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LA CÉLULA
TEMA 2: LA CÉLULA: ORIGEN Y EVOLUCIÓN.
Concepto de célula y teoría celular. Las primeras moléculas. Evolución prebiótica. Las primeras células. La célula eucariota. La teoría endosimbiótica. Tipos de células actuales y sus diferencias.
OBJETIVOS:
1.- Comprender la importancia de la célula como unidad fundamental de la vida.
2.- Discutir el origen de las primeras células.
3.- Asimilar los conceptos de organismo unicelular y pluricelular.
4.- Distinguir las características generales de los dos grandes tipos celulares.
5.- Dibujar una célula procariota, una eucariota vegetal y una eucariota animal.
TEORÍA CELULAR
*En 1665 Robert Hooke describe las células en el corcho.
*La Teoría celular es expuesta por dos científicos llamados Matias Schleiden (1838) y Theodore Schwann (1839) LA CÉLULA ES LA UNIDAD FUNDAMENTAL DE TODOS LOS ORGANISMOS.
En 1855 Rudolph Virchow enuncia:
1) Cada organismo vivo está formado por una o más células.
2) Los organismos vivos más pequeños son células únicas y las células son las unidades fundamentales de los seres vivos.
3) Todas las células provienen de células preexistentes.
TEORÍA CELULAR
LA EVOLUCIÓN
Formación de la Tierra
Primerascélulas
VertebradosFotosíntesis
Respiraciónaeróbica
Serespluricelulares
Cianobacterias
Formación de los océanos
Eucariotas
02.5 13.5 1.523 0.544.5
Tiempo (109 años)
LA EVOLUCIÓN
12
9 3
6
BACTERIAS13'
HOMBREDINOSAURIOS
55'
EUCARIOTAS45'
EL SISTEMA SOLAR
Hace 4500 millones de años se originó todo, cuando a partir de una gran nube de polvo y gas se formó el sistema solar: EL SOL HABÍA NACIDO COMO ESTRELLA.
EL PLANETA TIERRA
No toda la masa de la nebulosa colapsó hacia el centro sino que las partículas más alejadas mediante el proceso de acreción formaron planetas que quedaron atrapados en la órbita del Sol. Uno de esos planetas era la Tierra.
EL PLANETA TIERRA
La Tierra hace 4500 millones de años era un lugar inhóspito que continuamente sufría cataclismos, movimientos de materiales de su superficie y bombardeo de objetos provenientes del sistema solar: LA TIERRA NACIÓ DEL CAOS.
LA ATMÓSFERA PRIMITIVAConforme la Tierra iba creciendo se fueron fundiendo las rocas. Los elementos pesados se dirigieron al interior, Fe y Ni, los elementos ligeros se dirigieron a la superficie formando las rocas, Al, Si y Mg, mientras que los gases pocos reactivos como el N, Ne y Ar se volatilizaron formando la atmósfera primaria.
FeNi
AlSi
Mg
N Ne
Ar
LA ATMÓSFERA PRIMITIVA
Pero esta atmósfera duró poco ya que de repente vino un gran viento solar que lo barrió todo. Entonces comenzó la era del vulcanismo y brotaron de la Tierra una serie de gases que formaron la verdadera atmósfera primitiva.
LA ATMÓSFERA PRIMITIVA
Atmósfera fuertemente reductora con grandes cantidades de NH3, CH4 e H2.
Atmósfera débilmente reductora con altas concentraciones de CO2, H2O y N2 y bajas concentraciones de CO e H2.
LAS PRIMERAS MOLÉCULAS
Vapor de H2O
Compartimentooceánico
Calor
Compartimentoatmosférico
Refrigeración
Descargaseléctricas
H2O
NH3 CH4H2
Mezcla decompuestosorgánicos
13 de los 20 aa ProteínasH2CO Azúcares, ribosaHCN Bases púricas y pirimidínicasÁcidos grasos Lípidos
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
Para formar una célula hay tres tipos de moléculas indispensables:
1.- Moléculas autorreplicantes.
2.- Moléculas catalíticas.
3.- Moléculas anfipáticas.
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
A
U
U UACG
U UACGU G
A
Lys
Val
Ser
Lys
Ala
Gly
Ser GlyCysAsp
U
AlaAlaAlaAlaAla
Ala
Asp
Val
Gly
Ser
G
A
A C
G
H2O
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
En la evolución hay tres premisas fundamentales:
1.- Perpetuación.
2.- Variación.
3.- Presión selectiva.
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
C CCCCCCCC C
G
G G GH2O
A
U
GG
C
G
G
C
C
C
AA
CC
A
UG
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
U
CC AA C
G
ACCA C
G TT G
TRANSCRIPCIÓN
TRADUCCIÓNADN
ARN ValSer GlyCysAsp
Proteínas
REPLICACIÓN
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
CatálisisReplicación
Molécula de ARNcatalítico que unenucleótidos parareproducir su mismasecuencia y por lo tanto sumisma forma.
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
Familia de moléculas de ARN catalíticas que se mantienen mutuamente, catalizando una de ellas la reproducción de las otras.
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
ARN codificante, moldepara la síntesis proteica
ARNadaptadores
Proteína naciente
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
El código genético es “universal”, prueba de que todas las células actuales descienden de un ancestro común.
ARNt
codón
anticodón
Adenina
ARNm
Guanina
Uracilo
Citosina
G
GGGG
G
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
+POLIPÉPTIDOSARN
Evolución de ARN adaptadores
ARN PROTEÍNASARN
Evolución de nuevas enzimas
ADN ARN PROTEÍNAS
Sistemas autorreplicantes de ARN y polipéptidos simples.
