MISIÓN 11
LA REPRODUCCIÓN CELULAR
¡Bienvenidos de nuevo! Esta vez os vuelvo a presentar otro maravilloso mundo de la biología, más concretamente os presento la REPRODUCCIÓN DE LAS CÉLULAS.
¿ Qué es esto?
La reproducción celular es la acción por la cual las células de los seres vivos se reproducen por una serie de procesos a partir de las células madres para conseguir células hijas con idéntica dotación genética que esta misma.
La función que tiene la reproducción es la de hacer que la especie perdure en el tiempo y no se extinga, y abarca los procesos encaminados a la formación de nuevas células.
¿ Por qué se reproducen las células?
Entre las causas que desencadenan la división celular se encuentran:
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Un aumento del tamaño del citoplasma, de tal manera que la relación nuceoplasmática se hace inferior a un cierto valor. En este caso, el núcleo resulta insuficiente para controlar un citoplasma tan grande.
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Determinadas sustancias químicas (hormonas, oxígeno, ciertos nutrientes, etc.) o incluso un simple aumento de la temperatura.
Tras un número limitado de divisiones, las células mueren; es lo que se denomina apoptosis o muerte celular programada. Sólo las células cancerosas escapan a esta muerte y se dividen de forma incontrolada poniendo en peligro la vida del organismo al que pertenecen.
CICLO CELULAR
El ciclo celular comprende el período de tiempo que va desde que se forma una célula, por división de otra preexistente, hasta que se divide para dar lugar a dos nuevas células.
INTERFASE
Es el período de tiempo que transcurre entre dos divisiones sucesivas. Durante la interfase hay una gran actividad metabólica y se produce un aumento de tamaño de la célula. Pero el núcleo, en este caso llamado núcleo interfásico, no cambia de forma.
La interfase abarca tres períodos o fases:
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G1: En esta etapa, que comienza al terminar la mitosis y dura hasta el inicio de la síntesis del ADN, se sintetizan las proteínas necesarias para que la célula aumente de tamaño y se forman nuevos orgánulos (ribosomas, mitocondrias, …).
Al final de G1 se distingue un momento de no retorno, denominado punto de restricción (punto R), a partir del cual ya es imposible detener que se sucedan las fases siguientes (S, G2 y M).
Algunas células, antes de llegar al punto R, sufren un proceso de diferenciación celular. Así pueden permanecer días o meses, se dice entonces que las células han entrado en fase G0 o de reposo.
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Fase S. En esta etapa tiene lugar la duplicación del ADN (síntesis de ADN y de histonas). Por ello, cuando posteriormente, durante la mitosis, el ADN se condense para formar los cromosomas, éstos en vez de tener una cromátida, tendrán dos (dos moléculas de ADN).
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Fase G2. Se inicia cuando acaba la síntesis de ADN y termina en el momento en que ya empiezan a distinguirse los cromosomas. En esta fase se transcriben y traducen genes que codifican proteínas necesarias para que la célula se divida (ejemplo: las fibras del huso acromático). Al final de este período la célula ya ha duplicado los centriolos.
MITOSIS Y CITOCINESIS
La división celular o fase M del ciclo celular es el proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, aparecen dos células hijas con idéntico material genético que la célula madre.
La división celular comprende la división del núcleo o mitosis, también denominada cariocinesis, y la división del citoplasma o citocinesis.
Diferenciamos 4 fases:
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Profase: Los cromosomas empiezan hacerse visibles, y se espirilizan haciéndose más cortos y gruesos. El diplosoma del centrosoma se duplica y emigran a polos opuestos, apareciendo entre ellos el huso acromático. La membrana nuclear y el nucléolo se fragmentan hasta que desaparecen al final de esta fase.
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Metafase: Los cromosomas se sitúan en el centro de la célula y forman la placa ecuatorial, arrastrados por el huso mitótico, formando por los dos centrosomas los microtúbulos polares y los microtúbulos cinetocóricos. Se observan perfectamente los cromosomas metafásicos
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Anafase: Los cromosomas se rompen por el cinetocoro, y cada cromátidas es arrastrada hacia polos opuestos de la célula. Éstos cromosomas constitutivos por una sola cromátidas se llaman, cromosomas anafásicos
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Telofase: una vez que los cromosomas hijos llegan a los polos de la célula, comienzan a desenrollarse y el nucleolo se formará de nuevo.
