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Tema 4 La perpetuación de la vida 1º bach

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  • 1. ÍNDICE• 1. Concepto de ciclo biológico – El ciclo biológico y sus fases – Tipos de ciclo biológico – Ciclo celular• 2. La reproducción – Tipos de reproducción – Línea somática y línea germinal• 3. La multiplicación de las células – La mitosis – Mitosis y número de cromosomas – División del citoplasma: citocinesis• 4. La reproducción asexual – Tipos de reproducción asexual• 5. La reproducción sexual – Isogamia y anisogamia – Unisexualidad y hermafroditismo – Partenogénesis• 6. La división celular por meiosis – La meiosis – Consecuencias de la meiosis – Gametos y esporas• 7. Células totipotentes y diferenciadas
  • 2. Concepto de ciclo biológico Ciclo biológico o vital es el conjunto de los cambios que se suceden a lo largo del tiempo en los organismos, es decir, desde su inicio hasta su muerte. En el ciclo vital se diferencian varias fases o etapas, cuya duración y complejidad varía de unas especies a otras. En los organismos pluricelulares son como sigue: Crecimiento y Madurez yFase unicelular Senectud y muerte desarrollo reproducción
  • 3. Renacuajo 6 díasCICLO BIOLÓGICODE UNA RANA 2 semanas Fase reproductoraRanita 5-6 semanas 8 - 12 semanas
  • 4. Fases del ciclo biológicoFase unicelularEs el inicio del ciclo y consiste en la formación de una célula inicial (cigoto oespora) a partir de la cual se originan la mayoría de los organismos pluricelulares. Debido a que las células iniciales contienen toda la información genética necesaria para formar un individuo completo, dichas células se dice que son totipotentes (poco o nada especializadas). En los seres unicelulares, con reproducción asexual, la fase unicelular la forman cada una de las células que aparecen después de la división de la célula madre.
  • 5. Fase de crecimiento y desarrollo:• Comprende desde que se ha formado la célula inicial hasta que el ser vivo es capaz de reproducirse.• Se originan nuevas células, que se van diferenciando hasta conformar el organismo en su totalidad con sus tejidos, órganos y estructuras, al tiempo que se adquiere la capacidad reproductora.• La actividad celular es muy intensa, (predominio de los procesos anabólicos o de asimilación sobre los procesos catabólicos).• En los organismos unicelulares el crecimiento es consecuencia del aumento del volumen celular.• En general, todos los organismos, tienen las células del mismo tamaño mas o menos, lo que indica que los individuos más grandes tienen más células que los pequeños.
  • 6. Fase de madurez y de reproducción• Suele ser la mas larga del ciclo vital.• Hay un equilibrio entre los procesos anabólicos y catabólicos.• Los animales presentan una estructura corporal definitiva ya que cesa el crecimiento, no así en las plantas cuyo crecimiento es continuo.• La fase de madurez coincide con el periodo reproductor.• Normalmente, cada individuo tiene a lo largo de su ciclo vital varios periodos reproductores que se realizan en un determinado momento, en muchos casos de forma repetitiva asociados a una época estacional, y que dan origen a nuevos individuos.
  • 7. Fase de senectud y muerte• Se rompe el equilibrio entre los procesos anabólicos y catabólicos, llegando a predominar estos últimos.• Durante la senectud, en los animales se produce el envejecimiento celular que en líneas generales consiste en la acumulación de alteraciones moleculares (proteínas defectuosas, sobre todo enzimas)• Conlleva la alteración celular, con una reducción del número de mitocondrias, aparición de formas anormales, fragmentación del aparato de Golgi o disminución el número de renovaciones celulares en las células que todavía son capaces de dividirse.• Los órganos suelen perder rendimiento y flexibilidad y en general los organismos pierden masa muscular y ósea.• Todo ello conduce al deterioro de las estructuras corporales de forma continua y progresiva que conducen a la muerte del individuo y a la finalización del ciclo vital.
  • 8. El ciclo vital puede estar muy influenciado por el medio ambiente, por ejemplo enlas abejas, termitas u otros insectos sociales, los individuos son idénticos al iniciodel desarrollo, pero una alimentación diferente provoca que se diferencien en lasdistintas castas (obreras, reinas, soldados...) o en algunos reptiles, el sexo dependede la temperatura a la que se incuban los huevos.
  • 9. EL CICLO CELULAR El ciclo celular es el conjunto de etapas sucesivas manifestadas en forma de cambios bioquímicos y morfológicos que conducen a la di visión de una célula en dos células hijas idénticas. Fase M Ciclo celular 2 horasInterfase Mitosis Citocinesis G1 Profase S Metafase G2 Anafase 10 horas Telofase S (fase de síntesis) Interfase
  • 10. El ciclo celular en los procariontesEs muy sencillo y no hay variaciones morfológicas tan manifiestas como en eucariontes.El ADN se duplica y cuando termina la replicación se produce la división celular. El ADNpermanece anclado a la membrana plasmática, pero no sufre procesos decondensación y descondensación como en los eucariontes. Duplicación Molécula de ADN del ADN Copia de la Aumento de División molécula de tamaño celular ADN Formación de dos células hijas
  • 11. La interfaseEs una etapa muy dinámica desde el punto devista bioquímico.La fase G1Transcurre desde el final de la mitosis hasta elinicio de la síntesis de ADN. Aumenta laactividad célular.La célula aumenta de tamaño y empieza aproducir energía y a sintetizar las proteínasque necesitara para duplicar el ADN.El paso de G1 a la fase S viene definido por lafase G0 o punto de restricción, un pasoregulado por proteínas. Si la célula no pasa lafase G0 no puede dividirse y se transforma enuna célula especializada, como en el caso delas neuronas.