Las proteínas toman su papel de catalizadores fundamentales.
Surge el ADN, estructura más fuerte, estable y de más fácil reparación.
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
Características de las moléculas anfipáticas:
1.- Pueden formar micelas o bicapas.
2.- Las bicapas crecen por adición de moléculas.
3.- Pueden englobar a otras macromoléculas.
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
LA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
Rehidratación
Secado
LAS PRIMERAS CÉLULAS
¡Cuánta materiaorgánica!Las primeras células
eran heterótrofas anaerobias, es decir, tomaban los nutrientes del medio y vivían en ausencia de O2, hasta que...
LAS PRIMERAS CÉLULAS
¡Cada vez haymenos materiaorgánica!
A esto sólono le veomucho futuro
debido a la cada vez más acuciante ausencia de nutrientes en el medio algunas células comenzaron a fabricar sus propias moléculas nutritivas utilizando la luz del sol y el CO2 presente en la atmósfera.
LAS PRIMERAS CÉLULAS
ADP+NADP+ ATP+NADPH
REACCIONESLUMINOSAS
REACCIONESOSCURAS
H2O O2
CO2
Fotosíntesis oxigénica
GLUCOSA
LAS PRIMERAS CÉLULAS
¡Cada vez me gustamás el CO2!
De esta manera aparecieron las células autótrofas y con ellas el mecanismo de la fotosíntesis.
Creo que soncélulas autótrofas
LAS PRIMERAS CÉLULAS
Spirulina Fischerella Prochloron
LAS PRIMERAS CÉLULAS
GLUCOSA
PIRUVATO
ATP+NADH
ACETILCoA Ciclode Krebs
FADH+NADH
e- 2H2O
O2
e-
ATP
CO2
Respiración
LAS PRIMERAS CÉLULASNos gusta el O2.Somos célulasHETERÓTROFASAEROBIAS
Yo soyHETERÓTROFAANAEROBIA
Y yo soyAUTÓTROFAAEROBIA
Algunas células se desterraron a nichos anaerobios. Otras se adaptaron al O2 y empezaron a utilizarlo con lo que obtuvieron más energía en forma de ATP, así surgieron las células heterótrofas aerobias y la respiración celular.
LA CÉLULA PROCARIOTA
1.- Pequeño tamaño.
2.- ADN desnudo, cromosoma único: células haploides.
3.- Ausencia de núcleo.
4.- Ausencia de orgánulos membranosos.
5.- Ausencia del citoesqueleto.
6.- Pared celular rodeando a la membrana.
7.- División por bipartición.
LA CÉLULA PROCARIOTA
Fermentadores, quimioautótrofos y heterótrofos diversos interactuaban entre sí.
Las cianobacterias habían preparado el terreno.
Metabolismo aerobio.
Formación de la capa de ozono.
LA CÉLULA EUCARIOTA
1.- Mayor tamaño.
2.- Núcleo verdadero con envuelta.
3.- Empaquetamiento del ADN con histonas.
4.- Orgánulos membranosos.
5.- Presencia del citoesqueleto.
6.- División por mitosis.
7.- Sexo y Meiosis.
MitocondriaCloroplasto
LA CÉLULA EUCARIOTA
Actualmente la idea más aceptada es que:
1.- El núcleo se formó por invaginación de la membrana plasmática y de ahí se originaron también los orgánulos membranosos del sistema de endomembranas.
2.- Mitocondrias y Cloroplastos se originaron por endosimbiosis.
LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA
Plantas, algas verdesy algunos protistas
Animales, hongosy algunos protistas
Dra. Lynn Margulis
LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA
1.- Tamaño y forma.
2.- Presentan molécula circular de ADN desnudo y ribosomas propios.
3.- Poseen doble membrana.
4.- División por bipartición.
5.- Antibióticos de bacterias.
6.- Vía de síntesis de proteínas.
7.- Genes de ARNr.
LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA
ARQUEAS
PROCARIOTAS
SpyrogyraE. coli N. equitans
EUBACTERIAS
EUCARIOTAS
LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA
CÉLULA HOSPEDADORA:
Una Archea que perdió la pared.
CÉLULAS SIMBIONTES:
Una bacteria púrpura no sulfurosa: MITOCONDRIA.
Una Cianobacteria: CLOROPLASTO.
LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA
Existen organismos eucariotas actuales que tienen establecidas relaciones simbióticas.
LA EVOLUCIÓN
Formación de la Tierra
Primerascélulas
VertebradosFotosíntesis
Respiraciónaeróbica
Serespluricelulares
Cianobacterias
Formación de los océanos
Eucariotas
02.5 13.5 1.523 0.544.5
LA BACTERIA
membrana plasmáticainclusiones
pared celular
flagelo
cilios
cromosoma
ribosomas
mesosomas
LA CÉLULA ANIMAL
Lisosoma
Mitocondria
Flagelo
Nucleolo
Cromatina
Envuelta
Membrana plasmática
REl
REr
Núcleo
Aparato de Golgi
Ribosomas
Peroxisoma
Centriololos
Microtúbulos
Microfilamentos
Cilios
LA CÉLULA VEGETAL
Tonoplasto
MitocondriaRibosomas
Aparato de Golgi
Plasmodesmo
Cloroplasto
Peroxisoma
Membrana plasmáticaPared celular
REr
REl
Núcleo
Envuelta
Cromatina
Nucleolo
Microtúbulos
Vacuola
Microfila-mentos