Biogénesis de Compuestos Orgánicos




descargar 30.61 Kb.
títuloBiogénesis de Compuestos Orgánicos
fecha de publicación06.03.2016
tamaño30.61 Kb.
tipoDocumentos
b.se-todo.com > Biología > Documentos
Biogénesis de Compuestos Orgánicos

Según su derivación griega, estos dos términos se refieren al origen de la vida. Biogénesis es la teoría de que la vida se origina únicamente de vida pre-existente; mientras que la teoría de la abiogénesis implica que la vida puede también salir de la materia orgánica como tal.

Algunos filósofos mantienen que la vida existió antes que la materia inorgánica. Así Fechner considera a las estrellas y el universo como seres orgánicos conscientes de un orden superior, los cuales con el pasar del tiempo se diferenciaron de organismos de calidad inferior. W. Preyer imagina el mundo de organismos actual como el último remanente de organismos gigantes primitivos, cuyo aliento, quizás, fue vapor de hierro luminoso, y cuya sangre era metal líquido, y su alimento meteoritos una concepción fantástica que no ofrece solución alguna al problema. Otros, como Liebig, Helmholtz, W. Thompson, E. Dubois-Reymond, asumen la transferencia de pequeños gérmenes vivos de otros mundos cósmicos a nuestro mundo que se estaba enfriando por medio de meteoritos evadiendo así la pregunta en disputa, con la dificultad adicional que surge de la naturaleza de los meteoritos. Por último, otros admiten que la vida debió haberse originado en algún lugar y en cierto tiempo, ya que la tierra y todas las esferas celestes estuvieron en un estado de fusión, incapaces de sustentar gérmenes vivos. Pero aquí las opiniones divergen. Aquéllos que niegan un principio directivo especial afirman que la materia y la energía como tales fueron suficientes para explicar el origen de la vida. Por otro lado, los vitalistas afirman que la vida se genera solamente de seres vivientes; su origen se debe buscar esencialmente en un acto creativo de Dios, que dotó a la materia una fuerza sui generis que dirigió las energías materiales hacia la formación y desarrollo de los primeros organismos. En consecuencia, la diferencia entre abiogénesis y biogénesis. Examinemos que opinión armoniza mejor con los hechos realmente observados.

http://3.bp.blogspot.com/-9ur9sis2qg8/upoqclkuiwi/aaaaaaaab4q/zy_53tcslgy/s1600/cienciasuanzes+com.png

Biogénesis de terpenoides: Los terpenoides son a menudo llamados isoprenoides teniendo en cuenta que el isopreno es su precursor biológico. Presentan una gran variedad estructural, derivan de la fusión repetitiva de unidades ramificadas de cinco carbonos basadas en la estructura del isopentenilo, son monómeros considerados como unidades isoprénicas y se clasifican por el número de unidades de cinco carbonos que contienen en mono, sesqui, di, tri, tetraterpenos

Biogénesis de carotenoides: Los carotenoides son tetraterpenos originados por las vías de mevalonato o de la desoxyxilulosa fosfato y la biogénesis de los diferentes tipos de ello se hace a través de un complejo esquema general. La primera etapa en la vía que conduce a los carotenoides es la formación de fitoeno por la enzima fitoeno sintetasa y a partir de aquí, a través de otros intermedios, que son isomerizados hasta llegar al todo-trans licopeno. Desde este carotenoide todo abierto, se producen ciclaciones y funcionalizaciones que conducen a otros carotenoides como alfa, y delta-caroteno, luteína, crocetina, etc. La formación de retinal, vitamina A, responsable del proceso de visión, tiene lugar a partir los carotenoides por intervención de una beta-caroteno monooxigenasa que divide a la molécula de 40 carbonos mediante una oxidación central.

