TEMA 4“La perpetuación de la vida”

1. Ciclo vital o ciclo biológico

• Serían las diferentes etapas de la vida de un organismo• Dependerá del organismo pero en general tiene las

siguientes etapas:

Fase inicial

-Unicelular

-Pluricelular

1 célula

Fase de desarrollo

adulto

Puede reproducirse

La reproducción no es una función necesaria para la supervivencia del individuo pero sí de la especie

4. La perpetuación de la vida

Concepto de ciclo biológico

CICLO BIOLÓGICO DE UNA RANA

Renacuajo

6 días

2 semanas

8 - 12 semanas

Ranita

Fase reproductora

Todos los organismos presentan diferentes etapas a lo largo de su vida, que constituyen su ciclo vital o biológico:

FASE INICIAL

DESARROLLO

REPRODUCCIÓN

En muchos organismos comienza con una fase unicelular. En otros casos se origina el nuevo individuo a partir de un grupo de células del progenitor.

Se producen cambios de tamaño y forma, así como diferenciación de estructuras internas. Finaliza al alcanzar las características adultas.

Los organismos producen unidades reproductoras que darán lugar a nuevos individuos.

5 - 6 semanas

Rhynchophorus ferrugineus

Rhynchophorus ferrugineus

Rhynchophorus ferrugineus

Ciclo biológico = Ciclo celular

4 horas

Pro

fase

Met

afa

se

Tel

ofas

eC

itoci

nesi

s

Conjunto de fenómenos que se inicia tras la división celular y finaliza al inicio de la siguiente división.

INTERFASE

FASE DE DIVISIÓN = Fase M

En ella se produce la multiplicación celular.

Se divide en Mitosis y Citocinesis

Se divide en:

• G1: crecimiento y desarrollo de orgánulos

• S: síntesis (replicación) de ADN (solo si va a iniciar una división celular, si no queda en fase G0)

• G2: crecimiento y preparación para la división

G 2

S (fase de síntesis)

G1

Interfase

10 horas4

hora

s

Ana

fase

2 horas

Fase M

G0

Ciclo celular

Fase G0Fase G0

Fase G1Fase G1

Fase permanente en células que no entran nunca en mitosis. Estado de quiescencia. Típico de neuronas.

Fase permanente en células que no entran nunca en mitosis. Estado de quiescencia. Típico de neuronas.

Síntesis de proteínas y aumento del tamaño celular. Duración variable según el tipo celular.

Síntesis de proteínas y aumento del tamaño celular. Duración variable según el tipo celular.

Replicación del ADN por lo que los cromosomas tendrán dos cromátidas. Síntesis de histonas.

Replicación del ADN por lo que los cromosomas tendrán dos cromátidas. Síntesis de histonas.

Transcripción y traducción de genes que codifican proteínas necesarias para la división. Duplicación de los centriolos. Se condensan los cromosomas.

Transcripción y traducción de genes que codifican proteínas necesarias para la división. Duplicación de los centriolos. Se condensan los cromosomas.

División celularDivisión celular

Fase de mitosisFase de mitosis

División del citoplasmaDivisión del citoplasma

CitocinesisCitocinesis

Fase SFase S

Interfase

Fase G2Fase G2

El ciclo celular

G0

3. La multiplicación (división) celular supone:• En org. Unicelulares: una reproducción (con

desaparición de la célula madre)• En org. Pluricelulares: un mecanismo para crecer,

sustituir a células muertas y ¡para la reproducción asexual!

Para que ocurra se necesita:• Duplicar su material genético (fase S)• Repartirlo equitativamente (mitosis)• Dividir su citoplasma (citocinesis)

PRIMERO RECORDEMOS LA MORFOLOGÍA DE LOS CROMOSOMAS

• La división comienza al final del período G2 del ciclo celular.

• Consiste en la división del núcleo para formar dos con el mismo número y tipo de cromosomas y con la misma información genética.

PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE

Centriolos

Cromátidas

Huso acromático

Centrómero Polo

CromátidaCromosoma hijo

3.1. División del núcleo: MITOSIS

PROFASE METAFASE

ANAFASE TELOFASE

La cromatina se condensa. Los cromosomas se hacen visibles. La

membrana nuclear desaparece. Comienza a formarse el huso acromático

Los cromosomas muy condensados se disponen en el ecuador de la célula. Se unen al huso

acromático por el cinetocoro. Se ordenan en el ecuador de la célula formando la placa metafásica

Los cromosomas hijos se rodean de una nueva membrana nuclear y se forman nuevos núcleos. Los cromosomas comienzan a descondensarse.

Desaparecen los microtúbulos del huso

Los microtúbulos del huso se acortan y las cromátidas hermanas se separan y se

dirigen a polos opuestos de la célula.

3.2 División del citoplasma: Citocinesis

CITOCINESIS ANIMAL CITOCINESIS VEGETAL

Surco de segmentaciónIrá estrechándose hasta provocar la separación.

Anillo contráctilFormado por actina y miosina. Aparato de Golgi Plasmodesmos

Aseguran la comunicación entre las dos células hijas.

Vesículas

Microtúbulos

FragmoplastoTabique de separación formado por fusión de vesículas

· Estrangulamiento que divide en 2 a la célula madre

· El anillo contráctil irá estrechándose · Se forma el FRAGMOPLASTO: ves ap. Golgi+μtúbulos del huso

· PLASMODESMOS: comunicación entre células hijas

REPRODUCCIÓN ASEXUAL

2. Tipos de reproducción

• Los descendientes son copias genéticamente idénticas al progenitor.• Las copias se producen por división del organismo en dos porciones de igual o diferente tamaño.

• La utilizan generalmente organismos unicelulares

REPRODUCCIÓN SEXUAL

2. Tipos de reproducción

• Necesita de dos progenitores en la mayoría de los casos. O al menos 2 células especiales (gametos) de diferente sexo

• Los descendientes presentan una nueva combinación de caracteres que los hace genéticamente únicos

• La utilizan organismos pluricelulares.

ESPORULACIÓNBIPARTICIÓN• Se da en organismos unicelulares.• La unidad reproductora es la

célula.• La célula se divide en dos partes

de similar tamaño previa división del núcleo por mitosis.

GEMACIÓN• Se produce en organismos

unicelulares y pluricelulares.• Tras la división del núcleo el

citoplasma se divide desigualmente.

• Las dos células hijas difieren notablemente de tamaño.

• Se producen divisiones (mitosis) sucesivas del núcleo de una célula materna.

• Cada núcleo se rodea de una pequeña porción de citoplasma.

• Al romperse la membrana de la célula madre, se liberan las esporas.

4. Reproducción ASEXUAL

A partir de 1 célula o unas pocas células se forma un individuo completo por MITOSIS Será idéntico al individuo “madre”.

En vegetales es muy común la gemación: Hay

varias modalidades y en general se denomina “reproducción

mediante propágulos”, que son zonas del vegetal con células

meristemáticas (yemas) que dan lugar a un organismo nuevo.

• En tallos: estolones, rizomas, bulbo, …

• En raíces: tubérculos, que tienen yemas que forman tallos aéreos

• En hojas: a partir de yemas que hay en el borde de las hojas

http://herbarivirtual.uib.es/imatges/105718.jpg

REGENERACIÓN

• Formación de las partes perdidas como consecuencia de una lesión.

• En ocasiones un pequeño fragmento permite regenerar el organismo completo.

Fragmento regenerado

ESCISIÓN O FRAGMENTACIÓN

• Rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos cada uno de los cuales dará un individuo completo.

