6.- NUTRICIÓN, EXCRECIÓN Y COORDINACIÓN

6.1.- NUTRICIÓN Y EXCRECIÓN

6.1.1.- Medio interno

El medio interno es el conjunto de líquidos que posee un organismo fuera de las células, como son la sangre, linfa, ... A través del medio interno se realiza la función de transporte entre el medio externo y las células.

6.1.2.- Necesidad de la constancia del medio interno. Definir Homeostasis.

La homeostasis consiste en mantener constante la composición química y el volumen del medio interno. Al contrario que los animales, los vegetales no excretan casi sustancias al exterior, ya que reutilizan los residuos de su catabolismo para la síntesis de nuevas sustancias.

Esta composición química se mantiene gracias a las siguientes funciones:

• Nutrición. Es el conjunto de procesos por los cuales los seres vivos incorporan las sustancias del medio que los rodea y las transforman en su propia materia viva. Esto ayuda a incrementar ciertas sustancias en el medio para mantener la homeostasis.

• Excreción. Es un proceso que consiste en la eliminación de los productos de desecho originados en el catabolismo, la osmorregulación (regulación de las concentraciones de agua y materiales disueltos en el medio interno) y la ionorregulación (regulación de la concentración iónica del medio interno).

6.1.3.- Reconocer que los intercambios medio interno- medio externo constituyen las funciones de nutrición del animal.

Se entiende por nutrición el conjunto de procesos por los cuales los seres vivos incorporan las sustancias del medio que los rodean y las transforman en su propia materia viva.

La nutrición puede ser de dos tipos:

• Autótrofa. Captan del medio que los rodea sustancias inorgánicas y a partir de estas elaboran sus propios compuestos orgánicos.

• Heterótrofa. Tienen que incorporar moléculas orgánicas ya elaboradas por otros seres vivos, de los que en definitiva dependen.

En la nutrición autótrofa, los vegetales verdes más primitivos, los de organización talofílica, son capaces de incorporar los diferentes nutrientes a través de toda sus superficie, las plantas superiores o cormofíticas captan agua a través de la raíz, especialmente por la zona de maduración o radicular.

Los nutrientes penetran en los vegetales mediante fenómenos osmóticos o de transporte activo, o por el fenómeno de la imbibición, proceso por el que entra en las células gran cantidad de agua, debido a la hidrofilia de los coloides citoplasmáticos.

Los estomas, son aberturas poriformes existentes en las partes verdes de las plantas, principalmente en la cara inferior de las hojas. Constituidos por un orificio u ostiolo y dos células oclusivas alrededor; estas pueden hincharse de agua o, por el contrario, expulsar el agua que contienen. Durante el día, se incrementa la concentración de sustancia dentro de las células oclusivas y por ello aumenta la presión osmótica, de modo que entra agua en ellas.

De noche, el ostiolo se cierra al disminuir la turgencia de la célula oclusiva. Con los estomas abiertos, se facilita el intercambio de gases entre la planta y el exterior.

Las lenticelas, son aberturas naturales que existen en la epidermis suberificada de los tallos leñosos y las raíces. Ponen en contacto el exterior con el tejido parenquimático interno, haciendo fácilmente asequibles el oxígeno y el dióxido de carbono atmosféricos.

Por otra parte, los seres heterótrofos se nutren de cuatro posibles maneras:

• Nutrición Holozóica. Es la típica de los animales. Estos se alimentan de materia orgánica sólida, que deben ingerir, digerir y absorber. Los animales, además, necesitan incorporar sustancias inorgánicas, como el agua, las sales minerales y el oxígeno.

• Nutrición saprofítica. Es la típica de los hongos y bacterias. Estos organismos vierten enzimas digestivas sobre la materia orgánica y, posteriormente, absorben el alimento semidigerido.

• Nutrición parasitaria. Típica de parásitos. Se alimentan de materia orgánica, que toman de un ser vivo denominado huésped.

• Nutrición simbiótica. Típica de parásitos. Los seres que realizan la simbiosis obtienen la materia orgánica de otro ser vivo, el cual también sale beneficiado.

6.1.4.- Enumerar y describir las funciones de los aparatos implicados en el proceso de nutrición de los animales (Digestión, respiración y circulación).

En la nutrición intervienen:

• El aparato digestivo, encargado de incorporar la materia sólida o líquida para ser degradada en el interior del animal mediante la digestión, proceso por el cual se forman principios inmediatos sencillos que pueden ya llegar a las células del cuerpo mediante la absorción y el transporte.

Fases de la función digestiva.

Captura del alimento: Según el tipo de animal:

• Protozoos, rizoprotozoos ... Fagocitosis

• Ciliados, esponjas, rotíferos, moluscos bivalvos... corrientes de agua provocadas por cilios.

• Tunicalos... Filtros mucosos.

• Holoturias, cnidarios... Tentáculos.

• Crustáceos, ballenas... sedas o filamentos.

• Anélidos oligoquetos... ingestión de sedimentos.

