Olfato

QUIMICA DE LOS OLORES

Para que un cuerpo tenga olor es necesario que sea volátil, es decir que emita pequeñas partículas y que se disuelva en el moco que recubre la mucosa olfatoria. Esas partículas, llevadas por el aire que inspiramos impresionan las células olfativas que se encuentran en la porción superior de la pituitaria.

La intensidad de los olores de los cuerpos depende de la mayor o menor cantidad de partículas volátiles. Si se deposita sobre la pituitaria amarilla un fragmento de un cuerpo oloroso, no determinará sensación olfativa. Es necesario que se encuentre dividido en pequeñísimas partículas mezcladas con el aire. Cuando la pituitaria amarilla es impresionada largo tiempo por una misma sustancia, deja de percibir su olor. Anosmia La perdida del olfato o anosmia puede ser parcial o total, temporaria o definitiva. La anosmia parcial o total puede ser producida por una alteración o fatiga olfativa de la mucosa pituitaria, por vegetaciones, por lesiones de tipo infeccioso en la pituitaria o por inflamación provocada por un resfrío común. En estos casos la perdida del olfato suele ser temporaria. La anosmia definitiva generalmente es provocada por una lesión del nervio olfatorio.

TRANSDUCCIÓN OLFATIVA

El sentido del olfato, al igual que el sentido del gusto, es un sentido químico. Se denominan sentidos químicos porque detectan compuestos químicos en el ambiente, con la diferencia de que el sentido del olfato funciona a distancias mucho más largas que el sentido del gusto. El proceso del olfato sigue más o menos estos pasos:

1. Las moléculas del olor en forma de vapor (compuestos químicos) que están flotando en el aire llegan a las fosas nasales y se disuelven en las mucosidades (que se ubican en la parte superior de cada fosa nasal).
2. Debajo de las mucosidades, en el epitelio olfatorio, las células receptoras especializadas, también llamadas neuronas receptoras del olfato, detectan los olores. Estas neuronas son capaces de detectar miles de olores diferentes.
3. Las neuronas receptoras del olfato transmiten la información a los bulbos olfatorios, que se encuentran en la parte de atrás de la nariz.
4. Los bulbos olfatorios tienen receptores sensoriales que en realidad son parte del cerebro que envían mensajes directamente a:
   • los centros más primitivos del cerebro donde se estimulan las emociones y memorias (estructuras del sistema límbico) y
   • centros “avanzados” donde se modifican los pensamientos concientes (neocorteza).
5. Estos centros cerebrales perciben olores y tienen acceso a recuerdos que nos traen a la memoria personas, lugares o situaciones relacionadas con estas sensaciones olfativas

Gusto

LA LENGUA Y LOS RECEPTORES GUSTATIVOS

Como principal órgano del gusto, la lengua tiene papilas gustativas que contienen los receptores gustativos y se encuentran dispersas por toda su superficie. Los distintos receptores aparecen concentrados en determinadas zonas de la lengua; de esta manera, los sabores dulce y salado son detectados en la parte anterior de la lengua; el ácido o agrio en los lados, y el amargo en la parte posterior dorsal. En la masticación, la lengua empuja los alimentos contra los dientes; en la deglución, lleva los alimentos hacia la faringe y más tarde hacia el esófago, cuando la presión que ejerce la lengua provoca el cierre de la tráquea. También contribuye, junto con los labios, los dientes y el paladar duro, a la articulación de palabras y sonidos.

TRANSDUCCIÓN ÁCIDA

Los sabores agrios los percibimos principalmente en sustancias que son ácidas. Estos compuestos contienen átomos de hidrógeno, que son los principales responsables de dicho sabor. Cuando se mezcla la sustancia que contiene el ácido con agua (recuérdese que para que las yemas gustativas reaccionen, las sustancias tienen que estar húmedas), en general desprenden algunos de sus átomos de hidrógeno. Estos átomos de hidrógeno han perdido sus electrones y por lo tanto quedan eléctricamente cargados (Figura 61); se dice que están ionizados. Cuando los átomos de hidrógeno ionizados entran en contacto con las yemas gustativas dan la sensación de un sabor agrio.

TRANSDUCCIÓN SALADA
La sal común o de mesa es un compuesto formado por átomos de sodio y de cloro, el cloruro de sodio. Resulta que el sabor salado que da esta sustancia no se debe exclusivamente ni al sodio ni al cloro. Existen sustancias que contienen cloro y no sodio que son saladas, así como compuestos de sodio que no contienen cloro y que también son salados. Los compuestos llamados sales de bajo peso molecular, es decir, con pocos átomos, tienen sabor predominantemente salado y como se vio arriba, las sales con alto peso molecular son principalmente amargas. Existen también otras sales que contienen metales. Por ejemplo, sales de mercurio que tienen un sabor metálico mientras que algunas sales de plomo llegan a tener sabor ¡dulce!

TRANSDUCCIÓN AMARGA

En un buen número de casos, las sustancias amargas son sales inorgánicas de alto peso molecular; esto quiere decir que son moléculas que tienen muchos átomos. Otros casos son moléculas orgánicas que tienen añadidas cadenas carbónicas. Por ejemplo, en la figura 62 se muestran tres moléculas que tienen los mismos átomos pero que difieren en su distribución en el espacio; sin embargo, una de ellas no tiene sabor, la segunda es ligeramente amarga y la tercera es dulce.

TRASDUCCIÓN DULCE

En general, las sustancias que nos dan la impresión de tener sabor dulce están formadas de compuestos orgánicos como los alcoholes, azúcares, glicoles, etc. La sensación de dulce también se debe a la forma en que estén arreglados los átomos en las moléculas; en la figura 62 vimos compuestos con diferentes disposiciones de los mismos átomos, pero que tienen diferentes sabores, uno de ellos dulce.

Visión

LUZ VISIBLE

Lo que comúnmente llamamos luz es una onda electromagnética y aunque tal vez, esto sea algo difícil de imaginar, como cualquier onda tiene una “longitud de onda”, es decir, la distancia que mide un ciclo completo de la onda, de forma que a partir de ahí, vuelve a repetirse lo mismo una y otra vez: Cada longitud de onda corresponde a lo que nosotros identificamos como un color. Ahora bien, nosotros no somos capaces de ver la luz de cualquier longitud de onda, nuestros ojos están limitados a ver desde 380 a los casi 780 nanometros ( 1 nanometro es una milésima de millonesima de metro). A esta franja se la llama “espectro visible”: Si a esta franja la llamamos espectro visible, cualquiera podría percatarse de que existe la insinuación de que hay un espectro no visible, algo así como “luz invisible”. Esto es cierto, pero hablaré de ello en un próximo artículo.

EL OJO Y LAS CÉLULAS RECEPTORAS

Principales segmentos de un cono o bastón:
1. Segmento externo: aquí es donde se encuentra el fotopigmento sensible a la luz. En el caso de los bastones la rodopsina y en el caso de los conos los pigmentos del color.
2. Segmento interno:
3. Núcleo.
4. Cuerpo sináptico. Los conos presentan una estructura cónica, con sus núcleos alineados en una sola capa justo por debajo de la membrana limitante externa.