Escisión

Regeneración en VEGETALES: Reproducción por ESQUEJES

OBJETIVO: formar descendientes diferentes de los progenitores

FORMACIÓN DE GAMETOS

• Los gametos son células especializadas que transportan la información genética de los progenitores

• Son haploides (n) tienen la mitad de cromosomas que las células originales

• La reducción a la mitad del nº de cromosomas se produce en una división celular especial llamada…

Según la forma de los gametos se distinguen:• REPRODUCCIÓN ISOGÁMICA: Los dos tipos de gametos son iguales aunque de

comportamiento distinto (algas, hongos)

• REPRODUCCIÓN ANISOGÁMICA: Los dos tipos de gametos son distintos (animales, vegetales)

5. Reproducción sexual

CONSTA DE LOS SIGUIENTES PROCESOS :

M E I O S I S

REPRODUCCIÓN ANISOGÁMICA

Los gametos son distintos

FEMENINO:- Inmóvil- Gran tamaño

MASCULINO:- Móvil- Menor tamaño

CÉLULAS ANIMALES CÉLULAS VEGETALES

EN ORGANISMOS PLURICELULARES

Los gametos se forman en órganos especializados

GÓNADAS

ANIMALES

GAMETANGIOS

VEGETALES

Musgo de Java

FORMACIÓN DEL CIGOTO

DESARROLLO DEL CIGOTO

• Tras la unión de los gametos (fecundación) y la unión de los núcleos (cariogamia) se forma una célula con el número de cromosomas característico de la especie.

• Los gametos, originados por meiosis, tienen la mitad de cromosomas (haploides).

• El cigoto se divide por mitosis de acuerdo con las nuevas instrucciones genéticas y se formará el embrión.

INDIVIDUOS UNISEXUALES o DIOICOS

Los sexos están separados:

- Gónadas/Gametangios masculinos MACHOS ♂

- Gónadas/Gametangios femeninos HEMBRAS ♀

Es frecuente el DIMORFISMO SEXUAL: diferencia morfológica entre individuos de uno u otro sexo

Merops apiaster(Abejaruco)

Megasoma nogueirai(escarabajo elefante)

Pavo cristatus(Pavo real)

INDIVIDUOS HERMAFRODITAS o MONOICOS

Los individuos son portadores de ambos tipos de gónadas y producen ambos tipos de gametos Es frecuente en organismos que viven fijos o son de movimiento lento

(mayoría de vegetales, anélidos, gasterópodos)

- AUTOFECUNDACIÓN: sobretodo se da en parásitos y organismos aislados

- FECUNDACIÓN CRUZADA: dos individuos hermafroditas se aparean y fecundan mutuamente

- La autofecundación se evita siempre que es posible -

Partenogénesis: en algunas especies se pueden desarrollar individuos de óvulos sin fecundar y que dan lugar a adultos normales

CICLO PARTENOGENÉTICO DE LOS PULGONES

INVIERNO

VERANO

OTOÑO PRIMAVERA

Huevos Hembras sin alas (2n)

Varias generaciones de hembras vivíparas

1. Partenogénesis ameiótica

2. Última generación al final del verano

Hembras con alas (2n)

3. Partenogénesis meiótica

5. Reproducción ovípara4. Fecundación: fusión

de gametos haploides

Tipo especial de reproducción SEXUAL

Óvulos n

Óvulos 2n

6. Meiosis

1ª división meiótica

2ª división meiótica

4 células haploides

• La meiosis es un tipo especial de división celular que reduce a la mitad el número de cromosomas de las células hijas, pero no una mitad cualquiera sino 1 cromosoma de cada pareja de homólogos.

• Las células hijas tendrán información para realizar todas las funciones

En la meiosis tienen lugar dos divisiones sucesivas:

la segunda división meiótica

la primera división meiótica

Se forman cuatro células haploides (n) por cada célula materna diploide (2n) reduciéndose a la mitad el número de cromosomas del núcleo original diploide

La meiosis puede originar dos tipos de células:

-Gametos, que se unirán entre sí para formar un cigoto.-Esporas, que pueden originar por mitosis individuos haploides.

