FICHA 6 "Metabolismo en células primitivas y Nutrición celular"

INTRODUCCIÓN

El registro fósil ubica a las primeras células hace 3.500 millones de años. Las 1º células eran procariotas, es decir carecen de núcleo diferenciado. Estos heterótrofos primitivos obtenían su alimento del espeso caldo primitivo. Dado que no había oxígeno libre, el metabolismo  era completamente anaerobio y por lo tanto bastante poco eficiente.

Cuando las moléculas orgánicas que se acumularon espontáneamente durante millones de años se acabaron, solo algunos organismos sobrevivieron, tal vez hayan ocurrido mutaciones (cambios permanentes y heredables del material genético)  que permitieron a algunas células obtener energía de la luz solar, apareció entonces la FOTOSÍNTESIS. Se desarrollaron varios tipos de bacterias fotosintéticas, pero las más importantes desde el punto de vista evolutivo son las Cianobacterias, que al convertir el agrua y el dióxido de Carbono en compuestos orgánicos y liberaron oxígeno como producto de desecho a la atmósfera. Estamos a 3.100 millones de años atrás.

Su presencia quedó registrada en los estromatolitos; fósiles microbianos se han encontrado en rocas compuestas por finas capas denominadas estromatolitos, formados por bacterias heterótrofas y fotótrofas que vivían en un tipo de colonias.

Siendo el oxígeno una sustancia altamente reactiva debió de ser tóxica para los organismos primitivos, de la misma manera que hoy día sigue siendo tóxica para los microrganismos anaerobios. Por este motivo y para aprovechar su energía química, las células primitivas aprendieron a utilizar este elemento para mejorar los procesos de degradación de las moléculas alimenticias. Así, mientras que en ausencia de oxígeno la glucosa puede ser degradada a ácido láctico o metanol (con producción de 2 moléculas de ATP), en presencia de oxígeno es degradada a CO2 y H2O con producción de 6 moléculas de ATP. La energía producida en este proceso, denominado respiración, es utilizado por la célula para su metabolismo y producir nuevas moléculas de la misma manera que la fotosíntesis produce ATP en los organismos fotosintéticos. La respiración es el proceso empleado hoy día por la mayoría de los organismos incluyendo la mayor parte de los procariotas.

 

ACTIVIDAD: Diríjase al siguiente link, http://www.faustinocordon.org/investigacion.php 

 ó  http://evolucion-3-electivo.blogspot.com/2011/05/investigacion-introduccion-al-trabajo.html

a)            Analice la investigación y realice un resumen de ella.

b)            Luego compárela con lo que se conoce actualmente con la nutrición en células, tanto vegetal, como animal 

 

Link de apoyo

Nutrición celular: http://es.wikipedia.org/wiki/Nutrici%C3%B3n_celular

Respiración celular: http://www.monografias.com/trabajos48/respiracion-celular/respiracion-celular.shtml#respir

FICHA 6 ... "Articulo a Analizar"

Introducción al trabajo de investigación de FIBE.

Para nuestro fundador el desarrollo de un Tratado evolucionista de biología (historia natural de la acción y experiencia) responde a la necesidad objetiva de ordenar la enorme suma de datos experimentales biológicos inconexos para comprender el surgimiento de cada tipo de ser vivo en el proceso de la evolución.

Cada conquista evolutiva clave de un tipo de ser vivo deja una huella indeleble en su evolución ulterior, de modo que en todo ser vivo actual lo originario sigue operando como la base sobre la que se asienta lo que ha ido adquiriendo posteriormente. Así, el único modo de entender un tipo de ser vivo es: 1) por su proceso de origen desde el tipo de ser vivo inmediato anterior, pero 2) tal origen sólo puede deducirse por el estudio ordenado de los datos conocidos de los seres vivos actuales.

