IES Bañaderos Tema 4 La perpetuación de la vida

Concepto de ciclo biológico La reproducción La multiplicación de las células La reproducción asexual La reproducción sexual La división celular por meiosis Clones y clonación 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: Incluye una serie de cambios característicos que sufren los organismos desde su origen hasta alcanzar el estado adulto

CICLO BIOLÓGICO DE UNA RANA En el ciclo biológico dese distinguen tres fases 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. Concepto de ciclo biológico

Ciclo biológico de un champiñón (hongo)

Ciclo biológico de Vida del Paraiso

Ciclo biológico

Ciclo biológico

10 horas 4 horas 4 horas 2 horas Conjunto de fenómenos que se inicia tras la división celular y finaliza al acabar de la siguiente división. INTERFASE Es el período entre dos divisiones consecutivas. FASE DE DIVISIÓN o MITÓTICA En ella se produce la multiplicación celular. Se divide en: G1, G2 S y La replicación del ADN tiene lugar en el período S. El ciclo celular Se distinguen dos fases: La transcripción (síntesis de ARN) ocurre durante todo el tiempo

El ciclo celular Fase G0 Fase G1 Fase permanente en células que no entran nunca en mitosis. Estado de quiescencia. Fase de mitosis Citocinesis Fase S Fase G2 Interfase Fase mitótica o de división

REPRODUCCIÓN ASEXUAL REPRODUCCIÓN SEXUAL 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. Los descendientes presentan una nueva combinación de caracteres que los hace genéticamente únicos. Necesita de dos progenitores en la mayoría de los casos. Mediante la formación de células reproductoras (gametos) La utilizan organismos pluricelulares. Tipos de reproducción

Células somáticas: Células no reproductoras del organismo Células germinales Células reproductoras del organismo Esporas: se desarrollan directamente y, sin unirse a otras células, originan un nuevo organismo Gametos: necesitan unirse a otro gameto para formar la célula huevo o cigoto que, tras sucesivas divisiones, dará lugar al nuevo individuo. Células somáticas y germinal

Comienza al final del período G2 del ciclo celular. Consiste en la división del núcleo en la que se separan las copias de ADN (producidas durante la interfase). La razón es garantizar que las dos células hijas reciban una copia integra del ADN materno y, por tanto, posean el mismo número, mismos cromosomas y con la misma información genética. PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE División del núcleo: mitosis

PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE Etapas de la mitosis

Etapas de la mitosis La envoltura nuclear comienza a desaparecer, la cromatina se condensa y forma los cromosomas. En las células animales se duplica el centriolo y cada uno migra a un polo celular. Entre ambos centriolos se aparece un sistema de microtúbulos que dará lugar al huso acromático. Al final de la profase la envoltura nuclear ha desaparecido. PROFASE

Etapas de la mitosis METAFASE Los cromosomas alcanzan el máximo de condensación, y cada uno presenta dos cromátidas los cromosomas migran al plano ecuatorial. ANAFASE Los microtúbulos del huso se acortan y tiran, en sentido contrario, de cada una de las cromátidas de cada cromosoma. Las cromátidas, ya separadas, son arrastradas hacia su respectivo polo celular. Y adoptan una característica forma de V con el vértice dirigido hacia los polos. METAFASE ANAFASE

Etapas de la mitosis TELOFASE Las cromátidas, convertidas en cromosomas hijos se sitúan en las proximidades de los polos, se rodean de una nueva envoltura nuclear. Comienza a dispersarse los cromosomas para formar cromatina . Desaparece los microtúbulos y finalmente, quedan constituidos los dos núcleos hijos. TELOFASE Mitosis 1’48

Diseño: Ana Maria Gonzalez (UNNE) & Rafael Tormo Molina (Univ. Extremadura, España) HIPERTEXTOS

Mitosis y número de cromosomas El número de cromosomas es constante y característico en todas las células somáticas de cada especie (humanos: 46 cromosomas). En las especies diploides cada cromosoma tiene un homólogo, es decir, la dotación está constituida por dos series de n cromosomas (2n cromosomas) En las especies haploides, la dotación cromosómica está constituida por una sola series de cromosomas (n cromosomas) Mediante la mitosis, cada célula hija recibe una cromátida de cada cromosoma. Las cromátidas hermanas son copias exacta de un cromosoma materno (ADN duplicado). De este modo las dos células hijas reciben el mismo número y los mismos cromosomas que poseía la célula materna y, por tanto, se garantiza que el número de cromosomas se mantenga constante de generación en generación.