BIOGÉNESIS EN EL CALDO PRIMIGENIO. EL ORIGEN DE LA VIDA

En el mismo siglo XVII, otro médico y biólogo llamado Francisco Redi, realizo varios experimentos sobre la generación espontánea y planteó su desacuerdo con esta teoría. Redi llevó a cabo un experimento para poder comprobar que la hipótesis de la generación espontánea no es cierta.  Su experimento consistió en colocar cuatro frascos que contenían carne, algunas serpientes, peces y anguilas y los selló completamente. También colocó cuatro frascos más que contenían los mismos elementos, pero esta vez los dejó abiertos. Después de unos días los frascos abiertos presentaron gusanos y otros organismos mientras que los frascos sellados permanecieron intactos y sin la presencia de formas vivientes. Redi concluyó que la vida sólo puede surgir de una vida preexistente y esta teoría se le conoce como "biogénesis". A pesar del experimento de Redi, la teoría de la generación espontánea no fue derrotada, ya que esta hipótesis se había creído cierta durante mucho tiempo y no era fácil dejarla de lado tan rápidamente. El biólogo holandés, Antón van Leeuwenhoek, perfecciona, pocos años después del experimento de Redi, un microscopio simple y con él examina varias sustancias en la cuales encuentra organismos vivientes muy pequeños y que no se conocía de su existencia anteriormente. Este hecho dio nuevas esperanzas a la teoría de la generación espontánea. Leeuwenhoek no se dedicó a buscar soluciones ni a apoyar uno u otra teoría, él sólo dio a conocer sus observaciones y dejó los experimentos a otros.

En 1745, el Biólogo John Turbeeville Needham , realizó varios experimentos que explicó detalladamente para comprobar la hipótesis de la generación espontánea; trabajó con extractos de carne y otras infusiones, las cuales colocó en frascos cerrados herméticamente, los tapó con corchos y los sometió a calor, después de varios días observó que se reproducían muchos microorganismos. Needham trató de la misma manera gran variedad de líquidos y encontró que tenía los mismos resultados, el los explicó diciendo que en cada partícula de materia orgánica existe una “fuerza vital” que es la responsable de la aparición de las formas vivas y por lo tanto apoyó la hipótesis de la generación espontánea.

En l765, el científico italiano Lázaro Spallanzani , hizo los mismos experimentos de Needham, pero no pudo comprobar la generación espontánea, por lo que censuró sus experimentos y conclusiones. El observó que si sometía los caldos de vegetales y animales a altas temperaturas en recipientes cerrados herméticamente nunca se desarrollaban microorganismos. Spallanzani se dio cuenta, que debían cerrarse los envases herméticamente de modo que el aire no pudiera penetrar en ellos. Se dio cuenta que Needham tapaba con corcho los frascos y, estos permitían el paso del aire aunque fuera en pequeñas cantidades.

En 1953 Stanley Miller llevó a cabo una serie de experimentos en colaboración con Harold Clayton Urey. Quería demostrar la posibilidad de síntesis de compuestos orgánicos a partir de metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua, los elementos simples que se suponían integrantes de la atmósfera primitiva terrestre hace aproximadamente 4.000 millones de años. Miller se inspiró en las ideas de pioneros como el ruso Alexandr Ivánovich Oparin y el británico John Haldane, quienes ya en la década de 1920, habían propuesto la teoría de que la vida, los organismos vivos, podían desarrollarse, tenían que haberse generado en la Tierra primitiva a partir de sustancias y compuestos abióticos.

Miller estableció inequívocamente que los compuestos orgánicos pueden sintetizarse partiendo de una mezcla sencilla de gases de composición semejante a la de la atmósfera primitiva propuesta por Oparin. La fuente de energía utilizada para la síntesis fue la descarga de chispas eléctricas. Los exitosos experimentos de Miller marcaron un hito en la historia de la ciencia, y vinieron a confirmar el triunfo de las llamadas ideas materialistas acerca del origen de la vida.

