Unidad 1 El origen del universo y de
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Unidad 1. El origen del universo y de la vida 1. El origen y la evolución del universo 2. El ser vivo y la vida 3. El origen de la vida y de los primeros organismos
1. El origen y la evolución del universo El universo es el conjunto de toda la materia y energía existente y el espacio en el que se encuentran. Composición del universo: Antigüedad del universo: 13 700 millones de años. Dimensiones del universo observable: 46 000 millones de años luz. Estructura del universo: • Galaxias. • Nebulosas.
Teoría de la relatividad En el universo no se puede distinguir: • Si un cuerpo está en reposo absoluto o moviéndose con una velocidad constante. • Entre un cuerpo en movimiento acelerado y otro que esté sometido a un campo gravitatorio.
Consecuencias de la teoría de la relatividad • El tiempo absoluto no existe, ya que la duración de un suceso depende de la velocidad del sistema en el que se realiza. • El espacio y el tiempo constituyen una misma realidad, denominada espacio-tiempo. • La masa y la energía son dos aspectos de una misma realidad física. E = m · c 2 • La luz está constituida por quanta de energía luminosa o fotones. Albert Einstein (1879 -1955).
Teoría de la gran explosión (Big Bang) El universo se originó a partir de una gran explosión de singularidad inicial. Después de… Evolución del universo 10 -43 s El universo empezó a enfriarse y a dilatarse a una velocidad superior a la de la luz. Se separa la fuerza gravitatoria. 10 -32 s Se separa la fuerza de interacción nuclear fuerte. Se forman las partículas elementales (quarks y leptones). El universo se hizo homogéneo y plano. 10 -12 s Se separan la fuerza electromagnética y la fuerza débil. Se unen los quarks para formar protones y neutrones.
Después Evolución del universo de… 10 -6 s Una gran cantidad protones y de neutrones chocaron entre sí transformándose en energía. 102 s Los protones y neutrones formaron núcleos de helio. El universo se hizo oscuro (opaco). 1013 s Se formaron los primeros átomos de hidrógeno y de helio. Los fotones se dispersaron y recorrieron grandes distancias (radiación de fondo). Los fotones, al separarse de la materia, originaron la luz. El universo se hizo transparente. 200 m. a. Se formaron las primeras galaxias y estrellas.
Teoría del estado estacionario o de la creación continua • El universo es uniforme en todo el espacio y no varía en el tiempo. • Aunque el universo se expande, su densidad se mantiene constante gracias a que continuamente se está creando nueva materia. Vía Láctea.
Teoría del Big Bang y teoría del estado estacionario El debate entre los seguidores de estas teorías se decantó hacia la teoría del Big Bang debido a los siguientes descubrimientos: • La distribución de las radiofuentes celestes. • Los cuásares. • La radiación de fondo. • La proporción de átomos de hidrógeno y helio. Imagen de la radiación de fondo.
Evolución futura del universo Se han propuesto dos posibles modelos: • Universo abierto. En expansión indefinida. Se considera el modelo más acertado. • Universo cerrado. Sucesivas expansiones y contracciones (universo pulsante). Galaxia Andrómeda.
La forma del universo Su densidad debería ser superior a la crítica. Universo cerrado y finito. Su densidad debería ser inferior a la crítica. Universo abierto. Su densidad debería ser igual a la crítica. Universo cerrado y finito.
Formación del sistema solar 1. Contracción de la gran nebulosa inicial. 2. Formación de una estrella o protosol. 3. Formación de los planetas del sistema solar.
Teoría de la tectónica global o de placas • La litosfera está fragmentada en placas tectónicas o litosféricas. • Las placas se generan por las corrientes de magma que ascienden a la superficie. • El movimiento de las placas origina cordilleras, seísmos y volcanes.
2. El ser vivo y la vida Los seres vivos son capaces de realizar las tres funciones vitales: nutrirse, relacionarse y reproducirse. • Actúan espontáneamente y con una cierta intencionalidad. • Son seres muy complejos. • Están constituidos por una o más células. • La información biológica sobre su anatomía y su fisiología se haya en los ácidos nucleicos. • Mantienen relativamente constante su medio interno (homeostasis).
3. El origen de la vida y de los primeros organismos Teoría de la generación espontánea Según esta, algunos seres vivos podrían originarse a partir de materiales inertes, como el barro, el sudor, la carne en corrupción, etc. Pasteur demostró experimentalmente que «todos los seres vivos proceden de otros seres vivos» y que la generación espontánea no se producía.
Experimento de Pasteur
Teoría de los coacervados • Composición de la atmósfera primitiva: H 2, H 2 O, amoniaco (NH 3), metano (CH 4). • Formación del caldo primitivo: moléculas orgánicas pequeñas (monómeros). • Combinación de monómeros para formar polímeros. • Unión de polímeros para constituir los coacervados. • Oparin propuso que los coacervados debían de ser los precursores de los seres vivos en la Tierra.
Síntesis de materia orgánica sencilla Experimento de Miller • Miller simuló en un matraz las condiciones que se suponía tenía la atmósfera primitiva. • En el recipiente se formaron moléculas orgánicas sencillas, como glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos.
Síntesis de materia orgánica compleja Experimento de Fox • Fox simuló las condiciones de las zonas volcánicas próximas al mar de la Tierra primitiva. • Introdujo en un horno una porción de lava con una mezcla de 18 tipos de aminoácidos y los mantuvo a 170 ºC durante unas cuantas horas. • Obtuvo proteinoides termales (polímeros similares a las proteínas), que formaban pequeñas gotitas (microesferas). Estas podrían captar energía del medio externo y dividirse.
Síntesis de ácidos nucleicos Hipótesis de Joan Oró concibió que el primer ser vivo debió de originarse a partir de la acción conjunta de cinco macromoléculas: • Un protorribosoma, estructura que sintetiza las proteínas. • Una protoenzima. • Un proto-ADN o un proto-ARN, con la información biológica y capacidad de autoduplicarse. • Un proto-ARN de transferencia. • Una membrana.
Hipótesis actuales sobre el origen de la vida Hipótesis de Oparin actualizada Los componentes de protobionte que primero se formaron fueron las membranas; luego, los coacervados; después, las proteínas enzimáticas y, por último, los genes. La primera molécula de ARN se formó a Hipótesis de Eigen o del partir de nucleótidos sueltos. ARN primitivo Primero aparecieron los genes en forma de ARN; luego, las enzimas y, por último, la membrana plasmática. Hipótesis de Cairns. Smith o de los cristales de arcilla Primero se originaron los cristales de los minerales de la arcilla; luego, las enzimas; posteriomente, las membranas y, finalmente, los genes en forma de ARN.
Hipótesis del origen de la célula eucariota • Hipótesis de la compartimentación. • Hipótesis de la endosimbiosis.
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