tema 5. la reproducción celular
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Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO TEMA 5. LA REPRODUCCIÓN CELULAR 1. REPRODUCCIÓN ASEXUAL • Interviene un solo progenitor. • No intervienen gametos. • Todos los descendientes son genéticamente idénticos al progenitor. Tipos de reproducción asexual DIVISIÓN BINARIA (BIPARTICIÓN) • Una célula madre divide el núcleo y el citoplasma y da lugar a dos células hijas idénticas. • Se da en organismos unicelulares, bacterias, protozoos y algunas algas. GEMACIÓN • Se origina una protuberancia (yema) en la superficie del progenitor, que: • Puede desprenderse, originando un individuo de vida libre. • Puede permanecer unido al progenitor, formando colonias. • Aparece en levaduras, poríferos y cnidarios. PLURIPARTICIÓN • División repetida del núcleo de la célula, que se repartirán el citoplasma y se rodearán de una membrana plasmática. • Se forman numerosas células hijas de pequeño tamaño. • Frecuente en protozoos. ESPORULACIÓN • Pluripartición donde las células hijas se llaman esporas. • Presentan una cubierta protectora que protege al individuo en condiciones adversas. • Se liberan de ella cuando aparecen condiciones óptimas. FRAGMENTACIÓN • Un organismo pluricelular se divide en dos o más fragmentos. • Cada fragmento origina un nuevo individuo. Ejemplos: Estrella de mar, planaria, cebolla (bulbos). 2. REPRODUCCIÓN SEXUAL • Generalmente intervienen dos progenitores (dos sexos). • Pueden existir individuos hermafroditas (un solo sexo). • Intervienen gametos y hay fecundación. • Los descendientes son genéticamente diferentes a los progenitores. Tipos de reproducción sexual GAMETOGÉNESIS • Formación de gametos. -­‐ Animales: Espermatozoides y óvulos. -­‐ Plantas: Anterozoides y oosferas FECUNDACIÓN • Unión de los gametos, originando una única célula llamada cigoto o huevo. DESARROLLO EMBRIONARIO • Divisiones del cigoto que dan lugar al nuevo individuo. 1 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO EL CICLO CELULAR Es la serie de acontecimientos que ocurren desde la formación de la célula hasta que tiene lugar su división, originando nuevas células. http://silverfalls.k12.or.us/staff/read_shari/chapter_8_ab.htm En el ciclo celular se distinguen varias fases: 1. INTERFASE • G0. Fase de reposo • G1. Fase de presíntesis • S. Fase de síntesis • G2. Fase de postsíntesis 2. MITOSIS 1. INTERFASE 1.1. G1 • Aumento de tamaño de la célula. • Expresión de genes, que da lugar a la síntesis de proteínas y ARN. • Dura entre 6 y 12 horas. 1.2. G0 (quiescencia) • La célula sale del ciclo y no tiene lugar la división celular. Ejemplos: Hepatocitos, neuronas. 1.3. Fase S: Síntesis de ADN. • Se produce la replicación del material hereditario. Cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas iguales, de manera que las dos células hijas van a contener la misma información que la célula de la que proceden. • Tiene una duración de unas 8-­‐10 horas. 4. Fase G2 • Continúa la síntesis de proteínas y ARN. • Tiene lugar un pequeño aumento del tamaño celular. • Tiene una duración entre 3 y 4 horas. 2 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO EL NÚCLEO INTERFÁSICO 1. Envoltura nuclear: Doble membrana con función de protección. Poros: Permiten entrada y salida de moléculas de pequeño tamaño y regulan el paso de moléculas grandes, como el ARN. 2. Lámina nuclear: En la cara interna de la membrana nuclear. Está anclado el ADN. 3. Nucleoplasma: Contenido interno del núcleo. 4. Cromatina: Formada por ADN y proteínas llamadas histonas. 5. Nucléolo: Su función principal es la producción y ensamblaje de los componentes ribosómicos. 6. Centrosoma: Empieza a dividirse en la fase G1 y en la G2 ya están totalmente replicados. http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/Nucleo.htm 3 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO LA CROMATINA Son moléculas de ADN unidas a proteínas llamadas histonas. Esta cromatina puede ir compactándose en distintos niveles, en los cuales la cromatina aparece cada vez más condensada. http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/Nucleo_archivos/image017.jpg LOS CROMOSOMAS Se forman por condensación y empaquetamiento máximo de la cromatina. FUNCIONES • Las moléculas de ADN resultantes de la replicación pasan a estar ordenadas, con lo que su separación será más sencilla. • El ADN empaquetado es más resistente a la rotura que se