BIOCONTEXT 1

LA PARADOXA DE FERMI

La creença que l'univers conté moltes civilitzacions tecnològicament avançades, combinada amb la nostra manca d'evidències observacionals per donar suport a aquesta idea, és inconsistent. O bé la premissa és incorrecta (i, per tant, la vida intel·ligent és molt més escassa del que creiem) o bé les observacions actuals són incompletes (simplement encara no les hem detectat) o bé els nostres mètodes de recerca són incorrectes (no estem buscant els indicadors correctes).

QUE ÉS LA VIDA?

Amb aquesta resposta ja ens introdueix, doncs, a un tema central en biologia: Què és la vida? Vostè diu que és una trampa lingüística, en el seu llibre que justament va titular així(10).Sí, nosaltres diem que s’utilitza com si fóra un nom, i seria més adequat considerar-ho com a verb.

Podria donar-nos una definició de la vida, de tota manera?Sí, vegem... Es pot dir que és un sistema de matèria que pot escollir, que té identitat. I per què té identitat? Perquè té membrana, sempre té una membrana que defineix l’objecte respecte al medi en què es troba. És un sistema sempre actiu, amb un gran intercanvi de components i, a més a més, hi ha un flux de matèria i energia de forma que pot automantenir-se. Ací està la diferència; un virus es comporta com un ésser viu si està dins d’una cèl·lula, però per ell mateix, tot sol, es comporta com si fóra un granet de sal.

Fragment d’una entrevista a la professora Lynn MargulisPodeu llegir-la sencera a http://www.uv.es/metode/numero31/12_31.html.

BASES BIOQUÍMIQUES DE LA VIDA

Per què el carboni?

Que són les biomolècules?

Importància de l’aigua.

LA QUÍMICA DEL CARBONI

Un àtom de C pot establir 4 enllaços covalents amb altres àtoms.

Si els altres àtoms són de carboni es poden formar cadenes lineals o ramificades i estructures en forma d’anelles.

Els compostos amb estructures de carboni pròpies de la matèria viva s’anomenen compostos orgànics, que sovint estan formats per molts àtoms i s’anomenen macromolècules.

ALTERNATIVES AL CARBONI.

Sofre (S). Pot formar anells i cadenes, però no estructures ramificades.

Segons la composició mitjana de l’univers els candidats es redueixen a 3 elements, el carboni, el nitrogen i el silici.

El N és un bon candidat, però tendeix a formar N2, que és molt estable.

El Si, té una massa elevada i els enllaços covalents són menys estables que en el cas del carboni.

No podem assegurar que no hi hagi algun lloc a l’Univers on una combinació diferent de circumstàncies hagi fet possible la vida basada en el fòsfor, el sofre o el silici.

La posició científica es redueix a dir: “Ara no, ho sabem”

EINES I MATERIALS PER LA

VIDA

Biomolècules.

Inorgàniques:

Sals minerals.

Aigua.

Orgàniques:

Glúcids.

Lípids.

Proteïnes.

Àcids nucleics.

BIOMOLÈCULES

ESTRUCTURALS

Lípids estructurals. Les membranes biològiques.

Les membranes permeten delimitar espais per controlar la composició.

Els components fonamentals de les membranes biològiques són els fosfolípids.

ESTEROLS

A la membrana també hi ha altres lípids el més important és el colesterol.

Donen estabilitat a la membrana

PROTEÏNES DE MEMBRANA

Permeten el transport de substàncies a traves de la membrana.

Són transportadors especialitzats.

Són macromolècules, polímers formats per la unió de monòmers anomenats aminoàcids.

Dibuix pàgina 9 del llibre.

ELS AMINOÀCIDS

Són molècules constituïdes per: nitrogen, hidrogen,

oxigen i en alguns casos S.

Els aminoàcids s’uneixen entre si formant llargues cadenes que es pleguen i formen estructures tridimensionals complexes.

TOTS EL AMINOÀCIDS COMPARTEIXEN UNA

ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL BÀSICA

Tenen un grup àcid (COOH)

Un grup amino (NH2)

Tenen un carboni anomenat carboni α

La resta anomenat residu va canviant.