Explicar cada uno de los tipos de seres vivos que se ha ido diferenciando requiere poseer un orden cronológico de la aparición de los hechos descubiertos por las distintas ramas de la biología. La teoría de unidades de integración propone un método que permite razonar la sucesión en el tiempo de las conquistas evolutivas de los diferentes tipos de seres vivos. El sistema de trabajo de nuestra Fundación se basa, pues, 1) en los datos de la observación y de la experimentación biológicas, y 2) en el método de la teoría de unidades de nivel de integración como instrumento conceptual para razonar el orden de aparición de estos datos experimentales y, con ello, procurar una interpretación de cómo y por qué ventajas selectivas han ido surgiendo los distintos tipos de seres vivos en el proceso natural de la evolución.

Trabajo de investigación actual

En los dos últimos volúmenes del Tratado evolucionista de biología nuestro fundador dejó expuesta su interpretación del origen de la célula, de la naturaleza de toda célula y de la primera etapa de la evolución celular que culminó con una célula que desplegó el metabolismo común a todas las células actuales, la célula heterótrofa con metabolismo.

El trabajo que F. Cordón realizó sobre la célula primitiva con metabolismo consistió en: interpretar cómo todas y cada una de las proteínas metabólicas provocan sus transformaciones metabólicas; ofrecer una interpretación rigurosamente argumentada del despliegue del metabolismo celular a partir de un estudio comparado de las rutas de demolición; y razonar qué conjuntos de las proteínas de membrana debieron establecer los estímulos aferente y eferente y la unidad (experiencia) de la célula primitiva con metabolismo, los complejos de proteínas respiratorios y los complejos de proteínas de las ATPasas -conjuntos de proteínas de membrana que deben seguir coordinando, automatizadamente, el metabolismo de las células actuales-.

En este momento nuestra Fundación trabaja en deducir un modelo concreto de la organización estructural, de la actividad y de la coordinación de las proteínas del soma de la célula primitiva con metabolismo, que deben mantenerse -aunque automatizadas- en el sector metabólico de todas las células actuales.

Nuestro estudio se basa a) en los datos experimentales sobre el metabolismo celular y su regulación y b) en unas premisas concretas sobre la organización espacial de las proteínas somáticas, sobre su actividad coordinada y sobre los cambios de esta coordinación según las necesidades de la célula, premisas que se deben de cumplir en todas las etapas de la evolución de la célula primitiva con metabolismo y en el sector metabólico de todas las células actuales. Estos supuestos se refieren a:

1) La organización y actividad de las proteínas de membrana de los complejos respiratorios y de los complejos de las ATPasas.

2) La organización y actividad de las proteínas metabólicas citoplásmicas que establecen las rutas de demolición (y su relación con las proteínas de membrana correspondientes).

3) La organización y actividad de las proteínas metabólicas citoplásmicas que establecen las rutas de reserva (y su relación con las proteínas de membrana correspondientes).

4) El organelo motor de la célula primitiva con metabolismo que debió estar constituido por los conjuntos de las proteínas de membrana eferentes de los complejos respiratorios, de los complejos de las ATPasas y por las proteínas citoplásmicas de las rutas de demolición, éstas especializadas en crear un gradiente osmótico de moléculas residuales en el citoplasma que, al actualizarse, produjese la acción celular -una corriente de agua hacia la célula con moléculas alimenticias-. El organelo motor de la célula primitiva con metabolismo se debe mantener automatizado en las células procariontes y eucariontes actuales.

5) El organelo sensorial de la célula primitiva con metabolismo que debió estar constituido por los conjuntos de las proteínas de membrana aferentes de los complejos respiratorios, de los complejos de las ATPasas y por las proteínas citoplásmicas de las rutas de reserva, éstas especializadas en garantizar que la célula estableciese la acción que hubiese decidido realizar, cediendo o acumula

FICHA 7 "Endosimbiosis"

La abundancia de bacterias ofrece un rico panorama para quién pueda alimentarse de ellas. A pesar que no existe registro fósil, los paleobiólogos especulan que algunos predadores primitivos eran capaces de rodear a bacterias enteras como presa; debieron haber sido bastante primitivos (considerando la época, claro), ya que al ser incapaces de realizar fotosíntesis y metabolismo aeróbico metabolizaba de manera deficiente lo que engullían.