puede producir durante su duplicación. ANATOMÍA • CROMÁTIDAS HERMANAS Moléculas de ADN idénticas que resultan del proceso de duplicación del material genético. • CENTRÓMERO Estrechamiento por el que se unen las cromátidas hermanas. • CINETOCOROS Estructura proteica situada en el centrómero donde se anclan los microtúbulos del mitótico durante los procesos de división celular. • BRAZOS Fragmentos de cada cromátida separados por el centrómero. • TELÓMEROS Extremos de los cromosomas. http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/Nucleo_archivos/image013.jpg 4 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO TIPOS DE CROMOSOMAS 1. METACÉNTRICO Brazos de igual longitud, centrómero en el centro del cromosoma. 2. SUBMETACÉNTRICO Brazos ligeramente desiguales debido a que el centrómero se encuentra algo desplazado del centro del cromosoma. 3. ACROCÉNTRICO Brazos de diferente longitud, centrómero desplazado a uno de los extremos. 4. TELOCÉNTRICO Centrómero localizado en un extremo del cromosoma. http://webs.uvigo.es/mmegias/5-­‐celulas/ampliaciones/imagenes/8-­‐cromosomas-­‐formas.png CÉLULAS HAPLOIDES Y CÉLULAS DIPLOIDES CÉLULAS HAPLOIDES • Aquellas que tienen una sola dotación cromosómica, es decir, un solo juego de cromosomas. • Suelen ser células germinales, que al unirse en la fecundación forman un zigoto diploide. CÉLULAS DIPLOIDES • Aquellas que tienen dos juegos de cromosomas, uno procede de la madre y el otro del padre. • Los dos cromosomas del par se llaman cromosomas homólogos. CROMOSOMAS SEXUALES Y AUTOSOMAS • CROMOSOMAS SEXUALES Pareja de cromosomas que determinan el sexo de un organismo. Mamíferos: XX Hembra XY Macho Aves: WW Macho WZ Hembra • CROMOSOMAS AUTOSÓMICOS Resto de cromosomas de la célula. 5 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO CARIOTIPO Conjunto total de parejas de cromosomas de una célula, clasificados y ordenados según su forma y tamaño. http://silverfalls.k12.or.us/staff/read_shari/chapter_8_ab.htm ANOMALÍAS Dan lugar a enfermedades genéticas, como el síndrome de Down, en el cual aparecen tres cromosomas en el par número 21 del cariotipo humano. http://biomodel.uah.es/citogene/dynacare/tri21.htm 6 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO MITOSIS Y MEIOSIS MITOSIS • Es la división del núcleo celular, en la cual a partir de una célula madre se obtienen dos células hijas genéticamente idénticas. • Tiene lugar en organismos con reproducción asexual. • También ocurre en procesos de reparación de tejidos en organismos pluricelulares. FASES DE LA MITOSIS 1. Profase • Se condensa la cromatina del núcleo, haciéndose visibles los cromosomas. • Se empieza a formar el huso mitótico a base de microtúbulos del citoesqueleto y del áster del centrosoma (células animales). • Desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo. 2. Metafase • El huso mitótico se alarga y se extiende por toda la célula. • Los cromosomas quedan ordenados en el ecuador de la célula, formando la placa ecuatorial. 3. Anafase • Los microtúbulos unidos al centrómero se acortan y empiezan a tirar de las cromátidas hermanas hacia los polos. • Las cromátidas hermanas se separan y son transportadas a cada uno de los polos de la célula. 4. Telofase • Las cromátidas llegan a los polos y comienzan a descondensarse, pasando de nuevo al estado de cromatina. • Aparece la membrana nuclear alrededor de los cromosomas hijos. • Reaparece el nucléolo. PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm 7 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO CITOCINESIS • • División del citoplasma de la célula tras haber ocurrido la división del núcleo (mitosis). Ocurre de forma diferente en animales y en vegetales. a. Citocinesis en animales http://www.genomasur.com/lecturas/Guia12b.htm b. Citocinesis en vegetales • Tras la división del núcleo, se acumulan vesículas procedentes del aparato de Golgi en la placa ecuatorial, las cuales se van a fusionar con microtúbulos. • Las membranas de las vesículas constituirán la membrana plasmática. • El contenido de las vesículas darán lugar a la pared celular. • Se forma un tabique de separación entre las dos células hijas llamado fragmoplasto, que presenta una serie de poros que permiten el paso de sustancias entre las dos células, llamados plasmodesmos. http://www.genomasur.com/lecturas/Guia12b.htm 8 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO MEIOSIS • • • • Proceso en el que tiene lugar una reducción