  • 12. La fase S (Síntesis) es la etapa en la que se replica el ADN.El inicio y el final de la replicación del ADN están regulados por señales químicasintracelulares. La célula no pasa a otras etapas del ciclo si no se ha completado totalmentela replicación.La fase G2 dura desde el final de la duplicación del ADN hasta el inicio de la mitosis. En estaetapa se sintetizan las proteínas necesarias para la división celular y se duplican loscentriolos. También hay un control al final de la fase, y si no es correcto todo el proceso, lacélula no entra en división
  • 13. PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR Maquinaria de CONTROL DE LA replicación del DNA METAFASE ¿Se ha producido daño en el Maquinaria de la DNA? mitosis ¿Se ha replicado todo el DNA? Entorno ¿Es el entorno favorable? ¿Están todos los cromosomas ¿Se ha producido daño en el Crecimiento ¿Tiene la célula el alineados en el huso? DNA? tamaño adecuado? celular ¡COMENZAR ¡FINALIZAR CONTROL DE LA MITOSIS! MITOSIS! FASE G2CONTROL DE LA CONTROL DE LA FASE S FASE G1 ¡CONTINUAR LA SÍNTESIS DE ¡ENTRAR EN DNA! CICLO! ¿Tiene la célula el tamaño Crecimiento ¿Se ha producido daño en el adecuado? celular DNA? ¿Es el entorno favorable? Entorno ¿Se ha producido daño en el DNA?
  • 14. EL PROCESO DE LA REPRODUCCIÓNLa reproducción es el proceso mediante el cual los organismos, a partir de supropia materia orgánica y energía metabólica, originan células o grupos decélulas que pueden independizarse del progenitor y dar lugar a un nuevoindividuo.La finalidad de este proceso es: • Perpetuar la vida • Asegurar la continuidad de la especiesSe pueden distinguir dos formas de reproducción:• Reproducción asexual. Se produce un nuevo ser vivo idéntico genéticamente al progenitor.• Reproducción sexual, en la cual se producen unas células especializadas, los gametos, que se fusionan para dar lugar al nuevo individuo. Este poseerá información genética de ambos progenitores.
  • 15. En los organismos unicelulares, todo el individuo es la estructura reproductora.La reproducción en este caso tiene lugar mediante división celular por mitosis(proceso de división celular en el que la célula madre se divide en dos célulashijas con la misma información genética que la madre).
  • 16. En los organismos pluricelulares, en cambio, es una parte del mismo la que seespecializa en la reproducción.El resto del organismo pierde esta capacidad durante el desarrollo, si bien conservala posibilidad de la regeneración, que consiste en la formación de una parte de unser vivo que se haya desprendido por acción de algún agente externo.En general esta limitado al cierre de heridas aunque en algunos seres vivos es masespectacular. Es el caso de las estrellas de mar, las lagartijas que pueden regenerarsu cola, o las plantas que son capaces de formar un individuo adulto completo apartir de un fragmento. Incluso el ser humano puede regenerar su hígadocompleto a partir de una porción del mismo.