• Chinches de campo, abejas... Succión de savia y jugos vegetales.

• Ácaros, insectos, hematófagos, sanguijuelas... succión de sangre.

• Arañas... Succión de alimentos digeridos externamente.

• Cestodos... Captación mediante superficie corporal.

• Cnidarios... ingestión de presas enteras.

• Moluscos gasterópodos, insectos, mamíferos,... rasgado, masticado y troceado de alimentos.

Digestión del alimento. Primero hay una digestión química que consiste en la secreción de enzimas de tipo hidrolítico que atacan a los alimentos para hacerlos más simple como monosacáridos, ácidos grasos, ... Hay dos tipos:

• Intracelular... Protozoos y esponjas. Las partículas alimenticias son englobadas por la célula y digeridas en las vacuolas a las que se vierten las enzimas hidrolíticas de los lisosomas.

• Extracelular... Metazoos triblásticos y animales con tubo digestivo que segrega enzimas.

Absorción. Mediante la cual el quilo atraviesa la mucosa intestinal y pasan a la sangre. La absorción se lleva a cabo en su totalidad en la mucosa del intestino delgado; el cual alarga su longitud. Tipos de absorción: De glúcidos, lípidos, aminoácidos, ácidos nucléicos, otras sustancias.

Formación de heces. Es la transformación de las sustancias resultantes de la digestión en heces destinadas a ser expulsadas.

• El aparato respiratorio, mediante el cual, los seres vivos incorporan a su cuerpo moléculas de oxígeno.

Hay que distinguir entre la respiración interna y la respiración externa. La externa consiste en el intercambio de los gases respiratorios entre el medio ambiente y el medio interno animal: el oxígeno pasa a la sangre, mientras que el dióxido de carbono es expulsado al exterior.

La respiración interna consiste en el proceso gradual de reacción química entre el oxígeno y las pequeñas moléculas orgánicas procedentes del alimento, y se realiza en las mitocondrias.

• El aparato circulatorio, constituye un sistema de transporte de los gases respiratorios entre los procesos interno y externo de la respiración.

Función circulatoria: Hay en invertebrados y vertebrados.

• Invertebrados: · Anélidos: Circulación cerrada con dos vasos longitudinales y varios transversales.

· Moluscos: Circulación abierta con un corazón, consta de ventrículo y una o dos aurículas, situado dentro de la cavidad pericárdica.

· Artrópodos: Circulación abierta con un corazón tubular con paredes musculares perforadas con ostiolos.

• Vertebrados: · Peces: La sangre va desde el corazón a los tejidos, pasando por las branquias. El corazón consta de dos cavidades, una aurícula y un ventrículo. La sangre pasa a la aorta dorsal y llega a todas las partes del cuerpo por un sistema de venas.

· Anfibios: El corazón posee dos aurículas y un ventrículo, En los más evolucionados están separados por los pliegues separatorios. La aurícula derecha recibe sangre de la circulación general y la izquierda de los pulmones.

· Reptiles: Verdadera separación del ventrículo.

· Aves y mamíferos: Un corazón tetracavitorio con dos aurículas y dos ventrículos. La aurícula izquierda recibe sangre de los pulmones y pasa al ventrículo izquierdo; y la aurícula derecha recibe sangre del cuerpo y pasa al ventrículo derecho.

6.1.5.- Reconocer a la excreción como función implicada en la homeostasis.

Los peristaltimos intestinales, al llegar a la válvula ileocal pasan cierta cantidad del quilo al ciego. En el intestino grueso tiene lugar la absorción de agua, que además de hacer que las heces sean semisólidas colabora en la regulación de la cantidad de agua existente en el organismo.

La excreción, eliminando los desechos del catabolismo da lugar a la osmorregulación ( regulación de las concentraciones de agua y materiales disueltos en el medio interno) y la ionorregulación ( regulación de la concentración iónica del medio interno).

6.1.6.- Describir brevemente los procesos de intercambio gaseoso, absorción y transporte de materiales en plantas.

Absorción: Se realiza en la zona pilífera de la raíz, donde el agua y las sales minerales pasan del medio al interior del vegetal por ósmosis y transporte activo y constituyen la savia bruta.

Transporte: En el medio acuático, la planta absorbe los nutrientes por distintas zonas de la superficie y, al mismo tiempo, el agua soporta su peso. En el medio terrestre, la savia bruta asciende por el xilema gracias a la colaboración de tres factores: precisión radicular, cohesión molecular del agua y transpiración.

Intercambio gaseoso: Tiene lugar a través de los estomas, que son poros del envés de las hojas que se abren durante el día y se cierran por la noche. La mayor parte del agua absorbida por las raíces llega a las hojas y se pierde por transpiración para mantener abiertos los estomas y concentrar la savia bruta. Los estomas se encuentran en la corteza del tallo joven y en el tallo viejo están las lenticelas ( de función similar). En invierno las lenticelas se cierran y se interrumpe la transpiración.

