Ciclo Celular Aprendizaje Activo - Universidad Interamericana de

Módulo 1 Ciclo Celular: Aprendizaje Activo
Universidad Interamericana de Puerto Rico, Recinto de Fajardo
Dr. Juan Mackenzie Marín, Catedrático Asociado
Biología
Tabla de contenido
Actividad
de
inicio
recomendadas o Video
ciclo celular 1 español o
Video ciclo celular 2
español o Guía sobre el
Ciclo Celular y
Mitosis o
Guía sobre
Meiosis
1.
2.
3.
Introducción
Objetivos
Lecciones
Lección I. Meiosis
Ejercicio 1:
Modelando
Meiosis
Lección II. Óvulo y
Esperma
Ejercicio 1: Hembras
Ejercicio 2: Varones
Ejercicio 3:
Fertilización Lección III:
Actividad interactiva
Ejercicio 1
Ejercicio 2
Ejercicio 3
4. Actividades Educativas
5. Recursos Educativos
6. Referencias
Electrónicas
7. Material
Suplementarios
8. Tiempo
9. Evaluación
10. Vinculos
11. Créditos
Créditos: Traducido y adaptado del documento original por el Dr. Juan
Mackenzie Marín, Catedrático Asociado Biología
Lección 1: Cómo se reproducen los organismos?
Meiosis (Producción células sexuales haploides)
Nivel
subgraduado
Curso hibrido o en línea BIOL 1102: puede ser
adaptado para usarse a cualquier nivel
Tiempo Estimado
La totalidad de las actividades interactivas
y de aprendizaje activo pueden tomar 6 – 10 hora
un promedio de 6 a clases o 3 semana para un
curso de 3 créditos.
Actividad
Tiempo
Lectura texto
electrónico
1hrs.
Presentaciones,
pantallas interactivas
con interactividad
1hrs.
Interactividad, videos, 4hrs
aprendizaje activo
Tiempo Estimado: 6 horas.
Para reflexionar
1.
¿Cómo los genes de los padres se
pasan a sus descendientes?
2.
¿Cuál es la diferencia entre la mitosis y la
meiosis?
3.
Los humanos normales llevan 46 cromosomas en
cada célula (2 copias de 23 cromosomas). ¿Por
qué tenemos dos copias de cada uno de los genes
en nuestro genoma?
4.
¿Podemos elegir los genes que queremos que
nuestros hijos
hereden?
Materiales
Estos son algunos de los materiales que usted
puede desear para los experimentos de ejemplo
suministrados con esta lección.
Para los estudiantes que trabajan en pares, por
par:
4 bolas de plastilina de diámetro de una
pulgada de cuatro colores diferentes: rojo,
azul, amarillo y verde
• 1 gran óvalo y 4 óvalos pequeños de papel
blanco
• 1 par de tijeras
• 1 hilo grueso de color marrón de 2.5 pies
de longitud.
• 4 hilos marrón, gruesa de 1-pie de longitud
1 hilo blanco en cadena torcida de 1-pie.
marcadores permanentes (Sharpie)
•
Objetivos
capaz
Una vez que haya completado esta lección usted será
de:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Diferenciar entre células haploides y
diploides, las
células de los procesos de mitosis y
meiosis, las características de las células
somáticas y las células sexuales.
Definir gametos, tétrada, cromátida, los
cromosomas homólogos, la citocinesis,
cuerpos polares.
Explicar cómo los entre cruzamiento en las
tétradas son
responsables de la variación genética
en una especie.
Describir las etapas implicadas en la
meiosis y la importancia de cada paso.
Describir cómo se generan las células
sexuales haploides en los padres y cómo
se produce la fertilización para producir
descendencia diploide.
Explicar los procesos de la citocinesis en
las células de la esperma y los óvulos y el
significado de cada uno.
Introducción
En esta práctica vamos a investigar las bases
celulares de la variación en los organismos mediante
la exploración de los procesos que intervienen en la
reproducción sexual.
Este aprendizaje activo tiene dos partes, la meiosis
[1] y huevos y esperma [2]. En primer lugar, vamos a
examinar cómo las células sexuales, o gametos, se
generan en los hombres y las mujeres.
