Teoría Celular: Origen de la Vida y Procesos Celulares Esenciales

Resumen Biología

Generación espontánea o abiogénesis

La vida se origina a partir de la materia inerte (no viva).

Aristóteles (384 a.C- 322 a.C)

Defensor de la abiogénesis. Reconoció que un principio activo origina la vida.

Jan Baptiste Van Helmont (siglo XVII)

Su experimento fue colocar una camisa sudada con trigo, sometida a la oscuridad por 21 días y a partir de estos se creaba un ratón, “probando” que el principio activo era el sudor.
La objeción fue que esto aplicaba a seres inferiores, no a superiores como el hombre.

Francisco Redi (1668)

Su planteamiento fue que si los gusanos se originan de carne descompuesta, entonces al cabo de una semana debían aparecer gusanos en recipientes abiertos y cerrados. Al pasar una semana, ambas carnes estaban descompuestas, sin embargo, la tapada olía mal mientras que la destapada tenía moscas y gusanos. Su objeción fue que cortó el principio activo, es decir, el aire.
Luego, en vez de taparla, colocó una gasa. En esta se quedaron las moscas y sus huevos, y adentro no había nada.

Conclusión: al estar sellado las moscas no pudieron poner sus huevos y la carne no tuvo gusanos. A partir de ese momento surgió otra teoría, la biogénesis, la cual establece que la vida se origina de células preexistentes.

Anton Van Leeuwenhök (Comerciante holandés, 1675)

A través del primer microscopio que él mismo diseñó, observó gotas de lluvia estancada, hallando microorganismos a los que llamó “animálculos”, por lo que apoyó la abiogénesis.

John Needham (1745)

Su experimento fue calentar caldo en dos balones aforados, luego tapó uno. Y al cabo de una semana ambos estaban contaminados. Expuso que al tapar uno de los caldos impidió que las partículas de polvo y microorganismos cayeran dentro del caldo. Concluyó que la abiogénesis era cierta.

Biogénesis

Plantea que todo ser vivo proviene de vida preexistente.

Lázzaro Spallanzani (1767)

Repitió el experimento de Needham pero calentando por más tiempo los caldos. Luego de una semana el destapado estaba contaminado, pero el otro no.

Su conclusión fue que Needham no lo calentó lo suficiente, lo que causó que los microorganismos siguieran con vida, se generase otra vida y que el frasco tapado estuviese contaminado. Los seguidores de la abiogénesis exponen que al calentar por más tiempo, mató el principio activo (el aire).

A partir de esto se desató una polémica entre los dos bandos de principio activo, aire y nutrientes.

Louis Pasteur (Padre de la microbiología, 1822-1895)

Él fue un químico y bacteriólogo. Su hipótesis era que “La vida no se genera a partir de un caldo, ya que todo ser vivo se origina de una célula preexistente”. Su experimento fue calentar dos caldos moderadamente en períodos de tiempo. A uno le colocó un cuello de cisne esterilizado y al otro no, dando como resultado el primer caldo sin contaminarse y el otro contaminado.

Él garantizó la entrada del aire y los nutrientes, acabando con la polémica entre cuál era el principio activo. El aire entró al cultivo, pero las partículas de polvo y gérmenes quedaron atrapadas en el recodo del tubo.

PROPIEDADES DE LA MOLÉCULA DE H2O

H2O: Componente más abundante del planeta y de todos los seres vivos. Constituye 70% de su contenido.

H2O: Está formada por:

  • -2 átomos de H → electropositivo
  • -1 átomo de O → electronegativo.

Propiedades:

  1. Es estable, porque presenta enlaces covalentes y atrae moléculas cargadas, es decir, polares.
  2. El H2O es el disolvente universal por tener baja constante de disociación, tiene alta conductividad eléctrica y tiene capacidad de conducir electricidad.
  3. Produce puentes de hidrógeno, estos le otorgan una fuerza de cohesión elevada e implica alta tensión superficial.
  4. Capilaridad elevada: Asciende en los tallos y pequeñas ramas hasta la última hoja en un árbol de gran tamaño.
  5. Es un aislante térmico, el sudor está compuesto por sales, urea, pero mayormente H2O: Al evaporarse impide la deshidratación de los seres vivos. Se necesitan 540 calorías para evaporar 1 g de H2O.
  6. Posee un alto punto de ebullición (100°C), no pasa fácilmente a estado gaseoso, ni en el organismo, ni en masas de H2O.
  7. Ciertos gases como el O2 pueden disolverse en al agua.
  8. Posee alta fuerza de adhesión con otras moléculas, tanto orgánicas como inorgánicas.
  9. Por su alto calor específico, las masas de agua (lagos, lagunas, ríos, mares, etc) son estables.
  10. Su densidad es mayor en estado líquido, que sólido.