6.2.1.- Reconocer la necesidad de procesos de coordinación en los seres vivos.

Las funciones de relación son el resultado de la actividad del conjunto de sistemas que ponen en contacto al individuo con su medio ambiente, con medio interno y externo, con el fin de recibir de ello la máxima información que permita responder de la manera más ventajosa para la supervivencia.

En el curso de la evolución, los seres vivos han ido desarrollando estructuras nuevas para adaptarse cada vez mejor a las condiciones impuestas por el ambiente. El tamaño del animal, el medio donde vivía y el modo de vida fueron tres factores decisivos en el grado de complejidad de los organismos. Esta complejidad supuso cambios en la morfología y en la fisiología, modificaciones que precisaban de sistemas que coordinaran entre sí estos procesos e informaran de las características y variaciones, tanto del medio interno como externo.

6.2.2.- Distinguir entre los sistemas de coordinación (nervioso y endocrino) que poseen los animales.

El sistema nervioso

El sistema nervioso está formado por una compleja red de comunicaciones que permite transmitir impulsos desde los receptores, células especializadas en recibir estímulos hasta los efectores, células especializadas en dar respuesta.

El sistema nervioso está formado por un tipo de célula especializada, neurona, que, yuxtapuesta y conectada mediante sinapsis, forman las vías de conducción, los nervios. Las asociaciones de neuronas constituyen los centros nerviosos en los que se producen la integración de la información y la elaboración de respuestas.

La sinapsis es la unión funcional entre dos neuronas, o entre una neurona y un efector, que permite el paso de información. La sinapsis química transmite la información mediante neurotransmisores que despolarizan la membrana postsinaptica y hace la transmisión unidireccional. Realizada su función, el neuro transmisor es inactivado por enzimas específicos o retorna a la neurona presinaptica. La sinapsis eléctrica se establece entre dos neuronas conectadas mediante un espacio sináptico muy reducido, por lo que el potencial de acción se propaga desde la membrana presinaptica a la postsinaptica. La sinapsis química tiene la ventaja de la unidireccionalidad que permite respuestas bien localizadas y precisas, pero tiene la dificultad de ser una conducción lenta, y la rapidez en las respuestas es fundamental para la supervivencia de los animales.

Los vertebrados tienen un sistema nervioso con posición dorsal y las neuronas están en el encéfalo y la médula espinal que juntos forman el sistema nervioso central. El organismo protege los centros nerviosos con membranas ( meninges) y estructuras óseas; el cráneo protege al encéfalo y la columna vertebral a la médula.

En su desarrollo embrionario el S.N.C. se forma a partir del tubo neural, que se cierra en la parte anterior (cabeza) y origina tres ensanchamientos correspondientes al cerebro anterior, medio y posterior, mientras el resto del tubo neural constituye la médula espinal. Además queda un canal hueco en la médula ( epéndimo) y en el encéfalo, cuatro ventrículos ocupados por el líquido cefaloraquideo.

La agrupación de los axones de las neuronas forma los nervios sensitivos o motores, que desde los centros nerviosos se extienden hasta las vísceras, músculos y superficie del cuerpo formando el sistema nervioso periférico, que tiene nervios craneales y raquídeos.

El bulbo raquídeo, el hipotálamo y la médula y un grupo de nervios craneales y raquídeos regulan las funciones vitales involuntarias. Este conjunto de centros y nervios se llama sistema nervioso autónomo o vegetativo.

El encéfalo se origina a partir de tres ensanchamientos del tubo neural en su parte anterior, de donde surgen el prosencéfalo (cerebro anterior), el mesencéfalo ( cerebro medio) y el romboencéfalo (cerebro posterior).

El prosencéfalo alcanza su máximo desarrollo en los mamíferos y es la parte del encéfalo que realiza las actividades más importantes del organismo. En él hay dos zonas: el diencéfalo y el telencéfalo. De la parte superior del diencéfalo se forma la glándula pineal, que tiene una función fotorreceptora en los anfibios y reptiles; de la parte inferior se desarrollan el hipotálamo y la hipófisis, y de la parte lateral, las vesículas ópticas. El telencéfalo se divide en dos lóbulos que forman los hemisferios cerebrales. Alcanza un gran desarrollo en los mamíferos y sobre todo en el hombre.

El mesencéfalo. En los peces y los anfibios es la zona encefálica más desarrollada. Dirige las actividades del organismo y es el centro donde llegan las fibras de los receptores. En los mamíferos es menos importante.

El romboencéfalo. En él están el mielencéfalo, que forma el bulbo raquídeo y tiene funciones reguladoras sobre la actividad del corazón, los pulmones y el tubo digestivo; y el metencéfalo, en el que está el cerebelo que regula y coordina la contracción de los músculos y el equilibrio, y está muy desarrollado en animales muy activos, como aves y mamíferos.

