TEMA 4: LA PERPETUACIÓN DE LA VIDA

Concepto de ciclo Biológico:

Los organismos presentan diferentes etapas a lo largo de su vida que constituyen el ciclo biológico, éste es diferente según las especies, el ciclo biológico incluye una serie de cambios que sufren los organismos desde su origen gasta alcanzar el estado adulto.

Fases del ciclo Biológico:

Fase Inicial: Comienza en una fase unicelular, en la que la primera célula es la precursora de todas las del nuevo organismo.

Desarrollo: En el se producen cambios de tamaño y forma, así como la diferenciación de estructuras internas

Reproducción: Los organismos producen unidades reproductoras que darán lugar a nuevos individuos con las características de los progenitores, puede ser una única célula (célula huevo) o un conjunto de ellas

El ciclo celular:

Las células también están sometidas a ciclos de crecimiento y reproducción.

DIVISIÓN CELULAR POR MITOSIS: -profase

-metafase

-anafase

-telofase

CICLO CELULAR -citocinesis

INTERFASE: - G1 célula duplica sus orgánulos

• SÍNTESIS: célula sintetiza el ADN

• G2 célula aumenta su tamaño

La reproducción:

Las células y los organismos producen descendientes semejantes a ellos mismos, asegurando la perpetuación de ese modo la vida y la continuidad de la especie.

Tipos de reproducción:

Reproducción asexual: Se caracteriza porque los descendientes son copias genéticas idénticas a su progenitor el organismo de divide en dos porciones de igual o diferente tamaño, cada una constituirá un nuevo individuo.

Reproducción sexual: Presenta una combinación nueva que los hace únicos, necesita de dos individuos de diferente sexo, estos forman células reproductoras específicas (gametos) que al fusionarse forman un nuevo individuo

Línea somática y línea germinal:

En los organismos unicelulares su única célula es una célula reproductora.

En los organismos pluricelulares las células no especializadas constituyen la línea somática o soma, y las células especializadas en la reproducción constituyen la línea germinal o germen.

Existen dos tipos de células germinales:

Esporas: se desarrollan directamente y sin unirse a otras células, originan un nuevo organismos

Gametos: Necesita unirse a otro gameto para formar la célula huevo.

La multiplicación de las células:

Todas las células proceden por reproducción de otras células, la multiplicación celular es un proceso que tiene lugar en todos los organismos ya sean pluricelulares o unicelulares.

La Mitosis:

La división del núcleo comienza en el periodo G2 en la que todos los orgánulos celulares están multiplicados por dos. Consta de 4 fases:

Profase: Los cromosomas empiezan a visualizarse, cuando la cromatina (moléculas de ADN formando una tela de araña) comienza a desestructurarse, los centríolos comienzan a emigrar cada uno a un polo

Metafase: La cromatina alcanza su máximo grado de compactación cada cromosoma está formado por dos cromátidas, las cromátidas están unidas a los filamentos del uso acromático por el centrómero, y emigran al plano ecuatorial formando la placa metafásica.

Anafase: Los filamentos del uso acromático se acortan estos filamentos arrastran a las cromátidas separando al cromosoma en dos, las cromátidas adoptan una característica forma de V.

Telofase: Las cromátidas ya son cromosomas hijos están situadas en las proximidades de los polos. La célula se estrecha ligeramente por el centro, desaparecen los filamentos del huso acromático y ya quedan constituidos los dos núcleos hijos.

División del citoplasma; Citocinesis:

Una vez termina la división del núcleo, tiene lugar la división del citoplasma.

Células animales: a la altura del plano ecuatorial del huso acromático, se forma un anillo de filamentos que se va estrechando hasta separar a las dos células hijas

Células vegetales: Se forma un tabique de separación denominado fragmoplasto a partir de vesículas derivadas del aparato de Golgi. Las células aportan unas sustancias para construir una primera lámina media de separación, a ambos lados cada célula fabrica su propia pared de separación añadiendo capas de celulosa

Mitosis y número de cromosomas:

El número de cromosomas es constante después de una mitosis, en las especies denominadas Diploides, cada cromosoma tiene un homólogo, es decir, la dotación está constituida por dos series n de cromosomas (2n cromosomas)

En las especies haploides la dotación cromosómica está constituida por una sola serie de cromosomas es decir (n cromosomas)

La reproducción Asexual:

En la reproducción sexual no interviene gametos, de un solo individuo se separa una unidad reproductora constituida que por diferentes modalidades dará lugar a un organismo, al no existir la presencia de gametos, los organismos no presentan combinaciones genéticas. La división del núcleo por mitosis es un proceso previo para todas las modalidades de reproducción asexual así se asegura el reparto equitativo del material genético.

