¿DE DÓNDE VENIMOS? REPRODUCCIÓN CELULAR

Hoy toca explicar uno de los mejores temas del año, ¡La reproducción celular!

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.

En la célula continuamente se regeneran células. La apoptosis es la denominada muerte de las células. Se trata de una muerte natural, en la cual las células se autodestruyen.

La reproducción celular puede darse mediante dos mecanismos diferentes, muy conocidos por todos nosotros: la denominada mitosis y la meiosis.

Todas las células pueden crecer y dividirse, siempre bajo condiciones favorables, para originar células, denominadas hijas, que van a ser idénticas a la célula que se ha dividido, denominada parental. En los organismos unicelulares, el ciclo de crecimiento y división es esencial para la supervivencia de las poblaciones, mientras que en los organismos pluricelulares, las células fie en que dividirse para garantizar el correcto funcionamiento de los órganos y tejidos que los componen.

CICLO CELULAR

El ciclo celular se trata de el periodo de tiempo desde que la célula se forma hasta que vuelve a dividirse dando lugar a nuevas células. Consta de dos etapas la interfase y la división.

• Interfase: se denomina así a la etapa de la vida celular que se da lugar entre dos divisiones consecutivas a su vez se subdivide en tres períodos G1, S y G2. Se observa en el núcleo interfásico.

Es importante saber de la existencia de la fase G0. Esta fase es aquella en la que algunas células muy específicas como las neuronas y las células musculares esqueléticas se quedan de manera permanente realizando la fase G1, es decir, no llegan a realizar la división.

• El periodo G1: tiene lugar entre el final de la división anterior y la síntesis del ADN (período S). En esta fase tienen lugar los procesos biosintéticos de material celular, se produce la síntesis de ARNm y de proteínas. La célula posee un número n de cromátidas y un solo diplosoma (dos centríolos). La fase de transmisión entre los períodos G1 y S recibe el nombre de punto de restricción (punto R).

• Periodo S: Es relativamente corto y en este periodo se produce la duplicación del material genético de la célula y por tanto la duplicación de las cromátidas, apareciendo varios pares de ellas, tantos como cromosomas tienen la célula. Las dos cromátidas de una pareja se mantiene unidas por el centrómero. Continúa la síntesis de ARN mensajero y comienza la duplicación de los centríolos.

• Periodo G2: tiene una duración de entre cuatro y cinco horas es el periodo premitótico y en él el núcleo encontramos 2N cromátidas. Al final de esta etapa tiene lugar la condensación del ADN duplicado en el periodo S dando lugar a los cromosomas que ya se hacen visibles. Continúa la síntesis de ARNm y de proteínas, sobre todo de la H1.

MITOSIS

Entendemos por mitosis el proceso de división celular mediante el cual una célula madre da lugar a dos células hijas con idéntica dotación genética que la de la madre.

Durante la división mitótica, como ya sabemos, ocurren en la célula una serie de cambios morfológicos bien definidos que permiten dividir el proceso en una serie de etapas.

• 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.

• 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

• 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

• Telofase: una vez que los cromosomas hijos llegan a los polos de la célula, comienzan a desenrollarse y el nucleolo se formará de nuevo.

La membrana se va formando a partir del retículo endoplasmático y en la región ecuatorial de la membrana celular se observa un estrangulamiento. Este es la llamada citocinesis en el caso de las células animales, que dará como resultado a dos células hijas diferenciadas entre sí. La citocinesis también se puede llamar citodiéresis, yes concretamente la división del citoplasma, el proceso final de división de una célula. En el caso de las células vegetales en lugar de producirse un estrangulamiento se produce una especie de tabique llamado fragmoplasto que separa a la célula dando lugar, al igual que las células animales, a dos células hijas diferentes entre sí.

MEIOSIS

Es una división reducción al, 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 que los de la célula madre. 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:

• Primera división meiótica.

Profase I: Es la más larga y compleja. Se subdivide en cinco fases: Leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno, y diacinesis.