Es necesario que el citoplasma y los orgánulos citoplasmáticos se repartan de manera equitativa entre las dos células hijas. Este proceso se denomina citocinesis y comienza habitualmente en la telofase.
La citocinesis ocurre de modo distinto en células animales que en células vegetales.
-En las células animales: la citocinesis tiene lugar mediante la estrangulación del citoplasma. Esta se consigue por la formación de un anillo contráctil interno de fibras de actina y miosina, en la zona situada entre los dos núcleos. El anillo contráctil se va estrechando progresivamente originando un surco de división, cada vez más profundo, hasta que se separan por completo las dos células hijas.
-En las células vegetales: el proceso es diferente, ya que la pared celulósica no permite el estrangulamiento. En este caso la citocinesis ocurre por la formación de un tabique entre las dos células hijas denominado fragmoplasto, que procede de la fusión de vesículas del aparato de Golgi, que cargadas de celulosa y otros polisacáridos (hemicelulosa y pectina) se alinean en el plano ecuatorial.
Por aquí os dejo un dibujo de la Mitosis
MEIOSIS
Es una división reduccional, en la que las células encargadas de formar gametos van a sufrir una serie de transformaciones encaminadas a reducir el número de cromosomas a la mitad. De esta manera, una vez que se forme un nuevo individuo, mediante la unión de dos gametos en un proceso de fecundación, su número de cromosomas será idéntico a los de sus progenitores.
La meiosis consta de dos divisiones ;
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División meiótica I ( es reduccional ):
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Profase I :es la más larga y compleja .Se subdivide en cinco fases :
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Leptoteno: se forman los cromosomas, con dos cromátidas.
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Zigoteno: cada cromosoma se aparea con su homólogo ( sinapsis ).
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Paquiteno: los cromosomas homólogos permanecen juntos formando un bivalente o tétrada , cada una con dos centrómeros .
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Diploteno: se empiezan a separar los cromosomas homólogosaunque continuan unidos por los quiasmas.
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Diacinesis: los cromosomas aumentan su condensación, distinguiéndose las dos cromátidas hermanas en la tétrada .
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Metafase I :La envoltura nuclear y los nucleolos han desaparecido y los bivalentes se disponen en la placa ecuatorial.
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Anafase I: Los dos cromosomas homólogos que forman el bivalente se separan, quedando cada cromosoma con sus dos cromátidas en cada polo.
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Telofase I : los cromosomas homólogos alcanzan los polos y se obtienen 2 células haploides cada una de ellas con un par de cromosomas homólogos .
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División meiótica II ( es ecuacional ) :
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Profase II : generalmente no llega a existir, se rompe la envoltura nuclear, se duplican los diplosomas y se forma el huso mitótico o acromático.
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Metafase II : los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial.
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Anafase II: en ella se separan las cromátidas y los nuevos cromosomas hijos migran hacia los polos opuestos.
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Telofase II: los cromosomas se desespiralizan y se rodean de una envoltura nuclear, formándose dos núcleos.
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Al final se forman cuatro células haploides.
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Por aquí os dejo un dibujo de la Meiosis
DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS
CICLOS BIOLÓGICOS
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Ciclo haplonte: El cigoto se divide por meiosis y se forman adultos haploides que generan gametos haploides (mediante mitosis) y los cuales por fecundación originan, el cigoto. Lo presenta algunos protozoos algas y hongos
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Ciclo diplonte: El cigoto se divide por mitosis para generar un adulto diploide, que originará gametos haploides, que originará un gameto diploide por fecundación. Lo presentan animales, muchos protozoos, algunas algas y hongos.
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Ciclo diplohaplonte: El individuo diploide (esporofito) genera esporas por meiosis. Estas esporas haploides dan lugar a organismos haploides ( gametofito) que son los que generan gametos. Tras la fecundación, los gametos forman el cigoto diploide. El cigoto se divide por mitosis y da lugar al esporofito diploide. Lo presentan las plantas, muchas algas y muchos hongos.
CUESTIONES DE LA REPRODUCCIÓN CELULAR
ACTIVIDADES
1. A la vista de la imagen, conteste las
siguientes cuestiones:
a) Qué etapa de la mitosis representa?