  • 17. Línea somática y línea germinalLas células que no participan en la reproducción constituyen la línea somática o soma.Las células que se especializan en la reproducción constituyen la línea germinal ogermen, y son sintetizadas, por lo general en órganos especializados las gónadas.Podemos distinguir dos tipos de células germinales:las esporas y los gametos.Las esporas pueden dividirse y formar un nuevoindividuo por ellas mismas mediante divisionescelulares mitóticas.Los gametos (óvulos y espermatozoides – oosferas yanterozoides) no pueden desarrollarsedirectamente. Deben unirse a otro gameto medianteel proceso de la fecundación y originar un cigoto.Este si es capaz de dividirse y dar lugar a unindividuo adulto
  • 18. Multiplicación de las células• De acuerdo con la teoría celular, todas las células proceden, por reproducción, de otras células.• Es un proceso que tiene lugar en todos los organismos, ya sean pluricelulares o unicelulares.• El proceso incluye:  División del núcleo: Mitosis  División del citoplasma : Citocinesis
  • 19. Mitosis Es la división del núcleo celular (fase M del ciclo celular). Proceso exclusivo de eucariotas. Se obtienen 2 células hijas, idénticas entre ellas y a la célula madre Significado biológico: o Se mantiene el número de cromosomas. o Se mantiene la información genética. Fases: o Profase y prometafase (profase tardía) o Metafase o Anafase o Telofase
  • 20. Profase• Condensación de la cromatina (se hacen visibles los cromosomas(1).• Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo (2).• El centrosoma ya esta duplicado (3).• Migración de centriolos hacia los polos (en células animales) (4).• Se forma de huso mitótico (5).• Formación de cinetocoros a ambos lados del centómero (6) 22
  • 21. Metafase• Máximo grado de condensación en los cromosomas• Formación completa de huso acromático.• Cromosomas en plano ecuatorial empujados por microtúbulos cinetocóricos (1)• Centrómeros perpendiculares a los centriolos.• Las cromátidas se orientan hacia los polos de la célula 23
  • 22. Anafase• Las cromátidas se separan.• Son arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos (despolimerización).• Se alargan los microtúbulos polares por polimerización (se separan más los polos del huso acromático)• Anafase termina cuando llegan las cromátidas a los polos.Las cromátidas se separan y se desplazanhacia los centriolos, al tiempo que vandesapareciendo las fibras del huso. Eneste momento ya se ha repartido elmaterial hereditario (las cadenas de ADN)de forma idéntica en dos partes. 24
  • 23. Telofase• Los cromosomas se desespiralizan y se transforman en cromatina (2)• Los nucleolos reaparecen• Aparece la membrana nuclear (1), quedando una célula con dos núcleos.• Las membranas se forman a partir del retículo endoplásmico 25
  • 24. Citocinesis• Es la separación del citoplasma para dar las dos células hijas.• Se reparten los orgánulos de forma equitativa.• Es la última etapa de la división celular.• En las células animales se debe a un anillo contráctil en placa ecuatorial: actina y miosina• Se forma surco de segmentación (estrangulación de la célula)
  • 25. Citocinesis en células vegetales:• No puede haber estrangulamiento de la célula (pared celular)• Formación de Fragmoplasto• Unión de vesículas del aparato de Golgi.• Quedan uniones entre los citoplasmas vecinos (plasmodesmos)
  • 26. Comparación citocinesis animal y vegetal
  • 27. Mitosis y número de cromosomas Número cromosómico Especies diploides Especies haploides Un solo juego de 2 juegos de cromosomas cromosomas (2n) (n)
  • 28. En el caso de los humanos
  • 29. Mitosis y número de cromosomas• Mediante la mitosis, cada célula hija recibe una cromátida de cada cromosoma.• Las dos cromátidas hermanas de un cromosoma son dos copias exactamente iguales que la célula materna había hecho de su cromosoma original (genéticamente idénticas).• Las dos células hijas reciben el mismo número y los mismos cromosomas que la célula materna.• El proceso garantiza que el número de cromosomas se mantenga constante de generación en generación.
  • 30. Reproducción asexual en organismos unicelulares Reproducción asexual Esporulación Bipartición Gemación
  • 31. Bipartición Es el mecanismo más generalizado que se da en algas unicelulares y enprotozoos; consiste en la división del núcleo (cariocinesis), seguida de la divisióndel citoplasma, (citocinesis) dando lugar a dos células hijas idénticas. Bipartición de un alga
  • 32. GemaciónComo en la bipartición, hay una división del núcleo y división delcitoplasma, pero a diferencia de ella, el núcleo resultante se desplaza hacia lamembrana, formando una especie de yema que se rodea decitoplasma, formándose así dos células de diferente tamaño.
  • 33. EsporulaciónEs típica de protozoos esporozoos yhongos. Consiste en una serie dedivisiones del núcleo que se rodeande porciones de citoplasma así comode membrana.Al romperse la membrana de la célulaoriginaria se liberan las esporas.Esta forma de reproducción se presenta, en general, cuando el organismo trata dedefenderse frente a un medio adverso, puesto que las esporas pueden pasar enestado de vida latente durante largo tiempo.
  • 34. La reproducción asexual en organismos pluricelulares Reproducción asexual Animales Vegetales Multiplicación Gemación Escisión Regeneración Por esporas vegetativa Helechos, pero en Esponjas, celent Anémonas general casi todos los Casi todas las especies Estrellas de mar vegetales en ealguna vegetales (varias ereos Planarias modalidades) fase de su ciclo
  • 35. GemaciónConsiste en la reproducción por yemas. Está muy generalizada en esponjas, pólipos,corales y en casi todos los vegetales.
  • 36. EscisiónEs la reproducción por división espontánea de un individuo en dos o más partes,cada una de las cuales se transforma en un nuevo individuo. Es típica de algasfilamentosas, anémonas o planarias Escisión
  • 37. RegeneraciónEs la capacidad que tienen las células somáticas deun individuo para reconstruirlo total oparcialmente.Esta capacidad es muy diferente en los distintosgrupos de la escala zoológica, así, la estrella demar, perteneciente a la clase Equinodermos,puede regenerar un nuevo individuo a partir de unbrazo, una lagartija puede regenerar la cola, y enlos mamíferos la regeneración se reduce a lacicatrización de heridas o a la renovación detejidos y organos.
