La siguiente unidad nos habla de una de las 3 funciones vitales de cualquier organismo vivo, la reproducción. Más concretamente, nos centramos en la división celular y sus tipos. Esta unidad me ha gustado mucho pues las clases han sido muy dinámicas y en general es un tema que me resulta muy interesante.
El ciclo celular consta de las siguientes fases:
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. Abarca tres períodos o fases:
-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. Al final de G1 se distingue un momento de no retorno, denominado punto de restricción, a partir del cual ya es imposible detener que se sucedan las fases siguientes. Algunas células, sufren un proceso de diferenciación celular. Así pueden permanecer días o meses, se dice entonces que las células han entrado en fase G0.
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).
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.
DIVISIÓN CELULAR
Es la etapa final, corta, en la que la célula madre dará lugar a dos células hijas. La etapa de división consta de una sola fase denominada fase M (M de mitosis) que engloba dos procesos.
-Mitosis o cariocinesis: consiste en la división del núcleo. En el primer lugar cada molécula de ADN del núcleo, junto con su copia, se condensa formando un cromosoma. Luego se rompe la envoltura nuclear y los cromosomas terminan de condensarse. Posteriormente, cada cromosoma se divide en dos y cada célula hija recibe el mismo número de cromosomas que tenía la célula madre.
-Citocinesis: es un proceso que se produce después de la mitosis y que corresponde a la división del citoplasma.
MITOSIS
La mitosis se define como un proceso de división celular asociada a la división de las células somáticas. Las células somáticas de un organismo eucariótico son todas aquellas que no van a convertirse en células sexuales y por tanto, la mitosis da lugar a dos células exactamente iguales.
Fases de la mitosis
Interfase de la mitosis: La interfase es el tiempo que pasa entre dos mitosis o división del núcleo celular. Durante esta fase, sucede la duplicación del número de cromosomas (es decir, del ADN). Así, cada hebra de ADN forma una copia idéntica a la inicial. Las hebras de ADN duplicadas se mantienen unidas por el centrómero. La finalidad de esta duplicación es entregar a cada célula nueva formada la misma cantidad de material genético que posee la célula original. Además, también se duplican otros orgánulos celulares como, por ejemplo, los centríolos que participan directamente en la mitosis.
Terminada la interfase, empieza la división celular, así como la conocemos, formada por las cuatro fases: Profase, Metafase, Anafase, Telofase.
Profase de la mitosis: Durante la profase las hebras de ADN se condensan y van adquiriendo una forma determinada llamada cromosoma. Desaparecen el involucro nuclear y el nucléolo. Los centríolos se ubican en puntos opuestos en la célula y comienzan a formar unos finos filamentos que en conjunto se llaman huso mitótico
Metafase de la mitosis: En la metafase las fibras del huso mitótico se unen a cada centrómero de los cromosomas. Estos se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, cada uno unido a su duplicado.
Anafase de la mitosis: En la anafase los pares de cromosomas se separan en los centrómeros y se mueven a lados opuestos de la célula. El movimiento es el resultado de una combinación del movimiento del centrómero a lo largo de los microtúbulos del huso y la interacción física de los microtúbulos polares
Telofase de la mitosis: Finalmente, en la telofase las cromátidas llegan a los polos opuestos de la célula y se forman así las nuevas membranas alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas se dispersan y ya no son visibles al microscopio óptico.
Citocinesis: En esta fase se divide el citoplasma, formando dos células hijas con el mismo número de cromosomas de la célula madre.
MEIOSIS
La meiosis es el proceso de división celular mediante el cual se obtienen cuatro células hijas con la mitad de cromosomas. La meiosis se produce en dos etapas principales: meiosis I y meiosis II. La importancia evolutiva de la meiosis es fundamental ya que mediante este proceso se produce la recombinación genética, responsable de la variabilidad genética y en última instancia, de la capacidad de evolucionar de las especies.
Primera división meiótica: En síntesis, en la primera división meiótica (meiosis I) se evidencian los cromosomas, cada uno de ellos formados por dos cromatidas. Al final de la primera división meiótica, se han producido dos células y cada una de ellas con la mitad de los cromosomas homólogos, esta es la diferencia fundamental con la mitosis.