Médula espinal. Es el centro nervioso protegido por la columna vertebral. En los tetrápodos, está engrosada en las regiones cervical y lumbar. La superficie ventral está recorrida por una fisura y la dorsal por una pequeña depresión llamada septo. Los cuerpos neuronales se agrupan en la parte interna formando la sustancia gris, y las terminaciones nerviosas mielínicas forman la sustancia blanca en la zona externa.

Las fibras del sistema nervioso periférico están conectadas al sistema nervioso central por los nervios craneales y los raquídeos. El sistema nervioso central es el centro de integración de los impulsos nerviosos, mientras el sistema nervioso periférico es el centro de recepción y respuesta de estímulos.

Los vertebrados poseen además el sistema nervioso autónomo que tiene sus centros en la médula, el bulbo raquídeo y el hipotálamo, y posee un importante papel en el mantenimiento de las constantes del medio interno (homeostasis), controlando las actividades involuntarias. Está relacionado tanto con el S.N.C. (ya que las fibras del S.N.A. parten de la sustancia gris de la médula, el bulbo y el hipotálamo) como con el S.N.P. porque las fibras de este parten de los centros nerviosos junto con las raíces motoras de los nervios raquídeos y craneales. Las diferencias del S.N.A. respecto del S.N.C. y S.N.P son: las fibras son motoras, inherban solo vísceras de actividad involuntaria y hacen sinapsis en los ganglios autónomos formando fibras preganglionares y postganglionares.

El S.N.A. posee el sistema simpático y el parasimpático.

Las fibras preganglionares del simpático salen de la médula a nivel de las regiones torácica y lumbar, a través de las raíces motoras anteriores de los nervios raquídeos. Estas fibras establecen sinapsis en los ganglios del sistema simpático situados a ambos lados de la médula espinal. La estimulación del simpático acelera el ritmo cardíaco, contrae las arterias y sube la presión arterial, dilata la pupila, aumenta la secreción glandular, relaja la vejiga, etc...

Las fibras preganglionares del sistema parasimpático parten del encéfalo y de la región sacra de la médula. Las fibras postganglionares del parasimpático son muy cortas por lo que a veces la sinapsis se realiza en el órgano efector.

Las acciones de los sistemas simpático y parasimpático son antagónicas. El parasimpático frena el ritmo cardiaco, disminuye la presión arterial, contrae la vejiga, ...

Sistema endocrino

Una hormona es una sustancia química que se sintetiza en una glándula de secreción interna y ejerce algún tipo de efecto fisiológico sobre otras células hasta las que se desplaza por la sangre. Además de las glándulas endocrinas, el sistema nervioso también produce hormonas. Esta secreción se llama neurosecreción, y la hormona segregada, neurohormonas. La neurosecreción implica: síntesis de neurohormonas en las neuronas, transporte de estas a los axones, y eliminación de las neurohormonas a la sangre.

El sistema hormonal en los vertebrados y en los invertebrados puede ser de dos tipos: Glándulas endocrinas, de origen epitelial, que son la adenohipófisis, el tiroides, el paratiroides, el páncreas, la corteza suprarrenal, los testículos, y los ovarios; y los núcleos neurosecretores del hipotálamo.

6.2.3.- Enumerar y describir el papel de los componentes que intervienen en la coordinación nerviosa: receptores, transmisores, efectores.

El arco reflejo es la unidad de organización fisiológica del sistema nervioso; consiste en una vía que va del receptor (vía sensitiva) al efector (vía efectora) pasando por un centro nervioso. Además de los impulsos inicial y final, en un arco reflejo se generan otros que se transmiten y modifican por medio de los moduladores que operan en los centros nerviosos. La actividad moduladora puede ser:

• De supresión. Algunas neuronas están organizadas de manera que cuando sus dendritas se estimulan por las sustancias químicas emitidas por la neurona anterior, queda inhibida la producción de impulsos.

• De multiplicación. Cuando se suman los impulsos procedentes de neuronas diferentes en la misma neurona, se obtiene una multiplicación del reflejo.

• De selección de canal. Todos los moduladores contienen muchas neuronas aferentes y eferentes. Los impulsos que llegan por las neuronas de entrada (aferentes) no son transmitidos a todas las de salida (eferentes). El resultado de esta selección consiste en que el órgano efector sólo recibe el impulso apropiado para la realización correcta de la función que debe desarrollar.

8. REPRODUCCIÓN Y DESARROLLO

8.1.Ciclo de vida:

El momento en el que se lleva a cabo la meiosis o división reduccional para la formación de los gametos es variable en los distintos organismos; según el momento en el que se produzca se habla de ciclos biológicos o de organismos diplontes, haplontes o diplohaplontes.

8.1.1. Ciclo diplonte: La meiosis se da durante la gametogénesis, formándose gametos haploides. Estos, fecundándose, originan un cigoto diploide, a partir del cual se desarrollara el adulto diploide con células igualmente diploides en las cuales se producirá de nuevo la meiosis, repitiéndose el ciclo indefinidamente, Se da entre otros organismos en el hombre y en casi todos los animales.