Bipartición: Se da en organismos unicelulares, en ellos la unidad reproductora constituye toda la célula y la reproducción se lleva a cabo por la división en dos partes de la célula.

Gemación: Se produce en los organismo unicelulares como las levaduras. Es una variedad de bipartición, en la cual tras la división del núcleo, el citoplasma se divide desigualmente de modo que las dos células hijas tiene tamaños diferentes. En organismos pluricelulares la yema se desprende dando lugar a un individuo independiente.

Escisión o fragmentación: Consiste en la rotura espontánea el organismo progenitor en dos o mas fragmentos cada uno de los cuales dará lugar a un nuevo individuo completo. (Ej. Anémonas, algas...)

Esporulación: Consiste en una serie de divisiones de la célula en la que cada célula hija se rodea de una porción de citoplasma y se aísla mediante una membrana en el interior de la madre. Finalmente las esporas, son liberadas y se desarrollan en condiciones favorables (EJ. Hongos)

La Reproducción Sexual:

Es el método más extendido, el fin de la reproducción sexual es formar caracteres diferentes a los progenitores.

Formación de gametos: Son células haploides que tienen la mitad de la dotación genética, las células del cuerpo tiene 48 cromosomas excepto las sexuales que tienen 23. Los gametos se originan por meiosis únicamente en las células sexuales para que de ese modo cuando el gameto se una a otro gameto se completen las parejas de cromosomas.

Formación de la célula huevo o cigoto: Mediante la unión de los gametos (fecundación) y fusión de sus núcleos (cariogamia) , se restaura el número característico de cada especie.

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

Isogamia y Anisogamia:

Según la morfología de los gametos se distinguen dos tipos de reproducción: isogámica y anisogámica.

Reproducción isogámica: Se da en organismos que tienen la misma morfología aunque distinto comportamiento, se les denomina cepas de apareamiento y se distingue la cepa + (femenina) y la cepa - (masculina)

Reproducción anisogámica: Son los organismos cuyos gametos son totalmente distintos morfológicamente. El gameto femenino suele ser inmóvil y tiene una vida un tanto más larga, el gameto masculino suele ser móvil y su vida es corta. Las glándulas que forman los gametos se denominan gónadas, las gónadas masculinas reciben el nombre de espermatozoides y las femeninas de óvulos.

Unisexualidad y hermafroditismo:

Especies unisexuales o doicas: Cuando en una misma especie existen dos géneros distintos con morfología y comportamiento distintos, en este caso es frecuente el diformismo sexual.

Especies hermafroditas o monoicas: los organismos son portadores de ambos tipos de gónadas y producen los dos tipos de gametos. (Ej. Muchos vegetales, anélidos, y moluscos)

El hermafroditismo es frecuente en organismos fijos o de movimiento lento, que se ven obligados a la autofecundación , esta se intenta evitar mediante la fecundación cruzada en la que dos individuos se aparean mutuamente.

Partenogénesis:

Algunas especies pueden desarrollar óvulos sin fecundar, que dan lugar a adultos, es frecuente en insectos, crustáceos, y en algunos vertebrados.

En la partenogénesis se sacrifican ventajas que tiene la sexualidad en beneficio de citaciones muy especiales en los que por ejemplo el individuo se ha quedado aislado. La partenogénesis puede ser meiotica o ameiótica.

Partenogénesis meiotica o haploide: como es el caso de las abejas, el óvulo se origina mediante meiosis y es haploide dando lugar siempre a machos.

Partenogénesis ameiótica o diploide: el óvulo se forma por mitosis, puede dar lugar a machos y a hembras

La división celular por Meiosis:

La fusión de lo gametos en la reproducción sexual se da lugar a un cigoto con el doble de cromosomas que cualquiera de los gametos. Si el individuo desarrollara descendientes estos tendrían el cuádruplo de cromosomas y así sucesivamente.

