Célula y reproducción en animales y plantas

TEMA 4: LA PERPETUACIÓN DE LA VIDA

CICLO BIOLÓGICO.

Diferentes etapas a lo largo de la vida de un organismo.

• Fase inicial. En mucho organismos, el ciclo vital comienza con una fase unicelular. En otros casos, el nuevo individuo se origina de un grupo de células desprendidas del progenitor.

• Desarrollo. Cambios de tamaño, diferenciación de estructuras internas, etc. El desarrollo finaliza cuando el nuevo organismo alcanza las características propias de los adultos de su especie, incluida la capacidad de reproducirse.

• Reproducción. Los organismos producen “unidades reproductoras” que darán lugar a nuevos individuos.

CICLO CELULAR:

Conjunto de fenómenos que tienen lugar en el período que se inicia tras la división celular y finaliza al inicio de la siguiente división.

• La interfase. período comprendido entre dos divisiones consecutivas. Replicación del ADN y síntesis del ARN.

• G1

• S (replicación del ADN)

• G2

• Fase de división. Aquella en que se produce la multiplicación celular.

LÍNEA SOMÁTICA Y LÍNEA GERMINAL.

En los organismos pluricelulares:

• Línea somática: Células NO especializadas en la reproducción.

• Línea germinal: Células especializadas en la reproducción:

• Esporas. se desarrollan directamente y, sin unirse, originan un nuevo individuo.

• Gametos. se unen a otro gameto para formar la célula huevo.

MITOSIS.

Comienza al final del período G2 . División del núcleo, en la que se separan las dos copias del ADN para formar otros dos con la misma información genética. Las dos células hijas reciben una copia integra del ADN materno, por tanto, tienen el mismo número y los mismos cromosomas que la célula materna.

• Profase. La envoltura nuclear empieza a romperse, y la cromatina empieza a condensarse.

• Células animales: el centriolo (duplicado) se divide, y cada centriolo hijo emigra a un polo. Entre ambos, se organiza un sistema de microtúbulos que dará lugar al huso acromático.

Al final de esta fase, la envoltura nuclear desaparece.

• Metafase. Los cromosomas se hacen visibles: están replicados en dos cromátidas. Se unen a los microtúbulos del huso por un punto cercano al centromero y emigran al plano ecuatorial. Se ordenan formando la placa metafásica.

• Anafase. Los microtúbulos del huso se acortan, separando las cromátidas de cada cromosoma y arrastrando una cromátida hacia su polo. En el desplazamiento, los brazos se retrasan adquiriendo forma de V.

• Telofase. Las cromátidas, convertidas en cromosomas hijos y situadas en las proximidades de los polos, se rodean de una nueva membrana nuclear y comienzan a descondensarse. Desaparece el huso y, al final, quedan constituidos los dos núcleos hijos.

MITOSIS Y NÚMERO DE CROMOSOMAS.

El número de cromosomas es constante y característico en todas las células somáticas de cada especie. En las diploides, cada cromosoma tiene un homólogo (2n cromosomas). En las especies haploides, la dotación cromosómica está constituida por n cromosomas.

Mediante la mitosis, cada célula hija recibe una cromátida de cada cromosoma.

CITOCINESIS.

División del citoplasma.

• Células animales. A la altura del plano ecuatorial del huso acromático, se forma un anillo de filamentos contráctiles que se van estrechando hasta separar las dos células.

• Células vegetales. Se forma un tabique de separación (fragmoplasto), a partir de vesículas derivadas del aparato de Golgi.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL.

Los descendientes son copias genéticamente idénticas a su ÚNICO progenitor. Se divide el organismo en dos porciones, cada una de las cuales constituirá un individuo independiente. Sólo un individuo puede producir una gran cantidad de descendientes.

• Bipartición. En organismos unicelulares (moneras, protoctistas). La unidad reproductora es toda la célula y la reproducción se produce por la división de esta única célula.

• Gemación. En organismos unicelulares (levaduras). Variedad de bipartición, en la que el citoplasma se divide desigualmente.

En organismos pluricelulares (vegetales, esponjas) se separa un grupo de células del cuerpo del progenitor, una yema, que dará lugar a un nuevo individuo.

• Regeneración. Organismos capaces de volver a formar las partes perdidas como consecuencia de una lesión (salamandras, lagartijas).

• Escisión o fragmentación. Rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos, cada uno de los cuales dará lugar a un individuo completo (algas filamentosas).

• Esporulación. En organismo unicelulares (esporozoos) y en casi todos los vegetales. Serie de divisiones sucesivas del núcleo de una célula materna. Cada núcleo hijo se rodea de citoplasma y se aisla mediante una membrana. Finalmente son liberadas (esporas).

REPRODUCCIÓN SEXUAL.

Los descendientes presentan una combinación nueva de caracteres que los hace genéticamente únicos. Hay dos progenitores.

