Problemas del tema II a) ¿Por qué la evolución se preocupa del origen de las moléculas orgánicas? Esto se debe a que las moléculas orgánicas (moléculas que presentan Carbono e Hidrógeno en sus estructuras), son las partículas elementales de la formación de los seres vivos. b) ¿Se puede decir que Oparin propuso un n uevo tipo de generación espontánea? Justifica. En realidad la respuesta estaría más inclinada a ser negativa, pues a pesar de que Oparin creía que la vida se había originado desde materia no viva, algo coincidente con la teoría de la Generación Espontánea, Oparin postuló que a partir de ella s olo se originaban espontáneamente moléculas simples, algo mucho menos complejo de lo que es un organismo completo, que era el postulado de la generación espontánea, lo que lleva a concluir que esta respuesta sería negativa. c) ¿Cómo expresarías, en síntesis, el experimento de Miller y Urey? Miller y Urey diseñaron un aparato en 1953, en el que simularon algunas condiciones de la atmósfera de la Tierra p rimitiva. El experimento consistió, básicamente, en someter una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua a descargas eléctricas. Este experimento dio como resultado la formación de una serie de moléculas orgánicas como ADP-Glucosa, entre otras moléculas, y algunos aminoácidos, que son los componentes fundamentales con los que el organismo reconstituye permanentemente sus proteínas específicas consumidas por la sola acción de vivir. Demostraron la hipótesis de que, al colocar una mezcla de esas características, con fuentes de energía similares a las de la Tierra primitiva, se forman compuestos orgánicos. d) ¿Por qué no se considera aceptable el proceso de polimerización propuesto por Oparin? Esto se debe a que la polimerización, que se define como el proceso por el cual las unidades monoméricas se unen y forman una cadena más larga denominada polímero, en su gran mayoría involucran síntesis por deshidratación, donde el polímero para unirse pierde agua. Oparin postulaba que los polímeros se unieron en mares poco profundos, lo que hizo qu e los otros científicos dudaran de su teoría, ya que era poco probable que la polimerización se diera en tales circunstancias, sumándole que tampoco era posible que monómeros orgánicos hubiesen alcanzado cantidades lo suficientemente elevadas como para estimular la polimerización. e) ¿Cuál es la relevancia del experimento de Fox? ¿Por qué usar arcilla? Fundamenta. Su relevancia está en que modificó un poco los trabajos de Oparin y en vez de trabajar en los océanos, pensó que tal vez en arcilla la polimerización sería más probable. Ocupó la arcilla debido a que esta posee iones d e hierro y zinc, que pueden actuar de catalizadores, lo que es altamente favorable para la formación de polímeros orgánicos. Además, la arcilla también enlaza las formas exactas de aminoácidos y glúcidos encontrados en cualquier ser vivo. f) Define: polímero, protobionte, microsfera, liposoma y coacervado ¿Cuál de ellos podría considerarse un ser vivo? Polímero: se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena. Protobionte: Agregado de moléculas orgánicas producidas abióticamente, rodeadas por una estructura membranosa. Primeras estructuras y formaciones de moléculas orgánicas que pudieron haber evolucionado en los primeros seres vivos. Microsfera: partículas compactas de polímeros en los que no es posible diferenciar núcleo y pared. Son partículas esféricas. Liposoma: vesículas microscópicas esférica. Están rodeadas por una membrana que envuelve a una sustancia para transportarla. Coacervado: protobionte de forma esférica. Constituido por una membrana, contiene una mezcla de soluciones orgánicas de tipo complejo, similares a los azúcares y a las proteínas. Son una unidad independiente, que se relaciona con su entorno. Entre ellos el que podría considerarse un ser vivo s erían los protobiontes, ya que exhiben algunas de las propiedades que se asocian con la vida, c omo la reproducción simple, el metabolismo (alimentación) y la excitabilidad (irritabilidad) , así como el mantenimiento de un medio químico interno diferente del exterior. Problemas Tema III a) En estricto rigor la expresión “el origen de las células a partir de moléculas fue un gran avance”.
