Ciclo celular. Mitosis. Citocinesis. Meiosis. Recombinación genética. Diversidad. Ciclos biológicos
1.Indica
el papel de los centriolos en la división celular.
Durante la fase G2,
el par de centriolos se replica y se inicia la condensación de la cromatina preparándose para iniciar la mitosis o meiosis. Durante la mitosis o meiosis cada par de centriolos (diplosoma)se separa y se dirige a cada uno de los polos de la célula donde se encargará de la formación del huso mitótico por polimerización de los microtúbulos. Algunos de los microtúbulos forman fibras continuas que enlazarán un diplosoma de un polo con el del polo opuesto, otras fibras de huso son discontinuas que unirán cada par de centriolos con los cinetócoros de los cromosomas que se terminarán por situar en el centro de la célula formando la placa ecuatorial en la metafase.
Durante la anafase las fibras discontinuas se irán despolimerizando de manera que provocarán la separación de las cromátidas de los cromosomas en caso de la mitosis o mitosis II de la meiosis o de cada uno de los cromosomas homólogos durante la mitosis I de la meiosis.
Durante la anafase las fibras se habrán despolimerizado totalmente con la consiguiente desaparición del huso mitótico.
Durante la anafase las fibras discontinuas se irán despolimerizando de manera que provocarán la separación de las cromátidas de los cromosomas en caso de la mitosis o mitosis II de la meiosis o de cada uno de los cromosomas homólogos durante la mitosis I de la meiosis.
Durante la anafase las fibras se habrán despolimerizado totalmente con la consiguiente desaparición del huso mitótico.
2. Explicar las diferencias que hay entre los conceptos siguientes:
a) Ciclo celular y división celular:
El ciclo celular es el conjunto de cambios que se observan en la célula desde que se ha formado por división celular de otra célula anterior hasta que se divide para dar lugar a nuevas células hijas. Su duración varía entre unas pocas horas y algunos años, según el tipo de célula.
El ciclo celular comprende las etapas: G1 , S, G2 y M.
La fase M es la de división celular. Se lleva a cabo en células animales y vegetales y consta de dos procesos: La cariocinesis en la que se produce la división del núcleo para dar lugar a dos nuevos núcleos. En esta fase se realiza el reparto equitativo de las cromátidas de los cromosomas (una de las dos cromátidas a cada uno de los polos) y la citocinesis es el reparto del citosol de forma igual o desigual. El objeto de la división celular por mitosis es formar dos células hijas con idéntico material genético. El de la meiosis es formar cuatro células diferentes con la mitad del material genético.
Tanto la mitosis como cada uno de los repartos de la meiosis consta de cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase.
El ciclo celular comprende las etapas: G1 , S, G2 y M.
La fase M es la de división celular. Se lleva a cabo en células animales y vegetales y consta de dos procesos: La cariocinesis en la que se produce la división del núcleo para dar lugar a dos nuevos núcleos. En esta fase se realiza el reparto equitativo de las cromátidas de los cromosomas (una de las dos cromátidas a cada uno de los polos) y la citocinesis es el reparto del citosol de forma igual o desigual. El objeto de la división celular por mitosis es formar dos células hijas con idéntico material genético. El de la meiosis es formar cuatro células diferentes con la mitad del material genético.
Tanto la mitosis como cada uno de los repartos de la meiosis consta de cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase.
b) Mitosis i cariocinesis
El objeto de la división celular por mitosis es formar dos células hijas con idéntico material genético. La mitosis consta de cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase.
La división celular por mitosis se lleva a cabo en células animales y vegetales y consta de dos procesos:
- La cariocinesis en el que se produce la división del núcleo para dar lugar a dos nuevos núcleos. En esta fase se realiza el reparto equitativo de las cromátidas de los cromosomas ( una de las dos cromátidas del cromosoma a cada uno de los polos).
- La citocinesis en la que se produce el reparto del citosol de forma igual o desigual.
El objeto de la división celular por mitosis es formar dos células hijas con idéntico material genético. La mitosis consta de cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase.
La división celular por mitosis se lleva a cabo en células animales y vegetales y consta de dos procesos:
- La cariocinesis en el que se produce la división del núcleo para dar lugar a dos nuevos núcleos. En esta fase se realiza el reparto equitativo de las cromátidas de los cromosomas ( una de las dos cromátidas del cromosoma a cada uno de los polos).
- La citocinesis en la que se produce el reparto del citosol de forma igual o desigual.
c) Centrómero i cinetócoro.
El centrómero divide al cromosoma en dos partes o brazos situándose en una posición variable pero fija para cada uno de los cromosomas. El centrómero contiene heterocromatina constitutiva, es decir, cromatina compactada y genéticamente inactiva en todas las células. A un lado y al otro y sobre cada una de las dos cromátidas, se localiza una estructura de naturaleza proteica llamada cinetócoro, que representa los puntos desde los cuales se polimerizan los microtúbulos discontinuos que intervienen en la separación de las cromátidas de los cromosomas durante la anafase de la mitosis y de la mitosis II de la meiosis.
Por cada centrómero el cromosoma presenta dos cinetócoros.
Por cada centrómero el cromosoma presenta dos cinetócoros.
3. Describe la subfase paquítena de las meiosis.
Durante la fase paquítena se produce el sobrecruzamiento (crossing over) o intercambio de material genético entre fragmentos de cromátidas pertenecientes a cromosomas homólogos. Las consecuencias del sobrecruzamiento es el intercambio de genes o recombinación genética , que terminará formando cromosomas nuevos, diferentes al de los padres por presentar cromátidas recombinantes con información en parte paterna y en parte materna.
Este proceso constituye una fuente de diversidad genética y por tanto de adaptación al medio.
Durante la fase paquítena se produce el sobrecruzamiento (crossing over) o intercambio de material genético entre fragmentos de cromátidas pertenecientes a cromosomas homólogos. Las consecuencias del sobrecruzamiento es el intercambio de genes o recombinación genética , que terminará formando cromosomas nuevos, diferentes al de los padres por presentar cromátidas recombinantes con información en parte paterna y en parte materna.
Este proceso constituye una fuente de diversidad genética y por tanto de adaptación al medio.
4. Si la mayoría de las células pueden dividirse por mitosis ¿por qué es necesaria la meiosis?
La meiosis es necesaria para aumentar la diversidad genética de los individuos de una población. Cada individuo de una pareja con reproducción sexual es de sexo diferente y de información genética también diferente porque al realizar el sobrecruzamiento el reparto al azar de los cromosomas homólogos, el reparto al azar de las cromátidas nuevas y paternas y las mutaciones génicas, cromosómicas o genómicas al azar aseguramos que las células descendientes sean distintas a las paternas.
Si no hubiese meiosis, no habría esta fuente de diversidad genética y no serían posibles los procesos evolutivos. La meiosis es imprescindible para fabricar células especiales llamadas gametas con la mitad de la información genética propia de la especie (haploides) para que tras la fecundación (unión de gametos de ambos sexos) se forme un zigoto diploide, a partir del cual por sucesivas mitosis se formará un nuevo individuo diploide.
6. Explica los fenómenos asociados a la meiosis y el significado que tienen.
La meiosis es un tipo de división celular que tiene como finalidad fabricar células haploides, llamadas gametos, con la mitad del contenido de ADN que las células somáticas del individuo para llevar a cabo la reproducción sexual y la formación de nuevos individuos diploides diferentes a los padres.
Los procesos son:
Los procesos son:
A partir de una célula diploide mediante la gametogénesis (espermatogénesis en el caso del hombre y ovogénesis en el caso de la mujer) se obtienen cuatro células haploides diferentes entre sí. En el hombre las cuatro células sobreviven, produciendo 200 millones de espermatozoides cada día. En la mujer cada 28 días se formarán cuatro células de las que sólo sobrevive una, llamada óvulo.
- La recombinación genética o intercambio de fragmentos de cromátidas entre cromosomas homólogos permite generar nuevas cromátidas, con diferente información genética a la de los padres.
- El reparto al azar de los cromosomas homólogos, uno de cada pareja a uno de los polos y el otro al otro polo.
- Reparto al azar de las cromátidas de los cromosomas.
- La unión al azar de dos individuos de sexo diferente con distinta información genética.