Metafase I: La envoltura nuclear y los nucleolos han desaparecido la pareja de cromosomas homólogos (bivalentes) se disponen en la placa ecuatorial.

Anafase I: Los dos cromosomas homólogos que forman el bivalente se separan, quedando cada cromosoma con sus dos cromátidas en cada polo.

Telofase I: los cromosomas homólogos alcanzan los polos y se obtienen dos células haploides cada una de ellas con un par de cromosomas homólogos.

• Segunda división meiótica:

Profase II: Finalmente no llega a existir, se rompe la envoltura nuclear, se duplican los de Blossom has y se forma el huso mitótico.

Metafase II: los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial.

Anafase II: En ella se separan las cromátidas y los nuevos cromosomas hijos migran hacia los polos opuestos.

Telofase II: Los cromosomas se desenrollan Y se rodean de una envoltura nuclear, formándose dos núcleos.

Al final de este proceso de meiosis se forman cuatro células haploides.

Y por último, los ciclos biológicos:

• 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

• 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.

• 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.

Ahora os dejo las 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 de la mitosis que representa es la telofase.

La flecha A señala los cromosomas hijos

La flecha B señala el huso acromático

La flecha C señala la membrana nuclear de la célula madre.

Se trata de una célula animal debido a que la división del citoplasma es por estrangulación.

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].

La división mitótica es conservativa, es decir las células hijas son n, al igual que la madre.

La mitosis comienza con la profase. Las cromátidas 2n comienzan a condensarse. Los nucleolos desaparecen. Los centrosomas se forman y se van alejando hacia los polos. La envoltura nuclear desaparece y se forman en cada cromática los cinetocoros. Seguidamente se da la metafase. En ella los microtúbulos cinetocóricos crecen, por ello los cromosomas quedan en el Ecuador de la célula. Entonces con los centrosomas, los microtúbulos polares y los microtúbulos cinetocóricos se forma el huso mitótico.

Después se da la anafase. En ella las cromátidas hermanas se separan y comienzan a desplazarse hacia los polos de la célula. El significado biológico de la mitosis es que gracias a este proceso hay una continuidad de la especie.

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, B y C [0’4]. 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 esquemas representan la fase M ya que se está produciendo la mitosis. La letra A indica la condensación de la cromatina (profase) ,la B la duplicación de los centriolos (profase), en la C se disponen hacia los polos de la célula (profase) y en el D comienza la metafase. El número 1 señala un cromosoma, el número 2 los centriolos y el 3 el huso mitótico. El esquema E indica la metafase, el F la anafase, el G la telofase y finalmente la H la citocinesis.

Es una célula animal ya que posee centriolos, no presenta pared celular y se está dividiendo por estrangulación.

3. En relación con la figura adjunta conteste las siguientes cuestiones: a) ¿Qué representa la gráfica 1? [0’4]. Explique cómo cambia el contenido de ADN desde la fase A hasta la fase G [0’6].

La gráfica representa la variación del contenido de ADN a lo largo del ciclo celular de un determinado tipo de células. En el eje de abscicas se representa el tiempo, que crece hacia la derecha, pero no se muestran unidades. En el eje de ordenadas se muestra la cantidad de ADN. En el intervalo A se produce la fase G1. Es el lapso de tiempo (de 11 horas en un ciclo imaginario de 24 horas) comprendido entre el final de la división anterior y la síntesis del ADN. En él, la célula sintetiza ARNm y proteínas. En el intervalo B se produce la fase S de replicación. En este periodo (relativamente corto) se produce, además de las síntesis de ARNm y la duplicación de los centriolos, la duplicación del ADN. En la gráfica se observa esta duplicación del material genético ya que de dos unidades de ADN se pasa a cuatro unidades. En el intervalo C se produce la fase G2. En este periodo ( de cuatro a cinco horas) el ADN se condensa y los cromosomas se hacen visibles. Además, continúa la síntesis de ARNm y de proteínas, sobre todo de H1. En el intervalo D se produce la célula pasa de nuevo a tener la cantidad de ADN inicial ( de 4 unidades de ADN a dos), es decir, se ha producido la primera división meiótica. En el intervalo E se produce la intercinesis. La célula posee la misma cantifad de ADN que al principio. En el intervalo F se produce la segunda división que dará lugar a células que contienen la mitad de ADN que la célula madre. En el intervalo G se produce la interfase, etapa que se da entre dos divisiones consecutivas. En la gráfica se observa que se han producido dos divisiones y que las células obtenidas al final poseen la mitad de ADN que la célula madre, por lo que el proceso corresponde a una meiosis.