Profase I de la meiosis La cromatina visible en el núcleo celular se condensa de modo que se forman estructuras con una forma de bastoncillo, llamados cromosomas. Cada cromosoma aparece en forma de X, ya que está formado por dos cromatidas hermanas, unidos en un punto llamado centrómero. Las cromatidas derivan del proceso de duplicación del ADN, por lo tanto cada uno es idéntico genéticamente al otro. En esta fase, y es el aspecto más importante de la meiosis, una vez que los cromosomas homólogos están unidos entre sí, se realizan intercambios cruzados (crossing-over o recombinación genética). La membrana que rodea el núcleo desaparece y se forman unos microtúbulos proteicos, que se extienden de un polo a otro de la célula. La importancia de la recombinación genética radica en que es el proceso por el cual se aporta variabilidad a la composición genética de las células resultantes.
Metafase I de la meiosis: Los cuatro homólogos están dispuestos simétricamente en una línea imaginaria, en el plano ecuatorial, transversal a la zona. De esta manera, cada uno se dirige hacia uno de los dos polos de la célula.
Anafase I de la meiosis: Las fibras del huso mitótico se ponen en contacto con los centrómeros; cada tétrada migra a un polo de la célula.
Telofase I de la meiosis: En los dos polos de la célula madre se forman dos grupos de cromosomas haploides, donde solo hay un cromosoma de cada tipo. Los cromosomas se encuentran todavía en la fase tétrada. El citoplasma de las dos células se distribuye y se realiza a citocinesis, es decir la división celular de la célula madre en dos células hijas separadas. Las fibras del huso mitótico se desintegran y los cromosomas se dispersan.
Segunda división meiótica
La segunda división meiótica no incluye replicación del ADN. Los cromosomas formados por dos cromatidas, se desplazan a la línea ecuatorial y se pegan al huso mitótico: Las dos cromatidas de cada uno de los cromosomas se separan y migran a los polos.
De este modo se forman cuatro células, cada una de ellas con un conjunto haploide de cromosomas y sobre todo con una variedad de distintos cromosomas (origen materno y paterno). Durante esta separación se verifica una distribución independiente de los cromosomas maternos y paternos, así que al final habrá una variedad diferente de cromosomas en las cuatro células hijas:
Profase II de la meiosis: La cromatina se condensa de nuevo, de modo que se pueden ver los cromosomas, formados por dos cromátidas unidos por el centrómero. Otra vez se formará el huso mitótico de los microtúbulos.
Metafase II de la meiosis: Los cromosomas están dispuestos en una línea ecuatorial, transversal respecto a las fibras del huso mitótico, de modo que cada cromátidas mire a uno de los polos de la célula. Los centrómeros pierden contacto con las fibras.
Anafase II de la meiosis: Las cromatidas migran cada uno de ellos a los polos de la célula, moviéndose a través del huso mitótico, de esta manera cada cromátida se convierte en un cromosoma.
Telofase II: En los dos polos de la célula, se forman dos grupos de cromosomas, las fibras del huso mitótico se disgregan, los cromosomas empiezan a desaparecer y al final se forma una membrana nuclear. El citoplasma de la célula se divide en dos, y eso lleva a la formación de dos células hijas haploides.
El resultado final de la meiosis es la aparición de cuatro células haploides o sea con la mitad de cromosomas que la célula madre y genéticamente distintas, ya que tienen algunos cromosomas recombinados. A continuación, adjuntaré las actividades realizadas durante el visionado del lesson plans:
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: son cromosomas hijos
La flecha B: el huso acromático
La flecha C: es 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. re todo de H1. 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. Finalmente, 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? La función del cambio en el contenido del ADN es conseguir células (gametos) con la mitad de cromosomas que la célula madre, que se fecunden y den lugar a un cigoto. Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo: En la fase C ,las figuras 1 y 3 ya que la fase C corresponde a la profase I y en esta se produce, entre otras cosas, la condensación del ADN ( leptonema) y el intercambio de ADN entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. En la fase D se encontraría la figura 4, la fase D corresponde con la anafase I en esta se van la mitad de los cromosomas (con las cromátidas ya sobrecruzadas ) a un polo de la célula y la información genética intercambiada En la fase F se encontraría la figura 2, ya que la fase F corresponde a la segunda división meiótica, más concretamente a la anafase II, y el la figura 2 se observa una cromátida en la que se aprecian claramente los quiasmas.