- La unión al azar de uno de los 300 millones de espermatozoides liberados en una eyaculación con el óvulo de la mujer.
El significado biológico de todo ello es una mezcla de los caracteres de los progenitores, hecho que proporciona una gran variabilidad genética en la descendencia, que puede resultar beneficiosa para que los organismos puedan mejorar su adaptación al medio y aumentar su capacidad de reproducción y supervivencia.
- La recombinación genética o intercambio de fragmentos de cromátidas entre cromosomas homólogos permite generar nuevas cromátidas, con diferente información genética a la de los padres.
- El reparto al azar de los cromosomas homólogos, uno de cada pareja a uno de los polos y el otro al otro polo.
- Reparto al azar de las cromátidas de los cromosomas.
- La unión al azar de dos individuos de sexo diferente con distinta información genética.
- La unión al azar de uno de los 300 millones de espermatozoides liberados en una eyaculación con el óvulo de la mujer.
El significado biológico de todo ello es una mezcla de los caracteres de los progenitores, hecho que proporciona una gran variabilidad genética en la descendencia, que puede resultar beneficiosa para que los organismos puedan mejorar su adaptación al medio y aumentar su capacidad de reproducción y supervivencia.
7. Cita las principales diferencias entre la mitosis y la meiosis.
La mitosis interviene en el crecimiento de los seres vivos pluricelulares y en la reproducción asexual de los organismos. Es un proceso de división celular mediante el cual a partir de una célula madre se forman dos células hijas con idéntica dotación cromosómica y genética que la célula progenitora.
La meiosis tiene lugar en todos los ciclos biológicos en los cuales se produce la reprodución sexual. En este tipo de división celular se forman células especiales haploides (n), llamadas gametos (óvulos en la mujer, espermatozoides en el varón) a partir de una célula diploide (2n)
En el caso del ser humano todas las células se dividen por mitosis, con excepción de las células sexuales que lo hacen por meiosis.
- En la mitosis las células progenitoras pueden ser haploides o diploides. Éstas al dividirse darán lugar a dos células con idéntica dotación cromosómica que ella.
- En la meiosis la célula progenitora es diploide. La división por meiosis de una de estas células da lugar a cuatro células haploides con la mitad de la información genética y genéticamente diferentes entre sí y diferentes de la célula progenitora. El proceso de formación de gametos se llama gametogénesis y tiene lugar en las gónadas sexuales masculinas (testículos) o femeninas (ovarios).
La meiosis tiene lugar en todos los ciclos biológicos en los cuales se produce la reprodución sexual. En este tipo de división celular se forman células especiales haploides (n), llamadas gametos (óvulos en la mujer, espermatozoides en el varón) a partir de una célula diploide (2n)
En el caso del ser humano todas las células se dividen por mitosis, con excepción de las células sexuales que lo hacen por meiosis.
- En la mitosis las células progenitoras pueden ser haploides o diploides. Éstas al dividirse darán lugar a dos células con idéntica dotación cromosómica que ella.
- En la meiosis la célula progenitora es diploide. La división por meiosis de una de estas células da lugar a cuatro células haploides con la mitad de la información genética y genéticamente diferentes entre sí y diferentes de la célula progenitora. El proceso de formación de gametos se llama gametogénesis y tiene lugar en las gónadas sexuales masculinas (testículos) o femeninas (ovarios).
8. Identifica cada una de las fases del proceso representado en las imágenes y ordénalas temporalmente.
EXPLICA CON DETALLE LAS FASES INDICADAS CON LAS LETRAS E y D.
E: ANAFASE: Las dos cromátidas de cada cromosoma inician, de forma simultánea, un movimiento de separación hacia cada uno de los polos arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos, que se acortan por despolimerización. La separación de ambas cromátidas se inicia por el centrómero y de forma sincronizada en todos los cromosomas de la placa metafásica. Los microtúbulos polares se alargan por polimerización y separan, cada vez más, a los polos del huso acromático.
La anafase concluye cuando las cromátidas han llegado a cada uno de los polos.
D: METAFASE: Los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación. El huso acromático está formado extendiéndose entre los dos polos de la célula. Los microtúbulos cinetocóricos empujan a los cromosomas lenta y progresivamente hasta situarlos en el plano medio del huso acromático formando la placa ecuatorial o metafásica.
Los centrómeros se colocan perpendicularmente al eje formado por los dos pares de centriolos, de manera que cada una de las cromátidas que forman el cromosoma metafásico queda orientado hacia uno de los polos.
Los centrómeros se colocan perpendicularmente al eje formado por los dos pares de centriolos, de manera que cada una de las cromátidas que forman el cromosoma metafásico queda orientado hacia uno de los polos.
9. Explica
la diferencia entra la mitosis y la primera división meiótica.
La diferencia es que en la mitosis sólo es un cromosoma de cada tipo el que se sitúa en el centro de la célula formando la placa ecuatorial al final de la metafase.
Durante la anafase son las cromátidas del cromosoma las que se separan dando lugar a dos grupos de cromátidas en cada polo iguales en número e información genética.
Durante la primera división meiótica los cromosomas homólogos se aparean formando las tétradas (parejas de cromosomas homólogos) que intercambian fragmentos de cromátidas y por tanto de información genética.
Los nuevos cromosomas formados al final de la metafase todavía unidos por algunos puntos llamados quiasmas formarán la placa ecuatorial al final de la metafase I. Durante la anafase I se separan cromosomas enteros, cada uno de la pareja, al azar, a cada polo, formando al final de la telofase dos conjuntos de cromosomas diferentes con distinta información genética
10. Concepto de citocinesis. Diferencias de este proceso entre las células animales y vegetales.
Las diferencias entre la citocinesis animal y vegetal son:
- En la célula animal se forma un anillo contráctil (surco de segmentación) de actina asociada a miosina lo que implica una expansión de la membrana plasmática. Su contracción provocará el estrangulamiento del citosol a la altura de la antigua placa ecuatorial terminando por separar ambas células hijas.
- En las células vegetales la citocinesis comienza con la concentración de vesículas procedentes del Aparato de Golgi que contienen los componentes químicos como pectinas y hemicelulosa. Las vesículas se fusionan y se ponen en contacto con la pared vegetal formando un tabique de separación entre ambas células llamado fragmoplasto en la zona media celular, anteriormente placa ecuatorial. Las células permanecerán unidas para siempre. A lo largo del fragmoplasto se forman orificios llamados punteaduras con los consiguientes plasmodesmos de intercomunicación entre las células descendientes.
11. Representa en un esquema el ciclo celular e indica qué pasa en cada una de sus fases.
Interfase, es la fase más larga del ciclo; ocupa casi el 95% del mismo.
Transcurre entre dos mitosis y comprende las siguientes etapas:
Transcurre entre dos mitosis y comprende las siguientes etapas:
a) Fase G1 (Gap 1) : Esta primera fase del ciclo celular es el período que transcurre entre el final de la mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. En ella tienen lugar el crecimiento de la célula y la síntesis de proteínas y ARN. En ella la célula alcanza un tamaño semejante al de la célula adulta. Si la célula no vuelve a entrar en división, entra en una fase llamada G0 características de las células diferenciadas que han perdido la capacidad de reproducirse para siempre.
Ejemplo: neuronas, fibras musculares, etc.
Ejemplo: neuronas, fibras musculares, etc.
b) Fase S: En esta segunda fase del ciclo se duplica el material genético mediante el proceso de replicación del ADN y la síntesis de nuevas histonas y otras proteínas no histonas. Ambas formarán las nucleoproteínas de la nueva cromatina.
Al finalizar la fase S, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y ADN.
c) Fase G2 (Gap 2): En esta fase continua el crecimiento celular y la síntesis de proteínas y ARN. Se observan importantes cambios en la estructura celular que indican el principio de la división celular. Esta fase acaba cuando los cromosomas comienzan a condensarse a principios de la fase M.
d) Mitosis: Corresponde a la fase M del ciclo celular. En esta fase la célula progenitora se divide y da lugar a dos células nuevas hijas. El proceso se subdivide en las siguientes etapas: Cariocinesis (que comprende las fases: profase, metafase, anafase y telofase) y la citocinesis.
