Download Organismos que necesitan oxígeno para vivir. Respiración celular

Tema 3 CMC - ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA
Conceptos Tema 3
Aerobios o aeróbicos: Organismos que necesitan oxígeno para vivir.
Respiración celular: Metabolismo aerobio o aerobiosis: proceso que usa el oxígeno para
obtener energía.
Anaerobios o anaeróbicos: Organismos que no utilizan oxígeno en su metabolismo.
Fermentación: Se trata de un proceso anaeróbico (no utiliza oxígeno), en el que tienen lugar
reacciones químicas que dan lugar a un compuesto orgánico. La fermentación es típica de
levaduras y de algunas bacterias. El tipo de compuesto final caracteriza los diferentes tipos de
fermentación (alcohólica, láctica o acética).
Organismos autótrofos: Se alimentan de sustancias inorgánicas (no necesitan nutrirse de otros
seres vivos): por ejemplo, las plantas (las plantas utilizan la fotosíntesis).
Organismos heterótrofos: Deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por
otros organismos vivos: por ejemplo, multitud de bacterias y los animales.
Polimeración: Proceso químico por el que varias moléculas se unen para formar un polímero.
Polímero: Molécula de gran peso, macromolécula (generalmente orgánica), formada por la
unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
Catálisis: Proceso por el cual se incrementa la velocidad de una reacción química. Implica la
presencia de una sustancia, llamada catalizador, que acelera el proceso.
Catalizador: sustancia que promueve las reacciones químicas.
Células eucariotas: Células con núcleo.
Núcleo: Un compartimento en el interior de la célula que alberga el material genético.
Células procariotas: Células sin núcleo. Casi sin excepción se trata de organismos unicelulares
(formados por una sola célula). El ejemplo típico son las bacterias.
Citoplasma: En una célula eucariota, el citoplasma es la parte que se encuentra entre el núcleo
y la membrana.
Ácido nucleico: Molécula de gran tamaño (polímero) formada por la unión de moléculas más
sencillas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido se compone de tres moléculas: un azúcar, una
base nitrogenada y un ácido fosfórico. Si el azúcar es ribosa, tendremos ácido ribonucleico
(ARN); si es desoxirribosa, tendremos ácido desoxirribonucleico (ADN).
Aminoácido: Un tipo de molécula orgánica. El encadenamiento de aminoácidos constituye las
proteínas. Existen 20 aminoácidos diferentes que forman parte de las proteínas de los seres
vivos.
Filogenia: Rama de la biología que estudia el origen de las especies, investigando sus
antecesores y sus relaciones en el transcurso del tiempo.
Fósil: Resto mineralizado de seres vivos (animales o vegetales) o las huellas (pisadas,
madrigueras y rastros) que han quedado de su actividad biológica.
Fotosíntesis: Conjunto de reacciones químicas que transcurren en plantas, algas y algunas
bacterias, mediante las que obtienen materia orgánica a partir de luz y materia inorgánica. En
la fotosíntesis oxigénica, que es la que realizan las plantas, las algas y las cianobacterias, se
desprende oxígeno.
Cianobacterias: Son un tipo de bacterias capaces de realizar fotosíntesis oxigénica (en la que
se desprende oxígeno). Son los únicos organismos procariotas que llevan a cabo ese tipo de
fotosíntesis.
Metabolismo: Conjunto de reacciones y procesos por los que los alimentos se degradan,
absorben y transforman en productos complejos o en otros más simples, con liberación de
energía.
Mutación: Alteración en la información genética de un organismo, que produce un cambio en
sus características, un cambio que se puede transmitir a la descendencia.
Visión estereoscópica: Visión con dos ojos, que produce la sensación de una imagen en tres
dimensiones, pues las dos imágenes captadas son procesadas a la vez por el cerebro. Requiere
unos ojos en posición más o menos frontal.
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA
- Teorías religiosas: Un ser supremo creó la vida en la Tierra.
- Teoría de la generación espontánea: La vida aparece de forma espontánea, cuando las
condiciones son las adecuadas. Así, insectos o gusanos surgen no sólo de sus progenitores,
sino de sustancias como la materia orgánica en descomposición o el fango.
Louis Pasteur demostró que los seres vivos sólo proceden de otros seres vivos (la generación
espontánea es falsa).
- Teoría del origen cósmico de la vida: La vida llegó a la Tierra por microorganismos
provenientes del espacio e impulsados por la radiación proveniente de las estrellas.
- Teoría de la evolución química de la vida: La vida es el resultado de una evolución química,
previa al desarrollo biológico.
Las moléculas químicas necesarias para generarse vida son agua, metano, amoníaco, dióxido
de carbono, sulfuro de hidrógeno, etc., que en condiciones adecuadas (distancia adecuada
entre la Tierra y el Sol, atmósfera terrestre que permite un eficaz efecto invernadero y una
temperatura suave) generaron compuestos orgánicos más complicados, (aminoácidos,
componentes de los nucleótidos, hidratos de carbono, etc.) y posteriormente los polímeros de
interés biológico como proteínas y ácidos nucleicos y, por último, las primeras células
primitivas.