[02]
Qué indican las flechas A, B y C? [O'3]
Se trata de una célula animal o
vegetal?, razone la respuesta [0'25]
Describa detalladamente los fenómenos
naturales que ocurren en esta etapa
[025]
Representa la Telofase de la mitosis.
Flecha A: indica las cromátidas que se encuentran en los polos de la célula.
Flecha B: indica las fibras del huso mitótico.
Flecha C: indica la estrangulación que se va a dar durante la citocinesis.
b) Describa los fenómenos celulares que
tienen lugar en las restantes etapas de
la mitosis [0'75) Explique cuál es el
significado biológico de la misma [0'25]
1. Profase : los cromosomas empienzan a hacerse visibles , y se espirilizan haciéndose más cortos y gruesos.El diplosoma del centrosoma se duplica y emigran a polos apuestos , apareciendo entre ellos el huso acromático .La membrana nuclear y el nucléolo se fragmentan hasta que desaparecen al final de esta fase .
2. Metafase :los cromosomas se sitúan en el centro de la célula y forman la placa ecuatorial , arrastrados por el huso mitótico o acromático , formado por los dos centrosomas, los microtúbulos polares y los microtúbulos cinetocóricos .Se observan perfectamente los cromosomas metafásicos
3. Anafase : los cromosomas se rompen por el cinetocoro , y cada cromátida es arrastrada hacia polos opuestos de la célula . Estos cromosomas constituidos por una sola cromátida se llaman , cromosomas anafásicos .
4. Telofase : una vez que los cromosomas hijos llegan a los polos de la célula, comienzan a desespiralizarse y el nucléolo se formará de nuevo .
2 A la vista del esquema responda razonadamente a las siguientes
preguntas:
a) Indique qué momento del ciclo celular representan los esquemas arriba indicados
[0'3, lo que señalan los números [0'3], y describa los fenómenos celulares que
ocurren
en A, By C [0'4).
Los esquemas representan la fase M ya que se está produciendo la mitosis. El número 1 señala a los cromosomas, el número 2 a los centriolos y el número 3 a las fibras del huso acromático. La A es la Profase ya que se observa cómo se condensa la cromatina, la B es la Profase también pero hace referencia a la creación del huso acromático y el C es ya el final de la Profase, cuando se ha resquebrajado la envoltura nuclear, ha desaparecido el nucleolo y se dispone todo hacia los polos de la célula
b) Diga si los dibujos corresponden a una célula animal o vegetal [0'2]. Indique
razonando la respuesta, dos características en las que se basa [0'8]
Los dibujos pertenecen a una célula animal porque , observamos orgánulos como los centriolos, además del huso acromático, los cuales no se encuentran en una célula vegetal. Además podemos observar como la citocinesis se realiza por estrangulación, y noa través de la formación de un fragmoplasto como ocurriría con las células vegetales .
3 En relación con la figura adjunta conteste las siguientes cuestiones
a) Qué representa la gráfica 1? [04] Explique cómo cambia el contenido de ADN desde
la fase A hasta la fase G [0'6)
La gráfica representa la variación del contenido del ADN de una célula a lo largo del ciclo celular. En el intervalo A la célula parte de 2 unidades de ADN. En el B se duplica la cantidad de ADN y en el intervalo C se mantiene igual , en el intervalo D , vuelve a tener la misma cantidad de ADN que en el intervalo A , es decir vuelve a ser de 2 unidades,y esto indica que se ha producido una división celular . En la fase E se mantiene constante la cantidad inicial y en la F se vuelve a disminuir la cantidad de ADN por lo que tendrá la mitad que en la fase inicial y por tanto representa una segunda división . Por último en el periodo G se mantiene el ADN en una unidad
b) Qué función tiene el cambio en el contenido de ADN que se representa en la
gráfica 1? (04] Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el
ciclo, en qué fases, desde la Ca la G, de la gráfica 1 encontraría las estructuras
cromosómicas (1 a 4) que se muestran en la figura 22 [06]
La función que tiene el cambio de contenido de ADN , mostrado en la gráfica , es producir la división celular de la célula inical, para que las células hijas tengan la mitad de cromosomas que la célula madre ( intervalo inicial ).
El número 1 y 3 corresponde a la fase C
El 2 corresponde a la fase F y G
El 4 corresponde a la fase D y E.