Al finalizar la fase S, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y ADN.
c) Fase G2 (Gap 2): En esta fase continua el crecimiento celular y la síntesis de proteínas y ARN. Se observan importantes cambios en la estructura celular que indican el principio de la división celular. Esta fase acaba cuando los cromosomas comienzan a condensarse a principios de la fase M.
d) Mitosis: Corresponde a la fase M del ciclo celular. En esta fase la célula progenitora se divide y da lugar a dos células nuevas hijas. El proceso se subdivide en las siguientes etapas: Cariocinesis (que comprende las fases: profase, metafase, anafase y telofase) y la citocinesis.
12. ¿En qué se diferencian la profase de la mitosis de la profase I de la meiosis?
En una célula diploide en la profase de la mitosis la cromatina de la interfase termina su condensación formando las cromátidas, las cuales se agrupan (la molécula de ADN y su copia) formando 2n cromosomas individuales, que posteriormente en la anafase se dividirán en dos grupos al azar de 2n cromátidas. Cada uno de estos dos grupos formará la cromatina de los núcleos de las dos células hijas.
En cambio, la profase I de la meiosis es mucho más larga diferenciándose cinco fases (leptótena, zigótena, paquítena, diplótena y diacinesis) donde la cromatina se condensa formando los 2n cromosomas que se agruparán formando parejas de cromosomas homólogos (n tétradas, cada una con cuatro cromátidas, dos maternas, la original y su copia y dos paternas) unidas por algunos puntos llamados quiasmas.
En la fase paquítena se produce la recombinación genética o crossing-over (intercambio de fragmentos de ADN entre cromátidas homólogas).
Durante la anafase se separarán cromosomas homólogos, permaneciendo por momentos unidos en los puntos donde se ha producido sobrecruzamiento (quiasmas) formando dos grupos al azar de n cromosomas. En cada grupo sólo hay uno de los cromosomas de la pareja de cromosomas homólogos (tetrada).
En cambio, la profase I de la meiosis es mucho más larga diferenciándose cinco fases (leptótena, zigótena, paquítena, diplótena y diacinesis) donde la cromatina se condensa formando los 2n cromosomas que se agruparán formando parejas de cromosomas homólogos (n tétradas, cada una con cuatro cromátidas, dos maternas, la original y su copia y dos paternas) unidas por algunos puntos llamados quiasmas.
En la fase paquítena se produce la recombinación genética o crossing-over (intercambio de fragmentos de ADN entre cromátidas homólogas).
Durante la anafase se separarán cromosomas homólogos, permaneciendo por momentos unidos en los puntos donde se ha producido sobrecruzamiento (quiasmas) formando dos grupos al azar de n cromosomas. En cada grupo sólo hay uno de los cromosomas de la pareja de cromosomas homólogos (tetrada).
13. ¿Cuál es el significado biológico de la meiosis?
La meiosis tiene una importancia biológica fundamental en los organismos que se reproducen sexualmente puesto que es el proceso por el que se fabrican los gametos (células reproductoras). En la reproducción sexual, dos gametos, procedentes de sexos diferentes, se unen para formar una célula huevo o cigoto.
Si los gametos tuviesen el mismo número de cromosomas que las restantes células, cuando se uniesen mediante el proceso de fecundación formarían un cigoto con el doble de cromosomas característico de la especie. El resultado sería que el número de cromosomas se duplicaría en cada generación. Para evitar ésto, los organismos con reproducción sexual producen los gametos, mediante la meiosis, proceso que permite reducir el número de cromosomas a la mitad.
Es una fuente inagotable de variabilidad genética. La unión al azar de dos gametos haploides, uno masculino y otro femenino, se llama fecundación y determina la formación de una célula diploide (cigoto), que agrupa el material genético de ambos progenitores.
Como consecuencia de la meiosis, los hijos son genéticamente diferentes de sus progenitores.
Durante la mitosis I se produce el reparto al azar de las parejas de cromosomas homólogos (uno paterno y el otro materno).
Mediante el sobrecruzamiento entre los cromosomas homólogos que se produce durante la profase I de la meiosis, tiene lugar la recombinación genética o intercambio de fragmentos entre cromátidas de las parejas de cromosomas homólogos.
Finalmente el reparto al azar de las cromátidas durante la anafase II de la meiosis asegura que los gametos haploides fabricados,contengan todos información genética diferente.
Esta variabilidad genética es muy importante en el proceso evolutivo de las especies.
Si los gametos tuviesen el mismo número de cromosomas que las restantes células, cuando se uniesen mediante el proceso de fecundación formarían un cigoto con el doble de cromosomas característico de la especie. El resultado sería que el número de cromosomas se duplicaría en cada generación. Para evitar ésto, los organismos con reproducción sexual producen los gametos, mediante la meiosis, proceso que permite reducir el número de cromosomas a la mitad.
Es una fuente inagotable de variabilidad genética. La unión al azar de dos gametos haploides, uno masculino y otro femenino, se llama fecundación y determina la formación de una célula diploide (cigoto), que agrupa el material genético de ambos progenitores.
Como consecuencia de la meiosis, los hijos son genéticamente diferentes de sus progenitores.
Durante la mitosis I se produce el reparto al azar de las parejas de cromosomas homólogos (uno paterno y el otro materno).
Mediante el sobrecruzamiento entre los cromosomas homólogos que se produce durante la profase I de la meiosis, tiene lugar la recombinación genética o intercambio de fragmentos entre cromátidas de las parejas de cromosomas homólogos.
Finalmente el reparto al azar de las cromátidas durante la anafase II de la meiosis asegura que los gametos haploides fabricados,contengan todos información genética diferente.
Esta variabilidad genética es muy importante en el proceso evolutivo de las especies.
14. ¿Es idéntico el material genético de los dos cromosomas homólogos?. ¿Y el de las dos cromátidas hermanas?
Los dos cromosomas homólogos no contienen la misma información genética porque uno de los cromosomas de la pareja procede de la madre y el otro del padre. Aunque contienen los mismos genes pueden presentar diferentes alelos y por tanto informaciones distintas.
En cambio, las cromátidas hermanas presentan la misma información ya que una de las cromátidas es la copia por replicación del ADN de la otra, siempre y cuando no se cometan errores en la replicación o no sean cromátidas recombinantes, en cuyo cuyo caso la nueva cromátida formada, contendrá parcialmente información genética de la cromátida homóloga.
Los dos cromosomas homólogos no contienen la misma información genética porque uno de los cromosomas de la pareja procede de la madre y el otro del padre. Aunque contienen los mismos genes pueden presentar diferentes alelos y por tanto informaciones distintas.
En cambio, las cromátidas hermanas presentan la misma información ya que una de las cromátidas es la copia por replicación del ADN de la otra, siempre y cuando no se cometan errores en la replicación o no sean cromátidas recombinantes, en cuyo cuyo caso la nueva cromátida formada, contendrá parcialmente información genética de la cromátida homóloga.
15. La imagen siguiente corresponde a la meiosis de una célula eucariota animal.
1. Identifica cada una de las figuras numeradas.
1. Identifica cada una de las figuras numeradas.
1. Leptótena.
2. Zigótena.
3. Paquítena.
4. Diplótena.
5. Diacinesis.
6. Metafase I.
7. Anafase I.
8. Profase II.
9. Metafase II.
10. Anafase II.
2. Zigótena.
3. Paquítena.
4. Diplótena.
5. Diacinesis.
6. Metafase I.
7. Anafase I.
8. Profase II.
9. Metafase II.
10. Anafase II.
2. Teniendo como referencia la imagen, explica la recombinación genética y su significado biológico.
En la fase zigótena (imagen 2) los cromosomas homólogos se aparean y las cromátidas interiores de ambos cromosomas se unen por algunos puntos llamados quiasmas, formando las tétradas, cromosomas con cuatro cromátidas.
Durante la fase paquítena (imagen 3) se produce la recombinación genética, que consiste en un intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos. Las cromátidas hijas son diferentes de las cromátidas paternas, al compartir fragmentos de cromátidas de padre y madre. Debido a este intercambio, unido al reparto al azar de los cromosomas y de las cromátidas y la presencia de mutaciones, se consiguen gametos siempre diferentes. Al unirse los gametos para formar un nuevo individuo genéticamente diferente a sus progenitores, permite la evolución de la especie y su posible adaptación a cambios ambientales lo que hará más fácil su supervivencia.
