Embed Size (px)
DESCRIPTION
Resum del tema 2 sobre l'origen de la vida de la matèria de Ciències del Mon Contemporani.
Citation preview
Unitat 2:L’Origen de la vida
Què és la vida?
Com sorgeix la vida?
Com han anat evolucionant els éssers vius?
Podem crear vida artificialment?
► Introducció
A. Concepte de vida
B. Inici de la vida
C. Història de la vida a la Terra
D. Modificar la vida
Introducció
La vida, introducció
1. Buscar explicació a l’origen de la vida
2. Buscar formes de crear vida artificial
La vida, introducció
La vida, concepte
A nivell religiós
La vida va sorgir per un acte de creació
divina
1. Buscar explicació a l’origen de la vida
Aristòtil: La vida va sorgir espontàniament a partir de matèria inerta
(generació espontània)
Observacions a nivell científic per fer deduccions sobre la vida i el seu origen
La vida, concepte
Pasteur (S.XIX): Demostra la falsedat de la generació espontània
A.Oparin i J.Haldane (1930)Proposen processos que originaren les molècules essencials de
la vida
La vida, concepte
La Terra primigènia va experimentar un llarg període d’evolució química previ a
l’aparició de la vida
2. Buscar formes de crear vida artificial
Enginyeria genètica(resolució de problemes energètics, ambientals, mèdics o
alimentaris)
A. Concepte de vida
La vida, concepte
1. Definició de vida
La vida, concepte
Molt difícil de definir!!
Possibles definicions
La vida és C, O, N, H = diferents d’àtoms organitzats en mol·lècules de diverses
mides
La vida són proteïnes, àcids nucleics, lípids i glúcids
Què ens permet diferenciar éssers vius i éssers inerts
No n’hi ha prou
2. Propietats de la vida (4)
1. Autopoesi
La vida, concepte
2. Metabolisme
3. Reproducció
4. Evolució
1. Autopoesi
La vida, concepte
Capacitat d’autorenovar-se
2. Metabolisme
La vida, concepte 2. Metabolisme
Conjunt de canvis químics i de consum d’energia que fa tot ésser viu per automantenir-se
(incorporar i processar matèria i energia de l’entorn)
3. Reproducció
La vida, concepte
Capacitat de donar lloc a nous éssers vius amb material genètic similar
Mutacions
4. Evolució
La vida, concepte
Canvis que ha anat experimentant la vida des de que es va originar
Selecció natural
ActivitatLa vida,
concepte
En el text següent es pretén resumir les propietats de la vida explicades:
“ La vida es manté i es regenera a si mateixa a partir de canvis químics que processen matèria i energia. És portadora d’un programa capaç de crear un ordre intern enmig del desordre del món inanimat. I no solament perpetua aquest programa, transmetent-lo a la descendència, sinó que és capaç d'adaptar-se a un món canviant a partir de les variacions que experimenta espontàniament”
• Quina frase del text es refereix a cadascuna de les propietats de la vida? Justifica la resposta.
B. Inici de la vida
La vida, origen
La vida, origen
Primers estudis: L.Pasteur (1860)
Comença l’estudi de l’origen de la vida
1r. Demostra la presència de microorganismes en l’aire
2n. Demostra la falsedat de la teoria de la generació
espontània
La vida, origen
Experiment dels “matrassos de coll de cigne”
Teories per explicar l’origen de la vida
1. Atmosfera i hidrosfera primitives
2. Els fons marins
3. L’espai exterior
Basades en:
1. Atmosfera i hidrosfera primitives
La vida, origen
Evolució química gradual des dels gasos de l’atmosfera primitiva fins les primeres cèl·lules
formades
A. Oparin (1924)
Teoria de l’origen de la vida (Teoria d’ Oparin–Haldane):
-Atmosfera com la d’Oparin
-Introdueix concepte de sopa còsmica: aigües oceàniques en zones intermareals enriquides en matèria orgànica on es formaren les primeres estructures amb capacitat per autoreplicar-se
J.Haldane (1929) La vida, origen
La vida, origenH. Urey i S.Miller (1953)
Pregunta: Poden els compostos orgànics generar-se en condicions similars a la de la Terra primitiva?