En los diez años siguientes se probaron una diversidad de mezclas de gases y se emplearon distintas fuentes de energía, desde los ultrasonidos a los rayos gamma. Además de los gases, compuestos sencillos en disolución tales como formaldehído y glicol, junto con nitratos u otras fuentes de nitrógeno, han sido empleados con éxito en la síntesis de compuestos orgánicos.

Teoría de Oparín

El científico ruso Alexander Oparín explica la aparición de la vida a partir de la materia orgánica, en donde se presentó una larga evolución de las sustancias químicas, antes de que se originara la vida, él afirma que la vida había sido pre-celular. Todos los animales, las plantas y los microbios están compuestos por sustancias denominadas orgánicas e inorgánicas, de esta forma en la primera fase del origen de la vida tuvieron que formarse estas sustancias que después servirían para la formación de los seres vivos.

Teoría de la panspermia

En primer lugar fue propuesta la teoria original de la Panspermia en el siglo XIX por Svante Arrhenius:

"Suponía que la vida en la Tierra se originó gracias a la contribución cósmica de seres vivientes provenientes de algún punto del Universo."

Pero fue anulada ya que Paul Becquerel demostró que estos supuestos gérmenes serían destruidos a causa de las radiaciones ultravioletas, las bajas temperaturas y el vacío casi absoluto.

La nueva hipótesis surgió cuando algunos investigadores encontraron moléculas orgánicas (aminoácidos entre ellos) en meteoritos provenientes del espacio profundo. Entonces, algunos investigadores dudaron de si la producción abiótica de monómeros orgánicos en la Tierra era absolutamente básica para el origen de la vida. Quizás algunas materias orgánicas provenientes de otros lugares del universo habían arribado a la Tierra primitiva.

Clasificación de los productos naturales basada en la biogénesis

Aunque “biogénesis” y “biosíntesis” son términos que se usan algunas veces indiscriminadamente, es habitual utilizar el primer término para una hipótesis, y el último para una ruta sintética probada experimentalmente. Los constituyentes de todas las plantas y animales son biosintetizados en los organismos mediante reacciones enzimáticas. La fuente de carbono más frecuentemente utilizada es la glucosa, la cual es fotosintetizada en las plantas verdes (organismos autotróficos) o obtenida a partir del entorno en los organismos heterotrópicos. Los avances relativamente recientes en bioquímica han clarificado mucho la interrelación entre las reacciones enzimáticamente catalizadas de los “metabolitos primarios” (tales como azúcares, aminoácidos y ácidos grasos) y los biopolímeros (tales como lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Estos metabolitos dan lugar a los “metabolitos secundarios”, así llamados porque no es obvio su papel en el metabolismo de muchos organismos.

http://www.ugr.es/%7equiored/pnatu/fig/isopreno.gif
isopreno

http://www.ugr.es/%7equiored/pnatu/fig/clasifica4.gif

http://www.ugr.es/%7equiored/pnatu/fig/clasifica5.gif

Se conocen en la actualidad tres grandes vías o rutas fundamentales que permiten la biosíntesis de la gran mayoría de los diferentes tipos de productos naturales conocidos:

Ruta del ácido mevalónico: A partir de él se forman unidades de prenilo que tras uniones sucesivas conducen a isoprenoides (terpenoides, esteroides, carotenoides)

http://www.ugr.es/%7equiored/pnatu/fig/mevalonico.gif
Ácido mevalónico

Ruta del ácido shikímico: A partir de él se forman los aminoácidos y desde ellos los otros compuestos aromáticos más complejos (fenilpropanoides, flavonoides, alcaloides)

http://www.ugr.es/%7equiored/pnatu/fig/shikimico.gif
Ácido shikímico

Ruta del acetato-malonato (ruta policétida): A partir de malonato y acetato se forman los policétidos (acetogeninas) y ácidos grasos.

