COMIENZO DE LA BIOQUÍMICA

 

                       Recreación del aspecto que podría tener nuestro tatarabuelo

PRIMERA CÉLULA PROCARIOTA

  Podría entonces considerarse en determinadas circunstancias de estrés energético , se formarían estados termodinámicos en cadena e irreversibles en los cuales el estado natural sería lo que llamamos vida. 

  Unos estados de tensión química dentro de un recinto cerrado que provocan la atracción de nuevos nutrientes que le permiten crecer, hasta un punto límite en el que le es necesario duplicarse creando así otro nuevo elemento de vida. 

  En un principio con cambios bruscos y elementales que por selección natural irían especializándose alcanzando metabolismos más estables y refinados. 

  Se presupone que al principio se basaría en:

  - La sintetización del metano, abundante en la atmósfera de aquella época.

  - La fotosíntesis anaérobica, ya que como se ve en las rocas de aquella época el hierro no se oxida lo que indica ausencia de oxígeno en la atmósfera.

  - Un metabolismo de azufre, de hierro o de glucosa aoxígena.

METABOLISMO

  El metabolismo se divide en dos fases, en presencia de energía esta se almacena (Anabolismo) y ante la necesidad de energía se produce (Catabolismo)

  ANABOLISMO o almacenamiento de energía

  Partiendo de una materia básica abundante (CO2, H2O) + Energía se obtienen polímeros sencillos, que a su vez pueden almacenarse en estructuras más complejas macromoléculas celulares. 

  Los azúcares en polisacáridos; los aminoácidos en proteínas; los ácidos grasos en lípidos; las bases nitrogenadas en nucleidos. 

  CATABOLISMO o producción de energía

  Por ejemplo la oxidación de la glucosa: Glucosa+O2 = energía; reacción (aeróbica) o la Glucosa + sulfatos, nitratos compuestos orgánicos = energía (anaeróbica)

  Esta energía liberada estaría representada en ATP (Adenosín trifosfato) o en Coenzimas reductoras (NADH, FADH2, NADPH) que son como pilas lilsta para su uso. 

SERES AUTÓTROFOS  O AUTOSUFICIENTES

 Son aquellos organismos que se nutren de materia inorgánica y la transforman en materia orgánica. 

  REACCIONES ANABÓLICAS

  Materias primas (CO2, H2O) + Energía

  Según donde obtengan la energía pueden ser:

  -  Quimiótrofos: de las reacciones de reducción oxidación de la membrana celular. 

  - Quimiosintetizadores: de la glucosa u otro polímero sencillo.

  - Fotótrofos:, de las ondas lumínicas por fotosíntesis.

  Según si lo hacen en presencia o no de oxígeno:

  - Anoxígenas de azufre: SH2 = S2 (residuo) + (H+)

                                        pila (NADH) = (NAD+) + (2 electrónes 2e-) + (H+)

        SH2 + NADH + CO2 = glucosa C6H12 O6 + (NAD+) descargada + residuo de S2

  - Anoxígena de hierro: sería similar pero con Hierro (Fe2) como residuo. 

  - Oxígenas: H2O = O2 (residuo) + (H+)

                     pila ATP (Adenosín TRIfosfato)m = ADP (Adenosín DIfosfato) + P + (e-)

       H2O + ATP + CO2 = glucosa + ADP + P + residuo de O2

  Las reacciones oxígenas son mucho más energéticas, así que tienen capacidad de producir mayor cantidad de glucosa del Co2 por lo que ha habido una evolución a favor de estas reacciones frente a las anoxígenas. 

  Del mismo modo ha habido una tendencia a preferir el ATP como transporte de energía universal en la vida de nuestro planeta ya que es mucho más eficaz que el original ARN.

  REACCIONES CATABÓLICAS: 

  Sería lo contrario toma el electrón suelto que produce un desequilibrio iónico de gran energía en la célula y lo utiliza para crear el tercer enlace fosfato del ADP en ATP. Quedando la energía en forma de pila para utilizarla donde convenga. 

  FOTOSÍNTESIS

  Tenemos dos clorofilas:

  - La que absorbe la luz de onda roja (fotosíntesis I) que toma el electrón del NADPH y con el CO2 produce glucosa (reacción Anabólica)

  - La que absorbe la luz de onda azul (fotosíntesis II) que toma el electrón del Hidrógeno y transforma la ADP en ATP (Reacción Catabólica) 

  - La luz de onda verde no sería absorbida sino reflejada lo que da el color característico a la clorofila. 

  Se piensa que la evolución de cada clorofila se produjo en células diferentes pero que por uniones entre células o fagotización terminarían ambas en una misma célula; y que en un entorno estacional le daría cierta ventaja ya que según escasease o abundase una energía o la otra le permitiría aprovecharla según las variaciones climáticas. 

  En un ambiente primitivo rico en FeH2 y MnH2 la Fotosíntesis II terminaría por colapsar y bloquearse lo que permitiría a la Fotosíntesis I ponerse en marcha y crear Glucosa para almacenarla utilizando el ATP de la Fotosíntesis II y descongestionando la célula (es lo que se conoce por fotosíntesis aoxígena) 

  Posteriormentre lam Fotosíntesis II en un ambiente menos rico en Hierro y Manganeso tomo una molecula de Complejo de Oxidación del Agua que resulta muy ávida de electrones pasando a la Fotosíntesis Oxígena; cuyo residuo como hemos visto es el Oxígeno en vez del Azufre o el Hierro. 

SERES HETEROTROFOS  

No pueden producir glucosa por lo que la toman de otros organismos: fagocitandolos o recogiendo los residuos de células muertas del fondo marino.

AERÓBICOS

A través del Ciclo de Krebs la glucosa  se oxida (glucolisis) y se transforma en dióxido de carbono, agua y energía.

(C6 H12 O6) + O2  = 6CO2  + 6H2 + 38 ATP

ANAERÓBICOS

En vez de utilizar el oxígeno la respiración anaeróbica la hacen a través de Sulfatos o Nitritos. Por ejemplo la fermentación de componentes orgánicos:

La fermentación del yogur: la glucosa se transforma en ácido láctico + 2 ATP.

La fermentación del vino: la glucosa se transforma en Etanol + 2 ATP

Como se puede ver la respiración oxigenada es mucho más energética, por lo que tanto para las células Autótrofas como Heterótrofas ha sido privilegiada. Quedando la respiración anaérobica relegada en la naturaleza para ambientes donde no se dispone de oxígeno. 

ADN

Por otro lado el ARN ha ido especializándose en guardar y duplicar  información cada vez más compleja y abundante. transformándose en el ADN, una sola cadena de nucleótido circular, así la replicación es completa y simultánea, lo que evolutivamente es más beneficioso. 

  - No se hace competencias a sí misma.

  - No olvida piezas por medio.

En este inicio simple, toda la información es beneficiosa  útil, es todo un proceso de colaboración. 

La reproducción es aún asexual por división simple, en principio se crean clones de ADN y de una célula a otra. Aunque ocasionalmente se producen errores en las copias:

  - Debido a un error azaroso en la copia.

  - Debido a la radiación Ultravioleta u otros agentes externos.

 - Debido al intercambio de información entre células por intercambio de genes; sea por contacto directo o por transferencia. Teniendo en cuenta que son aún células muy simples no es raro que esto se produzca.

Esto produce mutaciones continuamente que hace que ciertas variaciones sean muy compatibles con el ambiente que las rodea y se mantengan.