TEMA 9 - LA REPRODUCCIÓN CELULAR.

Buenas tarde, hoy vamos a hablar de la reproducción celular, centrándonos en los procesos de mitosis y meiosis.

LA REPRODUCCIÓN CELULAR.

Es el proceso por el cual a partir de una célula inicial o célula madre se originan nuevas células llamadas células hijas. La muerte celular se denomina apoptosis, muerte natural, en la que las células se destruyen.

CAUSAS DE LA DIVISIÓN CELULAR.

• Relación nucleoplasmática. Aumento del volumen del citoplasma y del tamaño del núcleo.
• Disponibilidad del espacio
• Dependencia de anclaje

EL CICLO CELULAR

Ciclo de vida de la célula:

La interfase esta formada por el período G1, S, G2. La fase M, es el proceso de división celular, mitosis o meiosis.

INTERFASE

• Período G1: Postmitótico, se produce las síntesis de ARNm y proteínas. Célula haploide y un diplosoma. 

           -Período G0; estado de reposo (G1) permanente.

• Período S: Se produce la duplicación del ADN, continuando la síntesis de ARNm y duplicación de centriolos.
• Período G2: Premitótico, célula diploide, condensación de los cromosomas.

FASE M (mitosis)

Proceso de división celular mediante el cual una célula madre, se divide en otras dos con idéntica información genética que la progenitora, denominadas células hijas.

Significado biológico de la mitosis -> La  división  mitótica  es  conservativa,  es  decir  las  células  hijas presentan exactamente el mismo número y tipo de cromosomas que la célula madre. Pueden llevarla a cabo, células diploides y haploides. 

Como observamos en el dibujo, la mitosis esta compuesta por 4 etapas.

• PROFASE; los cromosomas empiezan a hacerse visibles , y 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. 
• METAFASE; los cromosomas se sitúan en el centro de la célula y forman la placa ecuatorial.
• ANAFASE; los cromosomas se rompen por el cinetocoro , y cada cromátida es arrastrada hacia polos opuestos de la célula.
• TELOSFASE; comienza a formarse el nucléolo y los cromosomas comienzan a desespirilizarse.

Después de la mitosis se produce la CITOCINESIS, es el proceso de separación física de las células hijas.

En células animales el proceso es distinto que en vegetales.  En animales se produce por estrangulamiento en la región ecuatorial. En las vegetales por la formación de un tabique que se llama fragmoplasto, se forma gracias al aparato de Golgi.

Otras formas como por ejemplo:

• Pluripartición : división múltiple ( esporulación )
• Germinación : se divide cuando todavía es uninucleada ( levaduras )

MEIOSIS

Es una división reduccional, debido a que partimos de células diploides y obtenemos células haploides. (formación de gametos)

Consiste en dos divisiones meióticas consecutivas.

• DIVISIÓN MEIÓTICA I

-Profase I 

• Leptoteno; Los cromosomas se hacen visibles, dos cromátidas.
• Zigoteno; Apareamiento de cromosomas homólogos.
• Paquiteno; Sobrecruzamiento (tétradas).
• Diploteno; Separación de cromosomas homólogos(quiasmas).
• Diacinesis; Formación del huso acromático, y desaparece la membrana nuclear.

-Metafase I; Los cromosomas homólogos se sitúan en el ecuador de la célula, dando lugar a la placa ecuatorial.

-Anafase I; Separación de cromosomas homólogos, cada uno hacia un polo.

-Telofase I; se originan dos células hijas.

• DIVISIÓN MEIÓTICA II

-Profase II; muy corta.

-Metafase II; cromosomas se disponen en la placa ecuatorial.

-Anafase II; Separación de cromátidas, cada una hacia un polo de la cálula.

-Telofase II; Se originas 4 células hijas haploides.

El significado biológico de la meiosis -> Enorme potencial de la variabilidad genética.

En la primera división, comenzando por un célula madre diploide, que genera dos hijas haploides. En la segunda división se produce muy similar a la mitosis, como hemos observado en la explicación anterior, obteniendo 4 células hijas haploides. Algo a destacar es el sobrecruzamiento (modificación de la info genética) que se produce en la profase I (paquiteno). La creación de gametos es imprescindible para que se de la fecundación, ya que cada gameto será de un progenitor distinto, y obtendremos la variabilidad genética.

 DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS

CICLOS BIOLÓGICOS

Existen tres tipos de ciclos biológicos; 

• Haplonte

Por meiosis se divide el cigoto, dando lugar a adultos haploides. Que generarán por mitosis gametos haploides, los cuales serán fecundados dando lugar a otros cigoto.

-Protozoos, algas y hongos.

• Diplonte

`Por mitosis se divide un gameto generando un adulto diploide, generando células hijas haploides que serán fecundadas y volverán a ser cigotos diploides. 

-Animales, protozoos, algas y hongos.

• Diplohaplonte

Dos individuos diploides (esporofito) por meiosis genera esporas, haploides. Estas dan lugar a los gametofitos, haploides, que generarán gametos. Mediante la fecundación los gametos forman el cigoto diploide. El cigoto se divide por mitosis y da lugar al esporofito diploide.  

-Plantas, algas y hongos.

