Presentació del tema 12 de l'assignatura de biologia de 2n de batxillerat. Presentació preparada amb el llibre de 2n de Batxillerat Santillana i altres materials.

1. UNITAT 12
La reproducció cel·lular
1

2. Què estudiarem?
1. La vida de la cèl·lula
2. El ritme de reproducció cel·lular
3. El cicle cel·lular
4. La divisió cel·lular
5. La reproducció: sexual i asexual
6. La meiosi
7. Els cicles biològics
8. Avantatges i inconvenients de la
reproducció sexual
2

3. 1. La vida de la cèl·lula
• En la vida cel·lular es poden distingir quatre etapes:
naixement, creixement, diferenciació i reproducció o
mort cel·lular.
1. Neixen:
– A partir d'un altra cèl·lula.
– La duració de la seva vida és variable: hores, dies,
mesos, anys... (depèn del tipus de cèl·lula).
– Els orgànuls no duren el mateix que la cèl·lula en sí:
s'han de renovar més.
2. Creixen.
3. Es diferencien, mitjançant el control de l'expressió de
l'ADN, entre altres.
3

4. 4. Es reprodueixen o moren.
– Excepte en la gemmació, la reproducció implica que
la cèl·lula mare desapareix.
– La mort cel·lular es pot donar de diverses maneres.
L'apoptosi és un procés interessant d'autòlisi.
• Retracció cel·lular.
• Condensació de la cromatina.
• Formació de protuberàncies a la superfície.
• Trencament de la cèl·lula.
4

5. 1.1. Tipus de divisió cel·lular
• Als unicel·lulars:
– El creixements i la reproducció cel·lular són molt
ràpids.
• Als pluricel·lulars:
– Dos tipus en funció del número de cromosomes
de les cèl·lules filles:
• Divisió amb mitosi: mateix nombre de
cromosomes que la cèl·lula mare.
• Divisió amb meiosi: meitat de cromosomes que la
cèl·lula mare.
5

6. 2. Ritme de reproducció cel·lular
• Cada tipus cel·lular té el seu ritme de divisió i el
nombre màxim de divisions seguides.
• Hi ha diversos factors que acceleren el ritme de
reproducció.
1. Interns:
– Augment excessiu del citoplasma (disminueix
relació volum Nucli/Citoplasma).
– Augment de la grandària de la cèl·lula (relació
Superfície/Volum disminueix i això dificulta el
manteniment del ritme metabòlic).
6

7. 2. Externs:
– Necessitat d’unió forta amb altres cèl·lules (via
matriu extracel·lular o altres).
– Si hi ha espai disponible, per exemple després d'una
lesió traumàtica.
– Presència de substàncies químiques que estimulen
la reproducció (hormones, per exemple).
7

8. 3. El cicle cel·lular
• Temps des del seu naixement fins que es
divideix en un cicle normal de la seva existència.
• Dues etapes clares:
– Interfase. La major part de la seva vida.
• Fase G1: Vida activa.
• Fase S: Replicació de l'ADN.
• Fase G2: Vida prèvia a la divisió.
– Divisió. Anomenada també Fase M. Conté:
• Cariocinesi o mitosi. Divisió del nucli.
• Citocinesi. Divisió del citoplasma.
8

9. 9

10. 3.1. Interfase
Fase G1:
• Des del naixement fins la fase de replicació de l'ADN
(Fase S).
• Es fa la síntesi de l’ARNm i de les proteïnes.
• Duració variable en funció del tipus de cèl·lula. Si fos un
cicle de 24 h, duraria unes 11 h.
• A partir d'un moment anomenat punt de restricció (R),
ja és inevitable passar a la Fase S.
• El punt R es pot evitar per mecanismes moleculars, i
s'entra en una G1 indefinida, anomenada G0.
• Tanmateix, la fase G0 és reversible i es pot tornar, al cap
de molt de temps, a la fase G1 i després al punt R. Les
neurones, per exemple, entren en una G0 molt llarga.
10

11. Fase S:
• Replicació ADN. Les cadenes germanes es
mantenen unides per un centròmer incipient.
L'ADN encara està accessible.
• Duració variable. En un cicle de 24 h equivaldria
a 8 h.
• Activitat de síntesi d'ARNm i proteïnes
(especialment histones).
• Es veu que hi ha modificacions devora els
centríols, són els passos previs per duplicar el
centrosoma.
11

12. Fase G2:
• Comença quan ADN està replicat del tot. Acaba
quan els cromosomes comencen a condensar-
se i fer-se visibles.
• Hi ha el doble d'ADN que en G1. Els
cromosomes encara no es veuen amb
microscopi òptic.
• Segueix la síntesi d'ARNm i de proteïnes
(Histona H1, per fer fibres d'ADN de 300 A i
proteïnes dels microtúbuls).
• Ja es veuen 2 diplosomes, immadurs.
• En un cicle ideal de 24 h, G2 dura 4 h.
12