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].En la fase A la célula es diploide. En la fase B se produce una duplicación del ADN y posteriormente en la fase C este se queda con el mismo contenido de material genético, aunque a su vez el tiempo transcurre. Después en la D se produce una primera división. En la fase E la cantidad de ADN es la misma que en la fase A porque se produce prácticamente el mismo proceso y finalmente en la fase G se da una segunda división, dando lugar a células con la mitad de ADN que la célula madre.
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].
Encontraría en la letra C las dos primeras células hijas resultantes de la célula Se presenta una variabilidad genética. El número 3 se posicionaría sobre la fase E, el número 2 sobre la fase F y por último la cuarta en la fase G por que ya se dará la cromátida hija haploide(n) con una mezcla del material genético.
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?
1º- Anafase de la meiosis l
2º- Anafase mitótica
3º- Anafase de la meiosis ll
En la A son cromosomas homólogos, y en la B y C son cromátidas hermanas.
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 meiosis es el proceso por el cual, a partir de una célula madre, se originan dos células hijas con el mismo número de cromosomas y con idéntica información genética que la célula inicial. El objetivo de la mitosis es producir células hijas que sean genéticamente idénticas a sus madres, sin un solo cromosoma de más o de menos. La meiosis, por otra parte, solo se utiliza con un propósito en el cuerpo humano: la producción de gametos o células sexuales, es decir espermatozoides y óvulos.
5. A la vista de las gráficas, conteste las siguientes cuestiones: a) ¿Qué proceso se representa en la gráfica A? [0’1]. Explique en qué se basa para dar la respuesta [0’4]. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso [0’5].
En la gráfica A se representa el ciclo celular.
El esquema comienza en la fase G1 y finaliza en el mismo sitio.
Solo hay una división y la cantidad de ADN en la célula resultante es la misma que la que hay en la célula madre.
En la etapa S, el ADN se duplica y se reparte entre las dos células hijas en la fase M.
b) ¿Qué proceso se representa en la gráfica B? [0’1]. Explique en qué se basa para dar la respuesta [0’4]. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso [0’5].En esta gráfica se representa el proceso de meiosis.
Se pueden ver dos divisiones consecutivas y la cantidad de ADN en la célula resultante es la mitad que en la célula madre. En la fase S se duplica el ADN y se reduce a la mitad en la fase M 1 y seguidamente en la fase M 2.
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 [0’5]. A. Meiosis
B. Mitosis
La fase señalada con el número 1 corresponde con la profase 1 meiótica.
En la profase I se produce el apareamiento y la recombinación de los cromosomas homólogos. Condensación del material genético que formará filamentos largos dentro del núcleo (leptonema). Luego los filamentos iguales o cromosomas homólogos (son idénticos en tamaño y características) comienzan acercarse entre sí, es decir, se aparean (zigonema).
A continuación los cromosomas homólogos apareados intercambian material genético en el proceso de entrecruzamiento (paquinema). Los cromosomas homólogos continúan condensandose hasta que se pueden observar obteniendo así una forma de X. Sin embargo, al formarse las cromátidas observamos los lugares donde se han intercambiado el material genético (diplonema)
b) Enumere cinco diferencias entre los procesos A y B [0’5]. Indique la importancia biológica de ambos procesos [0’5].
Las diferencias entre meiosis y mitosis son, en referencia al número de divisiones, en la mitosis se produce una división y en la meiosis dos.
En referencia al número de células resultantes, resultan 4 de la meiosis y dos de la mitosis.
En la mitosis no se produce sobrecruzamiento de los cromosomas homólogos y en la mitosis sí. Además, en la mitosis produce células somáticas y la meiosis células germinales. Y por último, la meiosis se da solamente en células diploides y la mitosis en células haploides y diploides. Tienen gran importancia biológica, la mitosis se encarga de obtener células hijas con idéntica información genética que la célula madre, así como permitir a los organismos pluricelulares el crecimiento y el recambio celular, y la meiosis reduce el número de cromosomas a la mitad en la formación de gametos, asegurar la dotación cromosómica correcta del cigoto y aumentar la variabilidad genética.
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