TEMA 18 - B

REPRODUCCIÓN SEXUAL EN LOS VEGETALES

• Reproducción en talofitas: las talofitas se reproducen con ayuda del agua. Corresponde a las algas, que no tienen tejidos diferenciados. Estas plantas son diplohaplontes y se reproducen sexual y asexualmente. La reproducción asexual por esporos o trozos de plantas.

Su reproducción sexual es por unión de gametos. Pueden ser células iguales a las del cuerpo. La conjugación se produce cuando hay dos filamentos de algas próximos y en uno de ellos se forma un puente citoplasmático que contacta con una célula del filamento próximo, a través del puente se guía el núcleo, que se une con el otro y forma un nuevo individuo.

Cuando se forman gametos estos son parecidos y móviles, que salen al agua y allí se unen y dan origen a un nuevo individuo.

• Las briofitas, que se forman a partir de las algas en la evolución, son los musgos y viven en zonas húmedas, son las primeras en tener tejidos, pero no partes diferenciadas. Estas son diplohaplontes. Tienen la fase de gametofitos más desarrollada que la de esporofito. Creciendo el esporofito sobre el gametofito.

Partimos de una planta de musgo, este musgo es un gametofito y sus células son haploides. En las falsas hojas se forman unas cavidades, los gametangios, que pueden ser anteridios, que forman anterozoides, o arquegonios, que forman oosferas.

Los anterozoides cuando están maduros abandonan el anteridio y penetran en el arquegonio. Se fusionan con la oosfera y se origina un cigoto diploide. Allí se multiplica por mitosis, germina y forma un esporofito diploide. En la parte alta del esporofito se forma el esporangio.

En el interior de este se produce la meiosis y se obtiene unas esporas haploides. Cuando está maduro el esporangio se abre y una espora cae al suelo donde germina formando un gametofito, un musgo.

• Las Pteridofitas (helechos) están más desligadas del agua pues sólo la necesitan para reproducirse. Son diplohaplontes y no tienen ni raíz, ni tallo, ni hoja sino rizoides, cauzoides y frondes. No tienen tejidos diferenciados claramente. En ellas el esporofito está mas desarrollado que los gametófitos pero estos forman plantas independientes.

Partimos de una planta de helecho diploide. Esta es un esporofito. En el fronde se localizan unas soros por debajo en los que en su interior hay unos bultitos que son los esporangios. En el interior de estos se produce la meiosis y se forman esporas haploides.

Cuando las esporas están maduras los esporangios se abren y las sueltan, estas germinan y forma una planta pequeña, el prótalo, que es el gametofito. Por debajo del prótalo se forma una estructura en forma de bolsa, que es un anteridio y otra en forma de botella que es un arquegonio. En el anteridio se forma anterozoides y en los arquegonios se forman oosferas.

Cuando los gametos están maduros, el anterozoide va al arquegonio aprovechando el agua y uno penetra en él y se une a la oosfera dando origen a un cigoto diploide. El prótalo se seca y el cigoto crece hasta que forma un filamento enrollado y al final un helecho.

• Cormofitas o espermafitas: se desligan del agua, tienen raíz tallo y hoja con tejidos diferenciados. Son diplohaplontes. Su esporofito está más desarrollado que su gametofito. El gametofito crece encima del esporofito.

• La flor: la flor es el órgano reproductor de las espermafitas. Se distinguen varias partes:

• Pedúnculo floral: une la flor con el tallo.

• Receptáculo floral: sobre él se disponen las piezas de la flor.

• Periantio:

• Externo: forma el exterior de la flor, puede no estar en algunas plantas. Está formado por dos verticilos:

• Verticilo externo: es el cáliz de la flor, formado por sépalos que son verdosos.

• Verticilo interno: piezas que constituyen la corola, formado por pétalos.

• Interno: son los órganos reproductores y está presente en toda espermafita. Está formado por:

• Androceo: órganos reproductores masculinos. Formado por estambres.

• Gineceo: órganos reproductores femeninos. Formado por carpelos.

• Androceo: está formado por los estambres, que son unas piezas que se insertan en el receptáculo. En general un estambre tiene dos partes.

• Filamento: se une al receptáculo y es estéril

• Antera: es la parte fértil del estambre. Está dividida en dos tecas y cada teca en dos sacos polínicos. Allí se produce la meiosis y se forman granos de polen.