Sus segmentos internos y externos se proyectan dentro del espacio subretinal hacia el epitelio pigmentario. A nivel de la fóvea, donde sólo existen conos, sus cuerpos celulares se sitúan oblicuamente con respecto a sus procesos. Los bastones por otra parte poseen una morfología alargada con sus segmentos internos y externos rellenando el espacio entre los conos y los procesos de las células del epitelio pigmentario. Los cuerpos celulares de los bastones constituyen el resto de la capa nuclear externa, donde se sitúan formando varias capas. Aunque no siempre resulta claro en las preparaciones histológicas habituales, los procesos de las células del epitelio pigmentario rodean completamente tanto a los procesos externos de los conos como de los bastones. Utilizando el microscopio electrónico se obtiene una mejor resolución de la morfología de los conos y bastones. Podemos observar cómo los segmentos internos de los bastones son más delgados que los de los conos. Así los segmentos internos de los conos poseen un diámetro de unas 6 micras frente a las 2 micras de los segmentos internos de los bastones. Sin embargo a nivel de la fóvea, donde sólo existen conos, los segmentos internos de éstos pueden llegar a medir tan sólo alrededor de 1.5 micras. Los segmentos internos de los conos y bastones poseen muchas mitocondrias. A nivel de la unión entre los segmentos internos y externos de los fotorreceptores existe un cilio de unión. A partir de estos cilios se producen una serie de evaginaciones e invaginaciones de la membrana plasmática de los fotorreceptores que dan lugar a los segmentos externos (o.s. en la imagen). Esta es la porción de los fotorreceptores donde se encuentran los pigmentos visuales. Los segmentos externos de los conos y bastones derivan de repliegues de la membrana plasmática (ver las figuras que se adjuntan a continuación).
Al final a nivel de los bastones, los segmentos externos están constituidos por discos membranosos aislados de la membrana plasmática donde se encuentran inmersos los pigmentos sensibles a las radiaciones luminosas. Por contra en los conos no existen discos membranosos aislados sino múltiples repliegues de la membrana plasmática.

FOTOQUÍMICA DE LA VISIÓN

La retina es la parte del ojo sensible a la luz, que contiene los conos y los bastones, fotorreceptores responsables de la visión en color y en la oscuridad respectivamente. Nuestro objetivo en este estudio es comprender la transformación de una señal luminosa en impulso nervioso gracias a la actuación de los pigmentos visuales de las células fotorreceptoras (conos y bastones). La absorción de luz por los pigmentos visuales de los bastones ( rodopsina) y los conos activa una cascada de fenómenos bioquímicos que tiene lugar a través de la membrana plasmática de estas células y, por tanto, un cambio del potencial de membrana. Una molécula esencial en esta cascada es el nucleótido cíclico 3’- 5’ monofosfato de guanosina (GMPc). En los bastones, la molécula de GMPc actúa como segundo mensajero y transporta la información a través del citoplasma situado entre los discos que flotan libremente en la zona donde se absorbe la luz, hasta la membrana plasmática de la célula donde se produce la alteración de los flujos iónicos. En los conos debido a la continuidad entre los discos y la membrana plasmática no es necesario un mensajero citoplasmático. En estas células la molécula de GMPc controla los flujos de iones, abriendo unas clases especiales de canales iónicos, los canales iónicos regulados por el GMPc, permitiendo que una corriente de entrada que transporta sobre todo iones sodio, penetre en la célula. En la oscuridad, la concentración de GMPc es relativamente elevada, lo que determina que los canales iónicos regulados por esta molécula se encuentren abiertos y permitan la corriente de entrada que mantiene a la c‚lula en un estado relativamente despolarizado. Por tanto, la fotoconversión tiene lugar en tres fases: La luz activa los pigmentos visuales. Estos pigmentos visuales activados estimulan la GMPc fosfodiesterasa, una enzima que reduce la concentración de GMPc en el citoplasma. La reducción de la concentración de GMPc cierra los canales regulados por él, hiperpolarizando al fotorreceptor. Pasemos ahora al estudio detallado de cada una de estas fases. Veamos cómo los pigmentos visuales de las células fotorreceptoras transforman una señal luminosa en un impulso nervioso. Este proceso se ha estudiado fundamentalmente en los bastones, responsables de la visión escotópica (nocturna), que no es en color. Por su parte los conos se encargan de la visión fotópica (diurna), que se produce con color.

VISION A COLOR

La visión de los colores es función del ojo adaptado a la luz y depende de los conos retinianos. Cuando la iluminación se reduce los objetos pierden el color según un orden determinado: rojo, amarillo, verde y azul. En oscuridad los colores dejan de percibirse y solo se distinguen matices, de gris, negro y blanco azulado; esta información es suministrada por los bastoncillos.
Cada color primario es percibido por una zona determinada de la retina. Hay cuatro zonas dispuestas en forma de anillos concéntricos con suaves límites de transición. De adentro hacia fuera son: la zona del verde, la del rojo, la del azul y la del blanco. La zona del verde percibe todos los colores por lo que decimos que es tricromática; la segunda es dicromática porque no percibe el verde y la última solamente capta a este. Otra particularidad del ojo es su aberración cromática: la luz blanca, al refractarse, desvía en forma desigual a los rayos que la componen; los que tienen menos longitud de onda son los que más se inclinan y forman su foco mas adelante al atravesar una lente. Los rayos mas cortos establecen su foco por delante y los más largos por detrás. La aberración cromática se corrige en parte por la actividad del iris que estrecha la abertura pupilar y elimina los rayos del margen del cristalino, que son los que más se desvían.

PERCEPCIÓN

Puedes entar a la siguiente página: http://www.educacionplastica.net/ilusiones.htm, y aprenderás las teorias propuestas por personas preparadas y cocer tus capacidades visuales.

Lectura 8: Radiación solar, aplicaciones de la radiación, capa protectora de ozono, fotosístensis, atmosfera oxidante, condiciones apropiadas para la

En el sol se están generando constantemente grandes cantidades de energía mediante reacciones termonucleares. La energía radiante se propaga por el espacio viajando a razón de 300 000 km por segundo (velocidad de la luz). A esta velocidad, las radiaciones llegan a la tierra en 8 minutos después de ser generadas. Debido a que las radiaciones viajan como ondas a la velocidad de la luz (c), tendrán como característica la longitud de onda (l), que es la distancia entre dos máximos. El número de ondas que a una velocidad constante pasan por un determinado punto cada segundo se le llama frecuencia (v). Mientras menor sea la longitud de onda, más ondas pasarán cada segundo, siendo por lo tanto mayor la frecuencia, y cuando l es mayor, menos ondas pasarán y por tanto la frecuencia será menor, por lo que, a la velocidad de la luz (c), la frecuencia será inversamente proporcional a λ.

La pequeña porción del espectro electromagnético que percibe el ojo humano es llamada "luz visible" y está compuesta por radiaciones de poca energía, con longitudes de onda (l) que van de 400 a 800 nm (nm = nanómetro = 10-7 cm). La luz de menor longitud de onda (l = 400 nm) es de color violeta; le sigue la de color azul; después tenemos la luz verde, seguida de la luz amarilla y la anaranjada y, por último, a 800 nm, la luz roja con la que termina el espectro visible. Antes del violeta, es decir a longitudes de onda menores de 400 nm, existen radiaciones de alta energía que el ojo humano no puede percibir, llamadas ultravioleta. Otras radiaciones de alta energía, y por lo tanto peligrosas para la vida, son los llamados rayos X y las radiaciones gamma. Por su parte, a longitudes de onda mayores que la de la luz roja (800 nm) existen radiaciones de baja energía, llamadas infrarrojo, microondas y ondas de radio. El vapor de agua existente en la atmósfera primitiva de la Tierra estuvo expuesto a la radiación ultravioleta que durante millones de años llegó hasta la superficie terrestre sin dificultad. Las moléculas de agua eran descompuestas en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) por la alta energía del ultravioleta, el cual tiene una corta longitud de onda. Parte del oxígeno que ingresaba en la atmósfera era activado por la radiación ultravioleta y transformado en su alótropo, una forma de oxígeno de alta energía llamado ozono (03). De esta manera se fue formando una capa protectora contra la radiación ultravioleta que se situó a una altura de alrededor de 30 km sobre la superficie terrestre. Esta capa de ozono protege a la Tierra de las radiaciones ultravioleta que, debido a su alta energía, son dañinas para la vida, ya que excitan a átomos y moléculas a tal grado, que puede hacer que un electrón abandone al átomo. La luz ultravioleta, al activar los átomos moleculares, puede dar origen a radicales libres. Si estos radicales forman parte de un ser vivo, pueden causarle trastornos graves como cáncer y aun conducirlo a la muerte. Cuando una molécula ha sido excitada, el fotón absorbido la hará pasar a un estado de mayor energía o estado excitado E*. Cuando esta molécula excitada se relaja a un subestado vibracional o rotacional de inferior energía, antes de que llegue a su estado basal emitirá luz a menor energía que la absorbida. Este proceso se llama fluorescencia.