Metabolismo = Anabolismo + Catabolismo

El Metabolismo: proceso de obtención de moléculas orgánicas, a partir de la ruptura de las moléculas combustibles (Alimentos). Para mantener la estructura química en los seres vivos, se requiere de la energía proveniente del metabolismo (ATP).

En una reacción química:

Para formar C+D y A+B, los reaccionantes deben sufrir cambios energéticos. Y esa energía necesaria para su activación se le llama “Energía de Activación”.

Clasificación de las reacciones de acuerdo a su contenido (calórico):

  • Endotérmica: aquella que absorbe calor (Q) del medio, para sintetizar nuevos compuestos mediante la formación de enlaces, por lo cual es anabólica (síntesis).
  • Exotérmica: aquella que libera energía en forma de calor (Q), cuando ocurre la degradación de moléculas, por lo cual es catabólica (ruptura).
    Ejemplos:
    Anabólica: CO2 + H2O = C6H12O6
    Aeróbica: C6H12O6 = CO2 + H2O

Parte de la energía liberada en el metabolismo es calor (Q) y la otra es almacenada en forma de ATP.

El ATP: Adenosintrifosfato. Es la moneda energética de todo ser vivo.

Composición:

EL AMP: Adenosinmonofosfato (nucleótido de Adenina)
(al romperse un enlace a alta energía libera 5 kcal/mol)
(un enlace de baja energía, libera 2 o 3 kcal/mol)

Las enzimas

Moléculas orgánicas de naturaleza proteica que actúan como catalizadores biológicos, acelerando reacciones del organismo.

Características de las enzimas:

  • Son específicas para cada sustrato.
  • Son de naturaleza proteica.
  • Son catalizadores biológicos.
  • Poseen un sitio activo “Enzimático”.
  • Poseen una estructura tridimensional.
  • Sensibles a los PH y temperatura.

La proteína: es una molécula orgánica compuesta por aminoácidos, unida por enlaces peptídicos.

Formación de un enlace peptídico: se forma por un proceso de síntesis por hidratación.

Estructura de la proteína:

  • Lineal
  • Plegada
  • Helicoidales
  • Globulares
  • Hemoglobina

INHIBICIÓN DE ENZIMAS

Inhibidor: son iones o compuestos que ocupan el sitio activo enzimático, pero no participan en la reacción.

Tipos:

INHIBICIÓN COMPETITIVA

El inhibidor entra al sitio activo de la enzima, impidiendo la entrada del sustrato.
Luego, sale el inhibidor y el sitio activo queda libre para seguir reaccionando.

INHIBICIÓN NO COMPETITIVA

El inhibidor entra y destruye el sitio activo de la enzima y el sustrato no puede ser reconocido. Estos son llamados veneno enzimático.

Respiración Celular

Es un proceso de oxidación de moléculas combustibles para la producción de ATP.

Moléculas Combustibles: Carbohidratos, azúcares y proteínas.

Fermentación: es un proceso llevado a cabo por la acción de bacterias anaeróbicas y hongos levaderos.

Ecuación de la Respiración Aeróbica: C6H12O2 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 40 ATP

Pasos de la respiración aeróbica:

  1. Glucólisis o Glicólisis: proceso de ruptura de glucosa, hasta la formación de Acetil CoA (en todo el proceso actúa fosfofructoquinasa, es un complejo enzimático), en este paso se producen 14 ATP y ocurre en el citoplasma celular.
  2. Ciclo de Krebs: aquí ocurren una serie de procesos hasta la ruptura total de la glucosa, en este paso se producen 26 ATP, se produce en la matriz mitocondrial.
  3. Cadena respiratoria: serie de reacciones de óxido-reducción, donde cada 2eˉ producen 3 ATP.

Balance Total: Durante todo el proceso se producen 40 ATP.