• Un grano de polen es una célula más o menos esférica que tiene dos cubiertas:

• Exina: es la externa y de una rugosidad determinada.

• Intina: es la interna y es lisa.

• Dentro de estas se encuentra el citoplasma que tienen 2 núcleos haploides, uno es el vegetativo y tiene la finalidad de guiar al tubo polínico. El otro es el generativo o germinativo, que por mitosis formará 2 núcleos espermáticos o anterozoides.

• Gineceo: está formado por uno o varios carpelos. El carpelo tiene tres partes:

• Ovario: es la parte ensanchada que se une al receptáculo.

• Estilo: es la parte estrecha.

• Estigma: es la parte abierta y ensanchada.

• En el interior del ovario están los óvulos y a la forma de colocarse los óvulos se llama placentación que puede ser variada. La placenta es la zona donde se une el óvulo con el ovario. El estrechamiento por el que el óvulo se une a la placenta es el funículo. Un óvulo está rodeado por 2 cubiertas:

• Primina: la exterior.

• Secundina: la interior.

En la parte superior, el óvulo tiene el micrópilo que es un orificio. Todo el interior está relleno de células que forman la nucela (diploide) Una célula que está bajo el micrópilo sufre la meiosis y forma 4 células haploides de las que tres se degeneran y una (la megaspora) aumenta de tamaño y forma el saco embrionario. El núcleo se divide tres veces por mitosis formando 8 núcleos en dicho saco que se disponen de esta forma: dos a los lados del micrópilo (sinérgidas), 3 en la parte profunda (antípoda), 1 bajo el micrópilo (oosfera) y dos en medio que forman el núcleo secundario que termina por fusionarse y formar una célula única.

• Fecundación: el anterozoide se coloca encima del estigma del carpelo y debido a una sustancia del estigma y otras producidas por las sinérgidas, la exina se rompe y la intina empieza a prolongarse formando un tubo polínico que va creciendo a lo largo del estilo. A través del tubo polínico desciende el núcleo vegetativo que lo guía al micrópilo y detrás desciende el núcleo generativo que por mitosis forma dos núcleos espermáticos o anterozoides.

• Cuando el tubo polínico llega al micrópilo el núcleo vegetativo se descompone y los anterozoides penetran en el saco embrionario y ocurre una doble fecundación. Un anterozoide se une con la oosfera y forma un cigoto diploide, el otro se une con el núcleo secundario y da origen al endosperma triploide que sirve de alimento al embrión durante su desarrollo.

• Ciclo biológico de la Angiospermas

Partimos de una planta en sí, un esporofito diploide. En esa planta se forman las flores, que son esporofitos diploide. En estas se forman los microesporangios, que son masculinos, y los macroesporangios, que son femeninos. Los microesporangios son los sacos polínicos y los macroesporangios son los óvulos. En los esporangios se forma por meiosis las esporas. En los microesporangios se forman microsporas masculinas (granos de polen) y en los macroesporangios se forman macrosporas (megaspora)

Si la espora germina da origen a un gametofito. La microspora forma un gametofito masculino (tubo polínico) y la macrospora forma un gametofito femenino (saco embrionario)

En el gametofito masculino se forma un gameto masculino y en el gametofito femenino se forma un gameto femenino. Los gametos masculinos son los anterozoides y se forman 2, son haploides. Los gametos femeninos son la oosfera y el núcleo secundario.

Un anterozoide se une con la oosfera y forma el cigoto, que da origen al embrión. Otro anterozoide se une al núcleo secundario y forman el núcleo del endosperma o albumen que da origen al endosperma o albumen. El conjunto del embrión y el endosperma forma la semilla.

• El fruto y la semilla:

El fruto es el ovario transformado y maduro que en su interior contiene la semilla. Tiene varias partes:

• Pericarpio: es la parte del fruto que envuelve a la semilla y la protege. Tiene tres partes:

• Epicarpio: parte más externa.

• Mesocarpio: parte media y a veces carnosa.

• Endocarpio: Es el hueso, la parte dura e interna.

• Semilla: es el óvulo fecundado transformado en maduro. Está formado por dos cubiertas. La más externa es la testa y la más interna es el tegmen que proceden de la primina y la Secundina respectivamente. Por dentro tiene el embrión y el endosperma. El embrión procede de la multiplicación del cigoto y dará origen a la nueva planta. El endosperma o albumen rodea al embrión y le sirve de alimento durante su desarrollo. El embrión tiene varias partes:

• Radícula: dará origen a la raíz

• Plúmula: dará origen al tallo de la planta.