Explica por qué y de qué forma se podría corregirse para no generar faltas conceptuales Se debe a que no fue directamente de moléculas a una célula. Estas moléculas primero debieron organizarse, unirse, evolucionar, para poder c onsiderarse células. Por ende, el enunciado suena demasiado apr esurado para las circunstancias. Podría corregirse y transformarse en “El origen de las células a partir de la evolución de las uniones entre moléculas fue un gran avance”. b) ¿Qué le falta a un
protobionte para poder ser considerado una célula primitiva? Al no poseer ADN, ARN y Ribosomas, los 3 elementos que forman la Máquina Biocinética presente en todo tipo de células, no p udieron realizar las 3 funciones vitales de un organismo Vivo, y por el hecho que los Protobiontes se formaron Abióticamente, es decir, sin la intervención de un s er vivo antecesor. c) ¿Por qué resulta tan evidente pensar que las primeras células tuvieron que ser procariontes, si en la ac tualidad siguen siendo las células más abundantes y diversas? Es debido a que son más simples qu e las eucariotas. La carencia de c arioteca, organelos membranosos, entre otros, los hace de más fácil creación o replicación que sus pares las células eucariontes. Por ende, es más probable que se o riginaran antes y que se reproduzcan más rápido también, lo que explicaría que fueran las células más abundantes y diversas en el día de hoy. d) Investiga de qué manera se puede averiguar que un fósil tiene “n”
millones de años. Decide qué tan exacto y creíble es el método. Es por el método del Carbono 14. Se utilizan isótopos radiactivos, en este caso el Carbono 14 o radiocarbono (el único isótopo radiactivo de este elemento). Como los seres vivos asimilan carbono en todos sus isótopos cuando r espiran, mientras estos vivan el contenido de este está en equilibrio con el atmosférico. Pero, al momento de morir, se deja de asimilar y el contenido del isótopo comienza a disminuir. Se determina midiendo el decaimiento reactivo, considerando que el Carbono 14 tiene una vida media de 5730 años y, como el decaimiento se produce a velocidad cons tante, permite determinar la edad de un fósil. El primer problema que se presenta es que la
concentración de carbono que hay en la atmósfera en la actualidad puede no ser la misma que la que había cuando el animal murió, entre otros. Pero es un método bastante fiable para fósiles de hasta 50.000 años. Problemas del Tema IV a) ¿Qué característica del ARN, permite suponer que se formó antes que el ADN y las proteínas? El ARN es más simple de lo que es el ADN y las proteínas. Cuenta con solo una cadena de nucleótidos, contra la doble del ADN y la serie de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos de las proteínas (más compleja por sus vastas funciones estructurales). También funciona como enzima, por lo que no necesita de otras pa ra replicarse, lo que se pudo dar más fácilmente en la arcilla, por su alto contenido en zinc, metal que acelera las reacciones. b) ¿Qué utilidad pudo tener el zinc, si en el mismo texto se admite que el ARN posee actividad catalítica? El zinc, como catalizador, aceleró las reacciones de replicación del ARN, lo que pudo provocar a su vez una leve aceleración del proceso evolutivo debido a la capacidad del ARN de formar proteínas, así como también de la supuesta relación del ARN con el nacimiento del ADN de doble hé lice. c) Las proteínas más simples poseen algunas decenas de aminoácidos. Cada aminoácido se ubica e n el lugar adecuado tras una lectura de tres bases nitrogenadas de tres nucleótidos consecutivos, dispuestos en un orden definido. ¿Cómo se explica entonces el surgimiento de polipéptidos azarosos y al mismo tiempo funcional? ¿Cómo explicar proteínas de miles de aminoácidos? El hecho de que sean polipéptidos azarosos, las proteínas va a estar todos juntas, con esto ya se consigue la formación de un polipéptido, teniendo un ARN mensajero con base nitrogenada, pero no con una estructura formada. Esto