A la natura hi ha 20 aa diferents.

BIOMOLÈCULES REGULADORES

Metabolisme. Canvis químics que processen la matèria i l’energia als éssers vius.

Entre les molècules que regulen el metabolisme destaquen:

L’aigua i les sals minerals.

Proteïnes.

Alguns tipus de lípids.

ACTIVITAT.

MALALTIES METABÒLIQUES

Algunes malalties humanes, com l’alcaptonúria o la fenilcetonúria són causades per la incapacitat, heretada, de fer correctament determinats processos bioquímics. Busca la informació sobre els símptomes que causa. Per què es consideren malalties metabòliques?

La manca de vitamina D, un lípid, pot produir raquitisme, una malaltia metabòlica no hereditària). Busca informació sobre els símptomes que presenta aquest trastorn.

Quina deficiència metabòlica n’és la causant.

REGULACIÓ DEL

METABOLISME CEL·LULAR

Anabolisme.

Catabolisme.

Enzims o proteïnes enzimàtiques. Són catalitzadors biològics.

Per ser actius alguns enzims necessiten la presencia de:

Ions metàl·lics (Zn2+, Mg2+, Mn2+, Cu2+, etc). Cofactors.

Molècules orgàniques. Coenzims.

BIOMOLÈCULES

ENERGÈTIQUES

Algunes molècules són acumuladores d’energia .

Els éssers vius degraden aquestes molècules per obtenir l’energia en forma de ATP

Bona part del glúcids i lípids són biomolècules energètiques.

Midó, glicogen i greixos: els dipòsits d’energia.

EL MIDÓ I EL GLICOGEN

Són dos polisacàrids formants per la unió de monòmers de glucosa.

La glucosa és un monosacàrid de 6 carbonis.

La obtenció d’energia a partir del midó es produeix en dues fases:

Fragmentació obtenció de monòmers.

Oxidació dels monòmers per obtenir CO2, H2O i energia en forma d’ATP.

ATP

És la moneda d’intercanvi energètic.

Les reaccions catabòliques alliberen energia.

Les reaccions anabòliques utilitzen energia.

La energia és transportada en forma de ATP

ATP: LA MONEDA

ENERGÈTICA.

TRIGLICÈRIDS O GREIXÓS

Son lípids formats per la unió de tres àcids grassos i el glicerol.

Tenen una funció de reserva d’energia.

BIOMOLÈCULES PORTADORES

D’INFORMACIÓ.

Emmagatzemen la informació de la estructura i funcionament dels éssers vius.

Els àcids nucleics: Son els responsables de posar en ordre totes les estructures i biomolècules per que un ésser viu funcioni.

Els àcids nuclèics. Són molècules formades per la unió de nucleòtids > Base nitrogenada + monosacàrid + fosfat

DNA. Té com a monosacàrid la desoxiribosa. Té estructura de doble helix

RNA. Té com a monosacàrid la ribosa. Sol tenir una sola cadena.

ACTIVITAT

Els materials dels éssers vius

El cos de qualsevol organisme és ple de biomolècules. Algunes com les que acabem de veure són els pilars bàsics del mateix cos, ja que en són els constituents; d’altres emmagatzemen de manera codificada les instruccions que fan efectiva la vida, n’hi ha que estan relacionades amb la obtenció i alliberament d’energia que necessiten els éssers vius, o que faciliten el desenvolupament de les reaccions químiques i hi col·laboren.

Assenyala les parts del text que acabes de llegir en que és fa referència als diversos tipus de biomolècules. Justifica la resposta.

D’acord amb la funció que exerceixen, les biomolècules es poden classificar en quatre grups: estructurals, energètiques, reguladores i portadores d’informació. Assenyala el significat de cadascuna d’aquestes funcions i situa els glúcids, els lípids, les proteïnes i els àcids nucleics en els grups corresponents.

Té estructura de doble helix

EL NUCLEÒTIDS

EL DNA I L’RNA

El DNA, té com a glúcid la desoxiribosa.

L’RNA té la ribosa.