8.1.2. Ciclo haplonte: La meiosis se da en el cigoto, a partir del cual se forma el adulto haploide. Este, por mitosis produce gametos haploides. Se da en algunas algas y hongos.

8.1.3. Ciclo diplohaplonte: Se produce una meiosis esporogénica. Las meiosporas (haploides) al germinar, originan el adulto haploide, denominado gamatofito. Este produce los gametos, 1ue mediante fecundación, forman el cigoto diploide. Al desarrollarse el cigoto, se forma el esporofito (diploide) que mediante meiosis produce esporas. Se da en algunas algas y hongos y en los metafitos.

8.2. Reproducción: Es el fenómeno mediante el cual los individuos existentes engendran nuevos individuos. Es una característica común a todos los seres vivos y tiene como objeto la perpetuación de la especie. Existen dos tipos fundamentales de reproducción: la sexual y la asexual, según exista o no intercambio de material genético.

8.2.1. Reproducción asexual o vegetativa: Se realiza sin gametos y sólo intervienen procesos mitóticos. Los nuevos individuos son idénticos al progenitor y pueden surgir a partir de un fragmento de él o partir de una sola célula. Hay seis tipos de reproducción asexual:

• Bipartición: Se da en organismos unicelulares y consiste en la formación de dos individuos pro división de la célula madre en dos partes.

• Pluripartición: Mediante divisiones sucesivas de la célula madre se originan múltiples células.

• Gemación: se da en organismos unicelulares (levaduras) y pluricelulares (poríferos y celentéreos) Los nuevos individuos se forman a partir de yemas pluricelulares o constituidas por una porción del protoplasma celular, que se originan en el cuerpo del progenitor. Las yemas pueden separarse del cuerpo del progenitor o quedar unidas a él dando lugar a una colonia.

• Escisión: Consiste en la división longitudinal o transversal de un organismo en dos o más fragmentos, que se transforman en nuevos individuos.

• Fragmentación: Representa en los vegetales lo que la escisión en los animales.

• Esporulación : Se realiza mediante una sola célula producida pro mitosis. Esta célula se denomina espora agámica o mitospora, para distinguirla de las esporas sexuales, es decir, producidas pro meiosis. Se da en algunas bacterias, hongos, algas y algunos protozoos.

8.2.2. Reproducción sexual: se realiza a partir de gametos originados pro meiosis. Durante la meiosis se produce la recombinación genética, de forma que los cuatro gametos resultantes tendrían normalmente una información biológica distinta, tanto entre sí como respecto a la célula progenitora.

Puede ser que a partir de una gameto surja un nuevo individuo adulto, como sucede en los seres de ciclo haplonte o en la fase haploide de los seres con ciclo haplo-diplonte; o que se precise la fusión de dos gametos formando una célula diploide, llamada cigoto, a partir de la cual surja un nuevo individuo. En este caso la variabilidad genética es much0o mayor.

Cuando son dos individuos los que intervienen en la reproducción sexual, éstos suelen ser morfológicamente distintos, hablándose de sexo masculino o femenino para referirse a ellos.

Cuando los sexos están separados en individuos distintos, se llaman gonocóricos, y si están en uno, éste es hermafrodita.

En los vegetales superiores son especies disicas las que presentan flores masculinas en unos individuos y flores femeninas en otros; son especies monoicas las que poseen flores masculinas y femeninas en el mismo individuo; y son hermafroditas las que poseen flores hermafroditas.

Existen diversos tipos de reproducción sexual:

• Cariogáncica: En la que la función de los gametos la realizan los núcleos. Se da en los protozoos ciliados, que poseen dos núcleos, el micronúcleo (que sufre la cariogamia) y el macronúcleo. Tiene dos variedades: la conjugación en la que existe una recombinación genética entre dos individuos mediante el intercambio de dos núcleos y la autogamia que consiste en la unión de dos núcleos dentro de la propia célula.

• Somatogámica: Consiste en la unión de dos células somáticas produciéndose en primer lugar la fusión de sus citoplasmas y posteriormente de sus núcleos. Este tipo de reproducción sexual se da en los hongos.

• Gametángica: Consiste en la fusión de gametos plurinucleados. Según que los gametangios masculino y femenino sean morfológicamente iguales o distintos, se habla respectivamente, de gametangia isógama y de gametangia anisógama.

• Gamética: Consiste en la formación de nuevos individuos a partir de los gametos. Presenta dos variedades: la anfigonia, que es reproducción gamética con fecundación as partir de la fusión de los gametos, y la partenogénesis, que es reproducción gamética sin fecundación. La anfigonia puede ser a su vez hologamia y merogamia, y la partenogénesis puede ser a su vez gamofásica o cigofásica.