ACTIVIDADES LESSON PLAN

LAS DOS SON DIVISIONES CELULARES, EN AMBAS SE DUPLICA EL MATERIAL GENÉTICO (antes de dividirse)

ES NECESARIO QUE AMBOS PROCESOS SE DEN PARA LA SUPERVIVENCIA Y VARIEDAD DE LAS ESPECIES, ADEMÁS DE LA RENOVACIÓN DE LAS CÉLULAS.

ACTIVIDADES

1. A la vista de la imagen, conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué etapa de la mitosis representa? [0’2].

¿Qué indican las flechas A, B y C? [0’3]. ¿Se trata de una célula animal o vegetal?, razone la respuesta [0’25]. Describa detalladamente los fenómenos naturales que ocurren en esta etapa [0’25].

La etapa que representa es la telofase. La flecha A indica los cromosomas hijos  con una sola crómatida, el dibujo B representa el huso acromático  y el C se trata de la membrana nuclear , la cual va iniciar el proceso de citocinesis 

Es una célula animal debido a que la citocinesis se produce por estrangulación y no hay presencia de pared celular.

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].

Las fases de la mitosis son las siguientes;

1. Profase : los cromosomas empiezan 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 desespirilizarse y el nucléolose formará de nuevo .

La  división  mitótica  es  conservativa,  es  decir  las  células  hijas presentan exactamente el mismo número y el mismo tipo de cromosomas que la célula madre. Pueden llevarla a cabo tanto células diploides (2n) como haploides (n).

2. A la vista del esquema responda razonadamente a las siguientes preguntas:

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, B y C [0’4].

Estos dibujos pertenecen al ciclo celular , el dibujo A representa la fase g2 de la interfase , siendo la última etapa , antes de comenzar la fase de mitosis . A continuación el dibujo B y C , corresponden a la primera fase mitótica , es decir , la profase . El D y el E , pertenecen a la matease , el dibujo F correspondería a la anafres . Por último los dibujos G y H , pertenecen a la telofase .

A: Período G2 ; Es el período premitótico . Al final de esta etapa el ADN, ya duplicado en el período S, empieza a condensarse . Continúa la síntesís de ARNm y de proteínas, sobre todo de H1.

B:Profase. Los cromosomas comienzan a hacerse visibles. Cada uno está constituido por dos filamentos, cromátidas, unidos en toda su longitud uno al otro. Cada vez se espirilizan más, haciéndose más cortos y más gruesos.

C:Profase; el diplosoma del centrosoma se duplica y cada pareja de centríolos empieza a emigrar hacia polos opuestos de la célula, apareciendo entre ellos unas fibras, microtúbulos, continuas, de 200 Å de diámetro, que darán lugar al huso acromático.

 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 orgánicos como los centriolos con fibras de áster , 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? Explique cómo cambia el contenido de ADN desde la fase A hasta la fase G. 

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, es decir , este periodo contiene la mitad de información genética que la célula madre ( intervalo inicial A ) .

b) ¿Qué función tiene el cambio en el contenido de ADN que se representa en la gráfica 1? Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo, ¿en qué fases, desde la C a la G, de la gráfica 1 encontraría las estructuras cromosómicas (1 a 4) que se muestran en la figura 2? 

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 correspondería a la fase C 

El 2 a la fase F y G

El 4 a la fase D y E.

En 2008 se planteó con unas ligeras modificaciones, a saber:

a) ¿Qué representa la gráfica 1? [0’2]. ¿A qué tipo de división celular corresponde? [0’2]. 

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 ( intervalo inicial A ) .

b) ¿Qué  función  tiene el cambio  en el contenido  de ADN que se representa  en la gráfica 1? [0’4]. Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo, ¿en qué períodos (indicados por letras) de la gráfica 1, encontraría las estructuras cromosómicas 1 y 2 que se muestran en la figura 2? [0’6]. 

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 correspondería 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 de 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 [0’5]. ¿Qué representan en cada caso las estructuras señaladas con las letras A, B, C, y D? [0’5.

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?   [0’4].   Dibuje esquemáticamente el proceso de división completo del que forma parte la fase 2 identificando las distintas estructuras [0’6].

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: 

¿Qué proceso se representa en la gráfica A? Explique en qué se basa para dar la respuesta. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso.    

La gráfica A representa el ciclo celular ya que podemos observar las fases de dicho proceso: interfase (G1, S, G2) y fase M , que representa la fase de división y comprende mitosis y citocinesis   .En la fase G1 el ADN es de dos unidades y en la fase S se duplica. Luego,en la fase G2 se mantiene constante. Por último, en la fase M se reduce el ADN debido a la división mitótica hasta llegar a ser de dos unidades como en la fase inicial G1. 

b) ¿Qué proceso se representa en la gráfica B?  Explique en qué se basa para dar la respuesta. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso.

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. ¿Qué fase se señala con el número 1? Describa lo que ocurre en esta fase. 

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. Indique la importancia biológica de ambos procesos.

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.

• La importancia biológica de la mitosis es el crecimiento y renovación de células y tejidos.
• La importancia biológica de la meiosis es la perduración de una determinada especie y el aumento de la variabilidad genética.

HEMOS SUPERADO UN TEMA MÁS, Y GRACIAS A LA LESSON PLAN HEMOS CONSEGUIDO UNA INSIGNIA:

Espero que os haya gustado mucho.

IMAGENES, APUNTES DE LA LESSON PLAN Y DEL TEMARIO