En 1980 Lynn Margulis (MIT), propuso la teoría de la endosimbiosis para explicar el origen de la mitocondria y los cloroplastos. De acuerdo a esta idea un procariota grande o quizás un primitivo eucariota fagocitó o rodeo a un pequeño procariota hace unos 1500 a 700 millones de años.

IR AL SIGUIENTE LINK: http://www.youtube.com/watch?v=KRs77NlysQ0

ACTIVIDAD:

Realiza un comics que represente la Teoría de la endosimbiosis en una hoja de block pequeña, esta debe constar de al menos 9 viñetas, con los diálogos correspondientes.

FICHA 8 "Eras Geologicas"

Era Azoica (sin vida): también denominada Arcaica, se inició con la aparición del planeta Tierra hace 4600 millones de años. Aunque la corteza terrestre estaba ya solidificada y se habían formado las rocas ígneas, las altas temperaturas impidieron la aparición de la vida.

Era Arqueozoica o Proterozoica: durante esta época surgieron en el agua las formas más elementales de vida. Además de las plantas inferiores aparecieron colonias de algas, amebas, etc. Se formaron también las rocas sedimentarias.

Era primaria o paleozoica: se inició con la aparición de la atmósfera y la formación de las rocas calizas. Esta era se divide en cinco diferentes períodos:

Era secundaria o mesozoica: fue la era de los grandes reptiles y está dividida en tres períodos geológicos: Triásico (220 a 180 millones de años), Jurásico (180 a 135 millones de años) y Cretáceo (135 a 70 millones de años

Era terciaria o cenozoica: en esta era aparecieron los mamíferos al tiempo que la intensa actividad volcánica modificó la corteza terrestre. Se divide en cinco períodos geológicos

Era cuaternaria o antropozoica: la duración de esta era se calcula en 1 millón de años. Se caracterizó por las glaciaciones, fenómeno por el cual una gran parte del planeta se cubrió con una inmensa capa de hielo. Muchas especies desaparecieron pero surgieron algunas nuevas. Durante esta era apareció realmente el hombre (el Homo neanderthalensis y el Homo sapiens

ACTIVIDAD:

a)           Confeccione una maqueta del globo terráqueo, en que evidencien las modificaciones que ha experimentado la corteza terrestre a lo largo de su existencia, desde el precámbrico hasta nuestros tiempos

b)           Con la misma metodología confeccione un planeta en que se encuentren rotulados las placas tectónicas que lo conforman.   

ADJUNTAR FOTOGRAFIA AL PORTAFOLIO

FICHA N° 9 “Transición de la vida acuática a la tierra”

Hace 375 millones de años aparecían los primeros peces de agua dulce y los primeros vertebrados que salían del agua a la tierra, como era el caso de un curioso pez de extraordinarias condiciones evolutivas en cuya existencia residiría el futuro de la raza humana.
Este curioso animalito perteneciente al Devónico era un depredador de dientes afilados que nadaba por las masas de agua dulce y poco profundas de la actual isla de Ellesmere, situada a 950 km al norte del circulo polar ártico canadiense, antiguamente en las latitudes subtropicales que formaban parte de un supercontinente. Era el momento en que nuestro ancestro evolutivo protagonizaría por su propio pie la conquista del Agua a la Tierra

Nuestro pariente lejano debe su magna importancia a una curiosa fisonomía, que es un importante punto de encuentro entre dos mundos tan dispares como el acuático y el terrestre. Por un lado su cráneo, cuello y costillas y la parte final de las extremidades eran propias de un primitivo cuadrúpedo y por otro lado tenemos la parte de las aletas y las escamas propias de los peces.

Hay que decir también como dato importante que su tamaño oscilaba entre uno y tres metros.