8.3. Reproducción por gametos y por esporas:

8.3.1. Los gametos: Son células haploides con función reproductora que surgen mediante procesos meióticos. Cuando todos los gametos son iguales se denominan isogametos, y el proceso de formación de los mismos recibe el nombre de isogamia. Estos suelen identificarse sexualmente mediante los símbolos + y -. Si son diferentes se llaman anisogameto o heterogametos y se forman mediante la anisogamia o heterogamia. En este caso el anisogameto masculino (microgameto) es más pequeño que el femenino (macrogameto). Una variedad de anisogamia es la cogamia. En este caso los macrogametos son sedentarios y no flagelados, mientras se presente en metazoos y metafitos, principalmente. El macrogameto se denomina óvulo en los metazoos y oosfera en las metafitas, mientras que el microgameto se denomina espermatozoide en los metazoos y anterozoide en los metafitos.

8.3.2. La gametogénesis: Es el proceso de formación de gametos haploides a partir de células germinativas diploides, mediante procesos meióticos que se verifican en las gónadas. La gametogénesis masculina o espermatogénesis da lugar a la formación de espermatozoides, y la gametogénesis femenina u ovogénesis da lugar a la formación de óvulos.

8.3.3. Fecundación: Es la unión de dos gametos de distinto sexo para dar lugar al cigoto. Puede ser de dos tipos:

• Externa: Se realiza en el medio externo (fuera del organismo materno) donde so expulsados los gametos. Se da en la mayoría de animales acuáticos y en anfibios y algunos insectos.

• Interna: Se da en el aparato reproductor femenino. Se sustituye el medio acuático de la externa pro secreciones, para que no seque el espermatozoide y pueda moverse; estas secreciones proceden tanto del macho como de la hembra. Se da en algunos peces y en la mayoría de los animales terrestres. La fecundación interna se realiza generalmente con la copulación, que consiste en la transmisión de los espermatozoides del macho al aparto reproductor femenino mediante la conexión de los órganos copuladores de ambos sexos.

La autofecundación se da en los hermafroditas suficiente, y tiene lugar entre gametos de distinto signo originados en el mismo individuo. En los hermafroditas insuficientes se da la fecundación cruzada.

8.3.4. Reproducción en los espermatofitos: Los espermatofitos se caracterizan por tener una fase diploide o esporofito, y una fase haploide, o gametofito. Comprenden los grupos de angiospermas y de gimnospermas. La reproducción de espermatofitos comprende varias fases. En el esporofito aparecen unas hojas germinales o esporófilos (estambres y carpelos) formando parte de las flores.

8.3.5. Polinización: es el fenómeno mediante el cual el grano de polen es transportado desde el estambre al pistilo. Puede realizarse de varias formas:

En plantas con flores hermafroditas y con periantio más o menos cerrado, la polinización es directa, realizándose del estambre al pistilo de la misma flor.

En los demás casos la polinización es indirecta, pudiendo ser el agente polinizador el aire (polinización anemógama), los insectos (entómaga), algunos animales (zoógama), etc.

8.3.6. Germinación del grano de polen: Una vez que el grano de polen se deposita en el estigma de los pistilos, se produce la rotura de la exina, saliendo el contenido al exterior (precedido por el núcleo vegetativo) envuelto en la intina. As'í8 se forma el tubo polínico que llega al ovario a través del estilo y penetra en el óvulo por el micrópilo. Al formarse el tubo polínico, el núcleo germinativos se divide en un núcleo pedicular basal y en un núcleo espermatógeno, a partir del cual, mediante una nueva división, se forman dos núcleo espermáticos. Una vez conducido el tubo polínico al óvulo, el núcleo vegetativo degenera.

8.3.7. Fecundación: En las angiospermas la fecundación es doble; uno de los núcleos espermáticos (gameto masculino) se fusiona con la cosfera formando el huevo o cigoto (diploide a partir del cual se desarrollará el embrión. El otro núcleo espermático se fusiona con el núcleo secundario (diploide), dando lugar al endosperma o albumen (triploide). En las gimnospermas uno de los núcleos espermáticos se une a la cosfera y otro degenera.

8.4. Meiosis: Es el proceso mediante el cual una célula diploide sufre dos divisiones consecutivas produciendo cuatro células hijas haploides. Se pasa, pues, de una célula con 2n cromosomas a cuatro células con n cromosomas. Si este proceso no se efectuara, después de cada fecundación el nuevo individuo, tendría en sus células los cromosomas del padre más los de la madre, es decir, generación tras generación, de esta duplicación aumentaría indefinidamente el número de cromosomas.

8.4.1. Fases de la Meiosis:

Meiosis I (reduccional):

• Interfase: los cromosomas están desespirilizados, no visibles como tales al microscopio. El ADN se duplica (por lo cual los cromosomas están constituidos por dos cromátidas) El ARNm se sintetiza, y se da la síntesis de proteínas. Partimos, por lo tanto, de 2n cromosomas con dos cromátidas.

• Profase: Es la fase más larga de la meiosis. Al igual que en la mitosis, en esta fase empiezan a empirilizarse los cromosomas, pero se diferencia en que se unen los cromosomas homólogos y se produce la recombinación genética.