REACCIONES FOTOQUÍMICAS Cuando la luz llega a la retina, el retinal que forma parte de la rodopsina sufre una reacción fotoquímica por medio de la cual cambia su geometría a trans geometría que al no ser apropiada para unirse a la opsina provocará su separación y el color cambiará del rojo púrpura al amarillo. El trans retinal enseguida se reduce enzimáticamente a vitamina A decolorándose totalmente. Después la vitamina A es transportada al hígado en donde se transforma en 11-cis-vitamina A. Ésta es ahora transportada al ojo en donde al ser oxidada se transforma en 11cis-retinal que se combina con la opsina para dar rodopsina e iniciar de nuevo el ciclo visual.

CELDAS FOTOVOLTÁICAS Las celdas fotovoltaicas se han usado en el espacio desde 1958 para suministrar energía eléctrica a los satélites artificiales. Y esto debido a que son muy eficientes en la conversión de energía solar a energía eléctrica (± 20%), aunque, debe aclararse, tienen el inconveniente de ser muy caras. El procedimiento está basado en la propiedad que tiene la energía luminosa de excitar los electrones de los átomos. Si sobre un cristal de silicio, cuyos átomos tienen cuatro electrones de valencia, se hace incidir la luz, éstos serán excitados y podrán abandonar el átomo, dejando un hueco que equivale a una carga positiva, el cual atraerá a un electrón de un átomo vecino, generando en él un nuevo hueco. De esta manera las cargas negativas (electrón) y las positivas (hueco) viajarán libremente por el cristal y al final quedarán balanceadas.

FOTOSÍNTESIS Las membranas biológicas consisten en un fluido bicapa de lípidos anfipáticos especialmente fosfolípidos. La naturaleza anfipática de estos lípidos se debe a que presentan hacia el exterior la parte polar (cargada) de los fosfolípidos, la que es atraída hacia el medio acuoso. La parte interior de la membrana está constituida por las colas (no polares) de los fosfolípidos que forman una barrera entre los medios acuosos. Esta bicapa fosfolípida constituye una membrana y actúa como barrera semipermeable separando dos compartimientos acuosos. La molécula sensibilizadora en la fotosíntesis es la clorofila, molécula parecida a la del heme de la hemoglobina, que consiste en un anillo tetrapirrólico que contiene un átomo de Mg en el centro del anillo en vez del átomo de Fe que contiene el heme. La clorofila absorbe luz para iniciar la reacción de fotosíntesis. La intensidad de absorción en las distintas l del espectro visible varían. Como en ella se ve, la clorofila absorbe en el azul y en el rojo y no en el verde, el cual es reflejado, razón por la que las hojas se ven verdes. Los pigmentos diferentes a la clorofila ayudan a absorber en las ls entre 450 y 650 nm, punto en que la clorofila es deficiente. Las cantidades y proporciones de pigmentos secundarios varía de planta a planta, siendo precisamente éstos los que le dan el color característico a las hojas. De aquí que se puedan encontrar de tono azulado, como en algunos eucaliptos; de tono amarillo, como en la lechuga, o de tono rojizo, como en algunos amarantos. Las membranas de los cloroplastos poseen dos diferentes fotosistemas cada una, con su propio conjunto de moléculas colectoras y su centro de reacción. El fotosistema l, que absorbe a l mayores (800 nm), tiene una mayor proporción de clorofila a y el fotosistema II, que absorbe a l menores (680 nm), tiene mayor proporción de clorofila b.

Todas las plantas que desprenden oxígeno poseen ambos fotosistemas, siendo el agua oxidada en el lado derecho, como se muestra en la figura 13, y el NADP+ reducido en el lado izquierdo. Es también interesante notar que existen trampas de luz (fototrampas), oxidación de agua y reducción de NADP+. En la oxidación de H2O la molécula de clorofila sensibilizadora tiene un pico de absorción de luz a 680 nm y se designa como P680. El complejo total del lado de oxidación de H2O de la Z es llamado fotosistema II. Después de la absorción de energía luminosa se forma P680* (excitado), que por oxidación pasa a P680+ (oxidado), mientras se reduce un aceptor que es plastoquinona, acomplejada con heme sin fierro. El producto reducido es el radical libre de una hemequinona que ha sido identificado por resonancia spin electrón. La localización en la membrana del P680 y su plastoquinona proviene de la recombinación de cargas, pero el P680+ es también rápidamente reducido por los electrones tomados del agua. De hecho, después de cuatro eventos fotoquímicos se observa emisión de O2.

Lectura 7: "E primer proceso celular bionergético: la genración primitiva de una fuerza foton motriz"

Sólo con la serie cíclica darwiniana de la mutación de la replicación de selección podemos tener la evolución adaptativa que es capaz de explotar nuevos dominios, contratación de nuevos recursos, y aumentar la eficiencia de los procesos más antiguos. Aunque en la mayoría de organismos de hoy en día un motivo de protones-fuerza que se genera, como Mitchell sugirió, por el flujo de electrones en la membrana citoplasmática debido a la cadena respiratoria, la fotosíntesis, o actividad de la ATPasa, éstas no son las únicas maneras de generar una fuerza protón-motriz (o potencial protónica). Los electrones fluyen hacia afuera en forma de una quinona reducida llevando con ellos los protones, los electrones y que, sin los protones a continuación, mueva hacia adentro por la transferencia de electrones a partir de metal en el centro del centro de metal. Esto da lugar a la acumulación de carga positiva y protones cerca de la cara externa y una carga negativa y un pH alto cerca del interior de la membrana. Proponemos que, alternativamente, al proporcionar función quinona [H +] a la superficie exterior, inicialmente reactivos estaban presentes tanto dentro como fuera de la célula y que una reducción química se llevó a cabo. En varias organismo de hoy, la fuerza protón-motriz generada por dos reacciones redox, se producen una extracytoplasmically en o cerca de la superficie externa. Si los electrones pueden atravesar la membrana y protones o especies más exigido no puede, una reducción en un lado de la membrana celular y la oxidación por el otro es todo lo que se necesita. Esto obvia la necesidad de que el movimiento de dos [H +] y dos electrones desde el interior hacia el exterior que en más modernas organismo llevará a cabo a través de hidrógeno molecular, quinonas reducida, etc, el resultado neto puede ser un almacenamiento de energía en forma de desplazamiento y de carga producción de un gradiente de protones a través de la membrana. Esta energía protón-motriz podría entonces, como ahora, se moviliza para el transporte de sustancias simples y para impulsar las reacciones en sentido contrario nonfavorable. De particular importancia en el organismo a día de hoy es la formación de ATP a través de una ATPasa de membrana, pero ésta es una estructura suficientemente compleja de subunidades que, o bien la versión primaria o un mecanismo alternativo necesidad de haber funcionado en la primera celda, aunque poco después de membrana ATPasa que se han desarrollado.

Fuentes Potenciales de electrones en un planeta Recientemente refrigerado Para un proceso viable bioenergético del organismo debe explotar los recursos disponibles para el medio ambiente. Los reactivos deben ser abundantes y los productos difusa tal que en las condiciones ambientales de la energía libre estándar de reacción es negativa. Además, algunos de los reactivos debe ser capaz de penetrar la membrana de la célula. En términos eléctricos, el donante debe tener un bajo potencial y el receptor de una más alta. Oxidantes potencial como sumideros de electrones en un reciente refrigeración por Planeta Algunos agentes potenciales de oxidación de éstos son hombres de paja como las especies cargadas, tales como sulfatos, hierro, o nitrato iónico no puede conseguir con facilidad dentro de la celda, ni podía escapar de sus productos reducidos. Por tanto, la lista restringida contiene reacciones que involucran los óxidos de carbono. Estas serán discutidas antes de volver a todavía otras posibilidades.