El descubrimiento: Tras cinco años de trabajo en el ártico canadiense, Neil Shubin de la universidad de Chicago, uno de los codirectores de la expedición y Ted Daeschler de la Academia de ciencias naturales de Filadelfia, hallaron los primeros restos de animales del Devónico en la provincia de Nunavut en el año 2002, pero hasta su regreso dos años más tarde no se hallaron los restos fosiles de dicho animal en una formación rocosa de hace 375 millones de años, a la que el consejo de ancianos de los Nanuvut tras pedirselo los cientificos lo bautizo como Tiktaalik cuyo significado es Gran Pez de Agua dulce.

“En dos semanas conseguimos tres especimenes articulados de una criatura que sabíamos que estaba en la cúspide de la transición entre animales acuáticos y los terrestres”, recordaba Neil Shubin.

No obstante, hasta que se estudió y se examinó los huesos en el laboratorio, los expertos no alcanzaron a comprender la magnitud e importancia de aquella nueva especie.

“Sabiamos que las rocas de la Isla de Ellesmere eran una ventana a la época correcta y a los entornos naturales antiguos que podían proporcionarnos fósiles para documentar este importante paso en la evolución”,relataba Ted Daeschler.

“Este animal representa la transición del agua a la tierra. Es tan parte de nuestra historia como Australopithecus Africanus (uno de los primeros homínidos). Cuando hablamos de la muñeca de este pez, estamos hablando del origen de partes de nuestra muñeca. Es nuestra rama de la evolución. Es nuestra muñeca. Es la evolución de nuestro cuello. Es la de nuestro oído. Es nuestro pasado lejano” señalaba Shubin.

Los huesos hablan el esqueleto del animal sugiere, según los investigadores, que vivían en el fondo de aguas poco profundas y que a veces podría salir fuera durante cortos periodos de tiempo.

También sabemos que el esqueleto de Tiktaalik revela que podía soportar el peso de todo su cuerpo bajo la fuerza de la gravedad en aguas profundas y en tierra firme, convirtiéndolo a un tiempo en una especie de Piedra Rosseta para desentrañar los todavía desconocidos misterios de la evolución.

Nuevas investigaciones reveladoras El pasado año 2008 al examinar la región del cráneo, los investigadores destacaron la transformación de determinadas estructuras internas del Tiktaalik para permitirle que se moviera sobre el suelo y respirara aire mediante las siguientes declaraciones.

“Pensamos que la transición hacia el cuello y el cráneo fue rápida en la evolución, en gran medida porque carecíamos de informaciones sobre los animales intermediarios” entre los peces y los animales terrestres.

“El Tiktaalik llena perfectamente ese abismo morfológico: nos permite ver numerosas etapas intermedias y resolver la sucesión en el tiempo de esta transición compleja”, destacó Shubin.

“El nuevo estudio recuerda que la transición gradual de una vida acuática a una vida terrestre requirió mucho más que la evolución de los miembros”, afirmó Daeschler.

Información del texto:
www.jornada.unam.mx/2008/10/16/index.php?section=ciencias&article=a03n2cie
 

Información de texto y foto:
http://waste.ideal.es/tiktaalik.ht

 ESQUEMA EXPLICATIVO

ACTIVIDAD

1.    Realice un mandala en el que se especifiquen las eras geológicas y los primeros organismos vivos que habitaron la corteza terrestre, tanto acuáticos, como terrestres. 

**ADJUNTAR AL PORTAFOLIO

FICHA 10 “Descubriendo Homologías y Analogías”

El principio de semejanza, el más intuitivo y elemental de los empleados en inferencia filogenética, establece que la filogenia más probable es aquella en la que las especies más estrechamente emparentadas son las que comparten un mayor número de caracteres o atributos. Sin embargo, este principio es simplista y debe precisarse, ya que existe un motivo, también elemental, por el que grupos taxonómicos no emparentados pueden desarrollar caracteres similares, que no es otro que el de una adaptación independiente a nichos ecológicos afines. Para ello, la Anatomía Comparada estudia la organización de las estructuras de los grupos de animales y plantas con el fin de encontrar semejanzas y diferencias, basándose en dos conceptos sustanciales para la Evolución: Homologías, si aparecen ya en el ancestro común de los taxa que se comparan y Analogías, si no están presentes en el ancestro común y, por tanto, han evolucionado de forma independiente.