Para evitar la duplicación cromosómica que se produciría, debe haber algún método para que los cromosomas se reduzcan a la mitad esa reducción cromosómica se denomina mitosis celular

La meiosis:

En la meiosis tienen lugar dos divisiones consecutivas denominadas primera y segunda división meiotica, el resultado son cuatro células haploides, en las que tiene lugar las mismas fases; profase, metafase, anafase y telofase

Primera división meiotica: En este fase los cromosomas se emparejan e intercambian el material genético.

ETAPAS DE LA PROFASE I

• Los filamentos de ADN ya duplicados comienzan a condensarse, los cromosomas se hacen visibles y cada uno está duplicado en dos cromátidas (rojos y azules)

• Cada cromosoma se aparea gen a gen con su homólogo correspondiente. Este proceso se denomina sinapsis

• Las dos cromátidas (rojo y azul) homologas se unen en algunos puntos llamados quiasmas

• El entrecruzamiento origina fragmentos de ADN intercambiados que lleva a una nueva combinación de genes

Después de esta profase I, se darán lugar las siguientes etapas (metafase I, anafase I, y telofase I) solo que estarán todos por duplicados y ya hay dos células hijas

Segunda división meiotica: Tiene como misión separar las cromátidas de cada cromosoma. Tiene sus respectivas etapas (metafase II, anafase II, y telofase II) dando lugar a 4 células hijas con el mismo número de cromosomas sencillos que había en un principio.

Consecuencias de la meiosis:

En la meiosis, el material nuclear se ha replicado una sola vez, el resultado final son cuatro células haploides; se ha reducido a la mitad el número de cromosomas del núcleo original haploide. Cada cromosoma haploide tiene información genética de ambos progenitores.

Gametos y esporas:

La meiosis tiene lugar en las células Diploides, mediante la meiosis se obtienen 4 células haploides. Estas pueden ser Gametos (que se unirá a otro formando un cigoto 2no) y Esporas (célula que puede originar por mitosis , un organismo haploide sin necesidad de unirse a otra célula)

Ciclos Biológicos:

Según en el momento en el que se produce la meiosis esta puede se distinguen tres tipos de ciclos biológicos: haplontes, diplontes o doplohaplontes.

Ciclo haplonte: Organismos que poseen una dotación cromosómica haploide (n), en estos organismos la meiosis tiene lugar inmediatamente después de la fecundación. Así el cigoto diplonte se divide y da lugar a cuatro células haploides cada una de las cuales originará un individuo adulto haploide.

Ciclo Diplonte: Característico de individuos que presenten en estado adulto una dotación cromosómica diplonte, como ocurre en los animales y en algunas algas. La meiosis tiene lugar al formarse los gametos. El cigoto diploide origina un adulto diploide que formará gametos haploides tras la meiosis.

Ciclo Diplohaplonte: Es propio de organismos que presentan alternancia de fases en su ciclo biológico con dos tipos de individuos haploides y Diploides. Es característico de los vegetales en los que la meiosis tiene lugar al formarse las esporas.

TEMA 5: LA REPRODUCCIÓN SEXUAL EN ANIMALES Y PLANTAS

La reproducción sexual en los animales:

Los animales se caracterizan por tener un ciclo vital diplonte, en los animales se puede dar reproducción asexual pero lo mas normal es la reproducción sexual.

Testículos Espermatozoides

GÓNADAS ORGANIOS QUE

FABRICAN

GAMETOS

Ovarios Óvulos

La formación de gametos:

Se denomina gametogénesis y en los vertebrados se desarrolla en varias fases:

Fase se proliferación o multiplicación: Las células madres (Diploides) producen por sucesivas mitosis los futuros gametos masculinos o femeninos.

Fase de crecimiento: Las espermatogonias y las oogonias crecen y se transforman en espermatozoitos u oocitos de primer orden

Fase meiotica o de maduración: En ella los espermatozoitos y oocitos de primer orden entran en meiosis para dividir su número de cromosomas (n)

Fase de diferenciación: Se forman los espermatozoides y óvulos definitivos

Espermatozoide: - Se agranda el núcleo y se construye la cabeza

- Se forma el acromosoma, para que el espermatozoide pueda penetrar en el óvulo.