En 2008 se planteó con unas ligeras modificaciones, a saber a) Qué representa la
gráfica 1? (02) A qué tipo de división celular corresponde? [02]. Explique cómo cambia el contenido de ADN desde la fase A hasta la fase G (0'6
La gráfica representa la variación del contenido del ADN de una célula a lo largo del ciclo celular. Corresponde a la meiosis , ya que se producen dos divisiones celulares . En el intervalo A la célula parte de 2 unidades de ADN. En el B se duplica la cantidad de ADN y en el intervalo C se mantiene igual , en el intervalo D , vuelve a tener la misma cantidad de ADN que en el intervalo A , es decir vuelve a ser de 2 unidades,y esto indica que se ha producido una división celular . En la fase E se mantiene constante la cantidad inicial y en la F se vuelve a disminuir la cantidad de ADN por lo que tendrá la mitad que en la fase inicial y por tanto representa una segunda división . Por último en el periodo G se mantiene el ADN en una unidad, es decir , este periodo contiene la mitad de información genética que la célula madre
b) Qué función tiene el cambio en el contenido de ADN que se representa en la
gráfica 12 ( 04) Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el
Ciclo, en qué periodos (indicados por letras) de la gráfica 1. encontraría las estructuras
cromosómicas 1 y 2 que se muestran en la figura 2? [06]
La función que tiene el cambio de contenido de ADN , mostrado en la gráfica, es producir la división celular de la célula inical, para que las células hijas tengan la mitad de cromosomas que la célula madre ( intervalo inicial ).
El número 1 corresponde a la fase C y el 2 a la fase F y G.
4 En relación con el esquema adjunto, que representa tres fases (1, 2 y 3) de
distintos procesos de división celular un organismo con una dotación
cromosómica 2n=4, conteste las siguientes cuestiones:
a) Indique de qué fases se trata y en qué tipo de división se da cada una de ellas [O'5]. ¿Qué representan en cada caso las estructuras señaladas con las letras A
a) Indique de qué fases se trata y en qué tipo de división se da cada una de ellas
B C y D? [05
La primera imagen ( 1 ), corresponde a la primera división meiótica y se trata de la anafase I, ya que en esta se dirigen los cromosomas homólogos a un polo de la célula y el otro, a la otra mitad de la célula . La segunda imagen ( 2 ) pertenece a la anafase de la mitosis debido a que se observa que las cromátidas sin recombinación genética se están separando hacia polos opuestos de la célula . La tercera imagen ( 3 ), corresponde a la anafase II de la segunda división meiótica debido a que se observa que las cromátidas con recombinación genética se están separando.
La letra A representa los pares de cromosomas homólogos con recombinación genética, la letra B representa las cromátidas de un cromosoma sin recombinación genética,ya que se tarta de la mitosis , como hemos mencionado anteriormente .La letra C representa las cromátidas con recombinación genética y por último la letra D pertenece a el huso acromático .
b) Cuál es la finalidad de los distintos tipos de división celular?
T0:4] Dibuje esquemáticamente el proceso de división completo del que forma
parte la fase 2 identificando las distintas estructuras [0'61
La finalidad de la mitosis es el crecimiento y renovación de las células y tejidos y el mantenimiento de la vida del individuo. Generando células hijas que contienen la misma cantidad de información genética , que la célula progenitora.
La finalidad de la meiosis es la continuidad de la especie y el aumento de la variabilidad genética.Y esta genera células con la mitad de cromosomas que la célula madre .
5. A la vista de las gráficas conteste las
siguientes cuestiones:
a) Qué proceso se representa en la gráfica A? [01]. Explique en que se basa para
dar respuesta [04] Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del
proceso (0'5]
La gráfica A representa el ciclo celular y la mitosis, ya que hay una división y luego una interfase.
El ADN se condensa y se forman los cromosomas, entonces el ADN se duplica y después se divide.
En la G1 se da la interfase, en la S la duplicación, en la G2 el ADN está duplicado, en la M la división mitótica y en la G1 la interfase de nuevo.
b)Qué proceso se representa en la gráfica B? (0'1]. Explique en que se basa para
dar respuesta [04] Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del
proceso [0'5]
La gráfica B representa la meiosis. Ya que observamos que hay dos divisiones consecutivas (MI y MII), a raíz de las cuales , la cantidad de ADN en la célula resultante es la mitad que en el de la célula madre. Lo que le ocurre al ADN a lo largo del proceso es que se duplica en la fase S, se reduce a la mitad en la fase Mi y nuevamente en la fase Mii. Obteniendo finalmente una célula resultante con la mitad de ADN que el de la célula madre.
