Tema 8: Origen de la vida i evolució del cloroplast (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Botànica
Año del apunte 2016
Páginas 10
Fecha de subida 13/04/2016
Descargas 17
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 8: L’origen de la vida a la terra. Origen i evolució del cloroplast Ens fem una sèrie de qüestions sobre l’origen de la vida que volem i hem intentat resoldre.
Escales de temps geològic Hi ha 3 temps geològics característics L’era primària, secundaria i terciària, 3 edats definides en funció dels fòssils trobats i quines característiques tenien.
 El paleozoic és on apareixen per primer cop els organismes complexos, pluricel·lulars, i és la que dóna lloc a una diversitat de vida més gran on trobem l’aparició dels artròpodes, els tetràpodes i les plantes terrestres.
 El mesozoic és l’època dels dinosaures i de les plantes en flor, es divideix en triàsic, juràsic i cretàcic.
 I el cenozoic és l’època dels mamífers, en que comencen a dominar sobre la terra.
Doncs aquestes 3 etapes, representen poc més del 20% del temps de vida de la terra, el 80% són èpoques anteriors pertanyent a la era del precambrià, que veu el naixement de la vida.
 Precambrià: origen de la terra, de la vida i dels organismes pluricel·lulars.
La vida va aparèixer a la terra, que té una edat de 4.600 d’anys, i es va formar alhora amb el Sol. La terra i la lluna es van formar alhora a partir de 2 protoplanetes que compartien òrbita, i la lluna influeix en les marees i en com es va desenvolupar la vida dins la terra.
L’origen de la vida a la terra Diferents teories sobre l’aparició de la vida: 1920: Teoria del brou primordial no explica l’origen de la vida sinó que explica com podria haver estat l’origen de la vida. Aquesta idea ja la va mig insinuar Darwin, però Oparin i Haldane la van formular i publicar. Es basa en suposicions:  Es suposa que la terra primitiva tenia una atmosfera inicial reductora, amb molt poc oxigen i rica en CO2, amoníac, metà i en vapor d’aigua que sortia de terra ja que hi havia gran activitat geològica (erupcions volcàniques per exemple) que va començar a precipitar i va originar llacs. Era una atmosfera molt energètica per la radiació i per els compostos de les erupcions, i s’hauria creat una mena de sopa càlida de compostos orgànics, s’haurien generat molècules orgàniques (procés estimulat per radiacions UV) que es van organitzar per donar lloc a la vida.
I Miller i Urey (1953) van demostrar la obtenció dels compostos orgànics amb un experiment: formen una mena de mar primitiu que s’evapora i s’acumula en la atmosfera primitiva, i obtenen components orgànics.
Antiguitat de la vida de la Terra i primeres evidències fòssils Evidencies fòssils són indirectes, no hi ha fòssils d’organismes vius sinó d’estructures que en principi s’atribueixen que han estat formades per organismes vius. Com les BIf, formacions rocoses constituïdes per capes alternes de diferents tipus òxids de ferro i a dins fosfats, que s’associen a la vida.
I la segona evidència són els estromatòlits, estructures columnars en forma de coliflor formades per capes de carbonat càlcic, amb colònies de cianobacteris en els estrats superiors, que indiquen que la vida apareixeria de manera fotosintètica, tot i que no hi ha restes de fòssils, aquestes estructures també s’han trobat vives i de manera fòssil, però sense fòssils de cianobacteris, per tant interpretem el que són però són evidències indirectes.
Evolució de l’atmosfera L’atmosfera primitiva que havia de ser molt reductora en algun moment, fa entre 2800 i 4000 milions d’anys, es comença a enriquir amb oxigen, i es creu que hi havia organismes fotosintètics oxigènics, que generaven aquest oxigen. I aquesta contaminació oxigènica, va fer que els organismes aeròbics es comencessin a estendre i que els anaeròbics, per contra, es reduïssin.
El responsables de la gran contaminació d’oxigen ens imaginem que van ser els cianobacteris, organismes que fan una fotosíntesi oxigènica (hi ha altres bacteris que fan la fotosíntesi però no alliberen oxigen).
Cianobacteris Origen i evolució inicial dels eucariotes La Teoria de l’endosimbiosi diu que a partir d’una cèl·lula procariota ancestral en algun moment apareix una cèl·lula eucariota amb nucli, de manera autogenètica les membranes s’invaginen per donar lloc a un sistema intern de membranes. Lynn Margulis descriu l’origen de les cèl·lules eucariotes com a conseqüència de successives incorporacions simbiogenètiques de diferents cèl·lules procariotes.
Origen i evolució del cloroplast Altres diuen que directament la cèl·lula eucariota amb nucli apareix per la fusió directa de dos procariotes.