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?

Gracias a la meiosis hay una variabilidad genética entre los individuos. La función del cambio en el ADN es conseguir células con la mitad de cromosomas que la célula madre, mediante la reproducción sexual dan lugar a nuevos individuos. Los cromosomas serían visibles como en la imagen 2 en la fase E

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 1 representa la meiosis I, se da en la anafase I. La 2 representa la mitosis, en la anafase. La 3 representa la meiosis II, en la anafase II.

A: hace referencia a los cromosomas homólogos

B: hace referencia a las cromátidas hermanas separadas por los filamentos del huso.

C: hace referencia a una cromátida hermana.

D: hace referencia a las fibras o filamentos del huso.

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 del individuo y la renovación de los tejidos. La finalidad de la meiosis es el aumento de la variabilidad genética

5. A la vista de las gráficas, conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿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 representa el ciclo celular de una célula que lleva a cabo una división mitótica. Esto se observa debido a que, una vez duplicado el ADN en la fase S de la interfase, durante la división la célula acaba con el mismo número de cromosomas que la célula madre (división conservativa).

El ADN, durante la dase G1 se encuentra descondensado en forma de cromatina, en la fase S se produce la duplicación del material genético y ya en la fase M (mitosis) la cromatina se condensa originando los cromosomas y estos se dividen en cromátidas hermanas (cada una dirigida hacia una de las dos células hijas). Al final, las células originadas presentan exactamente la misma información y el mismo número de cromosomas (2n).

​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 representa el ciclo celular de una célula que sufre una división meiótica. Esto se observa perfectamente a simple vista por las dos divisiones de material genético durante la fase M (meiosis).

El ADN, durante la dase G1 se encuentra descondensado en forma de cromatina, en la fase S se produce la duplicación del material genético y ya en la fase M (meiosis) la cromatina se condensa originando los cromosomas. Estos cromosomas sufren un entrecruzamiento en la profase I y durante la anafase se separan cromosomas enteros. Posteriormente, tienen lugar la segunda división meiótica que viene a ser una mitosis (ya explicada en el apartado anterior). Al final, se originan 4 células hijas con la mitad de cromosomas que la madre (n) y cada una con información diferente (crossing over) favoreciendo la variabilidad de las especies.

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.

A-meiosis I y II

B-mitosis

En el número 1 nos señala la interfase I que consta de cinco subfases: La primera es denominada Leptoteno. En ella el ADN se condensa y forma los cromosomas. Seguidamente se da el zigoteno, los cromosomas se unen a su homólogo por sinapsis. Después en el paquitenose produce un entrecruzamiento de los cromosomas produciéndose así una recombinación genética. Luego en el diploteno los cromosomas homólogos se separan. Finalmente en la diacinesis los cromosomas aumentan su condensación.

b) Enumere cinco diferencias entre los procesos A y B. Indique la importancia biológica de ambos procesos.

​La mitosis es un proceso corto mientras que la meiosis es largo, en la meiosis hay 2 divisiones mientras que en la mitosis hay tan solo una, en la mitosis no se produce un sobrecruzamiento de los cromosomas homólogos mientras que en la meiosis sí, la mitosis se da en las células somáticas mientras que la meiosis en las células germinales y la mitosis se puede dar en células haploides o diploides pero por el contrario la meiosis solo en células diploides.

La mitosis goza de una gran importancia biológica ya que gracias a ella se produce el crecimiento del individuo y la renovación de los tejidos mientras que la meiosis goza también de gran importancia biológica porque gracias a ella se da un aumento de la variabilidad genética.