• Metafase: el huso acromático está totalmente formado, los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial y unen sus centrómeros a los filamentos del huso.

• Anafase: los filamentos del huso se contraen separando totalmente los cromosomas homólogos y arrastrándolos hacia los polos terminales.

• Telafase: Los cromosomas se agrupan en los polos y se inicia la división citoplasmática. Las células hijas son haploides pues no tienen dos cromosomas sino solo uno, constituido por dos cromátidas unidas por el centrómero. En ocasiones forman envoltura nuclear, los cromosomas se desespirilizan y las células hijas entran en un período de reposo hasta la profase de la segunda división meiótica.

Meiosis II (ecuacional): En esta fase no existe interfase, por lo que no se duplica el material genético.

• Profesa: Desaparece la envoltura nuclear y se produce una duplicación del centriolo, iniciándose la formación del huso.

• Metafase: Los cromosomas se disponen ecuatorialmente y sus centrómeros se fijan a los filamentos del huso.

• Anafase: Los filamentos del huso se contraen, separando las dos cromátidas Aparecen así los dos cromosomas hijos que son arrastrados hacia los polos opuestos.

• Telafase: Se agrupan los cromosomas e inician su desespirilización, se forma la envoltura y se produce la citocinesis o división del citoplasma. Obtenemos así cuatro células con n cromosomas y una sola cromátida.

El significado genético de la meiosis es doble; en ella se reduce a la mitad el material genético que han de transmitir los gametos, de manera que al producirse la fecundación se restaura la constitución cromosómica normal de la especie. El segundo aspecto se refiera a la recombinación genética que se origina como consecuencia del sobrecruzamiento y que es una fuente de variabilidad genética.

8.2.- LA REPRODUCCIÓN SEXUAL. EL DESARROLLO EMBRIONARIO.

8.2.1.- Definir los siguientes conceptos relativos a la reproducción sexual de plantas y animales:

Gameto: célula sexual que se une con otra en el proceso de la fecundación. La célula que resulta de la unión de dos gametos se denomina cigoto; por lo general, éste experimenta una serie de divisiones celulares hasta que se constituye en un organismo completo.

La estructura de los gametos, que también se denominan células germinales, varía mucho. Los organismos sexuales más simples son isógamos, es decir, producen una única clase de gametos. La unión de dos gametos idénticos da lugar a un cigoto. Aunque en apariencia todos los isogametos tienen una estructura similar, se cree que difieren en la composición fisiológica, ya que los gametos que proceden de un mismo individuo no se unen con éxito. Los isogametos más simples, los de hongos inferiores como los mohos, son células pequeñas que crecen en los extremos de los filamentos del cuerpo y que se desprenden cuando maduran. Otros organismos inferiores, como las algas más simples y los protozoos, tienen gametos que se forman a partir de la división del protoplasma de células simples.

Todas las plantas superiores son heterógamas, es decir, producen dos clases de gametos. El gameto femenino se denomina óvulo; el gameto masculino recibe el nombre de espermatozoide. En las plantas, el órgano productor de gametos se denomina gametangio.

Todos los animales y organismos inferiores de tipo animal que se reproducen de forma sexual, excepto unos pocos protozoos, son también heterógamos. Los gametos masculinos reciben el nombre de espermatozoides; los femeninos el de óvulos o huevos. Los órganos de los animales que producen gametos se denominan gónadas y la formación de gametos en las gónadas se llama gametogénesis. Mediante este proceso, el número de cromosomas que existe en las células sexuales se reduce de diploide a haploide, es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula normal de la especie de que se trate. Por ejemplo, el número diploide de cromosomas en el hombre es de 46. Cuando una célula sexual humana se divide para formar dos gametos, cada gameto recibe sólo la mitad, es decir 23, del contenido de cromosomas normal. Este tipo de división celular se denomina meiosis. El número total normal de cromosomas se restaura con la fecundación, cada uno de los gametos que se unen aporta la mitad de los cromosomas que precisa el cigoto.

Fecundación: fusión de los materiales de los núcleos de dos gametos que da lugar a la formación de un cigoto, o embrión. La conjugación es un tipo de fecundación que puede ocurrir en las bacterias, algas y otros organismos inferiores, que se produce por la transferencia o intercambio de material genético entre dos células , o por su fusión en una. En la mayoría de las formas superiores, la reproducción es el resultado de la unión de dos gametos distintos, o heterogametos, uno masculino y otro femenino, y por lo general, el término fecundación se limita a la descripción de este proceso.

El gameto femenino, llamado huevo, óvulo, o célula germinal femenina, es relativamente grande, contiene una reserva de nutrientes (yema y en ocasiones clara), y por lo general, carece de movilidad. Los gametos masculinos, llamados espermatozoides, espermatozoos, o células germinales masculinas, contienen una reserva muy pequeña de alimento, tienen centrosomas, y son móviles. Los gametos tienen sólo una dotación de cromosomas y son, por tanto, haploides; el cigoto que resulta de su unión tiene una dotación cromosómica doble y es diploide.

