UD4 SÍNTESI ABIÒTICA (OPARIN I MILLER)
1 like23,582 views
CMC 1r BATX Origen de la vida
UD4 SÍNTESI ABIÒTICA (OPARIN I MILLER)
- 1. TEORIA DE LATEORIA DE LA SÍNTESI ABIÒTICASÍNTESI ABIÒTICA TEORIES SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDATEORIES SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDA
- 2. COM ES VA ORIGINAR LA VIDA A LA TERRA?COM ES VA ORIGINAR LA VIDA A LA TERRA? Un cop establert, a partir dels experiments de Pasteur, que només la vida podia generar vida (biogènesi), quedava encara una gran pregunta per contestar: I el primer ésser viu, com es va formar? Quines són les condicions per a què es formi la vida? Refusada la generació espontània, la qüestió de l'origen de la vida es va centrar en intentar explicar l'origen de la primera cèl·lula. Els coneixements en astronomia i de l'origen del sistema solar permetien especular sobre les condicions en què va sorgir aquesta cèl·lula. A principis de segle XX sorgeixen les primeres teories que intenten donar explicació a l'origen de la vida al planeta Terra.
- 3. TEORIA DE LA SÍNTESI ABIÒTICA OTEORIA DE LA SÍNTESI ABIÒTICA O TEORIA QUIMIOSINTÈTICATEORIA QUIMIOSINTÈTICA La teoria de la síntesi abiòtica sobre l'origen de la vida proposa que la vida té un origen abiòtic, és a dir, que es va formar a partir de precursors inorgànics. Aquesta teoria es coneix també amb el nom de teoria quimiosintètica. Aquesta teoria va ser formulada per Oparin i Haldane, de manera gairebé simultània i independent. Més tard aquesta teoria seria confirmada pels experiments de Stanley Miller i Harold C. Urey. Altres científics que han col·laborat en demostrar la seva validesa són Juan Oro, Sydney W. Fox i Alfons L. Herrera.
- 4. LA TEORIA D'OPARIN-HALDANELA TEORIA D'OPARIN-HALDANE Aleksandr Ivanovich Oparin (1894 - 1980) Bioquímic rus John Burton S. Haldane (1892 - 1964) Biòleg britànic El primer conjunt d'hipòtesis verificables sobre l'origen de la vida va ser proposat per Oparin i Haldane, que treballaven de forma independent. Oparin va exposar les seves idees sobre l'origen de la vida a 1922 i les va publicar en 1924. Haldane desconeixia el treball d'Oparin i el 1929 publicava idees similars. Aquesta teoria es basa en les condicions fisicoquímiques que van existir a la Terra primitiva i que van permetre el desenvolupament de la vida.
- 5. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE PRIMERES ETAPES DE L'ORIGEN DELS ÉSSERS VIUS 1) El punt de partida, fa 3800 m.a. L'atmosfera primitiva estava formada per: metà (CH4 ), amoníac (NH3 ), hidrogen (H2 ) i vapor d'aigua (H2 O). Era una atmosfera reductora i anaeròbia (no contenia O2 ). No obstant això en aquestes substàncies estaven els principals bioelements que formen la matèria viva: carboni (C), nitrogen (N), hidrogen (H) i oxigen (O).
- 6. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE 2) Formació de biomolècules Les radiacions solars i les descàrregues elèctriques van proporcionar l'energia suficient perquè els components de l'atmosfera reaccionessin i es formessin les primeres biomolècules: compostos orgànics senzills com els que ara formen els principals compostos dels éssers vius.
- 7. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE 3) Polimerització Es van formar així, sucres, greixos simples, aminoàcids i altres molècules senzilles que van reaccionar entre si per donar lloc a molècules més complexes: proteïnes, greixos complexes, polisacàrids i àcids nucleics.
- 8. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE 3) Polimerització Es van sintetitzar proteïnes que van servir com a material estructural en la formació de les cèl·lules primitives i algunes van poder actuar com enzims, accelerant la velocitat de les reaccions i amb això el ritme de l'evolució química. Molècules d'àcids nucleics que al contenir la informació genètica, van poder determinar l'estructura de les proteïnes. La possible ocurrència de mutacions va poder permetre la síntesi de nous tipus d'àcids nucleics amb propietats noves. La síntesi de carbohidrats i lípids que van poder actuar com a material estructural i font d'energia en la formació de les cèl·lules primitives. La síntesi de nucleòtids com l'ATP, que va constituir una font d'energia estable.
- 9. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE 4) El brou primitiu o sopa primordial Segons Oparin, els compostos orgànics que es van formar a l'atmosfera van ser arrossegats cap als mars per les pluges i allí, al llarg de milions d'anys, es van concentrar formant una dissolució espessa d'aigua i molècules orgàniques i inorgàniques que ell va anomenar "brou primitiu".
- 10. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE 5) Formació de coacervats En aquest "brou primitiu" algunes molècules van formar membranes, originant unes estructures esfèriques anomenades coacervats. Oparin i Haldane van demostrar que es formen membranes lipídiques en absència de vida i va obtenir en el curs dels experiments unes gotes riques en molècules biològiques i separades del medi aquós per una membrana rudimentària. A aquestes gotes les va anomenar coacervats.