• Gémula: será la yema terminal.

• Cotiledones: son 2 masas de células que serán las dos primeras hojas de la planta.

• Las plantas con 2 cotiledones son las cotiledóneas y las que pierden un cotiledón a favor de otro son las monocotiledóneas. Existen varios criterios para diferenciarlas:

• Viendo la semilla

• Los granos de polen de las monocotiledóneas tienen 1 estría y las de las dicotiledóneas tienen tres estrías.

• Las monocotiledóneas tienen raíz fasciculada (sin tallo central) y las dicotiledóneas tienen raíz no fasciculada (con tallo central)

• Las monocotiledóneas tienen hojas paralelinervias y las dicotiledóneas tienen hojas palminervias o perinervias.

• Las monocotiledóneas tienen verticilos florales trímeros (múltiplos de tres) y las dicotiledóneas tienen verticilos florales tetrámeros o pentámeros.

• Ciclo biológico de las gimnospermas

• Las gimnospermas no tienen ovario, simplemente tienen el óvulo desnudo. Las flores son unisexuales y las plantas pueden ser unisexuales monoicas, con flores masculinas y flores femeninas en la misma planta; o también pueden ser dioicas, con flores de un único sexo en cada planta.

• La fecundación es simple y no forman fruto ya que no tienen ovario.

• TEMA 19

• LA HERENCIA BIOLÓGICA

• Introducción

• La genética es una rama de la biología que se desarrolló por el siglo XX y estudia la transmisión de los caracteres. Aunque la transmisión se conocía muchísimo antes, pues es evidente que el parentesco entre especies va siendo mayor a medida que nos acercamos en la escala evolutiva. Esta transmisión de caracteres se utilizaba cruzando razas para obtener mejoras en el descendiente.

• También se sabía que los hijos debían tener algo para parecerse tanto a sus padres. Esto hizo pensar en que la sangre era la portadora de los caracteres.

• En la actualidad se sabe que la herencia biológica se transmite en los genes, a esa información se le llama información genética y la ciencia que estudia los genes se llama genética.

• Un gen puede tener denominaciones distintas:

• Según la biología molecular un gen es un trozo de ADN que lleva la información necesaria para la formación de una proteína.

• Según la genética un gen es una unidad de herencia que produce en un individuo o en sus descendientes una característica que puede ser observada.

• Pero lo que es descendiente recibe de sus progenitores es un gen, no una característica. Existen varios tipos de caracteres en el individuo:

• Los caracteres adquiridos son los que se adquieren a lo largo de la vida por hechos ocurridos en esta. No son heredables.

• Los caracteres congénitos son con los que nace el individuo, pero pueden ser debidos a una circunstancia por lo que no serían heredables.

• Los caracteres genéticos son los que van en los genes, los heredables.

• Mendel

• Mendel, que vivió a finales del siglo XIX es el iniciador de la genética de una forma rigurosa. Mendel tuvo varios aciertos en sus investigaciones:

• Utilizó seres vivos con bastante descendencia y reproducción rápida, los guisantes.

• Se fijó en caracteres fácilmente observables.

• Se fijó en la transmisión de uno o dos únicos caracteres.

• Aplicó un método estadístico a los descendientes que se obtienen.

• Cuando estudió la transmisión de 2 caracteres resultó que no estaban en el mismo cromosoma.

• Conceptos de genética

• Genotipo: Es la dotación genética del individuo para un carácter, también se puede utilizar para designar el conjunto de genes de todo un individuo, pero para esto es mejor utilizar la palabra genoma.

• Fenotipo: expresión observable del genotipo. También se suele utilizar para designar al conjunto de características observables, pero es mejor usar fenoma.

• Alelo: cada una de las variables génicas que determinan un carácter. Las formas que pueda haber, no las dos que tenga el individuo.

• Homocigótico: se dice que un individuo es homocigótico o de raza pura para un carácter cuando los alelos que determinan dicho carácter son iguales.

• Heterocigótico o híbrido: cuando los dos alelos que forman un carácter son diferentes.