  • 38. Por formación de esporasSon células originadas en estructuras especializadas llamadas esporangios que alromperse dejan en libertad a las esporas, que tras su dispersión, originarán nuevosindividuos cuando el ambiente sea favorable.Este modelo de reproducción se da en algas, hongos, musgos y helechos. Esporulación de un hongo filamentoso
  • 39. Esporulación de un helecho
  • 40. Multiplicación vegetativaConsiste en la formación de brotes o yemas y debido a que éstas poseen una grancapacidad de desarrollo, cuando se desprenden de la planta, pueden formar otranueva cuando las condiciones son favorables. Es un mecanismo ampliamenteextendido entre las fanerógamas y encuentra aplicaciones en horticultura y jardinería.Algunos de los tipos de estemodelo de reproducción son:• Rizomas• Tubérculos• Bulbos• Estolones
  • 41. Otras formas de reproducción asexual en plantas1. Los rizomas: son tallos subterráneos horizontales con yemas que pasan bajo tierra la estación desfavorable (helechos, gramíneas, lirios).2. Los tubérculos: son tallos subterráneos engrosados (con sustancias de reserva) y plagados de yemas. Estos se independizan al morir la planta madre y cuando las condiciones vuelven a ser las adecuadas sus yemas germinan y forman una nueva planta (patata).3. Los bulbos: son yemas subterráneas ricas en sustancias de reserva. Cuando las condiciones son las adecuadas, germinan (ajos , cebollas, tulipán).4. Los estolones: son ramas que crecen a ras de suelo y cuyas yemas pueden enraizar y formar una nueva planta. Con el tiempo, los estolones mueren y la nueva planta se independiza (fresal, zarzamora).5. Los bulbillos: son yemas aéreas que se originan en diferentes partes de la planta (axilas de las hojas nervios, bordes) y forman sobre la planta madre pequeñas plántulas, dotadas de raíz antes de desprenderse, caer a tierra y originar una nueva planta.6. Por renuevos de raíz: Se trata de raíces con yemas, a partir de las cuales se desarrollan tallos aéreos que surgen bajo tierra (algarrobo, álamo) .
  • 42. Numero de cromosomasEl hecho de que se unan dos gametos presenta un problema: se duplicaría el numerode cromosomas después de cada proceso reproductivo. Si estudiamos el de cualquierespecie podremos comprobar que el numero de cromosomas es constante y típico de lamisma (numero diploide o 2n).Para mantener dicha constancia los gametos han de poseer la mitad de cromosomasque las células somáticas. Los gametos son el resultado de una división celular complejala meiosis, que da lugar a cuatro células.Cada una de estas células tiene la mitad de cromosomas que la célula progenitora trashaber sufrido una fase reduccional del numero cromosómico (numero haploide o n).Las células germinales son totipotentes, es decir, originan todas las células de unorganismo.
  • 43. LOS CICLOS VITALES DE LOS ORGANISMOS CELULARESLos seres vivos presentan a lo largo de su vida dos fases una en la que son diploidesy otra en la que son haploides.La fase diploide se desarrolla desde la formación del zigoto hasta la meiosis.La fase haploide transcurre desde la meiosis hasta la formación de un nuevo zigotoa partir de la fecundación de dos gametos.Según el momento en que ocurra la meiosis podemos distinguir:Ciclo haplonteCiclo diplonteCiclo diplohaplonte
  • 44. Ciclo haplonteEl zigoto es la única célula diploide. La meiosisse produce inmediatamente después de suformación, en la primera división celular(meiosis cigótica).Se forman cuatro células haploides, cada unade las cuales se desarrolla en un individuo n Meiosisadulto que originan los gametos mediante un Cigoto Gametosproceso de diferenciación celular. 2n nAlgunas especies pueden originar esporas a npartir de los individuos adultos. Las esporas Fecundaciónse originan por división celular y son, portanto, haploides. CICLO HAPLONTEPresentan este ciclo las especies del reinomoneras, algunas algas y protozoos y algunasespecies del reino hongos.
  • 45. Ciclo diplonteLas únicas células haploides son los gametos. Meiosis FecundaciónLa meiosis sucede en las células productoras n 2nde gametos (meiosis gametogénica). Seoriginan cuatro gametos haploides . n 2nTras la fecundación se origina un cigoto Gametos Cigotodiploide que se desarrolla mediantedivisiones mitóticas hasta formar un nuevo CICLOindividuo adulto. DIPLONTEEn algunas especies, los individuos adultospueden producir esporas mediante mitosis apartir de unas células especializadas. En estecaso, las esporas son diploides.Son diplontes los metazoos (animales superiores), muchas algas pluricelulares, casitodos los protozoos y muchas de las especies de hongos.
  • 46. Ciclo dipiohaplonte o haplodiplonteLos organismos diplohaplontes presentan alternancia de generaciones (o alternancia defases).Se produce una fase de desarrollo hasta un adulto diploide y luego otra que acaba conel desarrollo de un individuo haploide.Son diplohaplontes las metafitas (plantas superiores) y muchas de las algas y hongosque existen en la naturaleza.Tras la fecundación, el zigoto se desarrolla por mitosis y origina un individuo adultodiploide, el esporofito. Este origina por meiosis un gran numero de esporas haploides,por lo cual se denominan meiosporas (equivalentes a los gametos).Las meiosporas germinan y se desarrollan por mitosis y dan lugar a un individuo adultohaploide, el gametofito. Los gametos se desarrollan sobre este individuo mediante ladiferenciación de células especializadas. Tras la fecundación se formara un nuevo zigotodiploide que cerrara el ciclo.