Un proceso especializado, la división celular
meiótica, produce los gametos, (esperma y el óvulo
en los seres humanos y en otros animales, en la
producción del polen y huevo en las plantas). Las
divisiones celulares meióticas se producen en células
especializadas en las estructuras reproductivas de las
plantas y los animales, y otros organismos que se
reproducen sexualmente.
En la segunda parte del aprendizaje activo, vamos a
explorar el fenómeno de espermatozoides citocinesis
y cómo las células espermáticas "cubren sus
apuestas", mientras que algunos óvulos terminan
recibiendo una distribución desigual de los recursos.
In this lab we will investigate the cellular basis of
variation in organisms by exploring the processes
involved in sexual reproduction.
Parte I. Meiosis
1. Recordemos que los cromosomas están
compuestos de ADN y
contienen el mapa genético de un organismo. Cada especie
tiene
su propio conjunto único de cromosomas, y todos
los individuos de Información de una especie en particular suelen
tener el mismo número de transfondo
cromosomas. Los
seres humanos tienen 46 cromosomas. ¡El perro
doméstico tiene 78 cromosomas, el gato
doméstico tiene 38 cromosomas, y el ratón tiene
40 cromosomas!
2. Dentro de cada individuo en una especie, cada
célula somática contiene el mismo número de
cromosomas que todas las demás. Los seres
humanos (y la mayoría de otros animales) son
organismos diploides lo que significa que cada
célula contiene dos conjuntos de cromosomas
completos
Pregunta 3. Desde donde estos dos conjuntos de cromosomas
son heredados inicialmente?
Transfondo 4. Los gametos humanos (células sexuales) son
células haploides, lo que significa que tienen un
solo juego completo de cromosomas
Pregunta 5. Si las células somáticas humanas tienen 46
cromosomas, ¿Cuántos cromosomas tienen los
gametos humanos?
Transfondo 6. Cuando se produce la fecundación, el
espermatozoide haploide y el óvulo haploide se
unen, produciendo un cigoto fertilizado. Esto
"restaura" el número diploide de cromosomas.
Pregunta 7. ¿Cuántos cromosomas contienen los huevos
fertilizados? Son los óvulos fertilizados células
haploides o diploides?
Exercicio 1 Modelando Meiosis
Transfondo
Preguntas
1. Usted va a trabajar a través de los eventos
celulares implicados en la meiosis paso a paso.
Usted va a trabajar con los cromosomas de algo
imaginario, un organismo mítico. Usted y sus
compañeros de equipo completaran los siguientes
pasos, y luego repetirán el proceso hasta que
puedan lo puedan completar sin necesidad de
utilizar estas instrucciones. el organismo
imaginario tiene un número diploide de
cromosomas de 4.
Configuración del Genoma: I. Usted va a crear un
núcleo diploide que contiene dos pares de
cromosomas. En primer lugar, dividir cada una de
sus cuatro bolas de arcilla de color por la mitad.
2. ¿Cuál será el número de cromosomas haploide?
3. Configurando la célula.:
I.
Fija un óvulo grande de papel blanco en el
centro de tu espacio [papel] de trabajo.
Imagínate que esta es una célula
sexual de el organism imaginario. Los bordes
del papel representan la membrana celular.
4. Configurando el Genoma:
I. Usted va a crear un núcleo diploide conteniendo
dos pares
de cromosomas. Primero divide cada
una de las cuatro bolas plasticina de color por la
mitad.
II.
Tome la mitad de cada bola y ruédela entre
sus manos para formar una pieza elongada
como una serpiente. Usted tendrá 4
cromosomas como modelo. Haga el
cromosoma
amarillo y el verde como de 4 pulgadas de
largo y el rojo y el azul como de 6 pulgadas.
Nos referiremos al par
amarillo/verde como el PAR 1 y al par rojo/azul como
el PAR
2.
Figura 1. Modelo de cromosomas de plastilina y su llave de código
de color
III.