• Formación de gametos. Células especializadas, vehículo de transporte del ADN de los progenitores. Son células haploides, con la mitad del número de cromosomas que las originales.

• Formación del cigoto. Mediante la unión de los gametos (fecundación) y la fusión de sus núcleos (cariogamia), restaurándose el número de cromosomas característico.

• Desarrollo del cigoto. El cigoto se divide por mitosis y origina un individuo que poseerá características de ambos progenitores.

Según la morfología de los gametos:

• Isogamia. En protoctistas y hongos. Los dos tipos de gametos son morfológicamente iguales, aunque de comportamiento distinto.

• Anisogamia. Dos tipos de gametos morfológicamente distintos.

• Femenino. Inmóvil, de gran tamaño. ÓVULO y OOSFERA.

• Masculino. Móvil, pequeño. ESPERMATOZOIDE y ANTEROZOIDE.

Los gametos se forman en órganos especiales gónadas y gametangios.

UNISEXUALIDAD Y HERMAFRODITISMO.

Unisexual o dioica. Los sexos están separados en dos individuos distintos (masculino y femenino). Es frecuente el dimorfismo sexual.

Hermafrodita o monoica. Los individuos son portadores de ambos tipos de gónadas (o gametangios) y producen los dos tipos de gametos. Es frecuente en organismos que viven fijos o son lentos. Siempre que sea posible, la autofecundación se evita mediante la fecundación cruzada, dos individuos hermafroditas se aparean y fecundan mutuamente.

MEIOSIS.

Su función es evitar la duplicación cromosómica que se produciría de generación en generación. En algún momento del ciclo biológico de las especies que se reproducen sexualmente, el número de cromosomas se reduce a la mitad (reducción cromosómica).

El material nuclear se replica una vez y posteriormente se divide dos veces, obteniendo cuatro células haploides. Cada cromosoma tiene información procedente de ambos progenitores, los núcleos producidos contienen una nueva combinación de genes.

• Primera división meiótica.

• Profase I.

• El ADN (ya duplicado) se condensa y los cromosomas se hacen visibles (replicados en dos cromátidas).

• Cada cromosoma se aparea longitudinalmente con su homólogo (sinapsis)

• Las dos cromátidas homólogas adyacentes se unen en algunos puntos (quiasamas). Ahí se rompen filamentos de las cromátidas homólogas y se intercambian segmentos de ADN entre ellas.

• El entrecruzamiento origina cromosomas con nuevas combinaciones de genes.

• Metafase I. Los pares de cromosomas homólogos emigran al plano ecuatorial del huso, da lugar a la placa metafásica doble. formada por pares de cromosomas homólogos.

• Anafase I. Se separan los cromosomas homólogos, yendo uno de cada par a un polo diferente.

• Telofase I. Se forman los núcleos hijos, recibiendo un solo juego de cromosomas homólogos replicados en dos cromátidas.

• Segunda división meiótica. Separar las cromátidas de cada cromosoma.

• Metafase II. Los cromosomas de las células hijas se alinean en el plano ecuatorial, dando lugar a la placa metafásica sencilla.

• Anafase II. Se separan las cromátidas hermanas de cada cromosoma y emigran a sus respectivo polo.

• Telofase II. Se forman los núcleos de las cuatro células hijas.

GAMETOS Y ESPORAS.

La meiosis tiene lugar en algunas células diploides especializadas. Se obtienen cuatro células haploides que pueden ser:

• Gametos. Célula haploide que, normalmente, se unirá a otro para originar un cigoto diploide.

• Esporas (meiospora). Célula que puede originar (por mitosis) un organismo haploide sin necesidad de unirse a otra célula. Este haploide, puede producir gametos (por mitosis) que se unirán para originar un nuevo organismo diploide.

CICLOS BIÓLOGICOS.

• Ciclo haplonte. En organismo haploides (n) como protoctistas y muchos hongos. La meiosis tiene lugar inmediatamente después de la fecundación, tras la formación del cigoto diploide.

• Ciclo diplonte. Organismos diploides adultos. La meiosis tiene lugar al formarse los gametos. Las células adultas son diploides y los gametos maduros son haploides.

• Ciclo diplohaplonte. Propio de organismo que presentan alternancia de fases. Se da en los musgos, helechos y se produce al formarse las esporas.

TEMA 5: LA REPRODUCCIÓN SEXUAL EN ANIMALES Y PLANTAS

SISTEMAS O APARATOS REPRODUCTORES.

Su misión es formar los gametos. En los animales que transfieren los gametos del macho a la hembra, existen órganos y conductos especiales.

• Órganos sexuales primarios (gónadas).

• Masculinos: Testículos.

• Femeninos: Ovarios.

• Hermafroditas: Ovotestes.

• Órganos sexuales secundarios (accesorios). Vías genitales, útero, vagina y órganos copuladores.