  • 47. CICLO DIPLOHAPLONTE DE UN HELECHO Esporofito Célula adulto (2n) EsporangioCigoto esporógena (2n) 2n CICLO 2n DIPLOHAPLONTE Meiosis Fecundación Fase Gametos (n) esporofítica n n Meiosis n Fecundación Espora (n) Gametos Meiosporas Fase gametofítica Espora en germinación Gametofito Gametofito adulto (n) joven (n)
  • 48. Evolución de los ciclos celulares.• Parece que los ciclos haploides son mas primitivos que los diplontes.• Los primeros seres vivos, probablemente solo tenían un juego de genes, es decir, eran haploides (n) y se reproducían por división celular.• A medida que aumentó la complejidad fueron apareciendo primero la esporulación y luego la reproducción sexual.• Si tenía lugar un proceso de reproducción sexual, el número de cromosomas se duplicaría y surgiría un primer cigoto diploide y la meiosis posterior para que los organismos tuvieran el número normal de cromosomas.• La evolución favorecería de alguna forma el retraso de la meiosis en estos cigotos, posiblemente porque al tener dos juegos de cromosomas, cuando alguno quedase dañado por las razones que sean, todavía podían funcionar al contrario que los haploides. De esta manera surgió el ciclo diplonte.• El ciclo diplohaplonte también surgió por evolución de los ciclos haplontes, mediante el alargamiento progresivo de la fase de esporofito.
  • 49. FASE ESPOROFÍTICA La evolución de las plantas guarda una estrecha relación con la evolución de sus ciclos diplohaplontes. En estos ciclos se observa una regresión de la fase gametofítica a medida que los grupos vegetales evolucionan. FASE GAMETOFÍTICAMusgos Helechos Espermafitas EVOLUCIÓN
  • 50. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA REPRODUCCIÓN ASEXUALVentajas:• Rapidez con la que se lleva a cabo la reproducción y el número elevado de descendientes que se producen.• Puede realizarse en condiciones extremas cuando no hay individuos de otro sexo y es necesario producir un gran numero de descendientes para asegurar la supervivencia o cuando las condiciones ambientales son muy favorables e interesa un crecimiento rápido de la población para aprovechar el momento.• No se requieren células especializadas.• Si la reproducción es por esporulación, se consigue una gran dispersión geográfica.Inconvenientes:• Los hijos son idénticos o casi idénticos al progenitor (el mecanismo de reproducción es por mitosis).• La variabilidad genética es casi nula, por lo tanto, la respuesta frente a cambios en el medio son pequeñas
  • 51. REPRODUCCIÓN SEXUALParticipan células sexuales o gametos. Su objetivo es formar descendientes concaracterísticas diferentes a los progenitores. Es típica de la mayor parte de losorganismos pluricelulares.Comprende tres etapas: Gametogénesis Fecundación Ontogenia • Formación de los • Unión de los • Desarrollo por gametos haploides gametos mitosis • Fusión de sus núcleos (cariogamia)
  • 52. Formación de gametos• Los gametos son células especializadas que transportan la información genética de los progenitores• Son haploides (n)  tienen la mitad de cromosomas que las células originales• La reducción a la mitad del nº de cromosomas se produce en una división celular especial llamada MEIOSIS
  • 53. Tipos reproducción según la forma de los gametos Reproducción Según la forma de los gametos Isogamia Anisogamia Gametos Gametos iguales diferentes
  • 54. Isogamia. Los dos gametos que se unen son iguales (isogametos); son móviles portener flagelos.Anisogamia. Los dos gametos son móviles pero difieren en cuanto al tamaño(anisogametos). Oogamia. Una variante de la anisogamia, donde hay grandes diferencias entre los gametos (oogametos).El femenino es grande e inmóvil  oosfera u ovuloEl masculino es pequeño y móvil  anterozoide o espermatozoideLos gametos se forman en unas estructuras reproductoras singulares denominadosgametangios o gónadas según se trate de animales o vegetales.
  • 55. En los animales se presenta únicamente la oogamia.El macrogameto (óvulo) está cargado de sustancias nutritivas.El microgameto, espermatozoide, prácticamente carece de ellas.Dichos gametos se originan en los órganos reproductores llamados glándulas sexualeso gónadas. Las masculinas son los testículos y las femeninas los ovarios.Cuando las gónadas producen los dos tipos de gametos se llaman ovotestes.
  • 56. FORMACIÓN DEL CIGOTO • Los gametos, originados por meiosis, tienen la mitad de cromosomas (haploides). • Tras la unión de los gametos (fecundación) y la unión de los núcleos (cariogamia) se forma una célula con el número de cromosomas característico de la especie.DESARROLLO DEL • El cigoto se divide por mitosis de acuerdo CIGOTO con las nuevas instrucciones genéticas y se formará el embrión.