MÈTODE
Conclusió: els compostos orgànics es generen en l’atmosfera primitiva
RESULTATS
Mescles de gasos de l’atmosfera primitiva
Descàrregues elèctriques
Elevades temperatures
La vida, origen
Gasos de l’atmosfera primitiva: H., metà,
amoníac i vapor d’aigua
Descàrregues elèctriques (electròdes)
Elevades temperatures (80ºC)oceà
La vida, origen
Resultat: síntesi de mol·lècules orgàniques precursores dels éssers vius a partir de compostos inorgànics en un ambient aqüós (oceà) amb energia elèctrica (llamps) i a
temperatures altes.
Conclusió: els compostos orgànics es generen en l’atmosfera primitiva
Posteriorment:Variant lleugerament composició atmosfera i amb rajos
UV es van obtenir aa, adenina (DNA) i glúcids.
2. Els fons marins
La vida, origen
1960 Científics en desacord amb l’atmosfera de Urey i Miller
L’atmosfera primitiva havia de ser més rica en òxids de carboni i més pobra en metà i amoníac
Si es repeteix l’experiment amb aquest canvi, molta menys síntesi de mol·lècules orgàniques
Busquen nous escenaris
La vida, origen
1970: Descobriment xemeneis hidrotermals (al fons dels oceans)
La formació de les primeres molècules
orgàniques (i la seva unió per formar molècules més complexes)
es va donar dins de cavitats de roques
volcàniques formades a partir d’erupcions
submarines
La vida, origen
Punts a favor d’aquesta teoria:
• Origen de la vida independent de l’atmosfera primitiva
•Ambient més tranquil (No meteorits ni cometes)
3. L’espai exteriorLa vida, origen
Anàlisi de meteorits: contenen substàncies bàsiques per la vida
La molècules orgàniques van arribar
de l’espai
Inici de la Terra, impactes freqüents
Minúsculs éssers vius (com bacteris) van
arribar amb els meteorits
C. Història de la vida a la Terra
La vida, història
1. Els primers pobladorsLa vida, història
Fa 3900-3500 m.a. a partir de l’evolució química de les primeres molècules orgàniques es forma una
cèl·lula primitiva de la qual derivarem tots els éssers vius
Cèl·lula primitiva = cèl·lula procariota??
Petita
Sense nucli
Estructura interna senzilla
Aquàtica
Cèl·lula primitiva
Heteròtrofa: obtenia matèria orgànica del medi
Metabolisme anaèrobi: podia disposar d’energia en absència d’oxigen
La vida, història
1
La vida, història
Part de les cèl·lules primitives heteròtrofa
Evolució cap a cèl·lula autòtrofa capaces de sintetizar substàncies essencials pel seu metabolisme a partir de substàncies inorgàniques
Autòtrofa fotosintetitzadora- Font d’energia: la llum- Font d’H: l’aigua
Selecció natural (menys nutrients orgànics a
l’ambient, es seleccionen els que són capaços de
sintetitzar) cianobacteris
La vida, història
Cèl·lula autòtrofa fotosintetitzadora
Allibera ↑↑↑ Oxigen
(en la fotosíntesi, pel trencament de H2O)
Per la majoria de organismes l’Oxigen era letal (contaminant atmosfèric)
Apareixen mutants resistents a l’oxigen
Organismes aeròbics (molt més eficaços per obtenir energia)
2
Nostoc sp
Cèl·lula fotosintetitzadora i aeròbia
Es diversifiquen en diferents tipus
Enriqueixen l’atmosfera d’oxigen i es forma la
capa d’ozó
La vida, història
Des de fa uns 1000-700 m.a. hi ha el nivell
d’oxigen actual
3
2. Aparició dels eucariotesLa vida, història
Fa 1500 m.a. fusió de dos microorganismes diferents (bacteris: Thermosplasma
i espiroqueta)
Simbiosi
Cèl·lula més complexa (les nostres cèl·lules són eucariotes)
Cèl·lula eucariota (primera)
4
Thermosplasma
espiroqueta
La vida, història
Posteriorment fusió d’ un tercer
microorganisme que dóna lloc als actuals
mitocondris(orgànuls que
permeten aprofitar l’oxigen per obtenir
energia)
Cèl·lula eucariota amb mitocondris5
Posteriorment fusió de un quart microorganisme
(bacteri fotosintètic) que dóna lloc als
Cloroplasts
Cèl·lula eucariota amb mitocondris i cloroplasts6
La vida, història
Simbiosi Thermosplasma i espiroqueta
Cèl·lula eucariota (primera)
Cèl·lula eucariota amb mitocondris
Cèl·lula eucariota amb mitocondris i cloroplasts
Fusió de un tercer microorganisme (permet aprofitar l’oxigen per obtenir energia)