http://www.ugr.es/%7equiored/pnatu/fig/acetato_malonato.gif
aceato-malonato

La biogénesis y la aparición de la información

Como proceso culminante de la evolución del universo y del sistema solar, con la formación de la Tierra empezó el desarrollo del sistema vivo a partir de ciertas reacciones químicas y a base de las condiciones del ambiente físico predominante en ciertos puntos del planeta. Este proceso que habría durado entre mil y tres mil millones de años, se denomina evolución química, o más específicamente, proceso de biogénesis por el hecho de que dio origen a la vida. Ésta apareció cuando llegaron a formarse estructuras químicas cuya actividad reflejaba tanto los procesos químicos que le dieron origen, como el ambiente físico que en ese entonces la rodeaba. En otras palabras, puestas las cosas en términos actuales, para que exista un sistema vivo, se requiere de una superestructura cuya actividad refleje en sentido genético los procesos físicos y químicos internos del sistema, y en sentido cinético las condiciones físicas y químicas de su entorno, las que así se reflejan, a su vez, en el mismo sentido cinético, en los procesos internos del sistema, a los cuales de este modo convierte en soporte activo de aquella misma superestructura.

¿De Qué Manera la Teoría de la Evolución Contradice a la Ley de la Biogénesis?
La ley de la biogénesis es que la vida sólo puede provenir de otra vida. La vida no surge de las cosas que no tienen vida.  Esto es lo que observamos y lo que la Biblia enseña en Génesis capítulo 1, donde las diversas formas de vida fueron creadas para reproducirse según su especie. Tal vez el problema más difícil que enfrentan los evolucionistas, es la cuestión de cómo los sistemas vivos auto-replicantes pudieron formarse desde la no-vida donde los sistemas no se replican.  Algunos evolucionistas proponen que al principio, pequeñas moléculas inorgánicas tales como el agua, el metano y el amoniaco, de algún modo y por medio de reacciones químicas aleatorias, formaron los aminoácidos. Estos aminoácidos se combinaron para formar proteínas y con el tiempo células vivas. 

¿La Vida es Solamente Química?
La vida está hecha de átomos, moléculas, soluciones y reacciones químicas. Sin embargo, cuando uno muere, los átomos, las moléculas y las soluciones todavía están allí. Así que mientras que la vida implica la química, la vida es mucho más que química. La molécula de ADN, que almacena la información hereditaria codificada, es extremadamente compleja. Muchos científicos están convencidos de que estas células nunca podrían haber llegado a existir por la pura química, sin orientación. La mezcla de productos químicos no crea espirales de ADN o cualquier otro código inteligente. El ADN solo reproduce ADN. 

Abiogénesis

Aunque Darwin mismo se enfocó en el origen de las especies, algunos científicos han tratado de aplicar el concepto de la evolución a la primera vida para formar el concepto de la abiogénesis. En 1924, el bioquímico ruso, Alexander Oparin, propuso que células vivas surgieron gradualmente de materia no-viva mediante una sucesión de reacciones químicas. Según Oparin, los gases presentes en la atmósfera de la tierra primitiva, al ser inducidos por rayos u otras fuentes de energía, pudieron reaccionar para formar compuestos orgánicos simples. Estos compuestos pudieron posteriormente auto-ensamblarse en moléculas cada vez más complejas, como las proteínas. Estas, a su vez, pudieron organizarse en células vivas. 

En 1953, Stanley Miller y Harold Urey probaron la hipótesis de Oparin, realizando un experimento que procuró simular las condiciones atmosféricas de la tierra primitiva. En su experimento, se hirvió agua hasta convertirse en vapor en el fondo de un frasco y luego fue pasada por un aparato, combinándola con amoniaco, metano, e hidrógeno. Luego sometieron la mezcla resultante a una chispa de 50.000 voltios antes de enfriarla y recolectarla en el fondo del aparato. Cuando Miller y Urey examinaron la sustancia resultante, parecida al alquitrán, encontraron una colección de aminoácidos, los componentes de la vida.