En la fase zigótena (imagen 2) los cromosomas homólogos se aparean y las cromátidas interiores de ambos cromosomas se unen por algunos puntos llamados quiasmas, formando las tétradas, cromosomas con cuatro cromátidas.
Durante la fase paquítena (imagen 3) se produce la recombinación genética, que consiste en un intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos. Las cromátidas hijas son diferentes de las cromátidas paternas, al compartir fragmentos de cromátidas de padre y madre. Debido a este intercambio, unido al reparto al azar de los cromosomas y de las cromátidas y la presencia de mutaciones, se consiguen gametos siempre diferentes. Al unirse los gametos para formar un nuevo individuo genéticamente diferente a sus progenitores, permite la evolución de la especie y su posible adaptación a cambios ambientales lo que hará más fácil su supervivencia.
16. Observa la siguiente figura y contesta a las preguntas:
La mitosis I de la meiosis.
1. Duplicación del centrosoma
2. Nucleolo.
3. Membrana
nuclear.
4. Cromatina.
5. Huso mitótico.
6 .Quiasmas.
7. Cromátidas.
8. Tétrada.
9. Placa ecuatorial.
10. Huso mitótico.
11. Cinetócoro.
12. Cromosomas homólogos.
A. Interfase.
B .Profase I.
C .Metafase I.
D. Anafase I.
17. Explica los siguientes conceptos:
- Ciclo celular: es el conjunto de cambios que sufre una célula desde que se ha formado, por división de una célula progenitora, hasta que se divide para dar origen a dos nuevas células hijas.
- Comprende las fases G1 (G0), S. G2 y M.
- División celular: Es la fase M del ciclo celular durante la cual la célula reparte el material genético para formar dos núcleos hijos (Cariocinesis) y posteriormente se reparte el citosol (Citocinesis) para formar células hijas. La división celular puede ser por mitosis o por meiosis.
- Mitosis: Tipo de división celular por la que se forman dos células hijas idénticas a la progenitora. Proceso que permite el crecimiento del individuo o la reposición de células en los tejidos.
- Citocinesis: Es una etapa de la mitosis posterior a la cariocinesis en la que se produce el reparto equitativo o no del citosol entre ambas células.
- Centrómero: Es la parte del cromosoma que une las cromátidas del cromosoma y que permite dividir el cromosoma en dos partes o brazos. Dependiendo de su posición en el cromosoma tenemos cromosomas: metacéntricos, submetacéntricos, telocéntrico y acrocéntricos.
- Cinetócoro: cada centrómero consta de dos cinetócoros, uno en cada cromátida. Es el lugar donde se unen cada una de las cromátidas con las fibras del huso mitótico discontinuas, característica que permite durante la anafase de la mitosis separar las cromátidas del cromosoma y dirigirlas hacia cada uno de los polos de la célula.
18. La siguiente figura representa una célula somática 2n=4 cromosomas de una especie animal:
¿Se trata de una célula en mitosis o en meiosis?.¿En qué fase se encuentra?. Razona la respuesta.
En la célula eucariota, cada cromátida está constituida por una sola molécula de ADN. Indica el número de estas moléculas presentes en las siguientes células de esta especie diploide n=2
Un espermatozoide
Una célula en metafase mitótica
Una célula en periodo G1
Una célula en la profase de la segunda división meiótica
19. Un proceso importante en la meiosis es el entrecruzamiento ¿En qué momento concreto se produce?.¿Qué consecuencias tiene?
En la profase I de la mieosis. Explicada anteriormente.
20. Explica la citocinesis en la célula animal y en la célula vegetal señalando sus diferencias.
Explicada anteriormente.
a) Identifica las fases representadas con las letrasA, B, C y D.
b) Explica qué pasa en cada fase en relación a lacantidad de DNA.
c) En qué fase es más alta la concentración de DNApolimerasa?
El alumno responderá que:
a) A: fase G1, B: fase S, C: fase G2, D: fase M
b) Durante la fase G1 la cantidad de DNA se mantien econstante porque la célula está creciendo y sintetizando proteínas. Durante la fase S, se duplica la cantidad de DNA porque se está produciendo la replicación. En la fase G2 la célula se prepara para la división y por lo tanto el DNA no varía. Al final, durante la fase M se separan las
cromátidas hermanas del DNA por eso la concentración de DNA es la mitad que en la fase anterior.
c) La concentración de DNA polimerasa es mayor en la fase en la que se da la replicación, es decir, en la fase S
22. En relación a la meiosis, responde a las siguientes preguntas (4 puntos):
a) ¿De qué fases consta la profase I de la primera división meiótica?
b) Explica por qué la meiosis está vinculada a la reproducción sexual y a la variabilidad genética.
El alumno responderá:
a) La primera profase meiótica se divide en cinco subfases: leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis.
b) La meiosis es un tipo de división celular cuyo objetivo es producir células haploides (gametos), es decir, con la mitad del contenido de DNA y distintas entre sí y a la célula madre en cuanto a contenido genético. Esto permite una gran variabilidad genética debido a la recombinación. Los gametos, al fusionarse, recuperan la dotación cromosómica de la especie….
a) ¿Qué proceso es? ¿En qué tipo de células tiene lugar? Cita las fases del proceso de la figura e identifícalas con las letras del dibujo (2 puntos).
b) En el proceso de la figura, ¿son idénticos los cromosomas de las células hijas a los de la madre? ¿Por qué? (2 puntos)
c) ¿Qué diferencia existe entre cariocinesis y citocinesis? (2 puntos)
d) ¿Podría realizarse la meiosis en células haploides? ¿Por qué? (2 puntos)
a) El proceso representado en el dibujo es la mitosis. Se dividen así las células somáticas.
Las diferentes fases de la mitosis son: A Profase; B Metafase; C Anafase; D Telofase.
b) En la mitosis los cromosomas de las células hijas son idénticos a los de la célula madre, porque no existe intercambio
genético entre los cromosomas homólogos.
c) La cariocinesis es la división del núcleo mientras que citocinesis es la división del citoplasma.
d) En células haploides no podría realizarse la meiosis porque esta conduce a la reducción de la dotación genómica.
OTRAS PREGUNTAS
1.- Defina el concepto de mitosis.
La mitosis es un proceso de división que origina dos núcleos con idéntico material genético que el inicial. Aunque la mitosis o cariocinesis consiste en la división del núcleo, el proceso va acompañado casi siempre por la división del citoplasma o citocinesis, resultando dos células.
La célula inicial puede tener distintas dotaciones cromosómicas y, previamente, ha duplicado su material genético en el período S de la interfase. Si bien en la mayoría de los organismos es diploide (2n), pueden entrar en mitosis células con distintas dotaciones cromosómicas, ya sean haploides, aneuploides o poliploides. Los cromosomas se reparten de modo equitativo entre las dos células resultantes.
Esquemáticamente, cuando la célula inicial es diploide (2n) o haploide (n), el resultado del proceso es:
2.- Cite las fases de la mitosis. ¿Cuál es la de mayor duración?
Aunque la mitosis es un proceso continuo suelen considerarse, tradicionalmente, 4 etapas: profase, metafase, anafase y telofase. Actualmente se considera más apropiado incluir una prometafase (premetafase), dado que estudios recientes sobre sistemas de control en la fase M apuntan hacia la existencia de 5 etapas: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase.
La división celular suele durar alrededor de 1 ó 2 horas, siendo la profase la etapa de mayor duración, pues consume casi la mitad del tiempo total. Redondeando los tiempos mitóticos resulta, por ejemplo: profase (40 %), prometafase (10 %), metafase (10 %), anafase (10 %) y telofase (30 %).
3.- Significado biológico de la mitosis.
La mitosis determina que las dos células resultantes de la división tengan los mismos cromosomas que la célula inicial y, consecuentemente, la misma información genética.
En los seres pluricelulares todas las células del organismo tienen la misma dotación genética, derivada del cigoto, gracias a la duplicación del ADN (en la etapa S de la interfase), que antecede a toda división mitótica. Por ello, cuando se regeneran los tejidos lesionados las nuevas células son idénticas a las sustituidas.
Por lo que respecta a la reproducción asexual, los descendientes presentan idénticas características que sus progenitores, puesto que han sido originados mediante divisiones celulares por mitosis. De lo cual se deduce que esta descendencia posee las mismas ventajas o desventajas que sus progenitores para sobrevivir en un medio ambiente determinado.