  • 57. Hermafroditismo Especies Dioicas o Monoicas o unisexuales hermafroditas Individuos con los dosIndividuos masculinos Individuos femeninos sexos (ambos tipos de(gónadas masculinas) (gónadas femeninas) gónadas)
  • 58. Dimorfismo sexual El dimorfismo sexual es una característica frecuente en organismos dioicos.
  • 59. HermafroditismoLos organismos hermafroditas o monoicos producenlos dos tipos de gametos. Pueden tener ambos tiposde gónadas o bien una sola gónada (ovotestes).El hermafroditismo es frecuente en organismos queviven fijos o son de movimiento lento, y que, comoocurre con algunos parásitos, a menudo vivenaislados y se ven obligados a la autofecundación.Lo habitual es que dos individuos hermafroditasrecurran a la fecundación recíproca o cruzada y seproduce una variabilidad en la descendencia similar ala de la reproducción sexual de los organismos nohermafroditas.
  • 60. PartenogenesisEn la naturaleza existe un pequeño número de especies, que aun teniendogametos, son capaces de llevan a cabo un mecanismo de reproducción denominadopartenogénesis.La partenogénesis es un proceso reproductivo alternativo al sexual, que consiste en eldesarrollo del gameto femenino sin la participación del masculino. La partenogénesis puede ser estacional, un acontecimiento accidental o esporádico, o bien el único modo de reproducción de una especie, como ocurre, por ejemplo, en algunos platelmintos e himenópteros.
  • 61. PartenogenesisTambién algunos organismos alternan cíclicamente la partenogénesis con lareproducción sexual, fenómeno que recibe el nombre de heterogonia y que sepresenta, por ejemplo, en los cinípedos (pequeñas avispas productoras de agallas) ylos áfidos (pulgones como la filoxera de la vid)Los individuos nacidos de huevos partenogenéticos pueden ser o todos machos(zánganos de las abejas), o todos hembras (pulgones) o de uno y otro sexo.La partenogénesis tiende a disminuir e incluso a suprimir el número de machos en elproceso reproductor.Se pueden distinguir dos tipos:1. Meiótica: El óvulo se origina por meiosis y sólo produce machos.2. Ameiótica: (óvulo por mitosis) Se pueden producir machos y hembras.
  • 62. CICLO PARTENOGENÉTICO DE LOS PULGONES 5. Reproducción 4. Fecundación: fusión de ovípara gametos haploides Huevos Hembras sin alas (2n) 3. Partenogénesis INVIERNO meiótica Óvulos 2n OTOÑO PRIMAVERAHembras con alas (2n) VERANO 2. Última generación al final del verano Óvulos n Varias generaciones de 1. Partenogénesis hembras vivíparas ameiótica
  • 63. Partenogénesis en serpientes
  • 64. Determinar cómo apareció la partenogénesis en losseres vivos es todo un desafío, pero lentamente lainvestigación científica va desvelando este misterio. Un agente causante de la partenogénesis es una bacteria que pertenece a la orden Rickettsiales denominada Wolbachia que induce a la partenogénesis de artrópodos y nemátodos. Esta bacteria se especula que ingresó en el ADN (ácido desoxirribonucleico) de estos animales modificándolo. Las especies portadoras de Wolbachia, como es el caso de Apis mellifera, le deberían a esta bacteria la capacidad de desarrollar huevos no fecundados.
  • 65. Importancia del hermafroditismo y la partenogénesisLa partenogénesis y el hermafroditismo autofecundante, según muchosautores, son vías muertas evolutivas, pues son procesos en los que se pierdela variabilidad genética que aportan los gametos de dos progenitores.Sin embargo para otros autores estos procesos son vías biológicasespecializadas, que han evolucionado como respuesta a condicionesambientales especiales que se presentan por ejemplo cuando se produce ladispersión de las poblaciones hacia habitáis marginales o cuando losorganismos carecen de movilidad o son parásitos.
  • 66. Ventajas y desventajas de la reproducción sexual.Si comparamos esta forma de reproducción con la asexual encontramos que lasprincipales desventajas son :• Es menos rápida• Produce menor numero de descendientes.Sin embargo, frente a esas desventajas presenta una importante ventaja:Provoca variabilidad genética entre los miembros de la especie , al permitir unarenovación de las combinaciones de genes, los hijos no son genéticamenteidénticos a los progenitores. De esta forma existe la posibilidad de combinar losmejores caracteres de los dos progenitores y con ello el que se originen individuosmejor adaptados a las condiciones ambientales.Muchos seres vivos, presentan ambos tipos de reproducción, sexual y asexual, conlas consiguientes ventajas.