- Teoría de la génesis mineral: Las moléculas sencillas se depositaron sobre arcilla, en donde
reaccionaron formando moléculas más grandes (polimeración), facilitando las reacciones
químicas posteriores.
- Teoría del origen de la vida en el fondo de los océanos: La vida se originó en las fuentes
hidrotermales, situadas en el fondo de los océanos, en las dorsales oceánicas. Las erupciones
volcánicas en estas zonas emiten las moléculas químicas básicas y la temperatura adecuada
favorece las reacciones químicas posteriores.
LAS MOLÉCULAS DE ARN Y ADN
El ácido ribonucleico (ARN) fue el primer polímero con propiedades estructurales, con
capacidad de archivo de información genética y capacidad catalítica. Se formó en los mares
primitivos ricos en aminoácidos y proteínas.
Con la posterior evolución apareció el ácido desoxirribonucleico (ADN), molécula más estable,
y que contiene hoy en día la información biológica de los seres vivos.
EVOLUCIÓN DE LAS CÉLULAS
La aparición en las células de una membrana que separó el medio ambiente del medio interno
fue decisiva en la evolución celular.
Esto favoreció la existencia de un metabolismo que permitió a las primeras células obtener la
energía, mediante la nutrición, para evolucionar y reproducirse.
Las primeras células fueron bacterias heterótrofas anaeróbicas, capaces de obtener alimento y
energía de su propio ambiente.
Posteriormente las primeras células evolucionaron originándose las cianobacterias,
desarrollando su propio mecanismo de obtención de energía: la fotosíntesis (que utiliza la
energía solar convirtiéndose dióxido de carbono en hidratos de carbono, desprendiéndose
oxígeno).
La atmósfera se fue cargando de oxígeno, que resultó perjudicial para los organismos
anaeróbicos (como si fuera un veneno), eliminándose gran cantidad de ellos, si bien algunos
subsistieron pues se refugiaron en lugares donde no hay oxígeno. Entonces aparecieron las
bacterias heterótrofas aeróbicas, las cuales usan el oxígeno de la atmósfera para obtener
energía de los nutrientes mediante la respiración celular, desprendiéndose dióxido de carbono.
Posteriormente las células eucariotas evolucionaron a partir de la asociación de células
bacterianas con organización procariota más simple.
EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS
- Teoría del fijismo y creacionismo: Cada especie fue creada independientemente y no
cambian (se mantienen invariables a lo largo del tiempo). Esta teoría antigua era contraria a la
evolución y hoy se ha demostrado falsa.
- Teoría del catastrofismo: La Tierra ha sufrido desastres geológicos, tales como el diluvio
bíblico, que destruyeron las especies existentes, produciéndose después la aparición de
nuevas especies. Esta teoría antigua también se ha demostrado falsa.
- Teoría evolucionista de Lamarck: Las especies evolucionan transformándose gradualmente
unas en otras.
Las especies se adaptan al medio, desarrollando los órganos que más usan y atrofiándose los
órganos que menos utilizan (la función crea el órgano). Estas modificaciones son heredadas
por sus descendientes (herencia de los caracteres adquiridos), transformándose gradualmente
unas especies en otras.
Hoy se sabe que esta teoría es incorrecta (los caracteres adquiridos no se heredan).
- Teoría evolucionista de Darwin-Wallace: Dada la elevada capacidad reproductora de los
seres vivos, normalmente nacen más descendientes de una especie que los que mueren, pero
sólo los mejor adaptados al medio sobreviven (selección natural). Éstos transmiten los cambios
de su organismo a la siguiente generación, con lo que las especies evolucionan, pues las
variaciones se van acumulando gradualmente. Con el tiempo se originan nuevas especies.
- Teoría sintética de la evolución: Es una síntesis de la teoría de Darwin y la genética de
Mendel. Aunque la mayoría de los genes son comunes a todos los individuos, existe un gran
número de genotipos diferentes. Esto es debido a un proceso al azar debido a las mutaciones
(cambios genéticos en la información genética almacenada en el ADN, transmitiéndose a la
descendencia) y por la combinación genética durante la reproducción sexual.
Por otro lado, la selección natural varía la proporción de los genes en cada población,
eliminando los genotipos menos ventajosos y beneficiando la combinación genética de los
individuos mejor adaptados a su ambiente, evolucionando poco a poco los individuos.
- Teoría neutralista: No es la selección natural sino el azar, el que hace que varíen las
poblaciones, en las que un gen mutado puede dispersarse sin tener ninguna ventaja selectiva.
- Teoría saltacionista: El cambio evolutivo no se produce de forma gradual, sino que en
muchos momentos avanza rápidamente. Hay periodos de estabilidad en la evolución y otros
momentos en los que ésta se produce a gran velocidad. La evolución se produce “a saltos”.
PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN
- Evidencias morfológicas: Se basan en la comparación de las semejanzas y diferencias del
mismo órgano en especies diferentes.
Los órganos homólogos de especies diferentes, como las extremidades de los vertebrados,
son el resultado de la evolución divergente de un órgano ancestral común, al adaptarse a
funciones diferentes.
