origen de la vida
TRANSCRIPT
1
Tema 1Concepto y definición de célula
Introducción histórica (S. XVII)
• Hooke, microscopio simple: celdillas en el corcho
• Van Leeuwenhoek, observación de protozoos y bacterias
• Helmont, generación espontánea de ratones
• Redi, biogénesis de insectos en la carne
2
Introducción histórica (S. XVIII y XIX)
• 1745 Needham, animálculos en infusiones
• 1768 Spallanzani, hervido de infusiones
• 1831 Brown, el núcleo celular
• 1839 Purkinje, el citoplasma celular
• 1857 Kölliker, las mitocondrias
• 1860 Pasteur, esterilización de infusiones
Teoría celular
• Las células constituyen la unidad anatómica y funcional de los seres vivos.
• Todos los seres vivos están compuestos por una o más células.
Schleiden y Schwann - 1838
• Toda célula procede de una célula preexistente. “Omnis cellula e cellula”
Virchow - 1855
3
Teoría celular: Postulados Modernos
1. Todos los seres vivos están compuestos de una o más células.
2. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos.
3. Todas las células proceden de células pre-existentes.
Teoría celular: Postulados Modernos
4. Las células contienen la información hereditaria que es transmitida de célula a célula durante la división celular.
5. Todas las células poseen básicamente la misma composición química.
6. Todo el flujo de energía (metabolismo y bioquímica) de la vida ocurre en células.
4
Teoría celular: ¿Excepciones?
1. Virus, priones, ¿son seres vivos?
2. Mitocondrias y cloroplastosEstos orgánulos poseen su propio material genético y se duplican independientemente del resto de la célula.
3. ¿Cómo se originó la primera célula?El eterno dilema de saber quién fue primero, si la gallina o el huevo.
Estructuras comunes• Membrana celular• Citoplasma• Material genético
Funciones comunes• Nutrición• Relación• Reproducción
El origen común
5
• Evolución• Tamaño• Estructura• Forma• Metabolismo• Hábitat
Diversidad celular
1. ORIGEN DE LA VIDA: LA PRIMERA CÉLULA
a. Síntesis abiótica de compuestos orgánicos
b. Evolución de los sistemas de información y del metabolismo
2. EVOLUCIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA
a. La célula eucariota ancestral: la hipótesis endosimbióntica
b. El origen del núcleo
c. Origen del citoesqueleto
d. Origen de mitocondrias y cloroplastos
i. El genoma de mitocondrias y cloroplastos
e. Evolución de los sistemas de división celular
3. EVOLUCIÓN DE ORGANISMOS MULTICELULARES
a. Evolución de la adhesión intercelular
b. Evolución de los sistemas de señalización celular en animales y plantasc. Evolución de la apoptosis
6
ORIGEN DE LA TIERRA
ORIGEN DE LA VIDA
ORIGEN DE LA CÉLULA EUCARIOTA
5000
4000
3000
2000
1000
Presente
Tiem
po (
en m
illon
es d
e añ
os)
4550
3600
2000?
600-800
Evolución prebiótica (~950 ma)
Evolución de la célula procariota (~1600 ma)
Evolución eucarionte (~1200 ma)
ORIGEN DE LA MULTICELULARIDAD
7
ARN autocatalítico
Membrana de fosfolípidos
LAS PRIMERAS FORMAS DE VIDA DEBIERON SER PROTOCÉLULAS FORMADAS POR UNA MEMBRANA LIPÍDICA
Y ARN AUTOCATALÍTICO
¿Cómo se llegó a la formación de protocélulas a partir de moléculas orgánicas de generación abiótica?
Formación espontánea de:
vesículas lipídicas
polinucleótidos
ARN
ARNEvolución de
ARNs capaces de dirigir la síntesis
proteica
Proteínas
ADNEvolución de enzimas capaces de dirigir la
replicación y la transcripción
ProteínasARN
Hipotéticas etapas de transición entre los primitivos sistemas
autopoyéticos del mundo del ARN y las células actuales
8
9
10
LA GENERALIZACIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS PRODUJO LA ACUMULACIÓN DE OXÍGENO EN LA
ATMOSFERA PRIMITIVA
Tiempo(en millones
de años)
Niveles de oxígeno (%)
Comienzo de la acumulación de O2(desaparece el Fe2+
en los océanos)
LO QUE TUVO CONSECUENCIAS DRÁSTICAS PARA LOS ORGANISMOS ANAEROBIOS, PERO PERMITIÓ LA APARICIÓN DEL METABOLISMO OXIDATIVO
11
ORIGEN DEL NÚCLEO: HIPÓTESIS CARIOGÉNICA
Esta hipótesis explica:la doble membrana nuclearque el citoplasma y el núcleo sean espacios topológicamenteequivalentes (el espacio intermembrana y la luz del resto de sistemas de endomembrana son equivalentes al espacio extracelular). que durante la mitosis la membrana nuclear se disgregue en pequeñas vesículas, mezclándose núcleo y citoplasma.
Medio anóxico rico en azufre
HIPÓTESIS del “CARIOMASTIGONTE”
Lynn Margulis y cols. (PNAS 97: 6954, 2000)
Procariotas Eucariotasamitocondriales
Arqueobacteria(de tipo Thermoplasma)
Eubacteria(de tipo Spirocheta)
Protoeucariota(estado simbióntico de
tipo Thiodendron)
Simbionte móvil
Célula nucleada con cariomastigonte
Primeras arqueoamebas,fusión de ADN, membrana y proteínas en la formación
del núcleoCitoplasma arqueobacteriano
Azufre
ADN
Citoplasma eubacteriano
12
S2
H2S
Arqueobacteria
Hipertermófilo de tipo Thermoplasma(anaerobio facultativo)Respiración basada en el azufreUtilizaría los compuestos orgánicos
derivados de la fermentación de la espiroqueta
Espiroqueta
Anaerobio heterótrofoNecesita el ambiente reductor
generado por el H2SFermenta carbohidratos
Carbohidratos
Compuestos orgánicos
CO2
ATP
ATPCO2
Pero, ¿cuáles eran los beneficios obtenidos por los presuntos simbiontes?
• Evolución• Tamaño• Estructura• Forma• Metabolismo• Hábitat
Diversidad celular
13
Diversidad celular
• Dominio Archaea (Arqueobacterias)• Dominio Bacteria (Reino Monera)
» Eubacterias» Cianobacterias
• Dominio Eukaryia (Eucariotas)» Reino Protista (Protozoos)» Reino Fungi (Hongos)» Reino Plantae (Plantas)» Reino Animalia (Animales)
• Sistemas acelulares: virus y priones
14
Diversidad celular
LUCA (del inglés, Last Universal Cellular Ancestor)
Virus
15
Priones
16
Arqueobacterias
• No poseen paredes celulares con peptidoglicanos
• Secuencias únicas en su ARN
• Algunas de ellas poseen esteroles en su membrana celular (una característica deeucariotas)
• Poseen lípidos de membrana diferentes tanto de las bacterias como de los eucariotas (incluyendo enlaces éter en lugar de enlaces ester).
17
18
19
20
Resumen
•Teoría Celular
•Diferencias entre procariotas y eucariotas
•Hitos fundamentales de los eucariotas
•Diferencias entre células animales y vegetales