  • 67. División celular por meiosisCélula • La meiosis es un tipo especial dediploide división celular que mediante dos 1ª división meiótica divisiones sucesivas (sin duplicación del ADN entre ambas) reduce a la mitad el número de cromosomas de las células hijas, pero no una mitad cualquiera sino 2ª división 1 cromosoma de cada pareja de meiótica homólogos. • Las células hijas tendrán información para realizar todas las funciones 4 células haploides
  • 68. LA MEIOSIS• Produce células haploides (gametos).• A partir de una célula diploide (meiocito) se forman: • 4 células • Células haploides • Células con recombinación genética (diferentes entre sí)• Dos partes: • Meiosis I (fase reduccional) • Meiosis II (similar a una mitosis convencional)
  • 69. FASES DE LA MEIOSIS DIVISIÓN MEIÓTICA I DIVISIÓN MEIÓTICA II1. Profase I 1. Profase II • Leptoteno 2. Metafase II • Cigoteno 3. Anafase II • Paquiteno 4. Telofase II • Diploteno • Diacinesis2. Metafase I3. Anafase I4. Telofase I
  • 70. LEPTOTENO• Los cromosomas individuales comienzan a condensar se en filamentos largos dentro del núcleo. Se hacen visibles.• Hay 2n cromosomas y cada cromosoma contiene 2 cromátidas (pero no se distinguen hasta el final de la profase.• Cromosomas unidos a la membrana nuclear interna (placas de unión) por un armazón proteico que los recorre a lo largo del cromosoma.• A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeños engrosamientos denominados cromómeros
  • 71. CIGOTENO• Los cromosomas homólogos comienzan a acercarse hasta quedar apareados en toda su longitud.• Esto se conoce como sinapsis (unión) y el complejo resultante se conoce como bivalente o tétrada.• Los cromosomas homólogos (paterno y materno) se aparean, asociándose así cromátidas homologas (no hermanas).• Se forma una estructura observable solo con el microscopio electrónico, llamada complejo sinaptonémico
  • 72. Paquiteno• Se produce el sobrecruzamiento.• Intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos.• Consecuencia: recombinación génica.
  • 73. Diploteno• Comienza la separación de los cromosomas homólogos.• Permanecen unidos por puntos denominados QUIASMAS.
  • 74. Diacinesis • Máxima condensación de cromosomas. • Las cromátidas se hacen visibles. • Las cromátidas hermanas están unidas por el centrómero. • Los cromosomas homólogos están unidos por los quiasmas (entre cromatidas no hermanas) • Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. • Se comienza a formar el huso acromático. • Se forman las fibras cinetocóricas
  • 75. Metafase IEn la placa ecuatorial se sitúan lastétradas unidas por los quiasmas.Los cinetocoros de las cromátidashermanas del mismo cromosomase orientan hacia el mismo polode la célula
  • 76. Anafase ISe separan los cromosomas homólogos.No se separan cromátidas, sinocromosomas completos.Los cromosomas están recombinadosAl final de la anafase I tenemos dos juegosde cromosomas separados en los polosopuestos de la célula, uno de cada par, porlo que es en esta fase cuando se reduce a lamitad el número de cromosomas.
  • 77. Telofase IReaparece la membrana nuclear y elnucléolo.Los cromosomas sufren una pequeñadescondensación Con la citocinesis, se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas de la célula madre.
  • 78. Meiosis II1. Similar a una mitosis2. Ocurre simultáneamente en las dos células hijas3. La interfase es muy breve, no hay duplicación del ADN4. Surgen 4 células haploides, con n cromosomas cada una y genéticamente diferentes
  • 79. Importancia biológica de la meiosis1. A nivel genético: Se produce la recombinación de genes durante el sobrecruzamiento. Las células hijas son haploides, y sus cromátidas no son iguales entre sí. Todo ello aumenta la variabilidad de la información genética que lleva la célula.2. A nivel celular: Pasamos de células diploides a haploides3. A nivel orgánico: Las células resultantes son los gametos o esporas. La fusión de gametos con la mitad de cromosomas garantiza que se mantenga el número cromosómico del organismo.
  • 80. Ciclo diploide: mayoría animalesAnimal adulto: macho Animal adulto: hembra 2n 2n Meiosis Meiosis n Gametos n 2n Cigotos
  • 81. Mitosis vs Meiosis: Mitosis Meiosis•Conservativa (2n)  (2n) •Reductiva (2n)  (n)•Una división (2 células hijas) •Dos divisiones (4 células hijas)•No suele haber apareamiento • Apareamiento cromosomas homólogos (ycromosomas homólogos (y no quiasma) quiasma -> entrecruzamiento)•Células no gaméticas•Interviene en el crecimiento y la •Células gaméticasreproducción asexual •Imprescindible en la reproducción sexual Diferencias entre mitosis y meiosis
  • 82. Gametos y esporas– La meiosis sólo tiene lugar en algunas células diploides especializadas y en determinados momentos del ciclo vital de un organismo.– Mediante la meiosis y la posterior citocinesis, a partir de una célula madre diploide se obtienen cuatro células haploides que pueden ser gametos o esporas (meiosporas). • Un gameto es una célula haploide que, en la mayoría de los casos, se unirá a otro gameto para originar el cigoto diploide. • Una espora es una célula que puede originar, por mitosis, un organismo haploide sin necesidad de unirse a otra célula. Este organismo haploide puede producir gametos por mitosis que se unirán para originar un nuevo organismo diploide.