Recuerde que un cromosoma es una cadena de ADN
estrechamente enrollada. Dentro de cada cromosoma
hay muchos, muchos genes. A los cromosomas dentro
de cada par se les llaman homólogos queriendo decir
similares, pero no necesariamente idénticos. Los
cromosomas homólogos contienen los mismos genes,
pero no necesariamente los mismos alelos. Por ejemplo,
dos cromosomas homólogos pueden contener el gen que
codifica para el color de los ojos, pero la forma del alelo
IV.
puede ser diferente – como teniendo el alelo para ojo
azul en un cromosoma y el alelo para el color de ojo
marrón en el otro.
Vamos a examinar cuatro rasgos mendelianos en el
organismo imaginario, especificados por cuatro genes.
Recuerde que los genes son segmentos de cromosomas
que codifican para proteínas que pueden resultar en la
expresión de rasgos detectables (fenotipos). La tabla II
describe algunos rasgos imaginarios de nuestra criatura
mítica y su ubicación en cada cromosoma.
Tabla II – Rasgos imaginarios del organismo
Genes en el PAR 1
Color del pelage Tipo de pelage
Cromosoma
Verde
G (pelage
verde)
c (pelage recto)
Cromosoma
amarillo
g (pelage
amarillo)
C (pelage
enrolado)
Genes en el PAR 2
Color de ojos
Largo de
pestañas
Cromosoma
azul
B (ojos azules) L (pestañas
largas)
Cromosoma
rojo
g (ojos rojos)
l (pestañas
cortas)
Figura 2. Mapa genético del organismo imaginario
Tenga en cuenta que estamos viendo sólo dos genes (dos
pares de alelos) de cada cromosoma, ignorando cientos
de otros genes. Además, tenga en cuenta que el
organismo que estamos estudiando es completamente
heterocigotos para los cuatro genes examinados. Esto no
siempre tiene que ser el caso.
VI.
Marque la ubicación de cada gen mediante el tallado en
la
arcilla con un objeto punzante o escribiendo
en la arcilla con un marcador permanente.
Para completar 5. Interphase
I. Durante la interface, cada cromosoma se replica
por la
replicación del ADN. Simule la replicación
mediante la creación de un cromosoma
V.
II.
Question
similar (misma forma y color) utilizando el
restante de arcilla para cada uno de los
cuatro cromosomas en su genoma. Etiquete
cada cromátida con genes de manera que
sean copias exactas
Conecte juntas las cromátidas
hermanas en el centrómero
pellizcando juntos.
Figure 3. Replicated Chromosomes
6. ¿Cuántas cromátidas están presentes en el
núcleo después de la replicación del ADN?
¿Cuántos cromosomas?
Para completar 7. Profase I
I.
Empareja cada cromosoma recién replicado
con su cromosoma homólogo. Este
emparejamiento producirá dos
tétradas que contienen 4 cromátidas hermanas cada uno.
Deberan ser de 8 cromátidas en total.
II.
Ahora que los cromosomas homólogos se
encuentran cerca pueden ocurrir entre sí,
entrecruzamiento. En cada tétrada,
intercambia un alelo entre dos cromátidas no
hermanas (no idénticas) sobreponiendo
primero los brazos del cromosoma para
formar un entrecruzamiento.
Figura 4a. Entrecruzamiento
Rompa la arcilla verticalmente para separar
los cromosomas de nuevo, y unir las partes
intercambiadas a su nuevo cromosoma.
Figure 4b. Entrecruzamiento resultante
Para completar 8. Metaphase I
I.
Imagine que la membrana nuclear se ha roto en la célula del
organismo imaginario.
Alinea las dos tétradas de extremo a extremo a través del
II.
III.
centro de la célula.
Adjuntar un trozo de hilo (fibra de husillo) negro que se
extiende desde el centrómero de cada cromosoma a
la final
de la celda más cercana a ella.
Pregunta
Figura 5. Metaf ase I
9. ¿Habrá una razón por la cual el cromosoma rojo
terminó del mismo lado que el cromosómica
verde, o fue al azar? ¿Por qué o por qué no?
Para completar 10. Anafase I
I.