Se cree que en una fase anterior de este planeta, la atmósfera contiene muchos ambientes de agua en estado gaseoso y CO2, junto con cantidades importantes de CO y H2. Ciertamente, a altas temperaturas las proporciones se rige en gran medida por la reacción de desplazamiento agua-gas. La constante de equilibrio para esta reacción se muestra como una función de la temperatura. En muchos de los candidatos atmósferas ricas en carbono-considerado por la reacción WGS Chang se supone que alcance el equilibrio mientras que la temperatura de la superficie era demasiado alta para que exista agua líquida. Cuando la temperatura se enfrió, la reacción WGS tenderá a ser desplazada a la izquierda. En consecuencia, en principio, la energía está disponible en la mezcla equilibrada a la temperatura más alta después de ser refrigerada a una temperatura más baja en una mezcla de no equilibrio. Al evaluar las posibles reacciones, es necesario tener en cuenta la concentración de los reactivos en el medio acuático. En algunos cálculos termodinámicos indican a continuación, vamos a suponer que la atmósfera era originalmente la fuente de los reactivos, aunque el organismo primitivo vivía en un ambiente acuoso y que la fase acuosa se había disuelto la cantidad de equilibrio de CO y CO2.

Energía libre para el proceso de acoplamiento Debido a la reacción propuesta por Wächtershä usuario en los que H2S, más rendimientos hierro ferroso hidrógeno molecular tiene un bajo potencial de media celda, se utilizó por más que la reacción de los cálculos detallados. Por lo tanto, es una opción menos favorable para los entornos más ácidos. En estos cálculos, hemos tomado los estados de los reactivos es de 1 M soluciones acuosas de Fe2 +, Fe3 +, CO, CO2, ácido carbónico, el ácido fórmico, y H2, y se adoptarán las condiciones normales de agua a la del líquido puro. El ácido fórmico y ácido carbónico corresponden a la mezcla de sindicados y ionizado especies presentes en un determinado pH. Hemos considerado que la hidratación de CO al ácido fórmico puede ser suficientemente lenta para que el CO2, se debe considerar por separado a partir del ácido fórmico. La diferencia de energía libre entre las dos hipótesis es bastante pequeño, es el ΔG '26,26 kJ / mol para HCHO y es de 27 kJ / mol para HCHO gaseoso.

La acción del monóxido de carbono deshidrogenasa:Una versión biológica de la reacción WGS es un componente del proceso de acoplamiento de energía posible. Es, de hecho, la opción más favorable para la reducción, sin embARgo, se define su uso ya que las condiciones de concentración son muy favorables y podemos imaginar este proceso como si tuviera lugar en un mundo sin sistemas enzimáticos bien desarrollada. Los electrones generados por la reacción externa son derivados a través de la membrana de la célula primitiva y protones liberados aparecen fuera de la célula. En el interior de la membrana, los protones se consumen durante la reducción de CO2. Para la reducción de carbono, nos imaginamos que una función de reacción similar a la llevada a cabo por la enzima, el monóxido de carbono deshidrogenasa. Co-deshidrogenasa sirve en la vía reductiva acetil-CoA para autótrofos CO, la fijación tanto en eubacterias y las arqueobacterias. La enzima reduce CO2 a CO y también funciona en un complejo de enzimas que pueden incorporar directamente el carbono de las emisiones de CO en el carbono carboxilo del acetato

Desarrollo de la asimetría

En organismo de hoy en día existe una asimetría biológicamente impuestas debido a la orientación asimétrica de las proteínas de membrana intrínseca y secreción de proteínas periplásmico través de la membrana citoplasmática. En el sistema primitivo, orientación estereoespecífica es posible si determinados reactivos cargos sólo tenían acceso desde el exterior de la célula. En este caso, el análogo inorgánicos de monóxido de carbono deshidrogenasa podría haber sido situadas simétricamente, pero el sistema todavía podría funcionar debido a que la producción de sustancias los equivalentes de hidrógeno se limitaría a la parte exterior de la célula debido a la lenta o insignificante tasa de penetración de productos ferrosos de iones a través de la membrana. Cualquier reducción en la cara externa de la célula representaría pérdida de energía, pero algunos aún podrían quedar atrapados internamente.

. Complejos hierro-sulfuro: En la membrana celdas cerradas, una vía para el flujo de electrones a través de una membrana lipídica es necesaria. Esta transferencia originalmente pudo haber sido hecho por complejos de hierro-sulfuro y se encuentra en casi todos los casos en los organismos modernos. Se sabe que las mezclas de compuestos de hierro y azufre se formará un complejo de hierro-azufre que tiene similitudes con los centros de reacción de las proteínas hierro-azufre de hoy. Compuestos de hierro-azufre son omnipresentes en los organismos de hoy en día, lo que sugiere un papel importante para estos compuestos en la evolución celular. En cuanto a la filogenia, el mejor estudiado de la proteína hierro-azufre son los ferredoxinas que están presentes en los organismos de cada una de las tres líneas principales de descendencia evolutiva: las eucariotas, arqueobacterias, y la eubacterias. Ferredoxinas se caracterizan en los organismos existentes por su capacidad de transferencia de electrones en las reacciones redox. Basándose en las secuencias acumulada, la proyectada ferredoxinas ancestral es una proteína simple especialmente deficiente en aminoácidos cree que los rezagados de la evolución

Lectura 6: Química de los radicales libres

¿QUÉ ES UN RADICAL LIBRE? La mayor parte de los enlaces están constituidos por dos electrones (pares de e-), los cuales mantienen unidos a dichos átomos. Estos electrones están apareados porque uno tiene momentos magnéticos opuestos (spin electrónico) que se contrarrestan. Se pueden formar diferentes intermediarios, dependiendo de cómo se rompe el enlace. En una fragmentación en donde sólo uno de los productos se lleva consigo todo el par de electrones del enlace que se rompe, se genera lo que se conoce como iones, y procede a través de una fragmentación heterolítica. La especie que se lleva dos electrones tendrá un electrón de más, y estará cargada negativamente (anión); y la especie que se quedó sin el par de electrones tendrá un electrón de menos y quedará cargada positivamente (catión).

Cuando en el transcurso de una reacción química se rompe un enlace, y cada uno de los componentes enlazados se lleva uno de los dos electrones que constituía dicho enlace o par de electrones, forma radicales libres y se dice que la fragmentación es homolítica. Un radical libre se define como átomo o grupo de átomos que contiene un electrón desapareado dentro de su estructura, la existencia de un electrón que no tiene una pareja con spin opuesto dentro de un átomo o grupo de átomos. Se representa colocando un punto sobre el símbolo del átomo que contiene al electrón desapareado. Estas especies son altamente reactivas, tienen un tiempo de vida media de 1 μseg, y se combinan para generar moléculas más estables. Los radicales libres son especies neutras, en su estructura electrónica se encuentra el mismo número de electrones y protones.

HISTORIA DE LOS RADICALES LIBRES La historia de los radicales libres como intermediarios reactivos se inicia con los experimentos realizados por Gomberg en 1900. En una serie de observaciones para la reacción del bromuro de trifenilmetano con plata, propuso que el responsable de la coloración amarilla del producto en solución era el radical trifenilmetilo. A partir de ese descubrimiento, se empezaron a estudiar una gran variedad de reacciones químicas que involucraban la formación de radicales libres. La descomposición de peróxidos orgánicos (R-O-O-R) utilizados ampliamente en la producción de polímeros manufacturaron materiales que no sólo sustituyeron al caucho natural que se utilizaba, sino que permitieron el desarrollo de nuevos materiales.

