1. el origen del universo y de la vida
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Unidad 1. El origen del universo y de la vida
1. El origen y la evolución del universo2. El ser vivo y la vida3. El origen de la vida y de los primeros organismos
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1. El origen y la evolución del universo
El universo es el conjunto de toda la materia y energía existente y el espacio en el que se encuentran.
Antigüedad del universo: 13 700 millones de años.
Dimensiones del universo observable:46 000 millones de años luz.
Estructura del universo:• Galaxias.• Nebulosas.
Composición del universo:
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Teoría de la relatividad
En el universo no se puede distinguir:
• Si un cuerpo está en reposo absoluto o moviéndose con una velocidad constante.
• Entre un cuerpo en movimiento acelerado y otro que esté sometido a un campo gravitatorio.
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Consecuencias de la teoría de la relatividad
• El tiempo absoluto no existe, ya que la duración de un suceso depende de la velocidad del sistema en el que se realiza.
• El espacio y el tiempo constituyen una misma realidad, denominada espacio-tiempo.
• La masa y la energíason dos aspectos de una misma realidad física. E = m · c2
• La luz está constituida por quanta de energía luminosao fotones. Albert Einstein (1879-1955).
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Teoría de la gran explosión (Big Bang)
El universo se originó a partir de una gran explosión de singularidad inicial.
Se separan la fuerza electromagnética y la fuerza débil.Se unen los quarks para formar protones y neutrones.10-12 s
Se separa la fuerza de interacción nuclear fuerte.Se forman las partículas elementales (quarks y leptones).El universo se hizo homogéneo y plano.
10-32 s
El universo empezó a enfriarse y a dilatarse a una velocidad superior a la de la luz.Se separa la fuerza gravitatoria.
10-43 s
Evolución del universoDespués
de…
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Se formaron las primeras galaxias y estrellas. 200 m. a.
Se formaron los primeros átomos de hidrógeno y de helio.Los fotones se dispersaron y recorrieron grandes distancias (radiación de fondo).Los fotones, al separarse de la materia, originaron la luz.El universo se hizo transparente.
1013 s
Los protones y neutrones formaron núcleos de helio.El universo se hizo oscuro (opaco).102 s
Una gran cantidad protones y de neutrones chocaron entre sí transformándose en energía.10-6 s
Evolución del universoDespués de…
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Teoría del estado estacionario o de la creación continua
• El universo es uniforme en todo el espacio y no varía en el tiempo.
• Aunque el universo se expande, su densidad se mantiene constante gracias a que continuamente se está creando nueva materia.
Vía Láctea.
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Teoría del Big Bang y teoría del estado estacionario
El debate entre los seguidores de estas teorías se decantó hacia la teoría del Big Bang debido a los siguientes descubrimientos:
• La distribución de las radiofuentes celestes.• Los cuásares.• La radiación de fondo.• La proporción de átomos de hidrógeno y helio.
Imagen de la radiación de fondo.
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Evolución futura del universoSe han propuesto dos posibles modelos:• Universo abierto. En expansión indefinida. Se considera
el modelo más acertado.• Universo cerrado. Sucesivas expansiones y
contracciones (universo pulsante).
Galaxia Andrómeda.
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La forma del universo
Su densidad debería ser igual a la crítica.Universo cerrado y finito.
Su densidad debería ser inferior a la crítica.Universo abierto.
Su densidad debería ser superior a la crítica.Universo cerrado y finito.
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Formación del sistema solar
1. Contracción de la gran nebulosa inicial.
2. Formación de una estrella o protosol.
3. Formación de los planetas del sistema solar.
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Teoría de la tectónica global o de placas
• La litosfera está fragmentada en placas tectónicas o litosféricas.• Las placas se generan por las corrientes de magma que ascienden a
la superficie.• El movimiento de las placas origina cordilleras, seísmos y volcanes.
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2. El ser vivo y la vida
Los seres vivos son capaces de realizar las tres funciones vitales: nutrirse, relacionarse y reproducirse.
• Actúan espontáneamente y con una cierta intencionalidad.• Son seres muy complejos.• Están constituidos por una o más células.• La información biológica sobre su anatomía y su fisiología se haya en los ácidos nucleicos.
• Mantienen relativamente constante su medio interno (homeostasis).
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3. El origen de la vida y de los primeros organismos
Teoría de la generación espontánea
Según esta, algunos seres vivos podrían originarse a partir de materiales inertes, como el barro, el sudor, la carne en corrupción, etc.
Pasteur demostró experimentalmente que «todos los seres vivos proceden de otros seres vivos» y que la generación espontánea no se producía.
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Experimento de Pasteur
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Teoría de los coacervados• Composición de la atmósfera primitiva: H2, H2O, amoniaco (NH3),
metano (CH4).
• Formación del caldo primitivo: moléculas orgánicas pequeñas (monómeros).
• Combinación de monómeros para formar polímeros.• Unión de polímeros para constituir los coacervados.• Oparin propuso que los coacervados debían de ser los
precursores de los seres vivos en la Tierra.
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Síntesis de materia orgánica sencillaExperimento de Miller
• Miller simuló en un matraz las condiciones que se suponía tenía la atmósfera primitiva.
• En el recipiente se formaron moléculas orgánicas sencillas, como glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos.
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Síntesis de materia orgánica complejaExperimento de Fox
• Fox simuló las condiciones de las zonas volcánicas próximas al mar de la Tierra primitiva.
• Introdujo en un horno una porción de lava con una mezcla de 18 tipos de aminoácidos y los mantuvo a 170 ºC durante unas cuantas horas.
• Obtuvo proteinoides termales (polímeros similares a las proteínas), que formaban pequeñas gotitas (microesferas). Estas podrían captar energía del medio externo y dividirse.
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Síntesis de ácidos nucleicos Hipótesis de Joan Oró
Oró concibió que el primer ser vivo debió de originarse a partir de la acción conjunta de cinco macromoléculas:
• Un protorribosoma, estructura que sintetiza las proteínas.
• Una protoenzima.
• Un proto-ADN o un proto-ARN, con la información biológica y capacidad de autoduplicarse.
• Un proto-ARN de transferencia.
• Una membrana.
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Hipótesis actuales sobre el origen de la vida
Primero se originaron los cristales de los minerales de la arcilla; luego, las enzimas; posteriomente, las membranas y, finalmente, los genes en forma de ARN.
Hipótesis de Cairns-Smith o de los cristales de arcilla
La primera molécula de ARN se formó a
partir de nucleótidos sueltos.
Primero aparecieron los genes en forma
de ARN; luego, las enzimas y, por último,
la membrana plasmática.
Hipótesis de Eigen o del ARN primitivo
Los componentes de protobionte que primero se formaron fueron las membranas; luego, los coacervados; después, las proteínas enzimáticas y, por último, los genes.
Hipótesis de Oparin actualizada
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Hipótesis del origen de la célula eucariota
• Hipótesis de la compartimentación.• Hipótesis de la endosimbiosis.
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Esquema de aparición de los seres vivos