Origen de la vida Flashcards
Evolución Biológica
Es el conjunto de transformaciones o cambios a
través del tiempo que ha originado la diversidad de
formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de
un «antepasado común».
* Los «organismos vivos» desde su «origen» no han
permanecido estáticos: evolucionan.
Selección Natural
Existe variación en la información genética.
* Selección en favor de la información genética que ayude a la
sobrevivencia y propagación (Fitness-aptitud biológica).
* El medio ambiente
es determinante y
es variable.
Fitness o Aptitud Biológica
Medida de la contribución genética de un organismo a la
generación siguiente.
* Cuantifica las generaciones posteriores que llevan los genes
de ese organismo.
Selección Natural
es el proceso por el
cual cambios genéticos que mejoran la
capacidad reproductiva se vuelven cada
vez más frecuentes y permanecen en las
sucesivas generaciones de una
población.
* Se cree que todos los organismos y sus
células descienden de un ancestro
común que evolucionó por selección
natural.
Alelo
Cada una de las formas alternativas que puede tener un mismo gen, se diferencian en su secuencia y esto
puede manifestarse en modificaciones concretas en su función.
Frecuencia alélica
La proporción que se observa de un alelo específico respecto al conjunto de los que pueden ocupar un locus determinado en la población.
equilibrio génico.
Si las frecuencias permanecen constantes de una generación a la siguiente, la población no está experimentando cambio evolutivo y se dice que está en equilibrio génico.
* La suma de las frecuencias de los alelos individuales estudiados para un determinado locus es igual a uno.
Selección Natural
Favorece a los genes que mejoran la capacidad de supervivencia y reproducción del organismo.
* Un alelo que confiera una ventaja selectiva aumentando el fitness del organismo tenderá a incrementar su frecuencia pudiendo incluso fijarse en la población.
Deriva Génica
-Es el cambio en la frecuencia de los alelos provocado por «muestreo» aleatorio de los genes de una generación a la siguiente.
-actúa más rápidamente que la selección para
reducir la variabilidad
genética.
Cuello de botella
Disminución drástica del tamaño poblacional que se presenta en una sola generación.
* La deriva génica puede causar la pérdida de varfabilidad genética en pequeñas poblaciones .
* Reducir la variabilidad genética significa que la población puede no ser
capaz de adaptarse a nuevas presiones de selección, como los cambios climáticos o la proporción de recursos disponibles.
Evolución y medicina
-El principio central es que los organismos distribuyen la energía y el tiempo a fin de eficientizar el éxito reproductivo en lugar de la salud o la longevidad.
* Distribución de cantidades finitas de energía entre el mantenimiento, el crecimiento, la reproducción y la defensa.
* Las interacciones ecológicas que influyen sobre el riesgo de mortalidad, la disponibilidad de nutrientes y la carga de agentes patógenos moldean las estrategias de distribución de energía a lo largo de la vida.
Compensación evolutiva
Los cambios evolutivos en un rasgo que mejoran el estado físico pueden estar vinculados a cambios en otros rasgos que disminuyen el estado físico
Experimento de Miller-Urey
- Condiciones prebióticas en los orígenes de la tierra.
- Fuentes de energía ( «erupciones volcánicas intensas tormentas eléctricas y lluvias torrenciales)
-H2O y CO2, CH4, NH3, H2
-poca variabilidad molecular
-mucha cantidad
-ausencia de oxigeno
en condiciones prebiotica se pueden formar en moleculas biologicas simples:
-aminoacidos
-azucares
-purinas
-pirimidinas
-formaldehido
-acido formico
-cianuro de hidrogeno
-acido acetico
-glicina
-acido lactico
-alanina
-sarcosina
-urea
-acido aspartico
-glucosa, ac. glutamico
Desarrollo de sistemas químicos complejos
Polimerización.
- Aminoácidos (enlace peptídico).
* Polipéptidos.
- Nucleótidos (enlace fosfodiéster).
* Polinucleótidos.
* Actualmente en las células.
- Proteínas (20 aminoácidos+ selenocisteína y pirrolisina).
- Ácidos nucleicos (4 nucleótidos).
Secuencia aleatoria de los primeros polímeros
Se podrían haber formado polímeros con actividad.
* Pudo haber existido alguno con actividad catalítica.
* Actividad catalítica crucial.- Polimerización.
Actividad auto catalítica de polimerización
Sería favorecida por la evolución.
* Este sistema auto catalítico tendría algunas
propiedades de lo que pensamos como una
característica de la materia viviente.
- Se reproduce.
- Compite con otros que dependen de los mismos
«nutrientes».
- Cualquier alteración en la tasa de reacción (temperatura,
nutrientes) origina que decaiga y «muera».
¿Qué polímeros tendrían esa actividad auto catalítica?
- En las células actualmente los catalizadores por excelencia son
polipéptidos. - No existe una manera conocida en la que un pollpéptido
pueda «reproducirse» a sí mismo dirigiendo específicamente
la formación de otra molécula con la misma secuencia que la
que le dio origen. - ¿Qué polímeros sí pueden hacer esto?
Los polinucleótidos sí pueden dirigir su
propia síntesis
- Aunque sus capacidades catalíticas sean limitadas.