Separa cada tétrada y usa de las fibras del
huso para mover los cromosomas homólogos
a los polos opuestos de la célula.
Figure 6. Anaphase I
11. Telophase I
I.
Figura 7. Telof
ase I
Pregunta 12. ¿Son las dos células hijas idénticas (en composición
genética)? ¿Por
qué si o por qué no?
Para completar 13. Profase II + Metafase II
Alinea los cromosomas en cada celula extremo a extremo a
I.
lo largo de la linea media celular. Adjunta las
fibras del huso
a los centrómeros.
Figure 8. Prophase II + Metaphase II
14. Anafase II
I. Separe las dos cromátidas hermanas y utilize las
fibras del
huso para moverlos a polos opuestos.
Figura 9. Anaf
Pregunta
ase II
15. En la anafase II, lo que le debe suceder a la región
del centrómero?
Para completar 16. Telofase II
I. La citocinesis ocurre de nuevo, produciendo un
total de
cuatro células hijas.
Figura 10. Telofase II
Para apreciar
II. ¿Son estas células haploides?
Tenga en cuenta que cada célula tiene un
genotipo diferente (combinación de alelos).
Como resultado de
intercambio de genes, cada célula hija
contiene uno o más cromosomas que son
diferentes tanto los que están en la célula
madre y los de otras células hijas.
17. Escribe el genotipo debajo de cada una de las
células hijas resultantes en el diagrama de arriba.
18. La limpieza: Elimine la letras de la plastilina y
separe la arcilla de nuevo en cuatro bolas
distintas para que puedan ser utilizado en la
Parte II.
Parte II. Óvulo y espermatozoide
Información 1. En las células humanas del sexo, la división
nuclear se produce exactamente de la misma
de
manera en machos y hembras. Al someterse a la
transfondo
división celular meiótica, una célula madre
diploide dará lugar a cuatro células hijas
haploides. Sin embargo, el proceso de la
citocinesis difiere entre las células masculinas y
femeninas. Recordemos que la citocinesis ocurre
en dos ocasiones en la meiosis, durante Telofase I
y II.
Ejercicio 1 Hembra
Para completar 2. Seleccione un color de la arcilla de la Parte I y
ruédelo en una bola de aproximadamente 1
pulgada de diámetro. Imagínese que en vez de
material genético (ADN), ¡ahora es una célula
entera! Como célula sexual de los padres en una
hembra, que está llena de nutrientes para
alimentar un embrión en desarrollo.
3. Imagina que dentro de la célula:
• se
produce la replicación cromosómica,
• los cromosomas se condensan,
• cada pare de cromosomas replicados se aparea con su
socio para formar un cuarteto,
• los cromosomas homólogos
intercambian genes, • las tétradas se
alinean en el centro de la célula, • y
la primera división nuclear se
produce.
• Ahora
es el momento para que las
células se someten a la
primera citocinesis que tiene lugar en Telofase I
4.
Igualmente divide la célula femenina en una celda
pequeña y una grande.
5.
Pretende que:
• los pares de cromátidas ahora se
alinean en el centro de cada célula
•
y las dos cromátidas de cada par se
separan.
Ahora, en Telofase II, cada célula se divide de nuevo.
6. La célula pequeña se divide por la mitad, mientras
la célula grande se divide desigualmente.
Esta división desigual produce tres cuerpos
polares no funcionales y un huevo funcional de
cada célula parental femenino. El
resultado de esta división "desequilibrada" es que
el óvulo no
fecundado hereda casi todos sus orgánulos internos y el citoplasma
de la hembra.
7.
Exercicio 2 Varones
Para completar
1. Elige un nuevo color de la plastilina para
representar las células
sexuales de los padres varones. Realice dos
divisiones celulares sucesivas que comienzan con
la célula parental masculina. Las células se dividen
a la mitad por igual en cada división a medida que
la meiosis procede.
2.
Cada una de las cuatro células hija (¿hijo?)
entonces se diferencia, haciéndose cada vez más
pequeños y desarrollando un flagelo largo (cola).
3.
Esto produce cuatro espermatozoides viables por
cada célula progenitora masculino. Al principio, los
espermatozoides nadan en círculos.
