AUTOEVALUACIÓN - Capítulo 4. Las células: Introducción

Indique cual de los siguientes enunciados referidos al origen de la vida es verdadero:

Principio del formulario

1. la formación de una atmósfera con oxígeno libre se produjo por la actividad de organismos de respiración aeróbica

2. A. Cairn-Smith sugirió que la formación de polímeros pudo haber ocurrido en las superficies minerales de las arcillas

3. las explicaciones de Oparin y de Fox acerca del origen de la vida coinciden en el tipo de modelo de sistema polimolecular que propone cada uno de ellos

4. en la secuencia de acontecimientos que dieron lugar al origen de la vida, se supone que las membranas biológicas se conformaron luego de haberse establecido las primeras células heterótrofas

Ordene los siguientes acontecimientos (asignados a las los números del 1 al 6) de acuerdo a cómo pudieron suceder a lo largo de la historia de la vida (ingrese números del 1 al 6)

Principio del formulario

1. aparición de la capacidad de realizar fotosíntesis aerobia

2. aparición de la capacidad de síntesis orgánica prebiótica

3. aparición de la respiración celular anaerobia

4. aparición de las primeras células

5. aparición de la capacidad de realizar respiración celular aerobia

6. formación de ozono

Cuestionario:1. Distinga entre los siguientes conceptos: heterótrofo/autótrofo; autótrofo

quimiosintético/autótrofo fotosintético; procariota/eucariota; microscopio óptico/microscopio electrónico de transmisión/microscopio electrónico de barrido.

2. ¿Por qué habrían sido necesarias fuentes de energía para la síntesis de moléculas orgánicas simples en la Tierra primitiva?

3. Aunque hay cierta incertidumbre acerca de la mezcla exacta de gases que constituyeron la atmósfera primitiva, hay acuerdo general en que no había oxígeno libre. ¿Qué propiedades del oxígeno hubieran hecho la evolución química improbable en una atmósfera con O2?

4. Un acontecimiento crucial en el origen de la vida fue la formación de una membrana que separó los contenidos de las células primitivas del medio circundante. ¿Por qué fue esto tan crítico?

5. ¿Por qué los científicos no se inclinan por el DNA como el primer polímero autorreplicante?

6. Algunos científicos piensan que en otros planetas de nuestra galaxia puede haber cierta forma de vida. Si usted tratara de hallar esos planetas, ¿qué características debería buscar?

7. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de estudiar células con el microscopio electrónico de transmisión y con el microscopio electrónico de barrido? ¿Y cuáles las que presentan microscopios ópticos especiales como el de contraste de fase, el de interferencia diferencial y el de campo oscuro?

Respuestas:

1.Distinga entre los siguientes conceptos: heterótrofo/autótrofo; autótrofo quimiosintético/autótrofo fotosintético; procariota/eucariota; microscopio óptico/microscopio electrónico de transmisión/microscopio electrónico de barrido.

Un heterótrofo es un organismo que depende de fuentes externas de moléculas orgánicas para obtener su energía y sus moléculas estructurales. Un autótrofo es un organismo que se alimenta a sí mismo, es decir, un organismo que puede sintetizar sus propias moléculas orgánicas ricas en energía a partir de moléculas inorgánicas simples. Los autótrofos son los organismos fotosintéticos, quienes pueden utilizar la energía del Sol en forma directa.

Un autótrofo quimiosintético es un autótrofo que, para sintetizar moléculas orgánicas y dar energía a sus procesos vitales, utiliza la energía que liberan reacciones inorgánicas específicas. Un autótrofo fotosintético utiliza la energía del Sol de tal manera de sintetizar las moléculas orgánicas que necesita a partir de sustancias inorgánicas simples.

Un procariota es un organismo unicelular que no posee membrana nuclear, ni organelas envueltas por membranas, y que, además, tiene el material genético en forma de una molécula larga y circular de DNA con una variedad de proteínas débilmente asociadas. Un eucariota es una célula con un núcleo bien diferenciado separado por una membrana nuclear. El material genético se encuentra en forma de cromosomas que contienen DNA y proteínas histónicas. Las células eucarióticas sí poseen organelas envueltas en membranas.

El microscopio óptico emplea luz (enfocada por lentes de cuarzo o vidrio) para iluminar el espécimen; tiene un poder de resolución de 200 nanometros. El microscopio electrónico de transmisión emplea haces de electrones de corta longitud de onda en lugar de rayos de luz, enfocados por anillos magnéticos. Los haces son transmitidos a través del espécimen. Tiene un poder de resolución de 0,2 nanometros. El microscopio electrónico de barrido también utiliza haces de electrones y anillos magnéticos. El patrón formado por los electrones dispersados genera una imagen que se registra en una pantalla de televisión y provee una vista tridimensional de las superficies estudiadas. El poder de resolución de este microscopio es de, aproximadamente, 10 nanometros.