Algun llinatge procariota fa el mateix però amb un cianobacteri que es convertirà en cloroplast (però sabem que el mitocondri es va formar abans): - - - El cloroplast té un sistema de dues membranes i els bacteris són gram negatius que tenen també un sistema de 2 membranes, una paret bacteriana i una mb externa.
Els cloroplasts tenen un sistema intern de mb que són els tilacoides, i els bacteris també.
El cloroplast, té el seu propi DNA molt reduït perquè una gran part s’ha transferit al nucli, però molts dels gens que queden són exactament idèntics que en bacteris.
I els ribosomes són iguals en ambdós són 70S i sensibles als antibiòtics.
Això son evidències que indiquen que la teoria té molt de sentit.
Els plastidis són orgànuls de plantes i algues, amb funció de fotosíntesi, i reservori o síntesi de diverses substàncies usades per al metabolisme cel·lular.
 De manera que el cloroplast, és un tipus de plastidi de funció fotosintètica, és un orgànul de la cèl·lula eucariota que s’encarrega de fer la fotosíntesi, i que evolutivament adquireix diferents formes.
- Te en l’estroma, els tilacoides on té lloc la fotosíntesi, i dins aquests tenim el lumen i els pirenoides que només es troben en plastidis d’algues i antocerotes, dins d’alguns cloroplasts, i són reserves de l’enzim rubisco (comú en els cianobacteris).
- Fan la fotosíntesi. A partir de la llum el cloroplast hidrolitza l’aigua per obtenir protons i com a rebuig alliberen oxigen (fotosíntesi oxigènica), i es fa servir els poder reductor dels protons pel CO2. És exclusiva de cianobacteris i d’organismes fotosintètics eucariotes.
A més, trobem els pigments fotosintètics.
La clorofil·la necessita pigments accessoris perquè l’espectre d’absorció de les clorofil·les té pics entre els 400 i 650nm, és a dir, que absorbeixen bé en dos punts de l’espectre però l’altra part sinó quedaria sense aprofitar, per això, els pigments accessoris ajuden a cobrir la part de l’espectre que les clorofil·les no poden fer servir.
 Cromoplasts: cloroplasts que tenen funció assimiladora i integren altres pigments a mesura que madura una poma verda es torna de vermella, i això és perquè els seu cloroplast es transforma en cromoplast i perden la seva funció de fotosíntesi.
Arbre  en negre hi ha els llinatges que tenen cloroplasts, que són fotosintètics.
Com pot ser que llinatges tant diferents puguin fer la fotosíntesi? Perquè tot l’arbre de la vida en origen era fotosintètic i els que ara no ho són han perdut el cloroplast, o bé que l’han anat adquirint independentment. En tota la història només hi ha hagut un cop endosimbiosi, i la resta han hagut de ser endosimbiosis secundàries.
De cloroplasts tenim de 2 tipus: els que es van originar com a resultat d’una endosimbiosi primària que es converteix en una cèl·lula eucariota amb un mitocondri i un cloroplast, és un bacteri assimilat. Però si això nomes hagués passat un cop, l’arbre seria impossible, tots haurien de tenir cloroplasts, de manera que la línia de les plantes, tenen un origen en una endosimbiosi primària però tota la resta provenen d’una endosimbiosi secundària, on es formen cloroplasts complexos: fa endosimbiosi amb un cloroplast eucariota fotosintètic, i ho sabem perquè en molts dels cloroplasts hi ha un nucleomorf, una reminiscència del nucli de l’eucariota fagocitat i a més té més de dues membranes, 3 o 4.
Els cloroplasts simples els trobem en algues vermelles i algues verdes a més de en les plantes superiors, però tota la resta d’algues tenen cloroplasts que provenen d’endosimbiosis secundàries.  esquemes de les dos endosimbiosis De cèl·lules eucariotes amb cloroplasts secundàris complets de la línia evolutiva vermella, hi ha els eterocons. La cèl·lula eucariota va fer una endosimbiosi amb un rodòfit. I de la línia verda, que van fer una endosimbiosi secundària amb una alga verda, hi ha les euglenes.
Les endosimbiosi secundària implica que tinguem organismes amb nombre de membranes diferents: 1a membrana vesícula de fagocitosi que es convertirà en un lisosoma, però la mb pot desaparèixer o no. De manera que el màxim de mb que pot tenir un cloroplast són 4, però a vegades tenim 3 perquè una de les dues més externes desapareix.
Línia verda un eucariota que fa endosimbiosi amb una altra alga eucariòtica. Les euglenes per exemple, tenen cloroplast d’origen eucariòtic, verd.
Línia vermella cèl·lula eucariòtica, heteròtrofa que fa endosimbiosi amb un rodòfit, algues vermelles que donen lloc a dinòfits i heterocontes (baciliariofits i zgkjrhl q`).
...