Cuando el espermatozoide o el óvulo maduro de especies iguales o estrechamente relacionadas entran en contacto, la célula espermática se introduce en el óvulo. Los óvulos de los mamíferos y de muchos otros animales, pueden ser penetrados en cualquier punto de su superficie. Los óvulos de algunos peces, moluscos, insectos y otros organismos están rodeados por una membrana firme y el espermatozoide sólo puede acceder a ellos a través de una apertura, llamada micrópilo, que se localiza sobre la superficie de esta membrana. Por lo general, sólo una célula espermática puede entrar en un óvulo. En la mayoría de las especies la polispermia, en la que más de un espermatozoide logra con éxito entrar en el huevo, es anormal. En tales casos, sólo uno de los espermatozoides participa en la fecundación del huevo. Al iniciarse la mitosis, o multiplicación celular del embrión, el espermatozoide y el núcleo del óvulo se disponen juntos hasta llegar a confundirse. En muchas especies las células germinales masculinas y femeninas son complementarias en muchos aspectos; el óvulo proporciona la mayor parte del citoplasma y nutrientes para el embrión; el espermatozoide aporta el centrosoma activo y el estímulo inicial para la mitosis.

8.2.2 Exponer brevemente las fases generales del desarrollo embrionario de un animal modelo, subrayando los conceptos de segmentación, gastrulación y organogénesis.

Desarrollo embrionario: en los metazoos a partir del zigoto o huevo se produce:

· La segmentación, que consiste en la :

1.- multiplicación de células llamadas blastómeros que forman la mórula.

2.- reorganización celular, apareciendo una cavidad llamada blastocele, transformándose la molécula en blástula.

· La gastrulación consiste en una serie de procesos que van a dar lugar a la formación de tres hojas embrionarias: ectodermo, endodermo y mesodermo.

Esta es la fase de diferenciación celular.

· Organogénesis son los procesos por los que a partir de las hojas embrionarias se forman esbozos primarios de los orgánulos que dan lugar a los órganos definitivos, así:

1.- Del ectodermo se forman: sist. Nervioso, cavidad anal y bucal, epidermis, fosas nasales y glándulas cutáneas.

2.- Del endodermo se forman: Tubo digestivo, glándulas anejas y revestimiento de órganos.

3.- Del mesodermo se forman: Músculos y huesos, dermis, gónadas, aparato excretor y circulatorio.

8.2.3 Explicar los conceptos de diferenciación, especialización y crecimiento.

Diferenciación: Durante o después del crecimiento y los movimientos morfogenéticos, las células se diferencian entre sí en su composición química y estructura. Por ejemplo, en las plantas algunas células se convierten en células del floema o del xilema en el tronco principal, y en los animales algunas pueden convertirse en células hepáticas o musculares. Esta diferenciación celular puede afectar a grupos de células para formar tejidos (muscular o nervioso), que a su vez forman órganos (como el corazón o el cerebro). Algunos tipos de diferenciación parece que se producen sólo después de que hayan tenido lugar un número determinado de divisiones celulares, como es el caso de la formación de las células sanguíneas o células germinales (espermatozoides y óvulos). En otros casos, la diferenciación se produce independientemente de la división celular. Muchas células diferenciadas, como los hematíes o células nerviosas, pierden su capacidad de división. Otras, no sólo pueden continuar diferenciándose, sino que son incluso capaces de indiferenciarse, es decir, de revertir su estado hacia un tipo celular previo, ejemplos de ello son las células regenerativas hepáticas y las musculares.

Crecimiento: El crecimiento es la síntesis de protoplasma nuevo, que se demuestra en el hecho de que el tamaño de las formas adultas es mayor que el del huevo fecundado. En los organismos multicelulares, el tamaño celular se mantiene dentro de límites estrictos, de modo que el aumento de protoplasma está acompañado de divisiones celulares sucesivas. En las bacterias y organismos unicelulares similares, la división celular es la forma de reproducción; las dos células hijas inician una nueva existencia. En los organismos multicelulares, las células divididas se mantienen unidas y se organizan de distintas formas. En animales como los vertebrados, primero se divide la célula huevo y después las células se multiplican mediante síntesis continua de protoplasma y divisiones repetidas para formar las células de todos los tejidos corporales. Con las plantas ocurre lo mismo, con una diferencia importante: las células vegetales están contenidas en paredes duras, y por ello las estructuras que se originan como resultado del crecimiento son rígidas, como los troncos, ramas u hojas. Debido a esta pared celular, su crecimiento está reducido a ciertas zonas más blandas denominadas meristemos, que consisten en células tisulares indiferenciadas que continúan formando las diferentes partes de la planta. La localización característica de estos tejidos embrionarios se halla en los extremos de los brotes, nudos, y en una capa celular (cámbium) en los troncos y raíces.

Especialización: Se produce durante la organogénesis, pues de cada organismo van a salir grupos de células que varían su función para trabajar en los distintos órganos y sistemas..