- Esta capacidad auto catalítica depende del apareamiento
complementario de las subunidades de nucleótidos.
DNA
- No exhibe una actividad catalítica importante a destacar.
RNA
Ribozimas.
* Actividad catalítica destacable.
* Contracción de las palabras “ácido ribonucleico” y “enzima”
* Los sustratos son con frecuencia RNAs.
* Su actividad combina transesterlflcaclón e hidrólisis de un enlace
fosfodléster.
* Muchas son autocatalíticas.
Las moléculas auto replicativas experimentan
selección natural
- No son sólo estructuras lineales primarias.
- Conformación tridimensional por complementariedad
intramolecular. - No todas las «especies catalíticas» serán igualmente
«exitosas» en la mezcla replicativa y algunas predominarán.
Polimerización dirigida
-Sería favorecida por la selección natural sobre otras posibles actividades.
-Evolución de sistemas cooperativos que se replican con mayor eficiencia.
características del RNA
esenciales para la evolución
- Información codificada.
- Estructura primaria.
- Sirve como molde para su propia replicación.
- Información funcional.
- Actividad auto catalítica.
- Estructura plegada tridimensional.
- Interactúa selectivamente con otras moléculas y responde
a condiciones del medio ambiente.
La información fluye desde los polinucleótidos
hacia los polipéptidos
Hace 3,500 a 4,000 millones de años, sistemas auto replicativos de RNA mezclados con moléculas orgánicas incluyendo polipéptidos, comenzaron a evolucionar.
* Compitieron dependiendo de la precisión y la
velocidad para generar copias y de la estabilidad de las copias.
La información fluye desde los
polinucleótidos hacia los polipéptidos
- En las células modernas la eficiencia de la replicación depende exclusivamente de proteínas.
- Cualquier polinucleótido que ayudara a la síntesis de un polipéptido útil para enfrentar el medio ambiente hubiera sido de gran ventaja evolutiva.
En los sistemas primitivos …
Un RNA lleva la información genética para la síntesis de un polipéptido particular (código).
* Otro RNA actúa como adaptador uniendo a un amino ácido específico.
* Privilegiada la síntesis de proteínas útiles.
* P. ej. Catalizadores proteicos.
En los sistemas modernos …
- Una molécula de RNA juega un papel central dirigiendo la síntesis de polipéptidos (mRNA).
- En el proceso participan otros RNAs y proteínas sintetizados previamente (rRNAs y tRNAs).
Código Genético
- Diccionario de palabras de tres letras.
- Cada triplete de nucleótidos codifica para un aminoácido específico (no ambiguo).
- Hay más de un triplete que codifica para un determinado aminoácido (degenerado). Complementariedad necesaria en 2 de las posiciones de cada triplete.
- Es virtualmente el mismo en todos los organismos vivientes -sugiere que todas las células de hoy en día descienden de una
sola línea celular primitiva que evolucionó el mecanismo de la síntesis proteica.
Rol de las proteínas en los orígenes de la vida
- Espacio de secuencia.
- Posibles secuencias teóricas que pudieron haberse generado por combinaciones de los 20 aminoácidos.
- Número astronómicamente elevado.
- Atributos funcionales dentro de la célula.
Biología sintética
se define como la síntesis de biomoléculas o ingeniería de sistemas biológicos con funciones nuevas que no se encuentran en la naturaleza.
Péptidos pequeños con actividad catalítica
Polimerización
Demostración de que puede ocurrir en ausencia de catalizadores enzimáticos complejos aunque sea sin estéreo especificidad.
* Es más probable obtener péptidos cortos de manera espontánea que cadenas
nucleotídicas.
Condensación fragmentada de cadenas polipeptídicas
- la insolubilización (precipitación) permite
remover los productos y desplazar el equilibrio de la reacción. - Podría acumularse en los espacios hidrofóbicos de
las membranas. - Centro (asterisco) catalítico
Biopolímeros que «nunca nacieron»
- Secuencias primarias que jamás existieron o que tal vez no persistieron hasta la actualidad por falta de función relevante.
- Función está íntimamente relacionada con el
plegamiento espacial. - Las estructuras tridimensionales deben ser
resistentes a la degradación. - Proteasas (proteínas).
- Nucleasas (RNA).
Evolución biológica es competencia
- Proteínas y RNAs que se sintetizan bajo el control de
ciertas moléculas, no facilitarán a su vez la «reproducción»
de esas especies moleculares a menos que se mantengan
cerca de ellos. - Beneficiaría Igualmente a especies moleculares
competitivas que hubiera en el entorno y no contribuiría
únicamente a la selección de la molécula que le dio origen.
Moléculas anfipáticas en el «caldo primitivo»
- Una parte hldrofóblca (Insoluble en agua) y otra parte
hldroflllca (soluble en agua). - Al ponerlas en agua se agregan espontáneamente formando
blcapas. . . - Crean vesículas de contenido acuoso,
aislado del medio externo.
Las membranas definieron la primer célula
En ese momento moléculas de RNA/proteína
podrían ser seleccionadas no solamente por
su propia estructura y función sino por el
efecto de otras moléculas en el mismo
compartimiento.