• Relaciones de dominancia

• Herencia dominante: se llama herencia dominante cuando existe un gen dominante, un gen dominante es el que se manifiesta siempre que está presente. Un gen recesivo es el que se manifiesta sólo en estado homocigótico.

• Herencia intermedia: se da en genes que presentan dominancia intermedia. Los heterocigóticos presentan un carácter intermedio entre los dos homocigóticos.

• Codominancia: se presenta cuando el fenotipo del híbrido presenta los caracteres de los dos homocigóticos pero sin mezcla.

• Dominancia distinta: En el híbrido no aparece ninguna de las características de los homocigóticos.

• Leyes de Mendel

• 1ª ley de Mendel: ley de la uniformidad de los híbridos:

• “Siempre que se cruzan 2 individuos homocigóticos distintos para un carácter, los individuos de la primera generación filial son iguales genotípica y fenotípicamente”.

• 2ª ley de Mendel: ley de la disyunción de los alelos:

• “Los alelos que están juntos en un individuo en una generación se transmiten de forma independiente. Por lo que en la siguiente generación aparecen caracteres ocultos en la generación F1”.

• 3ª ley de Mendel: ley de la transmisión independiente de los caracteres:

• “Los caracteres juntos en una generación se separan y se transmiten independientemente a la siguiente generación”

• Teoría cromosómica de la herencia

Esta teoría permite interpretar la genética gracias a una serie de conocimientos que se han adquirido. Se resume en varios puntos:

Los factores hereditarios son los genes y esos genes están en los cromosomas. Ocupan un lugar concreto dentro del cromosoma, llamado locus. Los genes están a lo largo de los cromosomas, a los que están situados en un mismo cromosoma se les llama genes ligados. Los genes ligados no cumplen la tercera ley de Méndel, porque lo que se hereda no son en verdad los genes, sino los cromosomas, por tanto todos los genes ligados a un mismo cromosoma se heredarían. Esto hace que no se cumpla la 3ª ley. Pues se heredan las cromátidas enteras en la meiosis.

Sin embargo la 3ª ley se cumple en algunos casos en los que los genes están ligados, y más veces de lo que cabía esperar. Esto se debe a que en la primera mitosis de la meiosis se unen los cromosomas homólogos y se forman las tétradas, en las que se pueden producir quiasmos, es decir, entrecruzamientos y sobrecruzamientos entre las cromátidas homólogas por lo que hay un intercambio de material genético.

• Mendelismo completo o variaciones en el modelo mendeliano

A lo largo de la historia se ha ido modificando las leyes mendelianas para adaptarlas a los nuevos conocimientos los principales puntos son:

• Las leyes no se dan dependiendo de la dominancia.

• Las leyes no se dan pues existen genes ligados y recombinaciones.

• Las leyes no se dan en el caso de la epistasia, el alelismo múltiple, etc.

• Epistasia: Es el enmascaramiento del fenotipo correspondiente a un gen hipostático debido a la presencia de otro gen no alelo suyo llamado gen epistático. Como por ejemplo el gen hipostático del color de los pétalos y el gen epistático de la presencia o no de pétalos.

• Alelismo múltiple: una serie alélica son un conjunto de alelos que determinan un carácter. Al fenómeno que ocurre debido a la gran cantidad de alelos se le llama alelismo múltiple. Como por ejemplo el color de pelo de los conejos que puede ser de cuatro tipos siendo cada uno dominante sobre otro. Otro ejemplo de alelismo múltiple sería el grupo sanguíneo.

• Genes letales: Los genes letales son cualquier gen que produce la muerte antes de la edad reproductora. Los genes deletéreos son los que producen defectos que limitan el desarrollo o crecimiento del individuo. Al conjunto de los genes letales y los genes deletéreos de una población se les llama carga genética y suelen manifestarse en estado homocigótico. Un ejemplo de esto se da en algunos individuos de los que se esperaba obtener una proporción 3:1 pero de la que se obtiene 2:1 pues al aparecer el gen dominante en estado homocigótico el individuo moría.

• Herencia poligénica: La herencia poligénica consiste en que un carácter puede estar determinado por más de una pareja de alelos y al estar estos en diferente cromosoma aparece la variabilidad dentro de las poblaciones. Esto se puede estudiar en el histograma por la curva de Gaus que tiene forma de campana y demuestra la variabilidad en función de un carácter para esa población. En el eje x se representa la intensidad del carácter y en el eje y se representa la frecuencia con que se pueden dar dichos casos. En esta curva el mayor número de frecuencia se encuentra en la intensidad media. Un ejemplo de herencia poligénica es la herencia del color de la piel que va determinado por 5 o incluso 7 pares de alelos.