da vida a la variabilidad proteica. Explicar las proteínas de miles de aminoácidos se debe a que las cadenas poli peptídicas ya formadas por el ARN pueden entrar en relación entre sí, con otras moléculas no proteicas (grupos prostéticos) o adoptar formas espaciales concretas. Lo que da origen a proteínas más grandes y mayor cantidad de aminoácidos. d) Investiga para poner a prueba la siguiente hipótesis: “Si las secu encias de ADN se dispusieron azarosamente para originar secuencias de aminoácidos que resultaron funcionales, entonces deberían existir muchas secuencias de ADN que no generan información útil” El ADN del genoma de un organismo puede dividirse conceptualmente en dos: el que codifica las proteínas (los genes) y el que no codifica. En muchas especies, s ólo una pequeña fracción del genoma codifica proteínas. Por ejemplo, sólo alrededor del 1,5% del genoma humano consiste en exones que codifican proteínas (20.000 a 25.000 genes), mientras que más del 90% consiste en ADN no codificante. El ADN no codificante corresponde a secuencias del genoma que no generan una proteína (procedentes de transposiciones, duplicaciones, translocaciones y recombinaciones de virus, etc.). Hasta hace poco tiempo se pensaba que el ADN no codificante no tenía utilidad alguna, pero estudios recientes indican que eso es inexacto. Entre otras funciones, se postula que el llamado "ADN basura" regula la expresión d iferencial de los genes. Por ejemplo, algunas secuencias tienen afinidad hacia proteínas especiales que tienen la capacidad de un irse al ADN, con un papel importante en el control de los mecanismos de trascripción y replicación. Problemas del Tema V a) ¿Qué relación existe entre una mutación génica y la síntesis de una e nzima? Horowitz sostiene que las enzimas fueron desarrollándose en relación a los compuestos existentes en base a mutaciones para transformar otro compuesto en el que ya era requerido o necesitado por la célula para el metabolismo de la célula. b) ¿Se puede decir que la teoría de Horowitz contradice una de las p ropiedades fundamentales de las enzimas: ser específicas? En realidad no, debido a que se está aplicando u na mutación génica, por tanto, se están modificando parte de los genes que son necesarios para sintetizar una enzima. Al mutar y expresarse en forma de enzima, no estaría resultando la que era previamente a la mutación, sino que serían dos con afinidades para compuestos distintos. c) Establece una relación entre el desarrollo de secuencias metabólicas más largas y: a. La capacidad adaptativa de un organismo: Si se puede generar un compuesto Z a par tir de un compuesto Y, gracias a una enzima, cuando el compuesto Z se acabe el organismo sería capaz de seguir sin tetizándolo a partir de otro, lo que le permite sobrevivir aún con escasez o presencia nula de él. b. El tamaño del organismo: Mientras más enzimas para el desarrollo de metabolismos más largos, las células deberían ser de tamaños más grandes para albergar más de estas proteínas catalizadoras. c. La complejidad del organismo: Mientras se puedan s intetizar más compuestos, el metabolismo, así como también la célula, serán más complejas ya que se compondrán de más elementos que otras más simples. d. El requerimiento de oxígeno del organismo: El Oxígeno, como oxidante, ayuda a la degradación de moléculas, lo que hace posible que algunos compuestos se metabolicen hasta ser útiles completamente (Como la transformación de glucosa en ATP) d) Busca en un libro de Biología General alguna secuencia metabólica en que participen al menos 3 enzimas consecutivas. Aplica el esquema de la figura 8 para explicar el origen de tal secuencia. Esquema que explica la transformación de la Glucosa en Ácido Pirúvico/Piruvato (Glucólisis). Enzimas en color verde. Problemas del Tema VI a) ¿Cuáles serían las características de las primeras células, en cuanto a la obtención de energía y nutrientes? ¿Sobre qué evidencia se basa este supuesto? Sin duda