Mitosis y número de cromosomas Duplicación o replicación del ADN Cromosomas con dos cromátidas

CITOCINESIS VEGETAL CITOCINESIS ANIMAL En las células animales la división del citoplasma se produce por estrangulamiento progresivo del citoplasma, lo que termina separando a las dos células hijas. Se forma un tabique de separación llamado fragmoplasto a partir de vesículas del aparato de Golgi. En el espacio del fragmoplasto se formará la lámina media y posteriormente la pared celular. División del citoplasma. Citocinesis

Reproducción asexual En la reproducción asexual, de un solo individuo se separan una unidad reproductora que se multiplica por mitosis y da como resultado una descendencia genéticamente idéntica al progenitor. Si existiera alguna variación entre los descendientes, es por mutaciones (cambios en el material genético)

Reproducción asexual (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.

Tras la división del núcleo el citoplasma se divide desigualmente. Las dos células hijas difieren notablemente de tamaño. En organismos pluricelulares: El individuo produce unos grupos de células, las YEMAS, que crecen poco a poco hasta que se separan originando nuevos individuos. Reproducción asexual (Gemación) Se produce en organismos unicelulares y pluricelulares.

Se producen divisiones 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. Reproducción asexual (Esporulación)

Formación de las partes perdidas como consecuencia de una lesión. En ocasiones un pequeño fragmento permite regenerar el organismo completo. Rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos cada uno de los cuales dará un individuo completo. Reprod. asexual (Regeneración y Fragmentación)

El objetivo es formar descendientes diferentes a los progenitores. CONSTA DE LOS SIGUIENTES PROCESOS FORMACIÓN DE LA CÉLULA HUEVO O CIGOTO FORMACIÓN DE GAMETOS DESARROLLO DEL CIGOTO Los gametos son células especializadas que transportan la información genética de los progenitores. 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. Son células haploides, con la mitad del número de cromosoma que las células originales. El cigoto se divide por mitosis de acuerdo con las nuevas instrucciones genéticas, y origina un individuo con características de ambos progenitores La reproducción sexual Se producen por meiosis

REPRODUCCIÓN ISOGÁMICA: REPRODUCCIÓN ANISOGÁMICA: Isogamia y anisogamia Los dos tipos de gametos son iguales aunque de comportamiento distinto. Se identifican con los símbolos “+” y “-” Los dos tipos de gametos son distintos. Gametos femenino: suelen ser inmóviles y de gran tamaño Óvulos en animales Oosfera en vegetales Gametos masculinos: suelen ser móviles y pequeños Espermatozoides en animales Anterozoides en vegetales

Unisexuales y hermafroditas Unisexuales o Dioicas Hermafroditas o Monoicas Existen dos tipos de individuos según posean gónadas masculinas o femeninas. Es decir, los sexos están separados en individuos distintos. En este caso es frecuente el dimorfismo sexual. Los individuos son portadores de ambos tipos de gónadas y producen los dos tipos de gametos (masculinos y femeninos). Así ocurre en la mayoría de los vegetales y en algunos animales como los anélidos y los moluscos gasterópodos.

Desarrollo de óvulos sin fecundar que dan lugar a adultos normales. CICLO PARTENOGENÉTICO DE LOS PULGONES 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 ovípara 4. Fecundación: fusión de gametos haploides Partenogénesis

La meiosis es un tipo especial de división celular que reduce a la mitad el número de cromosomas de las células hijas. Tiene lugar en los organismos con reproducción sexual. En la meiosis tienen lugar dos divisiones sucesivas: Segunda división meiótica Primera división meiótica Se forman cuatro células haploides por cada célula materna diploide reduciéndose a la mitad el número de cromosomas del núcleo original diploide. Características y consecuencias de la meiosis