Célula diploide

La profase I de la meiosis

Etapa de larga duración, en la que los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian material hereditario.

ETAPAS DE LA PROFASE

Centriolos

Cromátidas hermanas

Cromosomas homólogos apareados en sinapsis

Quiasmas

Entrecruzamiento

Los filamentos de ADN comienzan a condensarse. Los cromosomas se hacen visibles.

Cada cromosoma se aparea longitudinalmente, gen a gen, con su homólogo formándose sinapsis.

Las cromátidas homólogas se unen íntimamente en algunos puntos, donde tienen lugar roturas y entrecruzamientos de fragmentos de cromátidas.

Los entrecruzamientos

originan la recombinación

genética del material hereditario

aumentando la variabilidad genética.

La división meiótica

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA

2ª DIVISIÓN MEIÓTICA

Profase I Metafase I Anafase I Telofase I

Telofase IIAnafase IIMetafase II

Placa metafásica doble

Placa metafásica sencilla

DIVISIÓN MEIÓTICA I DIVISIÓN MEIÓTICA II

Replicación del ADN

Cromosoma homólogo materno

Cromosoma homólogo paterno

Apareamiento de cromosomas

homólogos y recombinación

génica

Separación de cromosomas

División celular I

División celular II

Separación de cromátidas

4 gametos haploides

¿¿Resultado de la meiosis??

A partir de 1 célula madre se obtienen 4 células haploides (con 1 cromosoma de cada pareja de homólogos) diferentes entre sí (tienen diferente información pero con información para “todo”)

ACTIVIDAD: Una célula con 8 cromosomas empieza una meiosis

a) ¿Cuántas cromátidas tiene cada cromosoma al empezar la división?

b) ¿Cuántas células hay al terminar la 1ª división? ¿con cuántos cromosomas y de cuantas cromátidas?

c) ¿Qué diferencia hay entre anafase I y II?

d) ¿Cuántas células hay al terminar la 2ª división? ¿con cuántos cromosomas y de cuantas cromátidas?

e) ¿Son iguales las células finales entre sí? ¿por qué?

FASE DIBUJO PRINCIPALES SUCESOSProfase I

Metafase I

Anafase I

Telofase I

Profase II

Metafase II

Anafase II

Telofase II

FASE DIBUJO PRINCIPALES SUCESOS

Profase

Metafase

Anafase

Telofase

MEIOSIS

MITOSIS

ACTIVIDAD RESUMEN

7. Clones y clonación

CLON de células:

Conjunto de células que se originan por mitosis a partir de una única célula

Organismo CLÓNICO:

Organismos con idéntica información genética

CLONACIÓN:

Método que permite desarrollar un animal/planta a partir de una célula somática diferenciada o de su núcleo

CÉLULAS a lo largo del desarrollo del embrión

TOTIPOTENTESCapaces dar origen a cualquier tipo de célula(células iniciales del desarrollo del embrión)

DIFERENCIADASDiferentes tipos de células que forman el

organimo(se originan a partir de totipotentes)

¿Cómo se obtienen animales clónicos?

1- Extracción células somáticas del individuo a clonar

2- Obtención de un óvulo de hembra de esa especie

3- Extracción del núcleo del óvulo

4- Fusión célula somática + óvulo sin núcleo

5- Estimulación de la división

6- Implantación en hembras receptoras

¿Aplicaciones de la clonación?

CLONACIÓN DE PLANTAS: Se realiza de manera rutinaria desde hace tiempo

Para obtener copias de ejemplares con interés

CLONACIÓN DE ANIMALES: Para obtener copias de ejemplares con algún valor

(crecimiento más rápido, mayor producción de leche, carne…)

Para investigar enfermedades

CLONACIÓN HUMANA: Clonación terapéutica: obtener células totipotentes tejidos para trasplantes

Clonación reproductiva: dilema ético (atentado contra la dignidad humana)