fueron células de vida anaeróbica. Algunos de ellas fueron hetrótrofas, pero las más importantes fueron las que mutaron y se convirtieron en autótrofas, que hacían fermentación con la energía de la luz solar, a lo que luego agregaron el agua. Se evidencia en datos geológicos y fosilíferos, por ejemplo, existen rocas con trazas de c lorofila de hace 3400 millones de años atrás. b) Investiga: ¿existen actualmente organismos capaces de fabricar ATP o hacer fotosíntesis sin organelos especializados (mitocondrias y cloroplastos)? Fotosíntesis como tal, sin cloroplastos no es posible, debido a que el organelo posee las condiciones necesarias para llevar a cabo las reacciones que implica la creación de moléculas orgánicas. Por e jemplo, la célula animal no posee cloroplastos y no es capaz
de realizar fotosíntesis. En cambio, existen otras maneras de sintetizar o fabricar ATP como lo son la Glucólisis y la Fermentación, que se llevan a cabo en el citosol de una célula, lo que deja en claro que sí se puede, pero no con la misma eficacia que cuando se trae a colación el trabajo mitocondrial. c) Explique el origen del oxigeno gaseoso y establezca la cronología de este proceso Inicialmente el oxígeno liberado de la fotosíntesis oxidaba minerales del océano y de la corteza terrestre. Con el tiempo, llegó a liberarse más oxígeno del que podía ser utilizado por estos depósitos, y el oxígeno comenzó a acumularse en el océano y en la atmósfera. d) ¿Qué consecuencia tuvo el aumento sostenido del oxígeno a mbiental? Son principalmente dos. 1) Formación de un atmósfera con alta cantidad de oxígeno: Dado que el oxígeno fue liberado como desecho y no era utilizado por los organismos. 2) Evolución de los organismos anaeróbicos a aer óbicos: Como consecuencia de la adaptación a las nuevas c aracterísticas que presentaba la atmósfera. e) Analiza la coherencia entre el texto y el gráfico de la figura 9 (antes estudiado en el contexto ecosistémico) En el gráfico, claramente podemos evidenciar como la disminución del Dióxido de Carbono y el aumento de la concentración de oxígeno pro vocó que los organismos fueran evolucionando de anaeróbicos a aeróbicos a la vez que se daba el fenómeno ya mencionado. Así se pueden fechar algunos hechos como el nacimiento de las primeras células fotosintéticas (hace 3400 millones de años) o el de las p rimeras células aeróbicas (2700 millones de años). f) ¿Sería correcto establecer niveles crecientes de estabilidad y autonomía en la evolució n del metabolismo energético – nutricional? De estabilidad sí, porque como los organismos comenzaron a producir o xígeno, este se fue liberando regularmente a la atmósfera, lo que produjo la estabilidad de la atmósfera aeróbica. De autonomía no tanto, ya que todavía dependen de algunas cosas q ue deben ser extraídas del medio. Problemas del Tema VII a) Relaciona los efectos del aumento del oxígeno atmosférico con el origen de los microorganismos aeróbicos. Antes de que el oxígeno comenzara a aumentar, existían solo anaerobios que en presencia de oxígeno, morían intoxicados. Pero con la aparición de una gran cantidad de oxígeno atmosférico, estos se fueron adaptando y o se hicieron resistentes o crearon mecanismos para utilizar este. Por ende, podemos decir que el aumento de esta molécula fomentó el origen de los aerobios. b) Explica las ventajas comparativas de los organismos aerobios sobre los anaerobios. Los organismos aerobios con solo una molécula de glucosa podían obtener más energía que los fermentadores, por lo que la energía restante podía irse almacenando para otras actividades. También los hizo más fuertes evolut ivamente, al adaptarse al medio en el que subsistían y, por ende, mucho más competitivos que los organismos anaerobios. c) ¿Es correcto decir que los organismos fermentadores no alcanzaron niveles superiores de complejidad “a causa de ser fermentadores”? E n realidad, se debe más a que no desarrollaron la capacidad de asimilar el oxígeno para formar