Tots dos contenen tan sols quatre tipus de nucleòtids.

L’RNA sol tenir una sola cadena.

El DNA en té dues.

Amb aquets 4 nucleòtids es codifica la informació.

HUMAN GENOMA PROJECT

http://www.youtube.com/watch?v=XuUpnAz5y1g

LA IMPORTÀNCIA DE L’AIGUA

La molècula d’aigua es forma per la unió de dos àtoms d’hidrogen i un d’oxigen mitjançant enllaços covalents.

El parell d’electrons dels enllaços estan més temps prop de l’oxigen que del hidrogen.

El resultat és que la molècula d’aigua és bipolar.

L’atracció electrostàtica entre dues molècules d’aigua forma un enllaç anomenat pont d’hidrogen.

Aquest enllaços en l’aigua líquida duren tant sols alguns picosegons (10-12)

Però a mesura que es trenquen se'n formen de nous.

L’AIGUA COM A DISSOLVENT UNIVERSAL

L’aigua té una gran capacitat de dissolució.

Les substàncies solubles en aigua s’anomenen hidròfiles.

Són solubles per que es poden unir amb l’aigua formant pots d’hidrogen, com els glúcids i els aminoàcids.

O bé perquè el caràcter bipolar de l’aigua li permet desmuntar les xarxes cristal·lines.

Les substàncies hidròfobes són insolubles en aigua.

Les substàncies hidròfiles i hidròfiles a la vegada s’anomenen amfipàtiques.

AMORTIDOR TÈRMIC

L’aigua té una elevada calor específica.

Tarda molt en escalfar-se i en refredar-se.

Pot perdre o guanyar grans quantitats de calor sense variar gaire la temperatura.

Als éssers vius en ajuda amortir els forts canvis de temperatura, mantenir constant la temperatura és molt important per al nostre metabolisme.

REFRIGERANT

Té elevant calor d’evaporació.

Es per tant molt eficaç com a refrigerant.

GEL PROTECTOR

La xarxa cristal·lina del gel ocupa més volum que la mateixa quantitat d’aigua líquida.

Això fa que el gel suri protegeixi certs ecosistemes aquàtics.

REACTIU

L’aigua participa en moltes reaccions importants, per obtenir energia o per sintetitzar polímers.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

LA BASSA TEMPERADA DE

DARWIN

En una carta a John Hooker Darwin afirma:

“ La vida podria haver sorgit en una basa temperada, amb tota mena de sals d’amoni i fòsfor, de llum, calor, electricitat, etc.”

El primer intent seriós d’explicar l’origen de la vida a partir de molècules el va fer Aleksandr Oparin (1894-1980). L’any 1924, va proposar que l’atmosfera primitiva tenia que ser pobra en oxigeni rica en hidrògen, metà i amoníac.

En aquestes condicions es podien formar molècules orgàniques en els oceans.

Aquí s’originarien les primeres cèl·lules.

SOPA PRIMITIVA

Introduït per Haldane a 1929. La vida s’origina en una sopa primitiva formada per:

Aigües oceàniques en zones intermareals.

Enriquides de matèria orgànica.

Aquí es formen estructures no cel·lulars amb capacitat de replicarse.

STANLEY MILLER

A l’any 1956, quan tenia 26v anys, Stanley Miller va reproduir la suposada protoatmosfera reductora formada per:

Metà.

Amoniac, Aigua i hidrogen sobre un “oceà” d’aigua.

Durant una setmana el sotmet a descàrregues elèctriques.

Al analitzar l’aigua de l’oceà va obtenir compostos orgànics entre d’altresaminoàcids.

A partir d’un experiment semblant l’any 1961, el bioquimiccatalà Joan Oro va obtenir a més d’aminoàcids adenina, una base nitrogenada.

L’EXPERIMENT DE MILLER

DIFERENTS ESCENARIS PER L’ORIGEN

DE LA VIDA

El meteorit Murchison.

Fonts hidrotermals.

La vida en ambients extrems.

FONAMENTS EVOLUTIUS

L’origen de la vida.

On hi podria haver vida?

Hi algú aquí fora amb qui puguem parlar?