4- Indique las características generales propias de la mitosis.
He aquí las características propias de la mitosis:
La célula inicial es generalmente diploide (también puede ser haploide, poliploide e incluso aneuploide).
Consiste en una cariocinesis y una citocinesis.
Resultan dos células con el mismo número de cromosomas que la célula inicial.
En la profase no hay sinapsis ni entrecruzamientos.
En la anafase las cromátidas hermanas se separan.
No se genera variabilidad genética: salvo mutación, los cromosomas de las células resultantes son idénticos a los de la célula inicial.
5.- Interprete el gráfico adjunto e identifique las partes numeradas.
La representación gráfica corresponde a los cambios en el contenido de ADN nuclear durante un ciclo celular mitótico.
El contenido de ADN tomado como referencia es 2C. Tras la replicación o duplicación del ADN (fase S) su cantidad aumenta hasta 4C. Posteriormente se distribuye de manera equitativa entre las dos células resultantes de la división (fase M), cada una de las cuales contiene el ADN de referencia (2C).
Interfase: 1, 2 y 3 (1 = G1, 2 = S, 3 = G2). 4 = Fase M (mitosis y citocinesis). 5 = G1 del ciclo siguiente.
6.- ¿Qué acontecimientos tienen lugar en la profase?
Los cromosomas, que aparecen como tenues filamentos, se van condensando. Cada uno de ellos consta de dos cromátidas unidas por el centrómero y asociadas íntimamente por un complejo proteico denominado cohesina. El material del nucléolo se va dispersando. El centrosoma suele estar duplicado al final del periodo G2, dando lugar a una doble pareja de centríolos, entre las cuales se originan los microtúbulos polares, que forman el huso mitótico. Proteínas motoras van separando a los centrosomas hasta situarlos en polos opuestos.
7.- Indique los acontecimientos que tienen lugar durante la prometafase, la metafase y la anafase.
Prometafase. Se produce la rotura de la membrana nuclear. El nucléolo termina por desintegrarse. El huso se extiende de polo a polo de la célula. Los cromosomas se unen a fibras del huso por los cinetocoros (microtúbulos cinetocóricos).
Metafase. Los cromosomas se alinean en el ecuador del huso, equidistantes de los polos (exactamente, son los centrómeros los que se disponen en el plano ecuatorial). Los microtúbulos cinetocóricos de cada cromosoma se alargan hasta los polos del huso.
Anafase. Las cromátidas hermanas se separan, dando lugar a los cromosomas anafásicos, que son desplazados hacia el polo correspondiente gracias al acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos (despolimerización) y al arrastre realizado por proteínas motoras que se fijan al cinetocoro.
8.- ¿Qué acontecimientos tienen lugar en la telofase?
Los cromosomas llegan a cada polo del huso y, a partir de los fragmentos de la membrana antigua, se forma una nueva envuelta nuclear alrededor de cada grupo de ellos. Los cromosomas se van desespiralizando, lo cual facilita la transcripción y la formación de los nucléolos en las regiones organizadoras. Durante la telofase tiene lugar la división del citoplasma.
9.- ¿En qué consiste la citocinesis?
La citocinesis o citodiéresis es la división del citoplasma.
En las células animales el citoplasma se divide en dos por estrangulación, debido a un anillo de actina y miosina que se va contrayendo progresivamente hasta completar la división y originar dos células.
En las células vegetales el proceso tiene lugar por septación, esto es, mediante la formación de un tabique o fragmoplasto, a partir de la fusión de vesículas del complejo de Golgi cargadas con materiales componentes de la pared celulósica. Este tabique empieza a formarse en la zona central y va creciendo hacia la periferia, presentando numerosos plasmodesmos (puentes citoplasmáticos).
10.- ¿Son necesarios los centriolos para la formación del huso mitótico?
Los centriolos no son imprescindibles para la formación del huso, pues basta con la matriz o material pericentriolar. En las células vegetales existe un material que actúa como un centro organizador de microtúbulos.
El huso mitótico sin ásteres ni centríolos, propio de los vegetales, se denomina huso anastral. Cuando hay ásteres y centriolos se llama huso astral y es propio de las células animales.
11.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?
Biología y Fisiología celular. Omega.
1 = complejo centriolar.
5 = centrómero.
2 = microtúbulos del áster.
6 = complejo centriolar.
3 = fragmentos de la membrana nuclear.
7 = microtúbulos polares.
4 = cromátidas.
8 = cromosomas duplicados.
El esquema representa el comienzo de la prometafase, pues se observa que la envoltura nuclear está fragmentada y que los cromosomas no llevan aún asociados los microtúbulos cinetocóricos. La presencia de centríolos en los polos del huso indica que se trata de una célula animal.
12.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?
Biología y Fisiología celular. Omega.
1 = complejo centriolar.
7 = cromátida (mitad longitudinal de un cromosoma duplicado).
2 = fragmentos de la envoltura nuclear.
8 = región centromérica.
3 = microtúbulos cinetocóricos en formación.
9 = microtúbulos polares.
4 = cinetocoros.
10 = cinetocoros.
5 = microtúbulos libres.
11 = microtúbulos del áster.
6 = complejo centriolar.
El esquema representa una prometafase avanzada, pues además de la rotura de la membrana nuclear se observa que los cromosomas están ya unidos a los microtúbulos cinetocóricos.
13.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?
Biología y Fisiología celular. Omega.
1 = complejo centriolar.
7 = microtúbulos libres.
2 = microtúbulos polares.
8 = complejo centriolar.
3 = microtúbulos cinetocóricos.
9 = microtúbulos del áster.
4 = cinetocoro.
10 = semihuso.
5 = cromosomas duplicados dispuestos en la zona ecuatorial.
11 = interzona.
6 = cinetocoro.
El esquema representa una metafase. Los cromosomas han alcanzado el máximo grado de condensación y están situados en el plano medio de la célula, constituyendo la placa ecuatorial o metafásica, con cada cromátida orientada hacia uno de los polos. La presencia de centríolos indica que se trata de un huso astral, propio de las células animales.
14.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?
Biología y Fisiología celular. Omega.
1 = cinetocoro.
7 = cinetocoro.
2 = microtúbulos cinetocóricos.
8 = microtúbulos cinetocóricos.
3 = microtúbulos del áster.
9 = centríolos.
4 = complejo centriolar.
10 = material pericentriolar.
5 = interzona.
11 = microtúbulos polares.
6 = microtúbulos libres (interzonales).
Se trata de la anafase, pues se observa la separación de las cromátidas, quedando definida una interzona. La presencia de centríolos indica que es una célula animal.
15.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?
Biología y Fisiología celular. Omega.
1 = complejo centriolar.
5 = microtúbulos interzonales (agrupados en un haz único).
2 = cromosomas (en proceso de descondensación).
6 = densificación central de materiales.
3 = envoltura nuclear (reconstrucción).
7 = complejo centriolar.
4 = carioplasma o nucleoplasma.
El esquema representa la telofase. Se forma una nueva envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. La presencia de centríolos indica que es una célula animal.
16.- Aclare la diferencia entre huso astral y anastral.
El huso mitótico astral es propio de las células animales y se caracteriza por la presencia de centríolos y de un conjunto de microtúbulos circundantes que constituyen el llamado áster. En las células vegetales tiene lugar la formación de un huso mitóticoanastral, carente de las características citadas.
Biología de la célula. Omega.
17.- ¿Qué son los cinetocoros? ¿Tienen la misma estructura los de las células animales que los de las vegetales?
El cinetocoro es una zona específica de la región centromérica, donde se produce la interacción del cromosoma con las fibras del huso.
Los cinetocoros presentan una morfología esferoidal o discoidal y ambos tipos están formados por un complejo de proteínas con capacidad de unirse a los microtúbulos. Los cinetocoros aislados pueden polimerizar tubulinas y formar microtúbulos.
Estructuralmente existe una clara diferencia entre los cinetocoros de las células animales y los de las vegetales.
El esferoidal es común en las células vegetales y se caracteriza por formar una especie de ovillo proteico, alojado en una oquedad de la cromatina, donde se unen los microtúbulos.