energía. Además, fueron fermentadores los que crearon los mecanismos para trabajar con presencia de oxígeno en el medio. Es concluyente decir que la afirmación no sería correcta en este c aso. d) ¿Por qué se asume que la disminución de la radiación UV favoreció el surgimiento de nuevas formas de vida? El surgimiento de la capa de ozono, provocó la disminución de la radiación UV. Este descenso llevó a que los organismos pudieran desarrollarse en zonas más cercanas a la superficie como los lugares acuáticos y en la tierra. Se produce porque las cadenas q ue llevan la información absorben la luz en la frecuencia de onda que emite la radiación UV, lo que lleva a la replicación errónea. Al decaimiento de la cantidad de radiación que llega, las células tienen más probabilidades de reproducirse. e) Identifica tres efectos que tuvo la respiración a eróbica en los ciclos de la materia. 1) Adquisición de mecanismos de obtener más energía de parte de una molécula orgánica como la glucosa: Que se ve reflejado con el nacimiento de la Respiración Celular y la obtención de muchas más moléculas de ATP para funciones de la célula. 2) Efecto estabilizador del oxígeno y del dióxido de car bono: Debido a que los anaerobios fotosintéticos liberan oxígeno que era consumido por los aerobios. Estos, a su vez, como desecho eliminan dióxido de carbono que es utilizado por los fotosintéticos para volver a formar oxígeno. 3) Se inicia en la biósfera el reciclaje del Carbono: Que viaja de un medio abiótico a los organismos fotosintéticos y de aquellos a los heterótrofos que ingerían plantas. Estos lo devolvían al medio mediante los desechos de la Respiración Celular como dióxido de carbono. f) ¿Sería correcto establecer niveles crecientes de estabilidad y autonomía en la evolución del metabolismo energético- nutricional? De estabilidad sí, debido a que los ciclos ya no se crean, sino que se están reiniciando en u n ciclo que no se detiene. De autonomía no, porque para obtener energía y nutrientes es necesario que recurran a cé lulas existentes en el medio, siguen siendo heterótrofas en ese sentido. Problemas del Tema VIII a) Señale tres fundamentos de la teoría endosimbiótica. 1. Las mitocondrias y cloro plastos, organelos presentes en las células eucariontes, tienen dimensiones y morfología parecidas a la de las bacterias. 2. Estos organelos poseen ADN, ARNm, ribosomas, ARNt, componentes esenciales para su duplicación independiente del núcleo celular. La importancia de estas observaciones radica en sugerir que estos organelos fueron organismos unicelulares capaces de autoreplicarse y sintetizar la totalidad de sus proteínas por sí mismos. 3. Poseen ADN circular, cerrado y desnudo, al igual que las bacterias a ctuales. b) ¿Qué situación de las células eucariontes no es explicada por esta teoría? (Además de las señaladas en el texto) Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una característica exclusiva del ADN eucariótico. Por tanto debe de haber ocu rrido algún tipo de transferencia entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial/cloroplástico. c) Intenta explicar ¿Por qué se podría haber producido una fagocitosis sin digestión? Los fagocit os cuentan con variados mecanismos microbicidas, los cuales se acti van al acoplar el fagosoma con un lisosoma intracelular. Las enzimas del lisosoma se liberan dentro del recién formado fagolisosoma actuando sobre su contenido. Entonces es probable que en el organismo, incluso preprocariótico, los lisosomas no existieras, entonces la fagocitosis solo haría incluir a