• Determinación del sexo:

En las especies de reproducción sexual aparecen 2 tipos de individuos, machos y hembras, que se diferencian en el tipo de gametos que producen. Además en muchas especies aparecen caracteres sexuales secundarios que crean el dimorfismo sexual que en general hace al macho más vistoso debido a que debe aparearse y defender su territorio.

Existen 2 tipos de determinaciones para que un individuo sea macho o hembra:

• Determinación ambiental: va condicionada por el medio ambiente. Ej. :

• Los gusanos marinos tienen un dimorfismo sexual muy acentuado en el tamaño. Al poner la hembra los huevos unos caen al agua y otros quedan pegados al cuerpo de esta, los que son soltados al agua se desarrollan como hembra y los que quedan pegados al cuerpo de la madre se desarrollan como macho. Esto va determinado por la concentración de CO2 y al haber más CO2 se crearán más machos. Las hormonas femeninas hacen que los huevos que se quedan pegados sean machos.

• En algunos casos esto depende de la temperatura de incubación. Al ser la incubación a una Tª mayor que 27º se formará un macho, y al ser a menos de 27º se formará una hembra.

• Otros huevos se desarrollan dependiendo del sexo de los individuos de una población en esa zona debido a unas hormonas que se segregan.

• Determinación genética: se debe a los genes o a los cromosomas:

• Génica: se da en plantas, insectos… Esta determinación se debe a una pareja de alelos. Si el gen es homocigótico se creará un macho y si es heterocigótica se creará una hembra. Otras se deben a si el individuo es haploide o diploide.

• Cromosómica: es la más común y se debe a al existencia de cromosomas sexuales. Los cromosomas sexuales son unos cromosomas iguales o diferentes y los demás cromosomas son los somáticos o los autosomas. Los cromosomas sexuales suelen ser una pareja que puede estar compuesta de dos iguales o dos diferentes. Los cromosomas X son más grandes y los cromosomas Y son más pequeños.

• En mamíferos las hembras tienen XX y los machos XY.

• En saltamontes no existe Y, por lo que los machos son X y las hembras XX.

• En las aves las hembras son XY y los machos XX.

• En otras especies el sexo va determinado por la relación entre el nº de cromosomas sexuales y el nº de lotes de autosoma. Si la relación es de ½ el individuo será macho y si la relación es de 1 el individuo será hembra.

• Determinación sexual en la especie humana: en la especie humana el sexo viene determinado, como mamíferos que son, por cromosomas sexuales diferentes. El cromosoma X es grande y con el centrómero casi en el centro, además de las características sexuales contiene otras no sexuales. El Y es más pequeño y tiene pocas características no sexuales. La proporción de que el cigoto sea macho o hembra es de un 50% pues la hembra produce gametos de 22 cromosomas somáticos y de un X; y el hombre produce gametos de 22 X o 22 Y.

• Herencia ligada al sexo

Morgan, en sus investigaciones, al utilizar la mosca del vinagre vio que al cruzar moscas de ojos rojos se creaban también moscas de ojos blancos y que casi siempre estas eran machos. También vio que el cromosoma X era más grane que el Y y que llevaba muchos más genes de características no sexuales que el Y.

De esto se dedujo que en el cromosoma X de la mosca del vinagre hay un gen que determina el color de los ojos, que podía ser un alelo rojo (XR) o blanco (Xr)

En el hombre también existen caracteres ligados al sexo; el daltonismo y la hemofilia que son de alelos recesivos que se encuentran en el cromosoma X por lo que se da en más hombres que mujeres.

También existen enfermedades ligadas al cromosoma Y, como la ictiosis (piel de serpiente); que es recesivo por lo que en las mujeres nuca se da y en los hombres siempre.

• Herencia influida por el sexo

Se trata de caracteres que se encuentran determinados por genes de cromosomas somáticos pero que son influidos por las hormonas sexuales para que sean recesivos o dominantes. El ejemplo más claro en humanos es la calvicie juvenil que es recesiva en mujeres y dominante en hombres.