Aspectos particulares:

• En algunos invertebrados (insectos) hay un receptáculo seminal, donde se depositan los espermatozoides tras la cópula y se liberan a medida que salen los óvulos.

• En los vertebrados, los aparatos genital y excretor están muy relacionados (en los machos) con un conducto común de salida.

• En los animales más sencillos (anélidos marinos) los gametos son liberados tras la ruptura de las paredes del propio organismo.

FORMACIÓN DE GAMETOS (GAMETOGÉNESIS)

De una célula diploide, conseguir una haploide.

• Fase de proliferación o multiplicación. Las células generativas se dividen por sucesivas mitosis para formar células madres diploides (2n) de los futuros gametos (espermatogonias y oogonias).

• Fase de crecimiento. Las espermatogonias y oogonias crecen y se transforman en espermatocitos y oocitos de primer orden (diploides).

• Fase meiótica o de maduración. Los espermatocitos y oocitos de primer orden entran en mitosis.

• Fase de diferenciación. Se forman los espermatozoides y óvulos definitivos.

LA FECUNDACIÓN.

Proceso de fusión de los gametos para formar el cigoto. Según el lugar, hay:

• Fecundación externa. Animales acuáticos. La hembra expulsa los óvulos SIN fecundar y después el macho libera los espermatozoides que los fecundan.

• Fecundación interna. Animales terrestres. Es necesario el apareamiento entre macho y hembra. Los machos poseen un órgano copulador que introduce los espermatozoides en las vías genitales femeninas. Los hay que se aparean poniendo en contacto sus orificios reproductores y también los espermatótrofos.

MECANISMO DE LA FECUNDACIÓN.

El espermatozoide perfora la membrana del óvulo gracias a las enzimas del acrosoma. Después se fusionan las membranas de los dos gametos y la cabeza del espermatozoide entra en el óvulo, que forma su membrana de fecundación para evitar la polispermia.

Una vez dentro, el pronúcleo masculino y el pronúcleo femenino se fusionan (cariogamía) para formar el núcleo del cigoto.

FECUNDACIÓN Y DESARROLLO.

Según el lugar de la fecundación y del desarrollo del cigoto:

• Ovípara. Los huevos (fecundados o no) son expulsados al exterior. Fecundación externa y algunos de fecundación interna (aves).

• Ovovivípara. Los huevos se desarrollan en la hembra, que le da albergue y protección. Fecundación interna (algunos peces y reptiles).

• Vivípara. Los huevos se desarrollan en la hembra, que lo nutre durante su desarrollo. Fecundación interna (mamíferos, algunos peces y reptiles).

DESARROLLO EMBRIONARIO.

Proceso por el cual se forma un nuevo individuo a partir de la célula huevo.

• Segmentación. Proceso inicial. Serie de divisiones celulares consecutivas a partir de la célula huevo. Las células resultantes (blastómeros) dan lugar a un embrión formado por una masa esférica de células (mórula).

• Gastrulación. Se producen desplazamiento y plegamiento en la blástula que dan lugar a un embrión llamado gástula. Presenta dos paredes (hojas embrionarias).

• Ectodermo (pared externa)

• Endodermo (pared interna)

Los animales que terminan su desarrollo aquí (esponjas, medusas), se llaman diblásticos (con simetría radial).

El endodermo delimita una cavidad (arquenterón) que comunica con el exterior por un orificio, el blastoporo.

• Formación del mesodermo y el celoma. Se forma una tercera hoja embrionaria (mesodermo) entre el ectodermo y endodermo. Los animales que alcanzan este estadio se llaman triblásticos (con simetría bilateral). El mesodermo está constituido por:

• Hoja parietal, se suelda al ectodermo

• Hoja visceral, se suelda al endodermo.

Entre ambas hojas queda la cavidad general del cuerpo de los organismo triblásticos: el celoma.

Existen dos modelos básicos de desarrollo:

• Protóstomos. (anélidos, moluscos, artrópodos...). La boca del nuevo individuo se forma a partir del blastoporo, la primera abertura del embrión.

• Deuteróstomos. (equinodermos y corbados). La boca se abre después, en un lugar diferente al blastoporo.

• Organogénesis. El desarrollo embrionario termina con la formación de los órganos. Las células embrionarias, adquieren formas y estructuras específicas, para formar los tejidos, que se organizan para constituir los órganos. El destino de las hojas es:

• Ectodermo.

• Epidermis de la piel y órganos anejos (pelos, plumas...)

• Tejido nervioso

• Células receptoras de los órganos sensoriales.

• Ectodermo.

• Revestimiento epitelial de los tubos digestivos y respiratorio

• Glándulas digestivas

• Mesodermo.

• Capa dérmica de la piel

• Revestimiento de las cavidades internas

• Corazón y demás órganos del aparato circulatorio

• Aparato excretor

• Gónadas

• Tejido esquelético

• Tejido muscular