  • 83. Reproducción asexual• Interviene un solo organismo• Se obtienen copias idénticas• Es propio de seres unicelulares pero también se da en otros grupos• Se hace por mitosis• No se genera variabilidad genética• Es un proceso sencillo y rápido.• Muy útil para la colonización de nuevos medios.• La falta de variabilidad puede originar la extinción por falta de adaptación en caso de cambio del medio
  • 84. Reproducción sexual• Intervienen dos organismos• Se obtienen individuos con mezcla de las características de los dos progenitores.• Se hace por meiosis• Se forma un cigoto tras la fecundación• Si se genera variabilidad genética: a. Por la recombinación en la meiosis b. Por la distribución al azar de los cromosomas c. Por diferencias entre los genes de los gametos• Es un proceso más lento y complicado que la reproducción asexual• Permite adaptarse al medio en condiciones adversas.
  • 85. Células totipotentes y diferenciadasCélulas totipotentes:o Son células que poseen la capacidad de dar origen a otros tipos celulares, incluso pudiendo una sola de estas células dar origen a millones de células, tejidos, órganos, hasta incluso embriones.o La mayoría de especies vegetales y algunos animales mantienen esta característica de totipotencialidad en gran parte de sus células.o Las “células madre” son un ejemplo de células totipotenciales.o Las células madre son muy estudiadas con el fin de ser utilizadas en cultivos in vitro para tratamientos médicos tales como la leucemia, tumores, entre otros y también en la clonación.
  • 86. Obtención decélulas madre humanas Terapia con células madre
  • 87. Reprogramación de célulasadultas para convertirlas en células madre
  • 88. Células diferenciadas– Son aquellas que están especializadas en llevar a cabo una determinada función y no pueden transformarse en otro tipo celular de diferente estirpe.– La mayoría tienen mermada en mayor o menor grado la capacidad de dividirse; estas células no se regeneran a partir de ellas mismas sino a partir de células madre indiferenciadas.– La mayor parte de las células del organismo son células diferenciadas, por ejemplo: miocitos en los músculos y el corazón, linfocitos, conos y bastones de la retina, enterocitos del intestino, eritrocitos en la sangre,...
  • 89. ClonaciónUn clon es una unidad genéticamente igual a la unidad predecesora, de la queestá clonado.La unidad puede ser molecular, clonando un gen, un grupo de genes, el ADNcompleto, o bien clonación celular, clonando una célula, un tejido, un órgano oun individuo completo.Los clones se producen de forma natural por división asexual.La clonación plantea una serie de problemas que están todavía por resolver.
  • 90. Clonación de células, tejidos u órganos Se utilizan células troncales, capaces de formar otras células diferenciadas, que pueden originar tejidos o podrían formar órganos, debido a su totipotencia. Con este tipo de clonación obtenemos células compatibles con el adulto, que podrían diferenciarse a distintos tipos celulares, formando un tejido o recomponiéndole. Incluso un órgano. Utilidades: 1. Generación de piel para quemados. 2. Introducción de células madre de páncreas para diabéticos. 3. Utilización de células madre troncales para diferenciarlas como células cardiacas y utilizarlas en infartos.
  • 91. Clonación de organismos En la actualidad se utiliza la clonación de organismos para obtener organismos genéticamente modificados, conocidos por el público no científico como transgénicos. Se busca conseguir aislar los genes responsables del engorde, de la producción de leche, de la resistencia a infecciones, resistencia a herbicidas... La técnica en animales consiste en conseguir células que contengan el gen responsable de la característica deseada. Posteriormente, el núcleo de esa célula es insertado en un ovocito, del que previamente se ha extraído su núcleo. Después hay que conseguir que esa célula diploide se divida formando un nuevo individuo, tal como lo haría un cigoto formado por la fecundación del óvulo por el espermatozoide. Finalmente, para que desarrolle este embrión, hay que implantarlo en el útero de una hembra.
  • 92. Modalidades de clonación Clonación por trasplanteClonación por escisión nuclear o transferencia embrionaria nuclear
  • 93. Modalidades de clonación1.- Clonación por escisión embrionaria:es un proceso similar al que se producecuando nacen gemelos. Cuando elembrión tiene 4 u 8 células, cada una deellas es totipotente (pueden originarelementos de todos órdenes), y si sesepara de las demás puede originar unembrión gemelo. La separación artificialse llama fisión gemelar o clonación porfisión.
  • 94. 2.- Clonación por trasplantenuclear o transferencia nuclear: sellama así porque implica latransferencia de un núcleo de unacélula de un ser existente a unóvulo, con el fin de reemplazar elnúcleo del óvulo.Este huevo, ahora un embrión, sedivide por la aplicación de energíaeléctrica, y es guiado por su nuevomaterial genético a desarrollarsecomo un ser que es genéticamentecasi idéntico al cual se extrajo elnúcleo.
  • 95. Clonación por trasplante nuclear o transferencia nuclear en humanos
  • 96. Clonación de Dolly