estas bacterias de vida libre como lo fueron mitocondrias y cloroplastos, y no digerirlas. d) ¿Qué es más ventajoso: ser procarionte o eucarionte? ¿El hecho que actualmente haya de ambos, sería evidencia de que da exactamente lo mismo? En general, debería ser más ventajoso ser eucarionte. Esto se debe a que las funciones de la célula están mejor re partidas en distintos organelos, algo que no se ve en la célula procarionte. También por su tamaño, algo que le impi de ser fácilmente fagocitada, no así las procariontes. Se puede incluir también la presencia de una carioteca o membrana nuclear, que protege al ADN de variados factores. Pero en general, la existencia actual de células procariontes y eucariontes, puede in dicar que ambas han podido adaptarse a las condiciones que les ha ido ofreciendo el medio en e l que vive y que no necesariamente sea “más ventajoso” ser un tipo de célula u otra. e) ¿Por qué es teoría y no hipótesis de endosimbiosis? Las hipótesis son proposiciones provisionales y exploratorias y, por tanto, su valor de veracidad o falsedad depende críticamente de las pruebas empíricas. En este sentido, la replicabilidad de los resultados es fundamental para confirmar una hipótesis como solución de un problema. Una teoría es un sistema lógico compuesto de observaciones, axiomas y postulados, que tienen como objetivo declarar bajo qué condiciones se desarrollarán ciertos supuestos, tomando como contexto una explicación del medio idóneo para que se desarrollen las predicciones. A raíz de estas, se pueden especular, deducir y/o postular mediante ciertas reglas o razonamientos, otros posibles hechos. Margulis (bióloga que postula la endosimbiosis) apoyó su teoría en numerosos datos sobre bioquímica y morfología (investigaciones de otros científicos y de ella misma), también la apoyó en datos paleontológicos y presentó un proceso coherente valiéndose de los descendientes (aún entre nosotros) de aquellas bacterias que plausiblemente lo protagonizaron. Por ende, esta puede ser c onsiderada una teoría, gracias a la comprobación que realizó esta importante bióloga estadounidense. f) Construye una hipótesis-análoga a la teoría endosimbiótica-para explicar uno de los últimos eslabones de la cadena: la aparición de organis mos pluricelulares. Tu hipótesis debe incluir un fundamento acerca del por qué generó ventajas esta e strategia de ser vivo. La aparición de pluricelulares s e debe a los cambios en el medio durante la evolución de la tierra. La aparición de la pluricelularidad permitió a los seres vivos diversificarse un beneficio de la pluricelularidad es la d iferenciación celular, que permitió que se especializaran las funci ones de grupos de células. En la historia evolutiva, esto posibilitó la aparición de tejidos, órganos y sistemas de órganos. La diferenciación implica un incremento en la eficiencia de una célula, que realiza una función dada. Sin embargo, un alto grado de diferenciación implica que la célula no puede vivir fuera del organismo. Dentro de este, las célula s pierden algunas de sus potencialidades individuales. Un problema que afrontaron los organismos pluricelulares fue la reproducción: La diferenciación celular también implica que algunas células se especialicen en la r eproducción. Así, los organismos pluricelulares producen gametas, células que se unen y forman un c igoto, a partir del cual, se origina el organismo pluricelular hijo. La diferenciac ión entre células vegetativas y reproductoras es una de las primeras especializaciones, que aparecen en el nivel de organización celular de las colonias. Otra gran ventaja de la pluricelularidad fue la aparición de organismos de mayor tamaño, con gran diversidad de formas. Sin embargo, a pesar de la mayor complejidad; el tamaño que puede alcanzar un organismo consti tuido por una sola célula tiene un límite: La capacidad de una célula para intercambiar sustancias con el ambiente depende de su superficie de contacto con el exterior. Conforme se incrementa el tamaño de la célula, la relación superficie-volumen disminuye. Es decir que las células pequeñas tienen mayor superficie de contacto relativa con el medio que las más grandes. La pluricelularidad surgió, entonces, como una alternativa: organismos de mayor tamaño, constituidos por numerosas células, cada una de ellas con una relación superficie-volumen adecuada para sus funciones metabólicas