• Tiene una cola que es un largo flagelo para moverse

• Tiene muchas mitocondrias porque necesita mucha energía para desplazarse rápido

Óvulo: - En el citoplasma se almacena una compleja mezcla de sustancias que constituyen el vitelo

• Tiene pequeñas vesículas derivadas del aparato de Golgi llamados gránulos corticales

• Alrededor de la membrana plasmática existe una membrana pelúcida, y sobre ella una corona radiada

• El núcleo se localiza en un polo formando la vesícula germinativa

GAMETOGÉNESIS

La Fecundación:

Existen dos tipos de fecundación; [Interna - Externa ]

Fecundación Externa: Es el tipo de fecundación mas frecuente en los animales, los óvulos sin fecundar son expulsados al exterior y el macho los fecunda con el esperma, en el exterior los óvulos son fecundados.

Fecundación Interna: es la característica de los animales terrestres, requiere del apareamiento, es necesario que ambos tengan órganos copulares. La fecundación se realiza normalmente en el cuerpo de la hembra.

Mecanismos de fecundación:

El espermatozoide tiene que romper las membranas del óvulo con los acrosomas. A medida que el espermatozoide entra se forma una membrana que impide que otros espermatozoides (membrana cortical) entren y fecunden al óvulo. Seguidamente se produce la fusión química de los dos núcleos (femenino y masculino) llamada cariogamia. [ n + n = 2n]

Fecundación y desarrollo:

Según el lugar donde se produzca la fecundación y se desarrolle el cigoto, se distinguen tres tipos diferentes de reproducción:

Ovípara: Los óvulos fecundados o sin fecundar son expulsados al medio externo. Esta modalidad se presenta en aves.

Ovovivípara: La fecundación es interna y el desarrollo del huevo o célula también se produce en el interior donde reciben albergue y protección. Esta modalidad se presenta en algunos reptiles

Vivípara: El embrión se desarrolla en una parte del interior materno, la madre nutre a este hasta que sale al exterior, la fecundación es interna. Así ocurre en los mamíferos.

El Desarrollo embrionario: (I - II) puntos 3 y 4

El desarrollo embrionario es el proceso por el cual se forma un nuevo individuo a partir de una célula huevo. En el desarrollo embrionario de los animales se distinguen las fases; segmentación, gastrorulación, formación del mesodermo y el celoma, y organogénesis.

El Desarrollo posembrionario:

Comienza con el parto en los animales vivíparos o la eclosión del huevo en los ovíparos. El individuo comienza un proceso de desarrollo fisiológico hasta que adquiere el estado adulto (es decir hasta que pueda reproducirse)

Desarrollo directo: Es típico de animales con abundantes reservas vitelinas, en los que el desarrollo posembrionario, consiste en un proceso de crecimiento hasta que se alcanza el estado adulto. Ej. Reptiles, aves, insectos...

Desarrollo indirecto: Se produce cuando las reservas vitelinas del huevo son escasas, entonces el embrión no puede completar su desarrollo, la transformación hasta el estado adulto se da lugar a unos profundos cambios que constituyen la metamorfosis.

La metamorfosis:

En la metamorfosis, se van sustituyendo los órganos provisionales en órganos definitivos. Según la complejidad podemos distinguir entre metamorfosis sencilla o compleja.

Metamorfosis sencilla: Es la que tiene lugar en anfibios, estrellas de mar, moluscos, insectos... En ella, la larva se transforma en adulto por una muda de la cubierta externa y sin pasar por una etapa de inactividad

Metamorfosis compleja: La cría pasa por una serie de fases teniendo un estado de inactividad, es la típica de muchos insectos (gusanos de seda)

La Reproducción en las Espermatofitas:

En las plantas con semillas, los órganos reproductores se localizan en una parte especializada de la planta, la flor, donde se forman las semilla. Esta es una estructura reproductora característica de las espermatofitas.

La flor:

La flor es un conjunto de hojas muy modificadas agrupadas en círculos llamados verticilos florales. Consta de varias partes:

Pedúnculo floral: es el tallito que une a la flor al resto de la planta. En su extremo presenta un ensanchamiento llamado receptáculo, donde se insertan als demás piezas florales o nectarios.

Periantio: Esto es la envoltura de la flor, es el conjunto de hojas estériles que rodean y protegen a las hojas fértiles. El periantio puede estar formado por dos verticilos:

• El cáliz: es el conjunto de hojas verdes llamadas sépalos que protegen a la yema floral

• La corola: formada por hojas coloreadas llamadas pétalos.