El cinetocoro trilaminar es propio de las células animales y presenta tres discos adosados, siendo la capa central algo más clara que las otras dos. La capa interna o íntima está fusionada con la cromatina adyacente, y la externa, sirve para establecer las uniones con los microtúbulos.
18.- ¿Qué diferencias hay entre la mitosis de células animales y vegetales?
El proceso es básicamente el mismo, pero hay algunas diferencias.
Las células animales presentan centríolos, por lo que se forma un huso mitótico astral, mientras que en las vegetales es anastral.
Los cromosomas, en las células animales, se sitúan generalmente en la periferia de la placa metafásica, mientras que en las vegetales tienden a ocupar toda la placa ecuatorial.
Los cinetocoros de los vegetales presentan una morfología esferoidal, pero en los animales es discoidal y con estructura trilaminar.
La división del citoplasma o citocinesis, en las células animales, tiene lugar por estrangulación, pero la pared celular de los vegetales imposibilita este procedimiento, formándose un septo o tabique entre las dos células resultantes.
19.- Nombre las partes numeradas e indique lo que representa el esquema adjunto.
1 = pared celular.
5 = dictiosoma (complejo de Golgi).
2 = membrana plasmática.
6 = plasmodesmo.
3 = poro nuclear.
7 = nucléolo.
4 = fragmoplasto.
8 = cromatina.
El esquema representa la citocinesis en una célula vegetal, mediante la formación de un tabique o fragmoplasto, que presenta varios plasmodesmos o puentes citoplasmáticos. En el núcleo, los cromosomas se han desespiralizado durante la telofase y se observa la cromatina.
20.- Exponga una interpretación del esquema adjunto y nombre las partes numeradas.
Se trata de un cromosoma metafásico y se hallaría en el ecuador celular, con los microtúbulos cinetocóricos orientados hacia polos opuestos. Dado que se desconoce el número de cromosomas de la célula inicial, puede tratarse de un dibujo parcial correspondiente a la metafase de la mitosis, o bien, a la metafase II de un proceso de meiosis.
1 = microtúbulos cromosómicos o cinetocóricos.
2 = cinetocoros (en disposición anfitélica, es decir, orientados hacia polos opuestos).
3 = cromátidas hermanas.
4 = centrómero.
21.- En el esquema adjunto se ha introducido una modificación respecto al dibujo de la pregunta anterior. ¿De qué se trata?
En este caso se ha representado la cohesina: complejo proteico filamentoso que une ambas cromátidas hermanas.
Al comenzar la anafase la enzima separasa degrada la cohesina, posibilitando la separación de dichas cromátidas, que constituyen los cromosomas anafásicos y se desplazan hacia polos opuestos.
22.- ¿A qué se llama “reloj mitótico”?
La mayoría de las células somáticas humanas carecen de actividad telomerasa, razón por la cual los telómeros se van acortando progresivamente tras cada ciclo de división celular.
Se ha propuesto que los telómeros son el “reloj mitótico” que cuenta el número de veces que la célula se ha dividido, de tal forma que, cuando se alcanza una longitud telomérica crítica, la célula deja de dividirse.
Nota.- Además del reloj mitótico hay otro mecanismo clave en el control de la división celular: los supresores tumorales. Para que una célula se convierta en tumoral ha de sortear los dos mecanismos. Así, las células de la mayoría de tumores humanos han activado la enzima telomerasa, evitando el acortamiento de sus telómeros, y además, han desactivado los supresores tumorales Rb y p53 para proliferar indefinidamente.
1.- Defina meiosis.
La meiosis es un tipo de división celular cuya finalidad es originar células con la mitad de la dotación cromosómica que la célula inicial.
Normalmente la célula original es diploide y, por consiguiente, las células resultantes son haploides (gametos, esporas, etc.). Salvo excepciones, las células originadas son genéticamente diferentes entre sí por haber intercambiado material hereditario las cromátidas de los cromosomas homólogos.
2.- Cite las fases propias de las dos divisiones que constituyen la meiosis.
División I o meiosis I:
Profase I (que a su vez comprende: leptoteno, cigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis), metafase I, anafase I, telofase I y citocinesis I.
La división II, o meiosis II, está precedida de una breve interfase, denominada intercinesis, en la cual no hay síntesis de ADN:
Profase II, metafase II, anafase II, telofase II y citocinesis II.
Tras las dos divisiones resultan cuatro células con la mitad de los cromosomas que la célula inicial.
3.- Significado biológico de la meiosis.
La meiosis permite la constancia numérica de los cromosomas, salvo mutaciones, a lo largo de las generaciones en los ciclos biológicos con reproducción sexual, puesto que al ser los gametos haploides, cuando se unen y forman el cigoto, queda restablecido el número diploide propio de la especie.
En la primera división meiótica tiene lugar un reparto al azar de los cromosomas de los progenitores. Esto quiere decir que una célula con npares de cromosomas homólogos podrá originar 2n gametos diferentes.
Lo anterior es muy importante, pues al no existir dos gametos idénticos, la reproducción sexual conlleva una gran importancia como proceso generador de variabilidad genética.
Por añadidura, dado que al menos se suele producir un sobrecruzamiento al azar entre cromátidas de cromosomas homólogos,aumenta enormemente la variabilidad de los gametos al intercambiar material genético, proceso denominado recombinación homóloga.
En resumen: la meiosis produce células haploides a partir de otra diploide y, además, la reproducción sexual promueve la variabilidad genética que posibilita el proceso evolutivo.
4.- Exponga una interpretación del gráfico adjunto e identifique las partes numeradas.
La representación gráfica corresponde a los cambios en el contenido de ADN nuclear de una célula durante un ciclo normal y otro meiótico.
Ciclo normal (mitótico):
Interfase: 1, 2 y 3 (1 = G1, 2 = S, 3 = G2).
4 = fase M (mitosis y citocinesis).
Se observa que tras la fase S la cantidad de ADN se ha duplicado y es 4C. Cada una de las dos células resultantes contiene la cantidad de ADN tomada como referencia (2C).
Ciclo meiótico:
Interfase: 5, 6 y 7 (5 = G1, 6 = S, 7 = G2).
Esta célula es diploide y su contenido de ADN, durante la fase S, pasa de 2C hasta 4C.
8 = meiosis I. Cada una de las dos células resultantes prosigue el proceso. Observación importante: aunque cada célula tiene un número n (haploide) de cromosomas, el contenido de ADN es propio de una célula diploide (2 C), dado que cada cromosoma está formado por dos cromátidas.
9 = G1, 10 = G2. 11 = intercinesis (breve interfase en la que no hay período de síntesis de ADN).
12 = meiosis II. Las células resultantes al final de todo el proceso son haploides y su contenido de ADN es 1C.
5.- ¿Cuáles son las diferencias más importantes entre mitosis y meiosis?
Características de la mitosis:
La célula inicial es generalmente diploide, si bien pueden entrar en mitosis otras con distintas dotaciones cromosómicas: haploides, poliploides, trisómicas, nulisómicas, etc.
Consiste en una cariocinesis y una citocinesis.
Resultan dos células con el mismo número de cromosomas que la célula inicial.
En la profase no hay sinapsis ni entrecruzamientos.
En la anafase las cromátidas hermanas se separan.
No se genera variabilidad genética puesto que, salvo mutación, los cromosomas de las células resultantes son idénticos a los de la célula inicial.
Características de la meiosis:
La célula inicial es generalmente diploide, si bien pueden entrar en meiosis células con dotaciones cromosómicas poliploides pares (por ejemplo, tetraploides).
Consiste en dos cariocinesis y dos citocinesis.
Resultan cuatro células con la mitad de cromosomas que la célula inicial.
En la profase I hay sinapsis y sobrecruzamientos.
En la anafase I las cromátidas hermanas no se separan y migran juntas hacia uno de los polos.
Se genera variabilidad genética, pues los cromosomas de las células resultantes han sufrido recombinación homóloga.
6.- Suponga que 1 y 1’, 2 y 2’, 3 y 3’ son pares de cromosomas homólogos. ¿Cuáles de ellos contendrían las células resultantes de la meiosis?
La célula inicial contiene 3 pares de homólogos, o sea, 6 cromosomas. Tras la meiosis resultan células con la mitad de cromosomas, esto es, 3: uno de cada par.