El desarrollo de la resonancia de spin electrónico (EPR, por sus siglas en inglés) ayudó a confirmar de manera precisa la presencia de radicales libres no solo en reacciones típicamente orgánicas, si no que confirmó su presencia en un número considerable de procesos biológicos y atmosféricos. La descomposición de las grasas, aceites, y algunos otros alimentos en presencia de oxígeno (autooxidación), involucran reacciones de radicales libres que se pueden retardar mediante la adicción de ciertas sustancias que atrapan radicales, llamados antioxidantes que ayudan en la conservación de cierto tipo de alimentos.

GENERACIÓN DE RADICALES LIBRES Un radical libre se forma cuando un enlace se fragmenta homolíticamente, se suministra la suficiente energía para disociar el enlace. Existen cuatro maneras de suministrar dicha energía: térmica, fotoquímica, radioquímica y por una reacción de oxidorreducción.

• TÉRMICA: es necesario exponer el enlace covalente a temperaturas mayores a 800°C. para que una reacción sea práctica experimentalmente debería realizarse al menos por debajo de los 200°C. para que un enlace se fragmente a éstas temperaturas deberá tener energías de disociación menores de 30-40 kcal/mol. Dentro de éste rango de energías se encuentran los compuestos azo, peróxidos, ésteres de nitrilo, y algunos ésteres de N-hidroxi-2-tiopiridona.
  
  
• FOTOQUÍMICA: la energía de la luz de una longitud de onda entre 600-300 nm es 48-96 kcal/mol, la cual es la magnitud de las energías de disociación de los enlaces covalentes. Este rango cae en la región de la luz ultravioleta, se puede utilizar irradiación para fragmentar ciertos enlaces y generar radicales libres. Por ejemplo, las moléculas de halógeno de cloro.
  
  
• OXIDORREDUCCIÓN: puede generar radicales mediante la transferencia de un solo electrón. En una primera etapa, la transferencia de un electrón produce un radical cargado, radicales cationes (R-X)^+* o radicales aniones (R-X)^-*. Estas especies no son estables y se fragmentan espontáneamente a un radical R^* y un anión X- o catión X⁺. un ejemplo es la descomposición de los peróxidos de una sal de Fe (II) o Cu (I). El peróxido R-O-O-R reduce al Fe (II) y forma un radical anión (R-X)^-*que se fragmenta al radical alcoxicarbonilo R-O^* y el alcóxido R-O^-.
  
  
• RADIOQUÍMICA: la radiación γ incide sobre una sustancia orgánica, induce fragmentación de enlaces, que generalmente producen radicales libres.
  

ESTRUCTURA Como ejemplo, se analizará la configuración del átomo de carbono cuando se encuentra como radical libre. En la primera, el carbono tiene una hibridación sp², por lo que el radical se encuentra en un orbital atómico p. la segunda, el carbono adopta una hibridación sp³, por lo que el radical necesariamente se encuentra en un orbital híbrido sp³.

ESTABILIDAD Dos efectos que determinan la estabilidad de un intermediario reactivo (catión, anión o radical libre) son: los efectos polares y los efectos de resonancia o conjugación. Los efectos polares están determinados por la diferencia de electronegatividad entre los átomos que forman un enlace. Están directamente relacionados con la atracción que puedan tener los átomos o grupos funcionales por los electrones (polarización de los enlaces). Los sustituyentes de una especie o intermediario reactivo se clasifican como electrodonadores o electroatractores.

Los efectos de resonancia se observan cuando existe traslape del orbital del átomo donde se localiza la especie reactiva (el carbanión, el carbocatión o el radical libre) con otro orbital de un átomo vecino. Los efectos explican la estabilidad de los radicales libres. El traslape de orbitales da lugar el fenómeno llamado deslocalización del radical, y es lo que confiere estabilidad adicional a la especie. Deslocalizar significa que el electrón desapareado se reparte en más de un átomo de la molécula y no se centra sólo en el que lo tenía.

CARÁCTER NEUTRO DE LOS RADICALES LIBRES Los radicales libres son neutros, significa que tienen el mismo número de protones que de electrones. Esta característica le da a los radicales libres una serie de propiedades químicas únicas:

• Un radical puede reaccionar con otro radical
  
  
• Un radical no se ve afectado por su ambiente molecular; no le afecta el cambio de polaridad de los disolventes.
  
• Los radicales no se solvatan, no se rodean de moléculas de disolvente cuando están en solución, son entidades puntuales más pequeñas.
  
  
• Un radical no reacciona con hidrógenos ácidos ni con heteroátomos con pares de electrones no compartidos.
  
• Un carbocatión no reacciona con otro carbocatión ya que se repelen electroestáticamente. Un carbocatión y un carbanión son muy influenciados por la polaridad de los disolventes, son especies mucho mas voluminosas, ya que no pueden estar sin su esfera de solvatación; los carbaniones reaccionan con hidrógenos ácidos, y los carbocationes con grupos funcionales con pares de electrones no compartidos.
  
• En las reacciones vía radicales libres no son necesarias protecciones de grupos funcionales. Su estabilidad no se ve afectada por la electronegatividad de los grupos funcionales adyacentes al centro radical.
  
• Un radical libre si es afectado en su manera de reaccionar por los grupos a los que está unido, la electronegatividad de los grupos funcionales vecinos afecta la reactividad de un radical, pero no su estabilidad.
  

MECANISMO EN CADENA Las reacciones de radicales libres se llevan a cabo a través de un mecanismo en cadena. Que es aquel en el cual se genera más de una molécula de producto por cada evento de inicio. Una reacción en cadena se compone de tres etapas principalmente: inicio, propagación y terminación.

• ETAPA DE INICIO: es cuando se generan los primeros radicales libres a partir de moléculas estables. Puede ser inducido por cualquiera de las siguientes formas: térmica, fotoquímica, radioquímica o por oxidorreducción.
  ETAPA DE PROPAGACIÓN: un nuevo radical se genera a expensas de otro, de tal manera que no se pierde en ningún momento el carácter de radical y el proceso continúa.
• ETAPA DE TERMINACIÓN: se consumen radicales y no se generan nuevos radicales, por lo que se pierde el carácter radical en el proceso. Normalmente es cuando dos radicales reaccionan entre si y forman moléculas estables, lo cual ocurre cuando la materia prima escasea y los radicales tienen la oportunidad de encontrarse.
  

REACCIONES ELEMENTALES

• DIMERIZACIÓN: dos radicales idénticos reaccionan entre ellos generando un nuevo en lace por la combinación de los dos electrones desapareados. Con estas reacciones sólo se pueden generar compuestos sintéticos.

• DESPROPORCIÓN: en este proceso dos radicales reaccionan para generar un alcano y una olefina. Uno de los radicales abstrae un hidrógeno del carbono vecino al carbono radical de otro radical. El radical que abstrae el átomo de hidrógeno se reduce, y el que lo pierde se oxida.
  
  
• ADICIÓN A DOBLES LIGADURAS: en esta se genera un doble enlace carbono-carbono. El proceso es termodinámicamente favorecido cuando el radical se adiciona a un enlace carbono-carbono, ya que forma un enlace sigma a expensas de un enlace pi más débil.
  
  
• ABSTRACCIÓN: esta reacción sucede cuando la energía de disociación del enlace que se rompe es menor a la del enlace que se forma. Los radicales centrados sobre heteroátomos (como el oxígeno, nitrógeno y hgalógeno) reaccionan abstrayendo hidrógenos de las moléculas de su alrededor.
  
  
• TRANSPOSICIÓN: es una reacción en la que el radical migra cinco posiciones a través de una abstracción de un hidrógeno. Esta reacción es un equilibrio, el cual estará desplazado hacia la formación del radical más estable. El equilibrio depende de la capacidad de estabilización de R y R₁ para el radical.
  
• Β-FRAGMENTACIÓN: son procesos muy importantes en los procesos biológicos, ya que a través de ellos se degradan una gran variedad de moléculas. Cuando se fragmenta un enlace carbono-carbono se producen fragmentos de moléculas más grandes. Este proceso es la reacción inversa de una reacción de adición de un radical a un enlace doble.
  