6. En relación con las figuras adjuntas, responda las siguientes cuestiones:
a) Nombre los procesos señalados con las letras A y B(0'4].Qué fase se señala con el
número 1?(0'1]. Describa lo que ocurre en esta fase [05]
La A señala la meiosis y la B la mitosis.
A : la profase I de la meiosis.
Profase I. Es el período más complejo de la meiosis. Para su estudio se subdivide a su vez en cinco fases: leptoteno, cigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis.
Leptoteno: En esta fase los cromosomas comienzan a hacerse visibles, y se observan unidos a la membrana nuclear, en zonas próximas a los centríolos, por medio de las placas de unión. Se observan constituidos por dos cromátidas.
Zigoteno: En esta fase los cromosomas homólogos se aparean dos a dos. Este apareamiento recibe el nombre de sinapsis, y se produce por medio de una estructura proteica que recibe el nombre de complejo sinaptonémico. El apareamiento se lleva a cabo gracias a determinadas proteínas que colaboran para mantenerlos alineados permitiendo que se produzca un engarzamiento entre ellos. En esta fase la pareja de cromosomas recibe el nombre de bivalente o tétrada.
Paquiteno: En esta fase el apareamiento de las parejas de cromosomas homólogos es total, observándose los cromosomas con cuatro cromátidas, dos de cada homólogo. Las tétradas que comenzaron a formarse durante el zigoteno, se observan ya totalmente formadas y cada una de ellas posee dos centrómeros. En este momento,se produce el sobrecruzamiento (crossing-over) y se lleva a cabo entre cromátidas hermanas. Los puntos de sobrecruzamiento corresponden a los nódulos de recombinación de los complejos sinaptonémicos formados en la fase anterior, que contienen las enzimas necesarias para el intercambio de genes entre las cromátidas de los dos cromosomas homólogos (endonucleasas, ADN-polimerasa, ADN-ligasa y otras proteínas imprescindibles para que se produzca el sobrecruzamiento). Este proceso implica la rotura de la doble hélice en los fragmentos que van a ser intercambiados y una posterior fusión en su nueva localización.
Diploteno: Las parejas de cromosomas homólogos comienzan a separarse, aunque no llegan a hacerlo del todo, quedando unidas por los quiasmas.
Diacinesis: Los homólogos se separan de forma completa y aumenta la espiralización de los cromosomas, alcanzándose el máximo grado de empaquetamiento. Se distinguen los dos cromosomas homólogos, las dos cromátidas hermanas de ellos y los quiasmas entre dos cromátidas hermanas. Al final de esta fase va desapareciendo la envoltura nuclear, al igual que el nucléolo.
b) Enumere cinco diferencias entre los procesos A y B [05]. Indique la importancia
biológica de ambos procesos (0'5]
1. En primer lugar, en la mitosis tiene lugar una cariocinesis, es decir, el núcleo se divide una vez, y una citocinesis que es la división del citoplasma. En cambio, en la meiosis se divide en meiosis I y meiosis II. En cada una de ellas se produce una cariocinesis y, al final de cada una, tiene lugar una citocinesis por lo que la meiosis comprende dos cariocinesis y una citocinesis. En resumidas cuentas , la mitosis comprende una división , mientras que la meiosis realiza dos .
2. La meiosis es una forma de división sexual que se produce en las células germinales mientras que la mitosis se produce en células somáticas.
3. En la meiosis se produce sobrecruzamiento, mientras que en la mitosis este proceso no ocurre.
4. En la anafase de la mitosis se separan las cromátidas de los cromosomas y en la anafase I de la meiosis se separan los cromosomas homólogos hacia polos opuestos.
5. La mitosis es una división ecuacional, es decir que las células hijas poseen el mismo número de cromosomas que la célula madre. Sin embargo, la primera división de la meiosis es reduccional, en la que las células hijas tienen la mitad de cromosomas que la célula inicial.
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La importancia biológica de la mitosis es el crecimiento y renovación de células y tejidos.
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La importancia biológica de la meiosis es la perduración de una determinada especie y el aumento de la variabilidad genética.