4.
Poco a poco, comienzan a nadar en una línea
recta.
Otra diferencia interesante entre los sexos es que
una mujer nace con todos los óvulos que tendrá
presente en toda su vida en sus
ovarios. Un huevo normalmente madura cada mes después de la
pubertad. Por el contrario, el macho sigue
produciendo espermatozoides nuevos "en la
demanda."
Pregunta
6. Sobre la base de lo que se sabe de la función del
gameto masculino, ¿Crees que sería ventajoso
5.
para una célula de esperma sea pequeño o grande
y lleno de nutrientes, como un óvulo? ¿Por qué?
Fertilización
Exercicio
3
Los óvulos tienen un revestimiento gelatinoso que les
proporciona protección de su medio ambiente. Cuando la
cola en movimiento de una célula de esperma impulsa al
revestimiento exterior de la célula huevo, el espermatozoide
segrega enzimas especiales (proteínas) que permiten su
penetración en la gelatina para llegar a la membrana de la
célula huevo. El óvulo "reconoce" el espermatozoide y le
envuelve.
2. La célula de esperma se desplaza entonces al interior de la
célula huevo y el núcleo haploide de esperma se fusiona con
el núcleo haploide del huevo, formando un núcleo diploide.
La fertilización se completa!
Pregunta
3. ¿Por qué los gametos han de ser haploides?
¿Qué pasaría si los gametos fueron producidos por
mitosis y fueran diploides?
1.
Recursos
Suplementarios
Actividad de inicio
Créditos: Traducido y adaptado del
documento original por el Dr. Juan
Mackenzie Marín, Catedrático Asociado
Biología FourPhasesOfTheCellCycle
Ch12_Lecture_Presentation
Parte III: Actividad interactiva
En preparación para las actividades edducativas de aprendizaje activo
que continuan:
1. Vea el tutorial FourPhasesOfTheCellCycle disponible en el
material de estudio del Modulo 1 en tu curso dentro de la
plataforma de Blackboard 2. Vea la animacion en
http://www.cellsalive.com/cell_cycle_js.htm
3. Completa las actividades de aprendizaje activo disponible abajo.
Ejercicio 1:
Instrucciones: Recorte con una tijera o navaja las celdas en la tabla con
los nombres de los eventos que ocurren en el ciclo celular y peque en el
recuadro de la figura 1 el evento que correspanda a la étapa.
Figura 1: Ejercicio activo 1 Etapas del Ciclo Celular
Crecimiento Celular
Crecimiento Celular
Duplicación de
organelos
Duplicación de
organelos
Preparación para la
replicación del ADN
Preparación para la
replicación del ADN
Replication del ADN
Formación de dos
células hijas
Ejercicio 2:
Instrucciones: Completa la columna de la
derecha con el nombre de la etapa que
corresponde a la descripción, así como:
•
•
•
•
G1
G2
S
M
Las células poseen el
número estándar
diploide de
cromosomas
Cada cromosoma
contiene una molécula
de ADN
Ada molécula de AND
es replicada
Aparecen la cromátidas
hermanas
Aparece el centrómero
uniendo las cromátidas
hermanas
El número de
moléculas de ADN se
duplica pero el número
de cromosomas
permanece
sencillo
El número de
moléculas de AND y el
número de
cromosomas
permanecen
constantes o iguales
La membrane nuclear
desaparece
Los cromosomas se
separan en dos
conjuntos equivalentes
Los cromosomas se
condensan y se alinean
a medida que las
cromátidas hermanas
son separadas y
segregadas a los polos
celulares
Se restablece la
membrana nuclear y se
produce citoquinesis
Cada célula hija
contiene un conjunto
idéntico de
cromosomas
Instrucciones ejercicio 3A:
1. Corte de la tabla de abajo las demanda por cumplirse y péguela
en el punto de inspección correspondiente de la Figura 3.
