoría endosimbiótica.
La teoría estipula que cada uno de los
"socios" llevó a la relación algo de lo cual el otro "socio”
carecía. Por ejemplo, la mitocondria proporcionó la capacidad de utilizar el
metabolismo oxidativo, ausente en la célula huésped original; los cloroplastos
proporcionaron la capacidad de utilizar una fuente simple de carbono (dióxido
de carbono); algunas bacterias proporcionaron la capacidad de desplazamiento,
convirtiéndose, a fin de cuentas, en un flagelo. La célula huésped aportó
hábitat seguro y materias primas o nutrientes.
La prueba principal de esta teoría es
que en la actualidad la mitocondria y los cloroplastos poseen parte de un
aparato genético propio, aunque no todo. Poseen su propio ADN (en forma de un
cromosoma circular, como el de las células procarióticas) y sus propios
ribosomas (más parecidos a los ribosomas de las células procariotas que al de
las eucariotas). Poseen parte de la maquinaria de síntesis de proteínas,
incluyendo moléculas de ARNt, y son capaces de llevar a cabo la síntesis
proteínica en forma limitada. Mitocondrias y cloroplastos son capaces de
autorreplicarse, lo cual significa que se dividen en forma independiente de la
célula en que residen. Además, es posible intoxicar estos organelos con
antibióticos que afectan a las bacterias, pero no a las células eucariotas.
Ambos organelos se cubren por una doble membrana. Se cree que la membrana
externa se originó por invaginación de la membrana plasmática de la célula
huésped, en tanto que la interna se desarrolló de la membrana plasmática del
endosimbionte.
En la actualidad se observan varias
relaciones endosimbiótica (figura 2). Muchos corales poseen algas dentro de sus
células. Esta es una de las razones por las que los arrecifes de coral son tan
productivos. Un protozoario Myxotrixcha
paradoxa, vive en el intestino de las termitas, y varios endosimbiontes,
incluyendo una espiroqueta, están unidos al protozoario, y actúan como
flagelos.
En las células del tunicado colonial Diplosoma virens, viven algunos
procariotes fotosintéticos. Esta relación es particularmente curiosa porque se
trata de una cloroxibacteria, y no de una cianobacteria. Las cloroxibacterias
se descubrieron apenas hace poco y poseen el mismo sistema pigmentario
(clorofila a, clorofila b, y carotenos) que los cloroplastos.
Figura 2. Paramecio con algas
endosimbióticas en su interior. Cabe señalar que ambos organismos son
eucariontes.
La teoría endosimbiótica no constituye
la respuesta final a la evolución de las células eucariotas a partir de las
procariotas. Por ejemplo, esta teoría no explica la forma en que el material
genético en el núcleo quedó envuelto por una membrana. Además, son
insustanciales los datos que apoyan la evolución de las estructuras móviles,
como cilios y flagelos, a partir de procariotas. En los flagelos no hay rastros
de material genético; hasta ahora, la disposición de 9 + 2 en los microtúbulos
de los flagelos no se ha observado en ningún procarionte.
Responde
las siguientes preguntas:
1. Señalen
tres fundamentos de la teoría endosimbiótica.
2.
¿Qué situación de las células eucariontes no
es explicada por esta teoría? (además de las señaladas en el texto)
3.
Intenten explicar ¿por qué se podría haber
producido una fagocitosis sin digestión?
4.
¿Qué es más ventajoso: ser procarionte o
eucarionte? ¿El hecho que actualmente haya de ambos, sería evidencia que da exactamente
lo mismo?
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SEMANA 06 DE
ABRIL
Hola chicos
y chicas, junto con saludarlos y esperando se encuentren bien, les envío el
trabajo para la próxima semana. El día lunes 6 de abril nos reuniremos vía zoom,
que tengan un buen fin de semana, cariño para todxs.
GUÍA N°5:
En busca de los primeros seres vivos. Relación entre la composición de la
atmósfera y la aparición de la vida.
Objetivo: Reflexionar sobre la noción de vida y
comprender cómo se relacionan las condiciones ambientales con el surgimiento de
las primeras moléculas orgánicas y los seres vivos
ACTIVIDAD 1
Lee el siguiente texto y luego responde las
preguntas planteadas.
«De una manera u otra la realidad es que
actualmente hay seres vivos en la Tierra. A partir de los datos obtenidos se
puede establecer una secuencia sobre cuál ha sido el proceso que ha llevado
hasta las células actuales.
En el siguiente gráfico podemos observar cómo ha
ido variando la composición de la atmósfera a lo largo del tiempo. En ella se
indican los momentos importantes en el proceso de formación de la vida tal y
como la conocemos actualmente. Presta atención al momento en que aparecen las
primeras células procariotas (células simples cuyo ADN está disperso en su
interior), cuando aparecen las células eucariotas (células más complejas con un
núcleo que contiene el ADN), y cuando empiezan las células a realizar la
fotosíntesis (proceso que permite la obtención de materia orgánica a partir de
materia inorgánica, con el desprendimiento de oxígeno)».