Las combinaciones posibles son 2n (siendo n el nº de pares).
Por lo tanto, según los datos del enunciado: 23 = 8.
Las células resultantes serían 4 de las 8 posibilidades siguientes:
7.- ¿En qué consiste el sobrecruzamiento? ¿Por qué es tan importante? Haga un esquema.
El sobrecruzamiento consiste en el intercambio recíproco de material cromosómico entre cromátidas homólogas.
Dicho intercambio está mediado por un conjunto de proteínas que forman un nódulo de recombinación. Esto sucede en la primera profase de la meiosis, concretamente durante el paquiteno.
El sobrecruzamiento constituye un mecanismo muy importante para generar variabilidad genética en las poblaciones como consecuencia de la reproducción sexual. Sobre la variabilidad podrá actuar la selección natural posibilitando la evolución.
8.- ¿Cuántos gametos se podrían generar en el caso humano considerando solamente la separación al azar de los cromosomas durante la meiosis?
En las células humanas hay 23 pares de cromosomas homólogos.
Resultaría un número elevadísimo: 223.
El número sería mucho mayor, e impredecible, al considerar el sobrecruzamiento (excluido en el enunciado).
9.- En el caso humano, ¿por qué son en general tan diferentes los hijos de los mismos progenitores?
Las células humanas contienen 23 pares de cromosomas, número que se reduce a la mitad como consecuencia de la meiosis que tiene lugar en el proceso de gametogénesis. De forma que 2n = 46 se reduce a n = 23 (uno de cada par).
Cada hijo procede de un cigoto originado al unirse un gameto masculino y otro femenino, pero es muy improbable que un mismo progenitor produzca dos gametos iguales.
Numerando los pares de cromosomas homólogos y asignando un color diferente, según el sexo, resulta:
Los hijos se originan a partir de cigotos con combinaciones cromosómicas enormemente variadas, aportadas por el óvulo y el espermatozoide fecundante, todo ello sin considerar los sobrecruzamientos que tienen lugar en la primera profase meiótica durante la gametogénesis.
10.- Describa los acontecimientos propios de la primera profase meiótica.
Debe tenerse en cuenta que el material cromosómico quedó duplicado en la etapa S de la interfase y que a lo largo de la profase I va aumentando el grado de empaquetamiento de la cromatina constituyente.
Tradicionalmente se consideran los siguientes períodos:
Leptoteno. Los cromosomas, que aparecen delgados y largos por su bajo grado de empaquetamiento, se van uniendo por sus extremos a la lámina nuclear mediante una estructura llamada placa de unión.
Cigoteno (zigoteno). Comienza con la sinapsis o emparejamiento de los cromosomas homólogos, gracias a unas proteínas que forman el complejo sinaptonémico, posibilitando que el apareamiento sea muy preciso. Cada cromátida está unida por un complejo sinaptonémico a otra de su cromosoma homólogo. Hay, por tanto, dos complejos por cada par de homólogos aunque lo general es dibujar sólo uno para simplificar.
Paquiteno. Los cromosomas homólogos completan su apareamiento y se vuelven más cortos y gruesos, teniendo lugar la formación de nódulos de recombinación, en los cuales se producen intercambios de material cromosómico. Este proceso, denominado recombinación homóloga, sobrecruzamiento o entrecruzamiento, es muy importante para generar variabilidad genética en las células resultantes.
El paquiteno suele ser la etapa más larga de la profase I. El leptoteno y el cigoteno duran pocas horas, pero el paquiteno puede durar días, semanas, meses e incluso años (según el tipo celular y la especie).
Diploteno. Empiezan a deshacerse las placas de unión, quedando los cromosomas desligados de la lámina nuclear. También desaparecen los complejos sinaptonémicos (excepto en los quiasmas) y los cromosomas homólogos tienden a separarse entre sí, observándose las dos cromátidas de cada uno y que el conjunto (tétrada) permanece unido solamente por los quiasmas, es decir, puntos donde se han producido sobrecruzamientos y en los que persisten los complejos sinaptonémicos.
Diacinesis. Los cromosomas alcanzan un alto grado de empaquetamiento, distinguiéndose con mayor nitidez las 4 cromátidas de cada tétrada. Todos los cromosomas están separados completamente de la membrana nuclear, quedando las tétradas libres en el carioplasma y unidas por los quiasmas, que se van desplazando hacia los extremos (terminalización).
11.- ¿Qué fase representa el esquema adjunto? Nombre las partes numeradas.
Biología 2. Bruño.
He aquí la solución:
Biología 2. Bruño.
12.- Cite la fase representada en el esquema adjunto y nombre las partes numeradas.
Biología 2. Bruño.
Cigoteno.
1 = centrómero.
2 = placa de unión.
3 = iniciación del complejo sinaptonémico.
4 = carioplasma (nucleoplasma).
13.- Cite la fase representada en el esquema adjunto y nombre las partes numeradas.
Biología 2. Bruño.
Paquiteno.
1 = placa de unión.
2 = nódulo de recombinación.
3 = centrómero.
4 = carioplasma.
5 = complejo sinaptonémico.
14.- Cite la fase representada en el esquema adjunto y nombre las partes numeradas.
Biología 2. Bruño.
Diploteno.
1 = carioplasma.
2 = membrana nuclear.
3 = centrómero.
4 = poro nuclear.
5 = par de homólogos.
6 = quiasmas.
15.- Cite la fase representada en el esquema adjunto y nombre las partes numeradas.
Biología 2. Bruño.
Diacinesis.
1 = quiasma (hay dos en la tétrada).
2 = carioplasma.
3 = centrómero.
4 = membrana nuclear.
16.- Nombre las partes numeradas en el esquema adjunto. ¿Qué fase representa?
1 = cromátidas hermanas.
6 = microtúbulos cinetocóricos.
2 = cromátidas hermanas.
7 = cinetocoros.
3 = microtúbulos del áster.
8 = microtúbulos cinetocóricos.
4 = material pericentriolar.
9 = tétrada.
5 = centríolos.
10 = complejo centriolar.
Se ha representado una tétrada con los microtúbulos prolongados hasta los polos, que corresponde a la primera metafase meiótica o metafase I de una célula animal (huso astral).
17.- Exceptuando la profase I, exponga las características de las restantes fases de la meiosis I.
Prometafase I. Comienza con la fragmentación de la envoltura nuclear. Los cromosomas van alcanzando el máximo grado de empaquetamiento y los microtúbulos se unen a los cinetocoros de cada tétrada.
Metafase I. Las tétradas, con los microtúbulos cinetocóricos orientados hacia los polos, se disponen en la zona ecuatorial del huso.
Anafase I. Se separan los cromosomas homólogos, cada uno de los cuales está integrado por sus dos cromátidas (observación: en la anafase de la mitosis tiene lugar la separación de las cromátidas).
Telofase I. Termina el desplazamiento de los cromosomas hacia los polos y se forma una envoltura nuclear alrededor de cada grupo de ellos.
Citocinesis I. Se divide el citoplasma y resultan dos células, cada una de las cuales tiene un número n (haploide) de cromosomas, si bien el contenido de ADN es propio de una célula diploide al estar cada uno formado por dos cromátidas.
18.- Resuma las características de las fases propias de la segunda división meiótica (meiosis II).
Previamente tiene lugar una breve interfase, denominada intercinesis (ver nota), en la que no hay síntesis de ADN.
Profase II. Es de corta duración y no presenta los períodos de la profase I. Los cromosomas, en número haploide pero con sus dos cromátidas, están rodeados por la envoltura nuclear.
Prometafase II. Rotura de la envoltura nuclear. Los microtúbulos se unen a los cinetocoros.
Metafase II. Disposición de los cromosomas en la zona ecuatorial del huso.
Anafase II. Separación de las cromátidas hermanas y desplazamiento de las mismas hacia polos opuestos.
Telofase II. Se forma una nueva envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas, disminuyendo progresivamente el grado de empaquetamiento de la cromatina.
Citocinesis II. Finalmente, la división del citoplasma origina dos células. Como en la meiosis I se formaron dos y cada una realiza la meiosis II, resultan 4 células.
Nota.- A veces no se detecta la intercinesis y la célula pasa de telofase I a profase II. En otros casos, como en la espermatogénesis de algunos insectos, se pasa directamente de la anafase I a la metafase II.