- 11. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE 5) Els coacervats precursors de les cèl·lules procariotes Alguns coacervats van poder concentrar en el seu interior enzims amb què fabricar les seves pròpies molècules i obtenir energia. Finalment, alguns van poder adquirir el seu propi material genètic i la capacitat de replicar-(reproduir-se). Es van formar així els primitius procariotes.
- 12. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
- 13. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY El 1953, els bioquímics Stanley L. Miller (1930- 2007) i el seu professor Harold C. Urey (1893-1981) de la Universitat de Chicago van construir un aparell que tractava de reproduir les condicions d’atmosfera primitiva postulades per Oparin i Haldane, dissenyant un dels experiments més importants de la història de la biologia. L'experiment de Miller i Urey va representar la primera demostració científica que es podien formar espontàniament molècules orgàniques a partir de substàncies inorgàniques simples, en unes condicions ambientals similars a les que va descriure Oparin per a la Terra primitiva. Stanley Miller Harold Urey Nobel de Qímica 1934
- 14. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY Van dissenyar un tub que contenia la majoria dels gasos (hidrogen, metà, amoníac i vapor d’aigua), similars als existents en l'atmosfera primerenca de la Terra, i una piscina d'aigua que imitava l'oceà. Els elèctrodes van descarregar un corrent elèctric dins de la cambra plena de gas que es trobava a una temperatura de 80ºC (simulaven l’atmosfera primitiva, la temperatura de la terra i les descàrregues dels llamps). Van deixar que l'experiment es succeís durant una setmana sencera, i després analitzaren els continguts a la piscina líquida. Es van adonar que diversos aminoàcids orgànics s'havien format de manera espontània a partir d'aquests materials inorgànics simples. Aquestes molècules es van unir a la piscina d'aigua i van formar coacervats.
- 15. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY Diagrama del muntatge usat per Stanley Miller per simular les descàrregues dels llamps en l'atmosfera primitiva.
- 16. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY L'experiment de Miller i Urey demostrava per primera vegada que era possible que la Terra primitiva hagués evolucionat de condicions abiòtiques (sense vida) a condicions prebiòtiques (prèvies a la vida), la possibilitat de la síntesi de molècules orgàniques a partir de compostos inorgànics en un ambient aquós. El 1959, el científic català Joan Oró (1923-2004) va aconseguir per primera vegada la síntesi abiòtica de l’adenina, un dels components del DNA i el RNA, a partir de àcid cianhídric i amoníac en una solució aquosa. També fou el primer científic a apuntar als cometes com a portadors de molècules orgàniques a la nostra biosfera primerenca. Aquesta conjectura, formulada el 1961, actualment és àmpliament acceptada. Els cometes són rics en carboni i aigua, de manera que porten molècules precursores basades en carboni com els aminoàcids.
- 17. TEORIES ACTUALS SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDATEORIES ACTUALS SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDA Hipòtesi d’Oparin actualitzada Els components de protobiont que primer es van formar van ser les membranes; després, els coacervats; després, les proteïnes enzimàtiques i, finalment, els gens. Hipòtesi d’Eigen o de l’ARN primitiu La primera molècula d’ARN es va formar a partir de nucleòtids solts. Primer van aparèixer els gens en forma d’ARN; després els enzims i, finalment, la membrana plàsmica. Hipòtesi de Cairns- Smith o dels cristalls d’argila Primer es van formar els cristalls dels minerals de l’argila; després, els enzims; posteriorment les membranes i, finalment, els gens en forma d’ARN. Hipòtesi de les fonts hidrotermals Les molècules orgàniques senzilles i la seva unió per formar molècules més complexes s’haurien pogut produir a l’interior de cavitats de roques volcàniques formades a partir de les erupcions submarines.
- 18. LES FONTS HIDROTERMALS SUMARINES:LES FONTS HIDROTERMALS SUMARINES: POSSIBLE ESCENARI PER A L'ORIGEN DE LA VIDAPOSSIBLE ESCENARI PER A L'ORIGEN DE LA VIDA Les condicions de vida que regnen en la proximitat d'aquestes fonts recorden bastant a les de fa 3.500 milions d'anys. Per això alguns investigadors defensen la idea que la vida va aparèixer en el fons oceànic, prop d'aquestes fonts hidrotermals, i no en la superfície, en les basses litorals exposades a llum solar intensa. En l'oceà Pacífic a molts milers de metres de profunditat, s'han descobert fonts hidrotermals d'aigua que brolla a una temperatura de 350 ºC i està carregada de nombroses substàncies, entre elles compostos de sofre. Al voltant d'aquestes fonts abunda la vida i proliferen uns bacteris quimiosintètics que extreuen la seva energia dels compostos de sofre i que, d'aquesta manera, reemplacen als organismes fotosintètics.
- 19. VídeosVídeos Cómo empezó la vida 1ª parte Cómo empezó la vida 2ª parte El experimento de Miller