Homologías:

Las homologías establecen semejanzas entre órganos de acuerdo a una misma estructura, posición y origen durante el desarrollo embrionario, pero que evolucionan permitiendo al organismo adaptarse a condiciones ambientales diferentes. Es decir, un mismo órgano con un origen embrionario común, puede entre especies diferentes ser distinto en su aspecto y función de acuerdo al tipo de adaptación requerida por la presión de ambiente. Por otra parte, las homologías evalúan el grado con que se pueden establecer semejanzas entre estructuras embrionarias o de origen y es por ello que este principio representa un factor importante a favor de la teoría evolutiva ya que establece una idea clara de las relaciones de parentesco y la herencia a partir de antecesores comunes, al margen que el parecido fenotípico resulte mas evidente en unos casos (los fémures de los vertebrados cuadrúpedos son todos homólogos) que en otros (los huesecillos del oído medio de los mamíferos son homólogos de determinadas piezas de la articulación mandibular de los tiburones).

Analogías:

Los parecidos estructurales no siempre revelan relaciones de parentesco. Es así que los organismos pueden desarrollar parecidos estructurales o estructuras semejantes para solucionar un mismo problema biológico. Estas correspondencias responden por lo tanto a una semejanza funcional y no a un origen común. Son las Analogías u Órganos Análogos por ejemplo, el ala, que ha evolucionado en distintos fila de animales que no tienen ninguna relación directa de parentesco; Murciélagos, aves, insectos tienen alas y también los dinosaurios alados. Los armadillos de Sudamérica y los Pangolinos de África no están emparentados; sin embargo ambos han desarrollado placas epidérmicas que les permiten enrollar el cuerpo y protegerse de los depredadores. Los ojos de los cefalópodos (pulpos, calamares y jibias) y vertebrados. Estos parecidos estructurales de organismos que no tienen parentesco directo en respuesta a adaptaciones a hábitats similares se denomina en Evolución, Convergencia Adaptativa. Un criterio adicional es que los caracteres adaptativos mas generales, aptos para funcionar con eficiencia en una mayor variedad de ambientes, suelen presentar tasas de evolución lentas que hacen de ellos buenos candidatos a constituir homologías compartidas por todos los miembros de un grupo, mientras que las adaptaciones especificas a ambientes o nichos concretos evolucionan mas rápidamente y es mas probable que sean convergentes (análogas). Así, la columna vertebral (con el desarrollo de un sistema nervioso central) es un buen ejemplo de adaptación general (homologa) en todos los vertebrados. De modo semejante, en el orden Rodentia, los incisivos son todos homólogos y resultan adaptativos en una gran variedad de condiciones ambientales. Sin embargo, las patas saltadoras y largas colas de distintas familias de roedores europeos y americanos son adaptaciones convergentes al desplazamiento rápido en ambientes áridos, así también la forma de cactus suculentos de las Cactaceae en Norteamérica y Euphorbiaceae en Sudáfrica son una respuesta convergente al mismo tipo de ambiente.

Actividades:

1) Compare el ala de un insecto, de un ave y de un murciélago. En todos ellos el ala tiene la misma función pero, discuta las semejanzas y diferencias en función de  la forma, tamaño y estructuras de sostén

2) Compare y esquematice la estructura ósea de las extremidades anteriores y posteriores de un anfibio, ave, mamífero terrestre y mamífero marino. Observe e identifique huesos y relacione la forma de ellos con la función que cumplen. Complemente con los esquemas entregados.

3)   Observe y esquematice la dentadura en diferentes cráneos de mamíferos; todos los dientes son homólogos pero, analice la forma de incisivos, caninos, premolares y molares con la función que cumplen.