1. ¿Qué
gases componían la atmósfera de la Tierra en el momento en que esta se forma?
2. ¿Con
qué suceso coincide la aparición de oxígeno oceánico?
3. ¿Qué
gas aparece en la atmósfera coincidiendo con la aparición de vida en los
continentes?
4. ¿Qué
gases componen la atmósfera de la Tierra en el momento actual?
ACTIVIDAD 2
Existen
evidencias respecto al origen energético y nutricional de las primeras células
Las primeras células fueron
definitivamente procariotas anaerobias. Algunas pueden haber sido
heterotróficas; es decir, que las moléculas orgánicas necesarias para su
producción de energía no son sintetizadas por la célula, sino que ésta obtiene
tales moléculas del medio. Probablemente dichas células consumían muchas
moléculas orgánicas formadas con espontaneidad: azúcares, nucleótidos y
aminoácidos, entre otros. Las células de este tipo obtienen la energía
necesaria para el mantenimiento de la vida por la fermentación de estos
compuestos orgánicos. Por supuesto, la fermentación de tales compuestos
constituye un proceso anaerobio.
La biología molecular desempeña una
función cada vez más importante en la determinación de las características de
las primeras células. En 1978 Lake realizó una comparación cuidadosa del ARN de
diferentes organismos. Este análisis mostró que todos los organismos vivos
tienen un ancestro común que probablemente fue un procarionte que metabolizó
azufre y vivió en manantiales térmicos. Ello contrasta con el punto de vista
anterior que establecía que el último ancestro común era un heterótrofo;
además, confirma la utilidad de las técnicas moleculares en la biología
evolutiva. Cuando se interpreta adecuadamente la información obtenida de los
estudios moleculares es útil para responder algunas preguntas difíciles.
Antes del agotamiento de las moléculas
orgánicas, pudieron ocurrir mutaciones que otorgaron a los organismos
poseedores una ventaja selectiva distintiva. Estas células podían obtener
energía de una nueva fuente, la luz solar. Además eran capaces de almacenar la
energía radiante en forma de un compuesto químico, adenosin trifosfato (ATP).
Probablemente fueron capaces de expandir este proceso, almacenando energía
radiante en forma de energía química, en moléculas orgánicas más permanentes,
como los azúcares. Estos organismos fotosintéticos no requerían de compuestos
energéticos, cuya disponibilidad era limitada en su entorno.
La fotosíntesis no requiere solamente
de energía solar, sino también de una fuente de hidrógeno, utilizado para
reducir el dióxido de carbono, en la síntesis de moléculas orgánicas.
Probablemente los primeros autótrofos fotosintéticos utilizaron la energía
solar para desdoblar moléculas ricas en hidrógeno, como hidróxido de azufre, H2S, liberando azufre
elemental en el proceso. De hecho, las actuales sulfobacterias verdes y
púrpuras utilizan H2S. Un
tercer grupo de bacterias, las púrpuras no sulfurosas, utilizan otras moléculas
orgánicas o gas de hidrógeno, como fuente de la que obtienen hidrógeno.
Las cianobacterias fueron los primeros
autótrofos fotosintéticos que desdoblaron (descompusieron) el agua para obtener
hidrógeno. El agua es abundante en la Tierra, y la ventaja selectiva de poder
desdoblarla favoreció la supervivencia de las cianobacterias. En el proceso de
desdoblamiento del agua, se libera oxígeno en forma de gas, 02. Inicialmente el oxígeno
liberado de la fotosíntesis oxidaba minerales del océano y de la corteza
terrestre. Con el tiempo, llegó a liberarse más oxígeno del que podía ser
utilizado por estos depósitos, y el oxígeno comenzó a acumularse en el océano y
en la atmósfera.
La cronología de estos episodios se
calculó según datos geológicos y fosilíferos. Probablemente los primeros
autótrofos evolucionaron hace cerca de 3400 millones de años. Las rocas de esa
época contienen trazas de clorofila. Las cianobacterias aparecieron hace unos
2500 a 2700 millones de años. Algunos datos, como los estromatolitos, son
utilizados para establecer la fecha de aparición de éstas. Para hace 2000
millones de años, las cianobacterias habían producido suficiente oxígeno como
para iniciar un cambio importante en la atmósfera.
Responde
las siguientes preguntas:
1.
¿Cuáles serían las características de las
primeras células, en cuanto a la obtención de energía y nutrientes? ¿Sobre qué
evidencia se basa este supuesto?
2.
Explica el origen del oxígeno gaseoso y establece la
cronología de este proceso.
3.
¿Qué consecuencia tuvo el aumento sostenido
del oxígeno ambiental?
4.
Analiza la coherencia entre el texto y el
gráfico de la figura 1. Comenta
Figura 1. Gráfico de los cambios en la concentración de
CO2 y O2 en la atmósfera en distintos períodos de la
evolución
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