Fusió de un quart microorganisme (bacteri fotosintètic)
Endosimbiosi serial (Margulis): hipòtesi més acceptada de l’origen de les cèl·lules
eucariotes
La vida, història
Cèl·lula eucariota
Nucli separat de la resta per doble
membrana
Microtúbuls que li possibiliten tenir formes
molt diferents
Estructura interna
complexa
Orgànuls
La vida, història
Giardia
Cèl·lula procariota i cèl·lula eucariota
La vida, història
3. Vida als mars i colonització de la terra
La vida, història
Primers éssers vius habitaven ambients aquàtics
Problemes que plantejava el medi aeri:
Manca d’aigua
Llum intensa
Excés d’oxigen
Falta de sosteniment i dificultat de desplaçament
La vida, història
Fa 800 m.a. organismes unicel·lulars comencen a colonitzar superfícies humides
Primers organismes amb estructures que eviten la pèrdua d’aigua i
protegeixen de la radiació solar
7
Parets cel·lulars
Cutícules
Secrecions gelatinoses
Escorces
Exoesquelets
Fa uns 670 m.a. en ambients aquàtics apareixen
Primers Organismes pluricel·lulars8
La vida, història
Apareixen un gran nombre de grups nous d’organismes
aquàtics
Diversitat enorme
Poc a poc aniran habitant la terra ferma
La vida, història
Primer (450 m.a. fòssils més antics) ho fan les
plantes (importants les llavors per superar la
dessecació)
Organismes pluricel·lulars enTerra ferma9Després (400 m.a.) ho
fan els animals (semblants a petits
artròpodes animals)
D. Modificar la vida
La vida, modificació
La vida, modificació
1. Enginyeria genètica
Definició: Manipulació i modificació de la informació
genètica (DNA) d’un ésser viu mitjançant la introducció de gens d’altres organismes o modificant els gens propis.
S’aprofiten processos naturals propis
dels microorganismes
La vida, modificació
Elements utilitzats en enginyeria genètica
a. Plasmidis: fragments de material genètic presents en
molts bacteris que es reprodueixen amb
independència de la resta del material genètic bacterià
b. Retrovirus: tipo de virus el material genètic dels quals pot integrar-
se en el DNA de la cèl·lula que infecta
1. Vectors Elements que permeten introduir la nova informació genètica
La vida, modificació
2. Enzims de restricció
Enzims que tallen el DNA en llocs
precisos (llocs diana)
La vida, modificació
Processos bàsics de l’ enginyeria genètica
La vida, modificació
Exemples d’aplicacions pràctiques
1. Síntesi d’insulina per a diabètics
1. Síntesi d’hormona de creixement
En ambdós casos s’introduiex el gen humà en bacteris i
aquests produeixen la insulina o la hormona
de creixement
La vida, modificació
2. Els vegetals transgènics
Què els fa especials?
A partir de les seves cèl·lules es pot regenerar tota la planta sencera
Els canvis genètics que introduïm en aquestes cèl·lules passaran a totes les cèl·lules de la planta
(incloses les cèl·lules reproductores)
La vida, modificació
La vida, modificació
La vida, modificació
Utilitat de l’enginyeria genètica l’agricultura
1. Aconseguir cultius amb més rendiment
2. Controlar la conservació i maduració dels fruits
3. Obtenir resistència a les plagues i herbicides
4. Produir substàncies terapèutiques
La vida, modificació
La vida, modificació
Riscos de l’enginyeria genètica l’agricultura
• Com afectarà l’ésser humà el consum d’aquests productes?
• Com afectarà els ecosistemes?
• Podem perdre la diversitat biològica natural?
La legislació vigent diu que els productes transgènics han d’anar degudament etiquetats
La vida, modificació
La vida, modificació
3. Vida artificial
Utilitat de crear vida artificial (exemples)
1. Crear bacteris capaços de digerir CO2 i residus
2. Crear bacteris capaços de produir biocombustibles
3. Crear bacteris capaços de produir medicaments
La vida, modificació
Què s’ha aconseguit fins ara?
Mycobacterium genitalium: s’ha cerat artificialment el seu cromosoma
Procés descrit al llibre
La vida, modificació
Què falta aconseguir encara per poder crear vida artificial?
S’han de crear la resta de components de la cèl·lula a partir de la informació continguda
en el cromosoma creat artificialment
