I. Procariotas
A. Origen y Evolución
Los primeros seres vivos aparecieron hace 3.700 millones de años. Eran células procariotas, sin núcleo. Estos organismos (bacterias) tuvieron gran éxito gracias a su adaptación. Hace 1.500 millones de años surgieron las eucariotas, con núcleo verdadero. Los organismos eucariotas multicelulares aparecieron hace 1.000 a 700 millones de años.
En 1987, Carl Woese descubrió divergencias moleculares entre procariotas. En 1990, propuso el Dominio, superior al Reino, clasificando la vida en tres dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya.
El Sistema de los Tres Dominios se basa en:
- Secuencias de nucleótidos en ribosomas y ARNs.
- Estructura de lípidos de membrana.
- Sensibilidad a antibióticos.
Este sistema propone que una célula antepasado común («LUCA») dio lugar a tres dominios.
Teoría Autógena
Esta teoría asume que las células eucariotas se formaron de un antecesor arqueobacterial por compartimentación de funciones mediante invaginaciones de la membrana. Explica la formación del sistema de endomembranas, pero no la de mitocondrias y cloroplastos.
Teoría Endosimbiótica
Lynn Margulis (1970) propuso que las células eucariotas evolucionaron por combinaciones celulares, no mutaciones. Evidencias moleculares sugieren que el ancestro eucariota surgió de la fusión entre una Eubacteria Gram-negativa y una Arqueobacteria.
Ambas teorías no son excluyentes.
C. Organización de Bacterias
1. Morfología y Tamaño
Las bacterias son pequeñas, menores que una célula eucariota típica (Escherichia coli: 0.5 x 2 mm). Existen excepciones como Beggiatoa gigantea (40 mm) y Epulopiscium (0.5 mm). Bacillus megaterium mide 1.3 x 3 mm y Haemophilus influenzae 0.25 x 1.2 mm.
II. Fotosíntesis
A. Concepto e Importancia
Proceso que transforma energía lumínica en química (ATP y NADPH) para sintetizar compuestos orgánicos a partir de CO2 y H2O.
Reacción global: CO2 + H2O ¾¾¾¾® Glucosa + O2
Plantas, algas y cianobacterias realizan fotosíntesis oxigénica. Bacterias fotosintéticas verdes y púrpuras realizan fotosíntesis anoxigénica.
B. Fase Luminosa
Pigmentos, transportadores y enzimas se encuentran en la membrana de los tilacoides.
- Captación de energía por fotosistemas.
- Reducción del NADP.
- Transporte de electrones y fotofosforilación.
- Oxidación del agua.
- Fotofosforilación cíclica.
C. Fase Oscura
- Ciclo de Calvin.
- Ruta de Hatch-Slack (plantas C4).
- Metabolismo ácido (CAM).
- Fijación de nitrógeno y azufre.
D. Factores de Rendimiento
- Concentración de CO2.
- Concentración de O2 (fotorrespiración).
- Disponibilidad de agua.
- Temperatura.
- Periodo e intensidad de luz.
- Longitud de onda (400-700 nm).
III. Quimiosíntesis
A. Concepto e Importancia
Nutrición autótrofa donde la energía se obtiene de la oxidación de sustancias. Recicla compuestos reducidos (NH3, H2S, CH4).
B. Organismos Quimiosintéticos
- Bacterias del hidrógeno.
- Sulfobacterias.
- Ferrobacterias.
- Bacterias nitrificantes.
IV. Otros Procesos Anabólicos
A. Anabolismo de Glúcidos
- Gluconeogénesis.
- Glucogenogénesis.
B. Anabolismo de Lípidos
C. Anabolismo de Aminoácidos
D. Anabolismo de Nucleótidos
V. ADN e Información Hereditaria
A. Concepto de Gen
Unidad elemental de herencia (genética clásica). Región del genoma con información para sintetizar un polipéptido (genética molecular).
B. Experimentos
- Griffith (1928): Transformación bacteriana.
- Avery y McCarty (1943): ADN responsable.
- Hershey y Chase (1952): ADN viral.
VI. Relación Genes-Proteínas
A. Hipótesis de Beadle y Tatum
Un gen, un enzima (actualmente: un gen, una cadena polipeptídica).
B. Colinealidad
Correspondencia entre secuencia de bases y aminoácidos.
C. Experimentos de Pauling
Anemia drepanocítica y hemoglobina.