Órganos sexuales: envueltos por el periantio, Son:

• El Androceo: que constituye la parte masculina de la flor, y formado por un conjunto de hojas muy modificadas llamadas estambres, donde se alberga el polen

• El Gineceo: Constituye la parte femenina de la flor, y está formado por hojas denominadas carpelos, se sueldan para albergar al óvulo, los carpelos adoptan una forma de botella denominado pistilo, la parte intermedia es el estilo y termina en la parte mas ancha, el estigma.

La polinización:

Es el proceso por el cual los granos de polen, son traspasasdos desde los estambres de una flor hasta los estigmas de los carpelos que contienen el óvulo femenino. Según la prcedencia del polen pueden distinguirse varios tipos de polinización:

Autopolinización: Si el polen procede de la misma flor o de otras flores de la misma planta

Polonización cruzada: Si el polen procede de flores situadas en distinto pie de planta. A pesar de que las flores son hermafroditas siempre se intenta recurrir a la polinización cruzada esto permita una mayor diversidad genética. La autopolinización se evita mediante mecanismos que impiden el conatcto entre el polen y el estigma de la misma flor, haciendo madurar a los órganos amculinos y femeninos en diferentes momentos. Dependiendo de cómo halla llegado el polen, se distingue entre:

• Polinización Anemógama El transporte de polen lo realiza el viento, la flor sufre una serie de adaptaciones para hacer as factible este método:

La corola es muy simple y poco rígida

Los carpelos se hacen plumosos para retener + granos

Los estambres producen muchos granos de polen

• Polinización entomógama: El transporte lo realizan los insectos, pues estos van al nectario a consumir néctar y el polen se les queda pegado en el cuerpo.

La flor adopta colores vistosos

Produce sustancias azucaradas

Olores apetitosos

La semilla y el fruto:

La semilla es la estructura resultante del desarrollo del óvulo tras la fecundación, en las plantas angiospermas las semillas se encuentran cerradas en el interior del óvulo y allí maduran como fruto.

La formación de la semilla:

Cuando el grano de polen llega al estigma de un carpelo maduro, se desarrolla formando un tubo polínico que crece y avanza por la pared del estilo hasta llegar al óvulo, mientras tanto en el interior del óvulo se desarrolla el saco embrionario formado por 8 núcleos haploides (n)

Por el tubo polínico desciende 2 gametos masculinos, 1 núcleo espermático se fusiona con la oosfera. El cigoto resultante origina el embrión o semilla. Y el otro se fusiona con las otras células que triploides (3n) que constituirán e albumen (reserva nutritiva)

La estructura de la semilla:

Está formada por el embrión, al albumen, y las membranas derivadas de las que rodean el saco embrionario. La misión de estas membranas es proteger hasta que se produzca la germinación.

El embrión está constituido por una pequeña raíz (radícula) un tallito (plúmula) y una o dos hojas embrionarias (cotiledones) El número de cotiledones nos permite dividir a la semilla en dos grupos.

Plantas monocotiledóneas: Son todas aquellas plantas que tienen espigas y bulbos ( arroz, maíz, cebada...) (ajos, cebollas...)

Plantas Dicotiledóneas: El embrión presenta dos cotiledones, como ocurre con los cacahuetes, almendras...

El fruto:

La función del fruto es proteger a la semilla y ayudar a su dispersión. Tras la fecundación algunos órganos de la flor inútiles desaparecen. Las paredes del ovario se transforman en:

Frutos carnosos: Se acumulan sustancias de reservas para atraer a los animales

Frutos secos: El ovario se impregna de sustancia leñosa y se endurece para proteger a la semilla y evitar la desecación. Algunos frutos son dehiscientes, es decir poseen mecanismos de apertura para dejar salir a la semilla.

La germinación de la semilla:

La semilla pude permanecer largos años en estado latente, germinando cuando las condiciones son favorables.

*La germinación se produce tras la entrada masiva de agua en la semilla ( imbibición) .

*La radícula, es la parte del embrión que primero se abre, el crecimiento primario (en longitud) se inicia al dividirse las células embrionarias del ápice.

*La raíz se alarga

*se produce la diferenciación de las células en tejidos especializados

*el embrión se nutre de las reservas de la semilla hasta que desarrolla hojas verdes

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