  
• OXIDACIÓN: metales oxidantes como el Fe (III) o Cu (II) pueden oxidar al radical, abstrayendo al electrón convirtiéndolo en un carbocatión (R+), este carbocatión puede reaccionar con un nucleófilo y generar productos de naturaleza variada (R-Nu).
  
• REDUCCIÓN: cuando un radical gana un electrón, se reduce y forma un carbanión (R-). El electrón normalmente proviene de un metal de transición. El carbanión puede reaccionar con un nucleófilo y formar el producto final (R-E).
  
  

APLICACIONES DE LAS REACCIONES DE RADICALES LIBRES

• REACCIÓN DE FENTON: se conoce desde 1894, y es una de las reacciones de oxidación más poderosas que se han descubierto. Esta reacción se utiliza para degradar una variedad de desechos industriales que contienen compuestos orgánicos tóxicos, se utiliza en el tratamiento de aguas residuales provenientes de las zonas urbanas, se pueden degradar algunos deshechos de pesticidas, aditivos de madera encontrados en suelos contaminados. La reacción implica la oxidación de Fe (II) a Fe (III) mediada por peróxido de hidrógeno. Las principales ventajas de este proceso es que no produce compuestos orgánicos tóxicos, ya que si la oxidación es completa, todos los compuestos orgánicos se transforman en CO₂ y agua.

• SÍNTESIS ORGÁNICA: las reacciones de radicales libres son utilizadas para manipular ciertos grupos funcionales o para transformar moléculas simples en moléculas más complejas. La adición de un radical a una doble o triple ligadura genera un enlace carbono-carbono, y si la estructura molecular lo permite, se puede formar más de un enlace en una sola operación sintética. Uno de los ejemplos más emblemáticos de esto es la síntesis del producto natural llamado hirsuteno.
  

Lectura 5: Los primeros sistemas vivos

FLUJO DE ENERGÍA Y EL ORIGEN DE LA VIDA

La perspectiva geofísica pregunta cómo se originó gin of life was constrained by the physical envila vida si se vió limitada por el entorno físico en aquel timetiempo.

LA TIERRA ARCAICA
Las explicaciones para el enigma propuestas anteriormente han incluido la destrucción por caída masiva de meteoritos, y la posibilidad de que la Tierra primitiva fuera un mar de magma al rojo vivo en el que no se podían formar rocas.
El presente análisis sugiere otro escenario. Los investigadores utilizaron un nuevo y sofisticado instrumento para analizar proporciones isotópicas del litio en circones de una zona muy antigua de la Tierra, ubicada en Australia occidental. Comparando estas huellas químicas con las composiciones de litio en circones de la corteza continental y rocas primitivas similares al manto terrestre, encontraron evidencias de que, en su juventud, el planeta ya tenía rudimentos de continentes, temperaturas relativamente frescas, y agua líquida. Por aquel entonces, fue cuando los circones australianos se formaron.
Las "firmas" del litio en los circones también contienen señales de exposición de la roca en la superficie de la Tierra, y del deterioro ejercido por el clima y el agua, identificadas por niveles bajos de un isótopo pesado del litio.

Los hallazgos sugieren que la extensa erosión podría haber destruido las rocas más primitivas de la Tierra.
El dióxido de carbono de la atmósfera puede combinarse con agua para formar ácido carbónico, que cae como lluvia ácida. Se cree que la atmósfera de la Tierra temprana tuvo niveles sumamente elevados de dióxido de carbono, quizá 10.000 veces más que ahora.

¿QUÉ ES APROPIADO EN LA ESCALA PROBIÓTICA EN LA EVOLUCIÓN DE LOS ESCENARIOS?
Escenarios para el origen de la vida puede centrarse en la escala mundial, local regions, or microenvironments. las regiones locales, o microambientes. The assumption of a La asunción de una global scale requires that organic concentrations in the entire escala global requiere que las concentraciones de orgánicos en todo el ocean must be taken into account. mar hay que tener en cuenta. If this assumption is made, Si esta suposición se hace, concentraciones plausibles resultantes de las reacciones de síntesis turn out to be very dilute, in the nanomolar to micromolar resultan ser muy diluida, en nanomolares de micromolar rangeárea de distribución. Even under the most favorable conditions of a reducing Incluso bajo las favorables condiciones la mayor parte de una reducción de atmosphere, global concentrations of amino acids might reach atmósfera, las concentraciones globales de aminoácidos podría llegar a only 100

¿Agua dulce o agua de mar como medio de reacción?
El agua de mar es Una Mezcla de sales relativamente alta fuerza iónica-mineral, y este hecho conduce a experde Alta Resistencia ventas Ionica Minerales, Este y conducir un hecho "dificultades experimentales que aún no han sido Dificultades addressedimental Que aun" no abordados Sido han. Por Ejemplo unample ex-Por, el calcio y el magnesio en agua de mar tienden a pre-Amplio, El calcio y El MAGNESIO es agua de mar tienden una pre-precipitar una variedad de aniones, incluyendo itselfprecipitar Una Variedad de aniones fosfato, incluyendo El fosfato de Sí Mismo. En el en el caso particular de los lípidos simples, agua de mar es "agua dura" ancaso particular, de los lípidos simples, agua de mar es "agua dura" y los ácidos grasos presentes rápidamente se agregan en insolubllos Ácidos grasos Presentes rapidamente sí agregan en insolubles curdscuajada . Otra consideración es que la elevada osmolaridad.

La disponibilidad de fosfato Prebiótico
El fosfato de nutrientes es Una primarialimiting en la biosfera actual, y es interesante la limitación de Nutrientes en la biosfera actual, y es Interesante para preguntar si hay disponibilidad de fosfato también podría haber sido limitante párr Preguntar si heno Disponibilidad de fosfato Also Haber Sido podria limitante para la química de síntesis prebiótica que condujo a la phosphorylatepara Síntesis Química prebiótica Que condujo una compuestos fosforilado. Compuestos Debido solubilidad una Limitada la acuosa de sales de fosfato de calcio al pH osolubilidad acuosa de ventas de fosfato de calcio de pH del agua de mar en El de y la inaccesibilidad de la mayor parte de la corteza de aqueouagua de mar y la inaccesibilidad de la Mayor Parte de la corteza una solución acuosa, sólo una pequeña fracción de fosfato está en la corteza facsoluciones, Solo Una Pequeña Fracción de fosfato de la corteza es de hecho "disponibles Reacciones biológicas de Las reactionsdisponible párr Biológicas.

COMPUESTOS ORGANICOS
En la Tierra primitivaEl clásico de los experimentos de Miller y Urey mostraron thaexperimento Clásico de Miller y Urey demostró queimpressive rendimientos de los aminoácidos podrían obtenerse rendimientos impresionantes uno de los Aminoácidos podria obtenerse Una mezcla de gases reducidos fue expuesto a una descarga eléctrica-Mezcla de gases reducidos estuvo expuesto una descarga Eléctrica-Una chargecarga. La mezcla se supone que es una simulación de la La Mezcla sí supone Que es Una simulación de la atmósfera terrestre original, que, por analogía con thatmósfera terrestre original, Que, Por Analogía planetas exteriores en contra, habría contenido de hidrógeno, methaneplanetas Exteriores, habria Contenido de Hidrógeno, metano, amonio, y El Vapor de Agua. En los flujos de energía suficientemente alta, como En Flujos de Alta Energía Suficiente, Como los sistemas de reducción de gases de cianuro de hidrógeno generan ansistemas de reduccion de gases de Cianuro de Hidrógeno formaldehído Generar y, que a su vez reaccionan a través de la sin formaldehído Strecker.
La idea de De Que Una Fracción significativa de los Compuestos de Carbono necesarios para el origen de la vida pudieron haber tenido un extraterrestrianecesarios PARA EL origen de la Vida pudieron Haber tenido origen extraterrestre de la ONU es alarmante, pero no hay duda de que los planetas acfuente Sorprendente es, Pero No Hay Duda De Que Los Planetas de memoria Desde una nebulosa de gas y Polvo alrededor de Principios de los Años Sol, de modo que, en realidad todos los elementos biogénicos primarios en theSol, de Modo Que, en Realidad de Todos los Elementos biogénicos primarios en El Tierra (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, anTierra (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, fósforo y azufre) tuvo un origen extraterrestre. Azufre) tuvo origen extraterrestre de la ONU. La única pregunta es cómo