Etapa de larga duración, en la que los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian material hereditario. ETAPAS DE LA PROFASE Los filamentos de ADN se condensan. Los cromosomas se hacen visibles, se observan dos cromátidas. Cada cromosoma se aparea longitudinalmente, gen a gen, con su homólogo formándose sinapsis. Las cromátidas homólogas se unen íntimamente en algunos puntos quiasmas, donde tienen lugar roturas y entrecruzamientos de fragmentos de cromátidas. Los entrecruzamientos originan la recombinación genética del material hereditario aumentando la variabilidad genética. La profase I de la meiosis

Durante la meiosis, una pareja de cromosomas homólogos puede intercambiar fragmentos equivalentes (mismos locus) a través de un proceso denominado SOBRECRUZAMIENTO. Durante este proceso los cromosomas homólogos se intercambian fragmentos de DNA produciéndose una RECOMBINACIÓN genética. Sobrecruzamiento y recombinación

Profase I Metafase I Anafase I Telofase I 1ª división meiótica Los pares de cromosomas homólogos emigran a la placa ecuatorial Se forman los núcleos de las dos células hijas , habiendo recibido cada una un solo juego de cromosomas Se separan los cromosomas homólogos, yendo cada uno a un polo diferente Cromosomas homólogos Células hijas

Telofase II Anafase II Metafase II 2ª división meiótica Profase II Los cromosomas se condensa y siguen los pasos de la profase de la mitosis Los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial Se separan las cromáticas hermanas de cada cromosomas emigrando a su respectivo polo celular Se reconstruyen los núcleos de las células hijas. Cada núcleo ha recibido un solo juego completo de cromosomas. Células hijas Cromátidas hermanas

Animación de la división I Animación de la división I y II Animación de la meiosis

Clones y clonación Un clon es un grupo de células o de un organismos genéticamente idénticos Un clon de células es el conjunto de células que se originan por mitosis de una única célula. Las células de un clon poseen idénticos conjuntos de cromosomas y son genéticamente idénticas. Organismos clónicos son aquellos cuyas células poseen idéntica información genética. Los organismos que se reproducen de forma asexual son clónicos ya que el nuevo individuo se origina mediante mitosis de una célula, o de un grupo de células, del progenitor.

Células totipotentes y células diferenciadas El cigoto es una célula totipotente ya que es capaz de dar origen a cada uno de los diferentes tipos celulares que constituyen el cuerpo del adulto. A medida que el embrión se desarrolla, esta capacidad disminuye y acaba por desaparecer en las células diferenciadas La diferenciación es el resultado de la expresión deferencial de los genes

¿La diferenciación es un proceso reversible? La diferenciación es un proceso irreversible en algunos tipos de células, como los glóbulos rojos de los mamíferos ya que pierden el núcleo. Tanto en plantas como en animales, si las circunstancias ambientales son adecuadas, la diferenciación puede ser reversible.

La clonación En la actualidad, el término clonación se utiliza para referirse al método que permite desarrollar un animal o una planta a partir de una célula somática. CÓMO SE OBTIENEN ANIMALES CLONADOS: Transferencia nuclear, consiste en eliminar el núcleo de un óvulo y sustituirlo por el de una célula somática. Fusión nuclear consiste en fusionar una célula somática con un óvulo al que se le ha eliminado el núcleo Extracción de células somáticas del individuo que se desea clonar Estas células se cultivan en el laboratorio deteniendo su ciclo celular en la fase G1 Obtención de un óvulo de una hembra de esa especie. Extracción del núcleo del óvulo Fusión de las células somáticas y los óvulos sin núcleo Estimulación de la división de estas células para originar el embrión Trasplante de los embriones jóvenes a hembra receptora Si alguno de estos embriones se desarrolla con normalidad, se habrá obtenido un clon

La clonación

Aplicaciones de la clonación Clonación de plantas: para obtener múltiples copias de ejemplares que presentan algún tipo de interés. Clonación de animales: para obtener ejemplares que tengan algún valor especial, mayor producción de leche o de carne. También se usa para obtener modelos para investigar algunas enfermedades. Clonación humana: Clonación terapéutica mediante la cual se persigue obtener células totipotentes en las que, teóricamente, podría inducir la diferenciación en determinados tejidos. Estos tejidos podrían utilizarse en autotrasplantes.

Aplicaciones de la clonación

Esquema general

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