“La perpetuación de la vida” 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 Todos los organismos presentan diferentes etapas a lo largo de su vida, que constituyen su ciclo vital o biológico: Renacuajo 6 días FASE INICIAL 2 semanas 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. CICLO BIOLÓGICO DE UNA RANA Fase reproductora 5 - 6 semanas DESARROLLO Ranita Se producen cambios de tamaño y forma, así como diferenciación de estructuras internas. Finaliza al alcanzar las características adultas. REPRODUCCIÓN 8 - 12 semanas Los organismos producen unidades reproductoras que darán lugar a nuevos individuos.

Rhynchophorus ferrugineus

Rhynchophorus ferrugineus

Rhynchophorus ferrugineus

Ciclo biológico = Ciclo celular Conjunto de fenómenos que se inicia tras la división celular y finaliza al inicio de la siguiente división. G2 S (fase de síntesis) G1 Interfase 10 horas 4 horas Anafase 2 horas Fase M G0 Metafase Profase Telofase Citocinesis INTERFASE 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 4 horas FASE DE DIVISIÓN = Fase M En ella se produce la multiplicación celular. Se divide en Mitosis y Citocinesis

Ciclo celular Fase G1 Fase G0 Citocinesis Fase S Fase de mitosis 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. Fase G1 Fase G0 Replicación del ADN por lo que los cromosomas tendrán dos cromátidas. Síntesis de histonas. Citocinesis División del citoplasma Fase S Interfase Fase de mitosis División celular Transcripción y traducción de genes que codifican proteínas necesarias para la división. Duplicación de los centriolos. Se condensan los cromosomas. Fase 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

3.1. División del núcleo: MITOSIS 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. Centriolos Huso acromático Cromátida Cromosoma hijo Cromátidas Centrómero Polo PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE

PROFASE METAFASE 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 ANAFASE TELOFASE Los microtúbulos del huso se acortan y las cromátidas hermanas se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula. 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

3.2 División del citoplasma: Citocinesis CITOCINESIS ANIMAL CITOCINESIS VEGETAL Fragmoplasto Tabique de separación formado por fusión de vesículas Surco de segmentación Irá estrechándose hasta provocar la separación. Microtúbulos Vesículas Anillo contráctil Formado por actina y miosina. Plasmodesmos Aseguran la comunicación entre las dos células hijas. Aparato de Golgi · 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

2. Tipos de reproducción REPRODUCCIÓN ASEXUAL 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

2. Tipos de reproducción REPRODUCCIÓN SEXUAL 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.

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

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

ESCISIÓN O FRAGMENTACIÓN REGENERACIÓN Formación de las partes perdidas como consecuencia de una lesión. En ocasiones un pequeño fragmento permite regenerar el organismo completo. ESCISIÓN O FRAGMENTACIÓN Rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos cada uno de los cuales dará un individuo completo. Fragmento regenerado Escisión

Regeneración en VEGETALES: Reproducción por ESQUEJES

CONSTA DE LOS SIGUIENTES PROCESOS : 5. Reproducción sexual OBJETIVO: formar descendientes diferentes de los progenitores CONSTA DE LOS SIGUIENTES PROCESOS : 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… M E I O S I S 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)

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 Los gametos, originados por meiosis, tienen la mitad de cromosomas (haploides). 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. El cigoto se divide por mitosis de acuerdo con las nuevas instrucciones genéticas y se formará el embrión. DESARROLLO DEL CIGOTO

(escarabajo elefante) 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)

- La autofecundación se evita siempre que es posible - 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 -

Tipo especial de reproducción SEXUAL Partenogénesis: en algunas especies se pueden desarrollar individuos de óvulos sin fecundar y que dan lugar a adultos normales CICLO PARTENOGENÉTICO DE LOS PULGONES 5. Reproducción ovípara 4. Fecundación: fusión de gametos haploides Huevos Hembras sin alas (2n) INVIERNO OTOÑO PRIMAVERA 3. Partenogénesis meiótica Óvulos 2n VERANO Hembras con alas (2n) 2. Última generación al final del verano Óvulos n Varias generaciones de hembras vivíparas 1. Partenogénesis ameiótica

6. Meiosis 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: Célula diploide la primera división meiótica 1ª división meiótica la segunda 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 2ª división meiótica 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. 4 células haploides

La profase I de la meiosis Etapa de larga duración, en la que los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian material hereditario. Entrecruzamiento Centriolos ETAPAS DE LA PROFASE Cromátidas hermanas Cromosomas homólogos apareados en sinapsis Quiasmas Los entrecruzamientos originan la recombinación genética del material hereditario aumentando la variabilidad genética. 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.

La división meiótica 1ª DIVISIÓN MEIÓTICA Placa metafásica doble Profase I Metafase I Anafase I Telofase I 2ª DIVISIÓN MEIÓTICA Placa metafásica sencilla Metafase II Anafase II Telofase II

DIVISIÓN MEIÓTICA I DIVISIÓN MEIÓTICA II División celular II Cromosoma homólogo materno Replicación del ADN División celular I Cromosoma homólogo paterno Apareamiento de cromosomas homólogos y recombinación génica Separación de cromosomas 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?

ACTIVIDAD RESUMEN MEIOSIS MITOSIS FASE DIBUJO PRINCIPALES SUCESOS Profase I Metafase I Anafase I Telofase I Profase II Metafase II Anafase II Telofase II MEIOSIS FASE DIBUJO PRINCIPALES SUCESOS Profase Metafase Anafase Telofase MITOSIS

CÉLULAS 7. Clones y clonación TOTIPOTENTES DIFERENCIADAS 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 TOTIPOTENTES Capaces dar origen a cualquier tipo de célula (células iniciales del desarrollo del embrión) DIFERENCIADAS Diferentes 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)