13. 13

14. 4. La divisió cel·lular o Fase M
4.1. Mitosi
• Dura unes poques hores.
• Procés pel qual es formen 2 nuclis amb els mateixos
cromosomes que el nucli original de la cèl·lula mare.
• Procés continu, sense interrupció, però per estudiar-ho
distingim 4 fases:
– Profase.
– Metafase.
– Anafase.
– Telofase.
• Un nucli 2n origina 2 nuclis 2n.
• Un nucli n origina 2 nuclis n (organismes amb cicle
haplont).
14

15. 1. Profase:
• Les 2 fibres d'ADN (duplicades durant la fase de síntesi,
S) que estan unides pel que serà el centròmer, es
condensen formant el cromosoma, gairebé amb el
màxim de condensació.
• Els nuclèols desapareixen.
• L’embolcall nuclear, es va fragmentant fins
desaparèixer.
• El centrosoma es duplica i es separen (empesos pels
microtúbuls polars) fins tenir posicions polars, al temps
que es formen més microtúbuls implicats en la separació
de les cromàtides.
• Al final tenim microtúbuls capturats pels cinetocors
recentment formats, anomenades fibres cinetocòriques.
15

16. 16

17. 2. Metafase:
• Els microtúbuls cinetocòrics han obligat als cromosomes
a posar-se en la zona central (plànol equatorial).
• Fus mitòtic és: Centrosomes + microtúbuls polars +
microtúbuls cinetocòrics.
17

18. 3. Anafase:
• Primer es deslliguen les 2 cromàtides, per separació de
proteïnes del centròmer.
• Després, els microtúbuls cinetocòrics es fan més curts,
per pèrdua de tubulina.
• Les cromàtides germanes (i idèntiques) es separen,
atracant-se al centrosoma que té més a prop.
• Intervenen proteïnes motores del cinetocor, que també
mou la cromàtida al llarg del microtúbul.
18

19. 4. Telofase:
• Les cromàtides germanes estan:
– Separades.
– Reagrupades.
– Aprop del seu centrosoma.
– Amb inicis de descondensació .
• Es construeixen nous embolcalls nuclears sobre les
cromàtides, utilitzant restes vesiculars de l'antic
embolcall i material nou del REr. La làmina fibrosa hi té
un paper important.
• Es comencen a originar nous nuclèols.
• Els microtúbuls polars, encara existents, es reorganitzen
concentrant-se a la zona central, on té un paper actiu
durant la citocinesi.
19

20. • Cèl·lules amb centríols: mitosi astral.
• Cèl·lules sense centríols (vegetals i certs
protozous): també fan microtúbuls, amb
centrosomes sense fibres de l'àster. S’anomena
mitosi anastral.
20

21. 4.2. Variacions de la mitosi
1. Pleuromitosi:
• L'embolcall nuclear no es romp.
• El nucli s'escindeix en 2.
2. Endomitosi:
• L'ADN duplicat no es reparteix posteriorment.
– Poliploïdia. Es separen les cromàtides però no es fa
un nou nucli.
– Politènia. No es separen les cromàtides: (en teixits
amb molta activitat).
21

22. 3. Amitosi:
• El nucli s'escindeix en 2 sense repartiment
equitatiu.
• Té èxit perquè hi ha hagut poliploïdia
prèvia.
22

23. 4.3. Citocinesi
• Divisió del citoplasma, una vegada els nuclis ja
estan o s'estan definint.
• Diverses modalitats:
– a) Bipartició o divisió primària. Que pot fer-se per...
• Estrangulació. A una cèl·lula mare binucleada (rellotge
d'arena). Animals.
• Fissuració. Fissura a la cèl·lula mare binucleada, més subtil
que l'anterior. Protozous.
• Septació. Amb vesícules de l'aparell de Golgi. Vegetals
23

24. b) Pluripartició, divisió múltiple o esquizogònia.
• La cèl·lula mare prèviament és plurinucleada.
• Un exemple és l’esporulació.
c) Gemmació.
• 1r es fa una gemma de citoplasma.
• 2n es fa endomitosi.
• 3r Es separen els cromosomes dins el nucli, deformat.
• 4t El nucli es divideix en dos i un queda dins la gemma.
24

25. 5. La reproducció: sexual i asexual
Reproducció asexual
• No hi ha intercanvi de material genètic.
• Descendents iguals que el progenitor.
• Molt freqüent a la natura:
– Unicel·lulars:
• Bipartició.
• Pluripartició.
• Gemmació.
– Animals:
• Gemmació (pluricel·lular).
• Escissió (fragmentació).
– Vegetals:
• Grups de cèl·lules somàtiques amb capacitat per generar un
individu nou (estolons, rizomes, tubercles, bulbs...).
25

26. Reproducció sexual
• Hi ha intercanvi de material genètic.
• Diversitat gran en la descendència.
• Intervenen cèl·lules sexuals que es fusionen i originen
un nou organisme.
• Gàmetes o meiòspores, que tenen la meitat de
cromosomes perquè han experimentat meiosi.
• Cas especial: Partenogènesi (desenvolupament del
gàmeta femení, originant adult haploide).
26