19.- Interprete el esquema adjunto y prediga el resultado.
Se trata de la primera anafase meiótica, o sea, la anafase I, pues tiene lugar la separación de los cromosomas (cada uno con su par de cromátidas) que constituían la tétrada.
Se observa el fenómeno de recombinación homóloga en el par de mayor tamaño. El sobrecruzamiento ha ocurrido durante el paquiteno (profase I) y es muy importante para generar variabilidad genética. En el dibujo se ven dos zonas de material cromosómico intercambiado, lo que sugiere que se formaron dos quiasmas.
El punto grueso en ambos polos puede significar la posición de los centríolos (célula animal). En la unión de cada par de cromátidas hay un circulito que representa la posición del centrómero y de los cinetocoros. El huso está reducido a la mínima expresión, pues sólo se ha dibujado un microtúbulo por cada par de cromátidas.
La célula inicial es diploide, con 4 cromosomas. Por lo tanto, al final de la meiosis resultarían 4 células con 2 cromosomas cada una.
20.- Interprete el esquema adjunto y nombre las partes numeradas.
No se puede saber si estas fases corresponden a la mitosis o a la meiosis II.
La figura A representa la metafase y la B, la anafase. Al separarse las cromátidas del cromosoma metafásico se originan los cromosomas anafásicos.
1 = cromosoma metafásico (duplicado). 2 = cinetocoro. 3 = haz de microtúbulos cinetocóricos. 4 = cromosomas anafásicos.
21.- ¿Qué representa el esquema adjunto? Nombre las partes numeradas.
Biología y Fisiología celular. Omega.
Se trata de un cromosoma metafásico, aunque puede tratarse de la mitosis o de la segunda metafase meiótica.
1 = microtúbulos cinetocóricos.
2 = cromátidas hermanas.
3 = cinetocoros en disposición anfitélica (orientados hacia polos opuestos).
4 = microtúbulos cinetocóricos.
22.- ¿Qué representa la figura adjunta? Nombre las partes numeradas.
Biología y Fisiología celular. Omega.
Este esquema corresponde a la metafase I, es decir, la primera metafase meiótica (en la mitosis nunca se forman tétradas), dando por supuesto que la tétrada se encuentra en el ecuador celular.
1 = tétrada.
2 = cinetocoros en disposición sintélica (orientados hacia el mismo polo).
3 = cromátidas hermanas.
4 = microtúbulos cinetocóricos.
23.- Redacte un breve comentario y esquematice las dos fases posteriores a la adjunta:
Se trata de una metafase, pues hay 3 cromosomas duplicados en el ecuador celular. El punto grueso en cada polo del huso representa el par de centríolos.
Dado que se desconoce el número de cromosomas de la célula inicial, no se puede saber con certeza si es la metafase mitótica o la segunda metafase meiótica.
El esquema de la fase siguiente sería:
Por la razón anterior, este dibujo puede corresponder a la anafase de la mitosis o a la anafase II de la meiosis.
Luego seguiría la telofase y la citocinesis o división del citoplasma:
24.- Dibuje una célula inicial que sea coherente con el esquema de la pregunta anterior.
En la mitosis se originan dos células iguales que la inicial, por lo que ésta es fácilmente deducible. Cada una de las resultantes en el ejemplo anterior tiene 3 cromosomas:
Mitosis: 1 célula (n = 3) —› 2 células (n = 3).
Si se trata de la meiosis debe tenerse en cuenta que el número de cromosomas de las células finales es la mitad que el de la inicial, necesariamente diploide, por lo que ésta tendría 6.
Meiosis: 1 célula (2n = 6) —› 4 células (n = 3).
25.- Interprete el esquema adjunto y dibuje las dos fases siguientes.
Se observan 3 tétradas equidistantes de los centrosomas (huso astral), en el ecuador celular, disposición que corresponde a la primera metafase meiótica. La célula inicial contenía 6 cromosomas, o sea, 3 pares de homólogos (azul, verde y rojo).
Tras la metafase I viene la anafase I, que se caracteriza por la separación de las tétradas y su desplazamiento hacia los polos, quedando así el esquema:
El paso siguiente es la telofase I, formándose una envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas, y la división del citoplasma o citocinesis, resultando dos células:
26.- ¿Qué entiende por ciclo biológico? Cite las diversas modalidades y el tipo de meiosis que llevan asociado.
Se llama ciclo biológico al conjunto de etapas que transcurren desde que un organismo se origina a partir del cigoto hasta que produce sus propios gametos y, mediante la fecundación, dará lugar al cigoto de un nuevo ser vivo.
En el ciclo haplonte tiene lugar la meiosis cigótica o inicial, y en el diplonte, la meiosis gametogénica o terminal. El más complejo es el ciclo diplohaplonte, que se caracteriza por la meiosis esporogénica o intermedia.
27.- Adapte el esquema adjunto para el ciclo haplonte y para el diplonte, indicando qué fases o estructuras son haploides (n) o diploides (2n).
Adaptación del esquema para el ciclo haplonte:
F = fecundación.
M = meiosis cigótica.
Adaptación del esquema para el ciclo diplonte:
F = fecundación. M = meiosis gametogénica.
28.- Exponga las características del ciclo biológico haplonte. ¿De qué seres es propio este ciclo?
En el ciclo haplonte los adultos son haploides y los gametos, tras la fecundación, forman un cigoto diploide, el cual experimenta lameiosis cigótica y a partir de las células resultantes surgirán los adultos.
El ciclo haplonte es propio de algunos protozoos y de ciertos grupos de algas y de hongos.
29.- Exponga las características del ciclo biológico diplonte. ¿De qué seres es propio este ciclo?
En el ciclo diplonte los adultos son diploides y los gametos haploides, puesto que se han sido originados mediante meiosis gametogénica. Tras la fecundación forman el cigoto diploide, a partir del cual se formará otro adulto.
El ciclo diplonte es propio de casi todos los animales, de muchos protozoos y algunas algas y hongos.
30.- Describa el ciclo diplohaplonte e ilustre con un esquema.
En este ciclo tiene lugar la meiosis esporogénica (origina las esporas).
El cigoto diploide, formado al unirse dos gametos (fecundación), origina un organismo diploide llamado esporofito, que mediante meiosis produce esporas (haploides). Estas meiosporas dan lugar a otro organismo haploide llamado gametofito, que formará los gametos haploides.
Esquema (F = fecundación. M = meiosis esporogénica):
Este ciclo tiene lugar en las plantas, en muchas algas y en algunos hongos. Se caracteriza por la alternancia de dos estructuras, una diploide (esporofito) y otra haploide (gametofito).
En los musgos predomina el gametofito y en los helechos, el esporofito, igual que en las plantas superiores o espermafitas. En estas últimas el gametofito es microscópico (tubo polínico y saco embrionario) y vive dentro del esporofito.
31.- ¿Por qué se dice que las plantas superiores realizan una doble fecundación?
Respecto a la fecundación de las angiospermas, hay que recordar que en el tubo polínico se sitúan los dos núcleos espermáticos haploides (n), que son los gametos masculinos. Cuando el tubo se prolonga y entra en contacto con el rudimento seminal, uno de dichos núcleos fecunda a la oosfera (gameto femenino), formando el cigoto diploide (n+n = 2n), proceso que constituye la verdadera fecundación. El cigoto se divide por mitosis y origina un embrión, que permanece alojado en la semilla.
El otro núcleo espermático (n) se fusiona con el llamado núcleo secundario (2n) del saco embrionario, que procede de la conjunción de los núcleos polares. De esta otra unión o “fecundación”, se formará una estructura triploide (n+2n = 3n) a partir de la cual se origina el albumen o endosperma, es decir, el tejido nutricio que, previamente hidratado, utilizará el embrión para desarrollarse durante la germinación de la semilla.
He aquí un par de esquemas tomados de Biología de la célula (Omega):
El tubo polínico originado del grano de polen penetra en los tejidos del estigma, estilo y ovario, alcanzando finalmente el micrópilo del rudimento seminal.
Gametofito femenino (saco embrionario) instantes antes de la doble fecundación. Uno de los núcleos espermáticos se halla dentro del citoplasma de la oosfera; el otro está junto a los núcleos polares, con los que se fusionará para formar el endosperma triploide.
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