Los problemas de la abiogénesis

Desafortunadamente, el intento de Miller para demostrar la posibilidad de abiogénesis (que la vida puede surgir de la no-vida) no simuló honestamente las condiciones de la tierra primitiva. Por ejemplo, el oxígeno estaba evidentemente presente en la tierra primitiva -- pero la presencia de oxígeno prohíbe el desarrollo de compuestos orgánicos. Aunque requerimos de abundante oxígeno para sobrevivir, nuestros cuerpos también necesitan muchas adaptaciones especiales para manejarlo sin peligro. En los años 1950, investigadores del origen de vida asumieron que la tierra primitiva tenía muy poco oxígeno. Sin embargo, la evidencia geológica ahora sugiere que cantidades sustanciales de oxígeno estuvieron presentes en la atmósfera más primitiva de la tierra. Si los gases que los científicos creen ahora que estuvieron presentes en la tierra primitiva fueran utilizados en la proporción correcta, ninguno de estos aminoácidos es producido. 

Pero supongamos que el experimento de Miller recreó fielmente las condiciones de la tierra primitiva, ¿podría ser validado el experimento? Una importante dificultad adicional es que tales experimentos no pueden producir las clases correctas de aminoácidos. Las conformaciones de aminoácidos existen como isómeros especulares. En otras palabras, hay aminoácidos zurdos (Forma L), así como aminoácidos diestros (Forma D). Los aminoácidos que comprenden las proteínas vivas son de la forma zurda, aunque en simulaciones como la de Miller, se produce una mezcla igual de aminoácidos zurdos y diestros. Todos los mecanismos naturales conocidos, por medio de los cuales son producidos los aminoácidos, producen aminoácidos en aproximadamente la misma proporción de formas diestras y zurdas. Pero supongamos que fuera descubierto algún mecanismo naturalista que pudiera verdaderamente segregar las formas zurdas necesarias para la vida. Todavía permanecería sin explicación cómo los aminoácidos de forma L llegaron a ordenarse correctamente con los enlaces apropiados (enlaces peptídicos) para formar las proteínas. Las probabilidades en contra de obtener siquiera una sola proteína a partir de una sopa primordial, hecha exclusivamente de aminoácidos de forma L, todavía sería sumamente alta. 

Pero supongamos que no sólo se descubrió un mecanismo naturalista que podría segregar las formas zurdas necesarias para la vida, sino que también se descubrió una sopa que posee una capacidad mística para formar proteínas. Para formar una célula viva se requiere de cientos de proteínas especializadas que necesitan ser coordinadas de manera precisa. También necesitaríamos producir ADN, ARN, una membrana de célula, y una cantidad de otros compuestos químicos -- sin mencionar arreglarlos en sus lugares correctos para realizar sus respectivas funciones.

CONCLUSIONES

  • Claramente, para conseguir una célula viva del experimento de Miller-Urey por procesos materialistas no guiados se requiere que improbabilidades se amontonen sobre improbabilidades.

similar:

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconLos lípidos son compuestos orgánicos que contienen ácidos grasos...

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconCompuestos orgánicos: Ácidos nucleicos

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconCompuestos orgánicos: Ácidos nucleicos

Biogénesis de Compuestos Orgánicos icon¿Qué son los compuestos orgánicos?

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconTrabajo de Compuestos Orgánicos: Ácidos Nucleicos

Biogénesis de Compuestos Orgánicos icon1. Los principales compuestos orgánicos para los seres vivos son

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconLa reactividad de los compuestos orgánicos se debe a fundamentalmente...

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconLos compuestos de este grupo se consideran derivados de la pirimidina,...

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconFactores orgánicos

Biogénesis de Compuestos Orgánicos iconEstados demenciales orgánicos




Todos los derechos reservados. Copyright © 2019
contactos
b.se-todo.com