2.¿Por qué habrían sido necesarias fuentes de energía para la síntesis de moléculas orgánicas simples en la Tierra primitiva?

Para que se pudieran sintetizar moléculas orgánicas simples, las moléculas presentes en la atmósfera primitiva tuvieron que ser reducidas a sus átomos constitutivos. Se necesitó energía para romper los enlaces químicos en estas moléculas antes de que los átomos pudieran organizarse en moléculas más complejas. También, las moléculas orgánicas más simples tuvieron una estructura más complicada y ordenada que las pequeñas moléculas de gas.

3.Aunque hay cierta incertidumbre acerca de la mezcla exacta de gases que constituyeron la atmósfera primitiva, hay acuerdo general en que no había oxígeno libre. ¿Qué propiedades del oxígeno hubieran hecho la evolución química improbable en una atmósfera con O2?

Si el oxígeno hubiera estado presente, cualquier molécula orgánica simple que se hubiera formado habría sido oxidada a dióxido de carbono y agua inmediatamente. No habría habido oportunidad para que se acumulara ninguna cantidad de moléculas orgánicas. La propiedad más importante del oxígeno en este contexto es su gran afinidad por los electrones, los cuales se encuentran en un nivel de energía más bajo en el dióxido de carbono y en el agua que en los compuestos orgánicos. Esta afinidad del oxígeno por electrones y la tendencia de los electrones a dirigirse hacia el nivel de energía más bajo habrían impedido la evolución química.

4.Un acontecimiento crucial en el origen de la vida fue la formación de una membrana que separó los contenidos de las células primitivas del medio circundante. ¿Por qué fue esto tan crítico?

La membrana permitió que el ambiente interno de la célula primitiva fuera diferente del ambiente externo. La membrana, por lo tanto, permitió el mantenimiento estructural y químico de la célula.

5.¿Por qué los científicos no se inclinan por el DNA como el primer polímero autorreplicante?

El DNA necesita de las proteínas para replicarse y, a su vez, las proteínas necesitan de la información que provee el DNA para sintetizarse. Este dilema acerca de quién tuvo primacía se convirtió en el viejo acertijo: “¿quién fue primero, el huevo o la gallina?”. Entre las muchas hipótesis propuestas por las cuales se postula que el RNA fue el primer polímero autorreplicante se encuentra el hecho de que el DNA es una molécula relativamente más compleja y de doble cadena, mientras que el RNA que es una molécula relativamente más simple.

6.Algunos científicos piensan que en otros planetas de nuestra galaxia puede haber cierta forma de vida. Si usted tratara de hallar esos planetas, ¿qué características debería buscar?

Los estudiantes pueden dar una variedad de respuestas aquí. Las formas de vida podrían ser diferentes a como las concebimos en la Tierra. Las característica más posibles e importantes, sin embargo, deberían incluir lo siguiente:

a) Una fuente de energía, presumiblemente el Sol, a una distancia del planeta tal que pueda llegar suficiente energía como para mantener la vida, pero no tanta como para romper las frágiles uniones químicas.

b) Aproximadamente el tamaño y la densidad de la Tierra. El planeta sostiene suficiente atmósfera que lo protege, pero no tanta atmósfera que impida que los rayos del Sol lleguen a la superficie.

c) Agua

d) Temperaturas en un rango tal que cantidades significativas de agua estén en estado líquido al menos en parte del planeta.

e) Tan antiguo como para que el tiempo transcurrido diera lugar a la evolución.

7.¿Cuáles son las ventajas y desventajas de estudiar células con el microscopio electrónico de transmisión y con el microscopio electrónico de barrido? ¿Y cuáles las que presentan microscopios ópticos especiales como el de contraste de fase, el de interferencia diferencial y el de campo oscuro?

El microscopio electrónico de transmisión tiene la mejor resolución (0,2 nanometros) y provee una clara imagen del detalle ultraestructural. Las desventajas incluyen la necesidad de teñir, fijar, cortar, deshidratar y, por lo tanto, matar al espécimen. El microscopio electrónico de barrido (poder de resolución=10 nanometros) provee una imagen vívida de la estructura tridimensional de las células y de las estructuras celulares. Sin embargo, la preparación de los especímenes es muy trabajosa, y consiste en el sombreado y secado por congelamiento de los especímenes. Este proceso no solamente resulta en la muerte del espécimen en estudio, sino que también genera dudas acerca de cuán real es la imagen observada. Los microscopios de contraste de fases, de interferencia diferencial y el de campo oscuro permiten estudiar organismos vivos. A pesar de que estos microscopios tienen un limitado poder de resolución y, por ende, no son muy claros en cuanto al detalle de lo que se observa, permiten a veces observar cosas que no son visibles con los otros microscopios.