27. 6. La meiosi
• Procés per formar cèl·lules amb la meitat de
cromosomes que la cèl·lula mare.
• Hi ha 2 divisions seguides:
– Primera divisió meiòtica o Meiosi I:
• Les parelles de cromosomes homòlegs es recombinen i
finalment es separen, formant 2 filles amb n cromosomes, de
2 cromàtides cada un.
• Es diu fase reduccional. Abans de començar hi ha una fase
de replicació de l'ADN.
– Segona divisió meiòtica o Meiosi II:
• Cada cromosoma reparteix les seves 2 cromàtides. Per tant
es formen 2 filles amb n cromosomes d'una sola cromàtida.
• Es diu que és una fase equacional.
• No hi ha cap replicació nova d'ADN.
1 cèl·lula 2n → 2 cèl·lules n → 4 cèl·lules n
27

28. Diferències entre mitosi i meiosi
MITOSI MEIOSI
- 1 cariocinesi - 2 cariocinesi
- Origina 2 cèl·lules amb el - Origina 4 cèl·lules amb la
mateix nombre de meitat de cromosomes que
cromosomes que la mare. la mare.
- En la profase no hi ha - En la profase I hi ha
sinapsis ni entrecreuaments. sinapsis i entrecreuaments.
- En l'anafase es separen les - En anafase I les
cromàtides germanes. cromàtides germanes no es
- No hi ha recombinació, i separen.
les cèl·lules filles són - Els cromosomes estan
genèticament iguals. recombinats.
28

29. 6.1. Primera divisió meiòtica (Meiosi I)
• S’aparellen els cromosomes homòlegs i té lloc
l’intercanvi de material hereditari.
• Profase I:
– Els cromosomes homòlegs formen els bivalents o
tètrades.
– Dura mesos o anys.
– Té 5 fases.
29

30. • Fases:
– Leptotè: Condensació dels cromosomes, amb 2
cromàtides.
– Zigotè: Emparellament fort dels cromosomes
homòlegs homòlegs (sinapsi, gen a gen) gràcies al
complex sinaptinemal (estructura proteica).
L'estructura que s'origina es diu bivalent o tètrada.
– Paquitè: Es produeixen els entrecreuaments entre les
cromàtides properes (croosing over) i el resultat final
és la recombinació genètica dels segments implicats
en l'entrecreuament.
– Diplotè: Els cromosomes homòlegs es separen, si bé
al principi estan enganxats pels quiasmes, evidències
de la recombinació.
– Diacinesi: Els cromosomes tornen més condensats.
Ara es veuen millor els cromosomes i les cromàtides
dels bivalents, que encara tenen els quiasmes.
30

31. 31

32. • Metafase I:
– Embolcall i nuclèol desapareixen
– Bivalents al pla mig de la cèl·lula.
• Anafase I:
– Separació dels bivalents.
– Els quiasmes no són problema.
• Telofase I:
– Els cromosomes a vegades es descondensen un poc.
– Es poden formar de nou embolcalls. Segons quines
espècies no passa res d'això.
– Inici citocinesi.
32

33. 6.2. Segona divisió meiòtica (Meiosi II)
• Profase II:
– Centrosomes duplicats i formació del fus.
• Metafase II:
– Cromosomes al pla equatorial.
• Anafase II:
– Separació de cromàtides germanes (ara ja no són
idèntiques: hi va haver recombinació).
• Telofase II:
– Reorganització de nuclis nous i posterior citocinesi.
33

34. 34

35. 7. Els cicles biològics
• 3 cicles. Ens fixam en quan es produeix la meiosi:
– Haplont: En alguns protozous, algues i fongs.
Adult n → Origina gàmetes n → Zigot 2n → Meiosi → Adults n
– Diplont: Animals, protozous, algues i fongs.
Adult 2n → Meiosi → Origina gàmetes n → Zigot 2n → Mitosi → Adults 2n
– Diplohaplont: Plantes, algues i fongs. Alternança de generacions.
Adult 2n (esporòfit) → Meiosi → Espores n → Adult n (gametòfit) → Gàmetes n → Zigot 2n → Adult 2n
35

36. 36

37. 8. Avantatges i inconvenients de la
reproducció sexual
• Aspectes a considerar:
– Els 2n presenten 2 còpies de cada gen.
Emmagatzemen una major diversitat d'al·lels,
encara que no els mostrin.
– Els n presenten 1 còpia de cada gen. Són més
sensibles a la pressió selectiva.
37

38. Avantatges:
• Més variabilitat → Més capacitat adaptativa.
• La variabilitat es deu a:
– Formació de gàmetes o espores diferents.
– Aparició de genotips i fenotips diferents als pares. Noves
combinacions.
– Recombinació genètica. Cromosomes nous.
Inconvenients:
• Si el medi és molt estable, més variabilitat no és
necessàriament bo. Fins i tot perjudica.
• La reproducció sexual implica més despesa
energètica i més complicacions.
38