Los cromosomas se han
replicado
satisfactoriamente
Si el tamaño de las de las
células es adecuado
Si el AND no está dañado
Si los nutrientes son
suficientes
Si está presente y activada
la MFP
Si las señales sociales y
externas están presentes
Si los cromosomas se han
unido a las fibras del huso
mitótico
Si el ADN no está dañado
Silos cromosomas se han
segregado apropiadamente
y la MFP está ausente
Figura 3: Puntos de inspección
Ejercicio 3B: Complete las columnas vacías con el nombre del punto de
inspección demanda el cumplimiento de lo que se debe cumplir para
entrar a la siguiente etapa.
Se pasa este punto [ G1, G2, M] de inspección solo sí:
Los cromosomas se han
replicado
satisfactoriamente
Si el tamaño de las de las
células es adecuado
Si el AND no está dañado
Si los nutrientes son
suficientes
Si está presente y activada
la MFP
Si las señales sociales y
externas están presentes
Si los cromosomas se han
unidos a las fibras del huso
mitótico
Si el ADN no está dañado
Silos cromosomas se han
segregado apropiadamente
y la MFP está ausente
Actividades educativas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Lee y estudia la presentación de PowerPoint
[Ch12_Lecture_Presentation]
Estudia el video “FourPhasesOfTheCellCycle”
Lea y estudie el contenido de la animación interactiva en
http://www.cellsalive.com/cell_cycle_js.htm
Lee y estudia el contenido de estas lecciones incluidas arriba como
lección 1 a la 3.
Completa los ejercicios dé cada lección y colócalos en una carpeta
para entregar. Entrega por la vía electrónica [e-mail de tu curso
de Blackboard] o de forma directa en las manos del profesor.
Lecciones a completar para nota:
Lección I. Meiosis
Exercicio 1: Modelando Meiosis
Lección II. Óvulo y Esperma
Ejercicio 1: Hembras
Ejercicio 2: Varones Ejercicio 3: Fertilización
Lección III: Actividad interactiva
Ejercicio 1
Ejercicio 2
Ejercicio 3
7. Foro de Discusión si el curso lo requiere.
8. Prueba de auto avaluación si estuviera disponible.
Recursos Educativos:
Libro de Texto: Incluido en el pago de la matrícula para los estudiantes
registrados en un curso en línea regular y no por contrato.
Biological Science Plus MasteringBiology with eText -Access Card Package, 5/E
Scott Freeman, University of Washington
Kim Quillin, Salisbury University
Lizabeth Allison, College of William and Mary
ISBN-10: 032174361X • ISBN-13: 9780321743619
©2014 • Benjamin Cummings • Cloth Bound with Access Card, 1416 pp
Published 01/09/2013
Referencias Electrónicas: Visitar segmento de los
vínculos Recursos suplementarios
Vínculos: español
Ciclo Celular o Video ciclo
celular 1 español o Video
ciclo celular 2 español o
Guía sobre el Ciclo Celular y
Mitosis o Guía sobre
Meiosis
o Ciclo celular - Hipertextos del Área de la
Biología o El ciclo celular - YouTube o Guía
sobre el Ciclo Celular & Mitosis - El Proyecto
Biológico o Guía 2 sobre el Ciclo Celular &
Mitosis - El Proyecto Biológico o Ciclo celular
- genomasur o Fases del Ciclo Celular Univirtual - Universidad Nacional ...
Citocinesis en las plantas o Citocinesis - E-
o
ducativa catedu o Biología General:
Citocinesis en células animales y vegetales o
El citoesqueleto en plantas durante la mitosis
y la citocinesis Mitosis o Mitosis o
Interactive Mitosis - Cells Alive!
La Mitosis o Significado biológico de la ... - El
ciclo celular - Las fases de la Mitosis
Evaluación:
o
Rubrica aprendizaje activo por ejercicio o
Rubrica de discusión de temas [si está
asignado]
o
Autoevaluación créditos a: El Proyecto
Biológico ,The University of Arizona
Prueba de aprovechamiento Créditos:
• Experiencia educativa diseñada, traducido y adaptado del
documento original por el Dr.
Juan Mackenzie Catedrático Asociado de Biología UIPR, Fajardo
o
•
Copyright ©2016 Pearson Education Inc.