4) Observe, compare y esquematice branquias de peces, crustáceos y anfibios. Determine posición espacial y temporal en el ciclo de vida de estos organismos además de su función.

5) Los órganos vestigiales también son prueba de evolución. Observe y esquematice reducción de dedos en patas de cerdo, de vaca o de caballo. Determine el número de dedos en las extremidades de vertebrados, incluido el hombre y observe la reducción en su número en algunos organismos. Relacione con el hábitat en que viven.

 PARA ACCEDER A MAS INFORMACION ACCEDE A LAS SIGUIENTES DIRECCIONES

http://www.asturnatura.com/moluscos/bivalvos.html

http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1bachillerato/animal/contenidos7.htm

http://www.taringa.net/posts/offtopic/3648713/Los-animales-mas-raros-del-mundo-megapost---entra___-info.html

http://algunapega.blogspot.com/2010/02/ap-circulatorio-el-intercambio-de-gases.html

http://pezcandido.blogspot.com/2009_04_26_archive.html

http://www.slideshare.net/fmedin1/fisiologa-animal-la-respiracin

http://www.monografias.com/trabajos24/respiracion/respiracion.shtml

http://www.aula2005.com/html/cn1eso/16invertebradosnoartropodos/16invertebratsnoartropodes2es.htm

FICHA 11 "Homología y analogía"

La anatomía comparada estudia las diferencias y similitudes estructurales entre los grupos animales. Cabe entones definir dos conceptos básicos que describen los modelos morfológicos y funcionales entre animales diferentes: la homología y la analogía.

La homología 

Establece semejanzas entre órganos de animales de acuerdo a una misma estructura, posición y origen, estructuras de procedencia iguales durante el desarrollo embrionario pero que evolucionan para adaptarse a condiciones ambientales diferentes, es decir, un mismo órgano con origen embrionario común entre especies diferentes puede ser distinto en su aspecto y función de acuerdo al tipo de adaptación requerida por la presión de ambiente. Los órganos son homólogos porque comparten la estructura general y el origen durante el desarrollo embrionario condición heredada de antecesores comunes entre la especies.

La homología evalúa el grado con los que se pueden establecer semejanzas entre estructuras embrionales o de origen y es por ello que este principio representa un factor importante a favor de la teoría evolutiva ya que establece una idea clara de las relaciones de parentesco y la herencia a partir de antecesores comunes. Al mismo tiempo la homología condujo a un gran avance en el conocimiento de los animales y su clasificación. Los progresos se vieron incrementados con los logros progresivos de la bioquímica y la genética determinantes en el reconocimiento de homologías entre organismos.

A lo largo de todo el proceso del desarrollo embrionario las moléculas de proteínas son los productos inmediartos del ADN, o sea: las estructuras anatómicas resultan de interacciones complejas de genes que son a su vez las moléculas fundamentales en donde se llevan a cabo los cambio evolutivos, así, la comparación e identificación de cadenas de aminoácidos y proteínas homólogas en animales diferentes permite establecer con éxito el grado ascendencia común entre las especies. las homologías bioquímicas son por lo tanto hoy en día fundamentales para establecer ascendencias comunes.

La analogía 

  
La analogía a diferencia de la homología evalúa las semejanzas existentes entre órganos de animales de especies distintas de acuerdo a su funcionalidad o (en ciertos casos) al aspecto externo. Dos órganos pueden desempeñar una misma función pero sus estructuras no son comunes como tampoco lo es el origen de las mismas. Un buen ejemplo de ello lo constituyen las similitudes funcionales entre las alas de los insectos y las de las aves, si bien ambas estructuras cumplen el mismo cometido, volar, los órganos que permiten dicha actividad son en su origen y estructura muy distintos entre si, por lo tanto la analogía puede servior en este caso a determinar convergencias evolutivas, pero de ningún modo puede establecer ascendencias entre las especies en su evolución biológica.