Los órganos análogos, como el ala de una mariposa y el ala de un ave, tienen su origen en un
proceso diferente de adaptación a una función equivalente como el vuelo (convergencia
evolutiva).
- Evidencias paleontológicas: El estudio de los fósiles nos permite comparar especies del
pasado con especies actuales, y apreciar la evolución.
- Evidencias embriológicas: Aunque la forma inicial de los embriones de diferentes especies
se parecen, a medida que se desarrollan se van diferenciando, resumiéndose en esta
transformación el desarrollo evolutivo.
- Evidencias taxonómicas: La agrupación de organismos con características semejantes en
categorías taxonómicas resulta la consecuencia de un proceso evolutivo común.
- Evidencia de la Bioquímica comparada y biología celular: Existe una unidad química de
todos los seres vivos. El código genético es universal, con sólo algunas variaciones. Hay
muchos procesos metabólicos y fisiológicos comunes, como, por ejemplo, la respiración.
- Evidencias de secuencias de proteínas y de ADN: Las secuencias de nucleótidos de un
mismo gen o las secuencias de aminoácidos de una proteína, son semejantes para diferentes
especies.
- Evidencia cromosómica: Similitudes cromosómicas entre especies cercanas
evolutivamente.
LA BIODIVERSIDAD
La biodiversidad es la consecuencia del proceso evolutivo, apareciendo una gran diversidad de
especies. Una especie es un conjunto de organismos que tienen semejanzas morfológicas, se
pueden reproducir entre sí dando lugar a una descendencia fértil y no pueden reproducirse con
otras especies.
EL PROCESO DE ESPECIACIÓN
Si se produce un aislamiento geográfico (separación por barreras físicas, tales como
cordilleras, ríos u océanos) entre grupos de individuos de la misma especie, éste favorece el
aislamiento reproductivo (provocado por cambios anatómicos, fisiológicos, etc., que impiden
que se pueda llevar a cabo la reproducción entre individuos de ambos grupos), lo que puede
dar lugar a la aparición de dos o más especies diferentes a partir de una inicial.
LA CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
La clasificación de los seres vivos la realiza la taxonomía, que es una rama de la biología. Se
utiliza el sistema binomial; el nombre de una especie consta de dos palabras latinas, la primera
de las cuales corresponde al género.
ORIGEN DE LA ESPECIE HUMANA. LOS PRIMATES
El ser humano, Homo sapiens —homo indica el género— es la única especie viva de la familia
de los homínidos, dentro del orden de los primates.
Los primates son mamíferos y se remontan a unos 75 millones de años. Sus características
son las siguientes:
- Extremidades anteriores con gran movilidad, dedos prensiles y dedo pulgar oponible.
- Visión estereoscópica frontal, que permite calcular las distancias.
- Sistema digestivo poco especializado, lo que permite que la alimentación sea variada.
- Número de descendientes muy limitado, y muy dependientes de la madre tras el nacimiento.
EL PROCESO DE HOMINIZACIÓN
Las características de nuestra especie son consecuencia de un proceso evolutivo biológico
(hominización), y de otro proceso de evolución cultural (humanización).
El proceso de hominización se vio favorecido por un gran cambio climático, con la sustitución
de muchas zonas de selva africana por la sabana. Este cambio obligó a los homínidos a
abandonar la vida arborícola y modificar sus hábitos alimenticios.
Cambios que caracterizan el proceso de hominización:
- Se adquiere una postura bípeda y se utilizan las manos con una movilidad mayor, pasando a
ser una especie de pinzas de precisión.
- Las extremidades inferiores se hacen más largas, la articulación de la rodilla se modifica para
facilitar la posición erecta, el dedo pulgar del pie deja de ser oponible, los pies sólo se usan
para caminar y la columna vertebral adquiere forma de S.
- Desarrollo del cerebro, reducción de la zona facial.
- La dieta se diversifica.
- Desarrollo del lenguaje, y de las actividades sociales.
EL CEREBRO HUMANO
Es el responsable de las funciones relacionadas con la inteligencia. Tiene dos hemisferios,
derecho e izquierdo, cada uno con 4 lóbulos: frontal, temporal, parietal y occipital.
La parte más externa del cerebro es la corteza cerebral o córtex, formada por un enorme
número de neuronas interconectadas. Está dividida en el paleocórtex (relacionado con la
recepción de estímulos olfativos) y el neocórtex (en la especie humana está muy desarrollado
por medio de circunvoluciones y surcos, que aumentan su superficie).
El hemisferio izquierdo rige las funciones del lenguaje, los movimientos de la mano derecha y
la capacidad de análisis. El derecho controla el movimiento de la mano izquierda, la visión
espacial y la expresión de las emociones.
El lóbulo frontal controla funciones motrices, capacidades intelectuales, etc.
LA EVOLUCIÓN DE LOS HOMÍNIDOS
El origen de los homínidos se supone en África hace 6 o 7 millones de años.
Antecesores del Homo sapiens son el Australopithecus, Homo habilis, Homo erectus, hombre
de Neandertal, etc.