Ejercicio 2
Investigo los componentes de la atmósfera primitiva según el experimento de Miller, explico cómo se formaron los aminoácidos a partir de esos compuestos y comparo con los componentes de la atmósfera actual.
Parte 2.a
Componentes de la atmósfera primitiva y de la atmósfera actual
| Compuestos químicos de la atmósfera primitiva | Formación de aminoácidos | Compuestos químicos de la atmósfera actual |
|---|---|---|
| Metano, \text{CH}_{4} | El carbono del \text{CH}_{4} se une a nitrógeno e hidrógeno para formar el esqueleto \text{C-C} y el grupo \text{-NH}_{2} de glicina (\text{NH}_{2}\text{CH}_{2}\text{COOH}). | Dióxido de carbono, \text{CO}_{2} (0,04 %) |
| Amoníaco, \text{NH}_{3} | Aporta el nitrógeno del grupo amino \text{-NH}_{2}; con compuestos carbonilados da alanina y other aminoácidos. | Nitrógeno, \text{N}_{2} (78 %) |
| Vapor de agua, \text{H}_{2}\text{O} | Aporta oxígeno e hidrógeno para formar el grupo carboxilo \text{-COOH} del aminoácido. | Oxígeno, \text{O}_{2} (21 %) |
| Hidrógeno, \text{H}_{2} | Reduce los compuestos de carbono y permite saturar la cadena formando \text{CH}_{3} y \text{CH}_{2}. | Argón, Ar (0,93 %) |
| Vapores (descargas eléctricas = energía) | Simulan relámpagos: rompen enlaces \text{CH}_{4}, \text{NH}_{3} y \text{H}_{2}\text{O} y generan radicales libres que se reorganizan. | Vapor de agua, \text{H}_{2}\text{O} (variable) |
| Sin oxígeno libre (\text{O}_{2}) | Al no haber \text{O}_{2}, los compuestos reducidos no se oxidan y los aminoácidos formados permanecen estables. | Dióxido de azufre, \text{SO}_{2} y ozono, \text{O}_{3} (trazas) |
Parte 2.b
Cómo se formaron los aminoácidos (experimento de Miller, 1953)
- Miller mezcló en una ampolla \text{CH}_{4}, \text{NH}_{3}, \text{H}_{2}\text{O} y \text{H}_{2}, sin \text{O}_{2}, y calentó el agua para producir vapor (condiciones de la Tierra primitiva).
- Aplicó descargas eléctricas de alta energía (\sim 6000\,^{\circ}\text{C}) que rompieron los enlaces de \text{CH}_{4}, \text{NH}_{3} y \text{H}_{2}\text{O}, originando radicales libres (\text{CH}_{3}\cdot, \text{NH}_{2}\cdot, \text{OH}\cdot, \text{H}\cdot).
- Estos radicales se recombinaron formando moléculas pequeñas: cianuro de hidrógeno (\text{HCN}) y formaldehído (\text{HCHO}).
- \text{HCN} y \text{HCHO} reaccionaron entre sí (vía Strecker): \text{HCN} + \text{HCHO} + \text{H}_{2}\text{O} \rightarrow aminoacetonitrilo, que al hidrolizarse da glicina: \text{NH}_{2}\text{CH}_{2}\text{COOH}.
- El condensador enfrió los vapores (lluvia) y el líquido se recogió en la trampa; Miller identificó allí glicina, alanina y otros ~20 aminoácidos, además de ácidos orgánicos y bases nitrogenadas.
- Los aminoácidos, al concentrarse en los océanos ("caldo primordial"), habrían sido monómeros para formar proteínas primitivas.
Parte 2.c
Comparación con la atmósfera actual
| Característica | Atmósfera primitiva | Atmósfera actual |
|---|---|---|
| Gas mayoritario | \text{CH}_{4} y \text{NH}_{3} (reductora) | \text{N}_{2} (78 %) |
| Oxígeno | Ausente | \text{O}_{2} (21 %) |
| Propiedad | Reductora, apta para síntesis abiótica de moléculas orgánicas | Oxidante, impide la formación abiótica de aminoácidos porque los degrada |
| Origen del \text{O}_{2} | No existía | Fotosíntesis de las cianobacterias (evento de la Gran Oxidación, hace ~2400 millones de años) |
Respuesta
Los gases primitivos (\text{CH}_{4}, \text{NH}_{3}, \text{H}_{2}\text{O}, \text{H}_{2}), impulsados por descargas eléctricas, formaron \text{HCN} y \text{HCHO}, que dieron aminoácidos como la glicina; la atmósfera actual, rica en \text{N}_{2} y \text{O}_{2}, es oxidante y no permite esa síntesis abiótica.