del número de cromosomas en la formación de células germinales (óvulos y espermatozoides). Los gametos pasan de ser diploides (2n) a haploides (n). Al unirse se origina un zigoto diploide (2n), manteniendo, de esta forma, la dotación cromosómica típica de la especie. Tienen lugar dos divisiones meióticas, cada una de ellas con cuatro fases. MEIOSIS I Es la fase reductora (reducción del número de cromosomas a la mitad). Sus fases son: A. Profase I. • La cromatina se condensa y se hacen visibles los cromosomas, que se unen por parejas de homólogos. • Al unirse en toda su longitud se origina el complejo sinaptinémico. • Se produce un sobrecruzamiento entre cromátidas no hermanas, en unos puntos llamados quiasmas. • El sobrecruzamiento da lugar a una recombinación genética que origina una gran variabilidad genética en los descendientes. • Por último, desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo. B. Metafase I. • Los bivalentes, cada uno compuesto de dos cromosomas homólogos, se alinean en el plano ecuatorial. • La orientación es al azar, con cada homólogo paterno en un lado. Esto quiere decir que hay un 50% de posibilidad de que las células hijas reciban el homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma. C. Anafase I. • Los miembros de cada bivalente son arrastrados a cada uno de los polos debido a que se acortan los microtúbulos del huso acromático. • Al separarse, los cromosomas homólogos intercambian fragmentos que contactaron en el sobrecruzamiento. D. Telofase I. • Los nuevos núcleos se sitúan en los polos. • Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de cromosomas pero cada cromosoma consiste en un par de cromátidas. • Los microtúbulos que componen la red del huso mitótico desaparece, y una membrana nuclear nueva rodea cada núcleo haploide. Los cromosomas pierden su compactación, pasando a estado de cromatina. http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/meiosis/page3.html 9 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO CITOCINESIS -­‐ El citoplasma se divide. -­‐ Tiene lugar una interfase muy poco aparente: • No hay duplicación del ADN. • No ocurre en todas las células, algunas pasan directamente a la profase II. MEIOSIS I En esta fase se produce una segunda división en las células haploides formadas en la meiosis I. Es muy parecida a la mitosis, con algunas diferencias: • Las cromátidas de cada cromosoma ya no son idénticas debido a la recombinación producida en la profase I. • Se forman cuatro células haploides. http://silverfalls.k12.or.us/staff/read_shari/chapter_8_ab.htm IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA MEIOSIS Mantiene constante el número de cromosomas en especies con reproducción sexual. Se produce una gran variabilidad genética, muy importante en el proceso evolutivo, debido a : • Los cromosomas maternos y paternos se reparten al azar, produciéndose más de ocho millones de gametos diferentes (223=8.388.608 gametos). • El sobrecruzamiento que tiene lugar en la profase I da lugar a una enorme variabilidad genética. 10 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO CICLOS BIOLÓGICOS 1. CICLO HAPLOIDE • Estos organismos viven en fase haploide la mayor parte de su vida, formando un micelio, originado por la fusión de hifas. • Las células de las hifas pueden fusionar sus núcleos (plasmogamia), dando lugar a una seta diploide. • En ella se formarán esporas haploides por meiosis. • Las esporas caerán al suelo, germinarán y formarán de nuevo un micelio haploide. http://www.biologia.edu.ar/fungi/image-­‐hongo/basidioc.jpg 2. CICLO DIPLOIDE -­‐ Fase diploide en células somáticas. -­‐ Fase haploide únicamente en gametos (espermatozoides y óvulos). • ESPERMATOGÉNESIS: Formación de gametos masculinos. • OVOGÉNESIS: Formación de gametos femeninos. 11 Colegio El Valle Departamento de Biología y Geología 4º ESO http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/Ciclo-­‐Vida/Animal_archivos/image002.jpg 3. CICLO DIPLOHAPLOIDE • El árbol es el esporofito 2n, que va a formar estróbilos (piñas) masculinos y femeninos, diploides (2n). • Los estróbilos producirán esporas, las cuales sufrirán una meiosis, originando los gametofitos haploides. • Tras la fecundación se van a formar las semillas 2n, que al germinar darán lugar a un nuevo pie de planta, que podrá ser masculino o femenino. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/reino_vegetal/imagenes/ciclo%20gimnosperma s.gif 12