FUENTES DE ENERGÍA PARA formas tempranas de vida
Al planteo de Las Fuentes de Energía available in El entorno Prebiótico ótica, lo primero que cabe preguntarse qué energmedio ambiente a escala mundial, en primer Lugar CABE preguntarse Qué Escala Mundial de la Energía flujos podría haber impulsado la evolución química líder toflujos podria Haber impulsado la Evolución Química Que conduce una vez más complejas moléculas orgánicas complejas molecules.cada Vez Orgánicas. La Figura muestra es-es La Muestra-ciente de regresión estima de las fuentes de energía, y está claro que energycálculos reportados luz de las Fuentes de dicha Energía, y ESTÁ claro Que La Energía luminosa es la más abundante de 2 a 3 órdenes de magnitude.es La Más Abundante Por una magnitud Órdenes de. Sin embargo, el embargo de pecado, la eficiencia con la cual las fuentes de energía son utilizadas para chemicalla Eficiencia La Que Las Fuentes de Energía sí utilizan párr la Indústria Química Síntesis también se debe considerar, de modo que otras formas ofSíntesis Also sí debe planteo, de Modo Que Otras Formas de energía, aunque menos abundante que la luz, se puede Energía significantde, aunque Menos Abundante Que la Luz, El Impulso de las Reacciones de Síntesis. Estos insumos energéticos mundiales han insumos Estós Energéticos Mundiales Han sido incorporados a una variedad de esquemas que conduzcan a Incorporado en Una Variedad de Esquemas Que conduzcan una síntesis de compuestos orgánicos simples, y se estima de ca-la Síntesis de Compuestos Orgánicos simples,
Si asumimos membranas cuentos Que fueron suficientemente impermeable a los iones de desarrollar electroquímica iosuficientemente un impermeable de Los tonalidades de desarrollar Electroquímica de ionesgradients, es posible que las fuentes de energía eran quimiosmótica Rampas y Pendientes, es Posible Que Las Fuentes de Energía quimiosmótica sí al alcance incluso de los primeros las formas de vida. Alcance incluso al de las Formas Más tempranas de la Vida. Si pigmentos Pigmentos Si se dispone de capturar energía de la luz, woulestaban tales sistemas disponibles ¡párr capturar Energía de la Luz, Sistemas cuentos representan un origen autotrófico de origen sin life.representan autotrófico de la Vida. Una tercera posibilidad es que las primeras formas de vida había theUna es Tercera posibilidad Que Las Primeras Formas de Vida tuvo la capacidad de captar la energía redox, por ejemplo, electrones trans-Capacidad de capturar la redox Energía, Por Ejemplo, Temperature Transporte de Hidrógeno o sulfuro de Hidrógeno de un aceptores Temperature como el hierro en solución o presentarse como una superficie de minerales, cuentos de Como el hierro es Solución o presentarse Como una Superficie de Minerales. Esto proporcionaría una fuente de energía para la vida autotrófica ésto proporcionaría Una Fuente de Energía Para la vida autotrófica existente en un entorno a escala local tales como submarinos existentes en hidro-Una Escala local, Como El Medio ambiente submarino termales.Energía Térmica
El Calor seco PUEDE Activar la Deshidratación reacciones en las que se pierde agua y una variedad de bondsreacciones covalente en Las Que Se pierde agua "Una y Variedad de enlaces covalentes se Producen produced.se. El potencial químico es proporcionado por anhidra El potencial Químico es proporcionado Por anhidra condiciones, por lo que las reacciones de condensación se ascondiciones favorables, Por Lo Que Las Reacciones de condensación hijo FAVORABLES Como el agua sale de la venta de Reactivos Los reactants.agua. En los primeros trabajos, Fox y Harada En los Trabajos Primeros, Fox y Harada demostrado que el calentamiento simple de mezclas de aminoácidos simples todemostrado Que El Calentamiento de Mezclas de Aminoácidos párr temperaturas en el rango de 160 ° C han sintetizado y sub-temperaturas en El Rango de 160 ° C produjo posiciones sub-poliméricos que denomina proteinoids.posturas Que Se proteinoides denominador. Bajo ciertas condiciones, ciertas Bajo Condiciones, los polímeros pueden ser inducidos para formar Polímeros structureslos esférica Que podrian inducidos servicios párr Estructuras esféricas Formar denominados protocélulas, y Rohlfing ha demostrado que, denominados protocélulas, y ha demostrado Rohlfing Que, habida cuenta de temporal, o polímeros similares pueden formar a menores temperaturas ASCON El Tiempo, Polímeros pueden formar de una temperaturas similares Bajas así. asi.

Condensación agente.
En una notable serie de estudios, toda la gama de los lípidos was synthesized with the help of condensing agents, includingse sintetizó con la ayuda de condensación agente, incluyendo molecules as complex as phosphatidylcholine (46, 47, 124).moléculas tan complejas como la fosfatidilcolina. Although it is plausible that a variety of condensing agentsAunque es posible que una variedad de agentes de condensación were available on the prebiotic Earth, such agents resembleestuvieran disponibles en la Tierra prebiótica, dichos agentes se asemejan a anhydrous heating in being relatively nonspecific.calefacción anhidra en ser relativamente inespecíficos. Condensing Condensación agents can drive specific reactions in a test tube environmentlos agentes pueden impulsar reacciones específicas en un entorno tubo de ensayo with pure materials, but it is not immediately apparent howcon materiales puros, pero no es inmediatamente evidente qué such agents could achieve specificity in a mixture of organicestos agentes podrían lograr especificidad en una mezcla de orgánicos compounds on the primitive Earth.compuestos en la Tierra primitiva.

Pirofosfato energía de enlace.
En primer lugar, los bonos pirofosfato fácilmente form when inorganic phosphate is dried and heated to tem- se forman cuando el fosfato inorgánico se seca y se calienta a temperaturas en el rango de 200 ° C, similar a lo que uno podría encontrar under volcanic conditions (166). en condiciones volcánicas. Al menos uno de pirofosfato mineral has been described, supporting the possibility that se ha descrito, el apoyo a la posibilidad de que pyrophosphate was available in the early Earth environment pirofosfato estaba disponible en la Tierra primitiva el medio ambiente. Another favorable argument is the ubiquitous use of Otro argumento favorable es el uso universal de lapyrophosphate bond energy in contemporary organisms. energía de enlace de pirofosfato en los organismos contemporáneos. There
The notion of pyrophosphate as a plausible energy source La noción de pirofosfato como fuente de energía plausible for early cells also has significant limitations.de las primeras células también tiene limitaciones significativas. As noted above, Como se señaló anteriormente, phosphate is a trace nutrient in the biosphere, and geologicalfosfato es un rastro de nutrientes en la biosfera, y geológicos conditions that could have provided a concentrated source ofcondiciones que podría haber proporcionado una fuente concentrada de phosphate have not been established.fosfato no han sido establecidas.
Luz de la Energía
Después de la energía química, las dos más comunes fuentes de energía used by contemporary prokaryotes are light energy and ionicutilizada por procariotas contemporáneos son la energía de luz y iónicos potentials, commonly referred to as chemiosmotic energy. potenciales, comúnmente conocida como energía quimiosmótica. However, if either is to be used by a primitive microorganism,Sin embargo, si se va a utilizar por un microorganismo primitivo, it implies that specific chemical and physical structures wereimplica que los productos químicos específicos y estructuras físicas se available in the environment.disponibles en el entorno. That is, light energy transduction Es decir, la transducción de energía de la luz requires a pigment to capture the light energy, while chemios- requiere un pigmento para capturar la energía de la luz, mientras que la energía requiere una membrana con capacidad suficiente to maintain electrochemical gradients for a useful period. para mantener los gradientes electroquímicos para un período útil. I Yo first discuss whether plausible pigment systems might have primero discutir si los sistemas de pigmento plausible podría haber been available. estado disponible.
La energía luminosa fue probablemente la fuente más abundante de energy on the prebiotic Earth, just as it is today.de energía en la Tierra prebiótica, tal como es hoy en día. However, to Sin embargo, para capture the energy, the light must first be absorbed by somecapturar la energía, la primera luz debe ser absorbida por algunas photochemical process and then transduced into other usablefotoquímicas proceso y luego translucen en otros utilizables forms of energy rather than being degraded into heat or fluo-las formas de energía en lugar de ser degradados en calor o fluoresrescence.cencia. It follows that there must have been an original De ello se deduce que debe haber sido un original photosynthetic process having evolutionary continuity withproceso fotosintético tener continuidad con la evolución contemporary photosynthesis.fotosíntesis contemporáneo. The nature of the first pigment La naturaleza de los pigmentos primero systems remains an open question.sistemas sigue siendo una cuestión abierta.

Generación de gradientes de pH.
Consideran que las reacciones could be used by a developing protocellular system to producepodrían ser utilizadas por un sistema de protocélulas en desarrollo para producir proton gradients across membranes.gradientes de protones a través de las membranas. One such reaction would Una de estas reacciones se involve a light-absorbing pigment either captured by a vesicleimplican un pigmento que absorbe la luz sea capturada por una vesícula or present in the lipid environment of an early membrane.o presente en el entorno de los lípidos de la membrana temprana. The El pigment would in some manner undergo a relatively simplepigmento que de alguna manera objeto de una relativamente simple photochemical reaction that releases or takes up protons, re-fotoquímica reacción que libera o se vaya a los protones, en un gradiente de protones que captura una parte de la original light energy.energía de la luz original. At some point in early evolution, the
Captura de la energía libre por las células primitivas
Una fuente ideal de energía es capaz de ser continuamente renovada y para conducir una reacción encapsulada por donating its energy to one or more steps of an early metabolidonar su energía a uno o más pasos de uno de las primeras vías metabólicas. In the absence of these requirements, a given system En ausencia de estos requisitos, un sistema dado of reactants will quickly approach equilibrium, as in thede los reactivos rápidamente enfoque de equilibrio, como en el thought experiment described earlier. experimento descrito anteriormente. Perhaps the least useful forms of energy are those involving Tal vez lo útil formas menos de la energía son los que implican ions that will have difficulty crossing a membrane. iones que tienen dificultad para cruzar una membrana. It follows De ello se deduce that ions such as pyrophosphate, ferrocyanide, thioesters of que los iones como el pirofosfato, ferrocianuro, trioésteres de amino acids, and activated nucleotides would be less plausibleaminoácidos y nucleótidos activados serían menos plausible energy sources. fuentes de energía.

TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS

PERMEABILIDAD:

• Propiedad de las membranas que permite que determinados compuestos puedan atravesarlas.
• Las membranas biológicas poseen permeabilidad selectiva.
• La propia célula juega un papel activo y esencial en el paso de moléculas a través de sus membranas.
• Muchas de las moléculas que atraviesan las membranas son en realidad transportadas a través de ellas.

La membrana plasmática regula la entrada y salidad de sustancias, permitiendo la entrada de unos y restringiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva La membrana es permeable cuando permite el paso, más o menos fácil, de una sustancia.
La permeabilidad de la membrana depende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia:

• Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
• Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos.
• Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.

POTENCIAL DE MEMBRANA:

El potencial de acción responde a la ley de todo o nada, el potencial para que tenga lugar necesita de un estímulo liminal que llegue al punto crítico de dispara de esa célula.
a) Despolarización lenta. -70 mv hasta -55 mv
b) Despolarización rápida. - 55 mV hasta +35 mV.
c) Repolarización rápida. + 35 mv 2/3 del descenso
d) Repolarización lenta (hasta - 70 mV) e) Hiperpolarización. -70 mV hasta - 75 mV.
El potencial de acción se produce o no siendo igual. No se produce si el estímulo no alcanza el punto crítico de la célula, y si se supera si que hay potencial. La ley se cumple para fibras aisladas, para una fibra única, pero no se cumple cuando existen múltiples fibras nerviosas (axones).

SISTEMAS DE TRANSPORTE

LOS CANALES

Como se pretende mostrar en la figura, hay sistemas de transporte que se imaginan como canales o poros. No se conoce el mecanismo preciso del funcionamiento de ninguno de ellos; sin embargo, a través de su función se ha llegado a un modelo imaginario. El poro o canal es más que nada la conceptualización de un sistema rápido de transporte; es más fácil imaginar el movimiento rápido como flujo a través de un túnel, que por un mecanismo de acarreo más complicado. La idea del poro está representada en el diagrama de la figura; y se piensa que debe tener antes que nada una especie de entrada o filtro capaz de discriminar o escoger entre distintas sustancias o iones. Por ejemplo, hay poros que pueden distinguir fácilmente el Na+ y K+ a pesar de su semejanza, pero que difieren por el tamaño. Otra de las características importantes de los poros es la existencia de una especie de "compuertas" o dispositivos que les permiten abrir y cerrarse al paso de los iones.

LOS ACARREADORES MÓVILES
En el caso de sistemas de transporte más lento, se ha imaginado que se trata de moléculas de proteína que situadas en la membrana cuentan con un sitio capaz de reconocer a las sustancias que han de transportar, de manera semejante como las enzimas tienen un sitio activo en el que se coloca el sustrato que van a modificar. En este sentido no habría diferencia con los poros. Sin embargo, como se muestra en la figura, el sistema del paso de los iones de un lado al otro sería diferente; sin que se conozca el mecanismo íntimo, se piensa que, o bien la molécula de la vuelta y el sitio activo que estaba hacia un lado de la membrana se desplaza al otro, o bien el ion u otra sustancia es movido al otro lado por movimíentos peristálticos, semejantes a los del intestino, "exprimiendo" a la sustancia transportada hacia el otro lado. El único hecho real que hay es que estos sistemas de transporte son mucho más lentos que los canales o poros.

CUANTIFICACIÓN DEL TRANSPORTE

El grado de especialización de los sistemas de transporte de las células ha llegado a ser tan grande en algunos casos, que durante su evolución se le pudo adaptar para funciones de gran importancia como la transmisión nerviosa. En otros casos, como se describe en el capítulo siguiente, la clara relación entre la energía y el transporte llevó, por un lado, a la existencia de sistemas de transporte capaces de aprovechar la energía metabólica para tomar del medio sustancias que se encuentran en concentraciones bajas, pero también fue a través de los sistemas de transporte modificados que se pudieron diseñar sistemas para la conversión de la energía en formas directamente aprovechables por las células.

También sucede que muchos receptores en las células pueden verse como sistemas de transporte capaces de reconocer a ciertas moléculas, algunas con gran afinidad y especificidad. De esta forma, puede pensarse que las células y los organismos modificaron sus sistemas originales de transporte para dar lugar a los receptores y contar con la posibilidad de comunicarse entre sí y de ahí diseñar sistemas de control.

El sistema nervioso mismo reconoce como base un complicadísimo sistema de intercomunicación de las neuronas, pero que en último análisis tiene fundamentalmente la participación de un enorme número y tipo de sistemas de transporte y receptores.

Hay inclusive un tipo especial de receptores que son capaces de detectar la presencia de moléculas disueltas o volátiles y que se encuentran en células especializadas. Éstas son las células receptoras de los órganos de los sentidos; el olfato y el gusto también pueden considerarse resultado de la evolución de los sistemas de transporte, en los que la modificación de los antiguos acarreadores permitió desarrollar estas capacidades que en los animales han llegado a ser tan importantes.