Guía didactica ciclo y reproducción celular
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La guía didáctica aborda el ciclo y la reproducción celular, enfocándose en la genética y la herencia de rasgos. Explica la diferencia entre mitosis y meiosis, así como la importancia de los cromosomas homólogos en la transmisión genética. Al final, se ofrecen actividades de evaluación para reforzar los conceptos aprendidos.
Guía didactica ciclo y reproducción celular
- 1. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR UNIVERSIDAD DEL BÍO-BÍO NUTRICIÓN Y DIETÉTICA NICOLÁS VILLALOBOS V. GUÍA DIDÁCTICA – BIOLOGÍA NOMBRE: ______________________________________________________________ FECHA: ______________ INSTRUCCIONES: LEA ATENTAMENTE LOS ENUNCIADOS Y CONCEPTOS AQUÍ ENTREGADOS, A CONTINUACIÓN RESPONDA LAS PREGUNTAS, QUE LES SERVIRÁN DE APOYO PARA LA EVALUACIÓN DE ESTA UNIDAD. LOS GENES. Como ya sabes, las características de los seres vivos estan determinadas, en gran medida, por la información genética que se encuentra en el núcleo de las células, pero, ¿qué es la información genética? Todo tipo de información requiere de un lenguaje o código para entenderlo o traducirlo. Por ejemplo, esta página contiene mucha información, que tú puedes obtener a traves de la lectura de cada palabra. De similar forma los cromosomas determinan cada actividad celular, estos mensajes se encuentran en pequeños zonas de los cromosomas denominados genes.(Fig. 1) El color de tu pelo por ejemplo, está determinado por varios genes que se ubican en más de un cromosoma, una persona que posee el grupo sanguíneo A posee genes distintos a los que tiene una persona cuyo grupo es B. la ubicación donde se encuentran estos genes a lo largo de un cromosoma se denomina locus, palabra que deriva del latín y significa “lugar”. ¿Por qué a pesar de ser hijos del mismo padre, exceptuando los gemelos, los hermanos no son iguales? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ¿Cómo se transmiten los rasgos de padres a hijos? ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Fig. 1
- 2. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR SIMILITUDES Y VARIACIÓN HEREDITARIA. Debemos recordar que los organismos vivos se distinguen de la materia inerte, por su capacidad de perpetuar su propia especie, un manzano solo producen manzanos, un ser humano puede procrear a otro ser humano. La transmisión de los rasgos hereditarios (del latín heres, heredar), a pesar de nuestra capacidad de procrear a nuestra misma especie, entonces, ¿por qué no somos todos iguales?, la respuesta se reduce a un concepto, la variación: la descendencia se diferencia en alguna medida de sus padres y hermanos. La genética es la rama de la biología encargada del estudio científico de la herencia y de la variación hereditaria, aquí nosotros veremos la genética a nivel de organismo, celular y molecular, cómo se transfiere la información y de qué manera. CONJUNTO DE CROMOSOMAS EN LAS CÉLULAS HUMANAS. En un ser humano sano, cada célula somática (cualquier célula del cuerpo distinta de los gametos o células sexuales), posee 46 cromosomas, durante la mitosis los cromosomas se condensan lo suficiente como para poder ser visibles en un microscopio óptico como lo han podido comprobar en el práctico de “Cariotipo y alteraciones cromosómicas”. Debido a que los cromosomas difieren en tamaño, la posición de sus centrómeros, entre otras cosas, se pueden distinguir y ordenar uno de otro, por medio de una micrografía, la ordenación resultante se denomina cariotipo. (Fig. 2) Los dos cromosomas que componen cada par tienen igual longitud, posición del centrómero y como se muestra en la micrografía de la derecha, mismo patrón de tinción, se denominan cromosomas homólogos. Ambos cromosomas de cada par llevan genes que controlan los mismos caracteres hereditarios. Los cromosomas denominados X e Y son una excepción importante del patrón general de cromosomas homólogos en las células somáticas humanas, las mujeres tienen un par homólogo de cromosomas X (XX), pero los hombres tienen un cromosoma X y uno Y (XY), dado que determinan el sexo los cromosomas X e Y se denominan cromosomas sexuales, los otros cromosomas se denominan autosómicos. Fig. 2
- 3. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR El ciclo de vida humano. En cada generación, la duplicación del número de conjuntos de cromosomas que se produce por fecundación se compensa por la reducción a la mitad que procede a la meiosis. En el caso de los seres humanos, el número de cromosomas en una célula haploide es 23, que constituye un conjunto (n=23); el número de cromosomas en el cigoto diploide y todas las células somáticas que se originan de él es 46, que constituye dos conjuntos (2n=46). El ciclo de vida humano comienza cuando un espermatozoide haploide del padre se fusiona con un óvulo haploide de la madre. Esta unión se denomina fecundación. El óvulo resultante fecundado resultante o cigoto es diploide ya que contiene dos conjuntos de cromosomas haploides, los del padre y de la madre. Las únicas células del cuerpo que no se producen por mitosis son los gametos, que se desarrollan en las gónadas, ovarios en la mujer, testículos en los hombres. Imagina qué sucedería si los gametos se originaran por mitosis: serían diploides como las células somáticas, en el siguiente ciclo de fecundación, cuando se fusionan los dos gametos, el número de cromosomas no sería de 46 sino que se duplicaría a 92 y cada generación subsiguiente volvería a duplicar el número una vez más… Esta situación hipotética de incrementar de forma constante el número de cromosomas en los organismos que se reproducen sexualmente se evita por medio de la meiosis. (Fig. 3) 1. Una célula humana que contiene 22 autosomas y un cromosoma Y es: a. Una célula somática de un hombre. b. Un cigoto. c. Una célula somática de una mujer. d. Un espermatozoide. e. Un óvulo. 2. ¿En qué difiere el cariotipo de una mujer al de un hombre? ___________________________________________________________________________________________ 3. ¿Qué proceso (mitosis o meiosis) está implicado de forma más directa en la producción de gametos en los animales? ___________________________________________________________________________________________
- 4. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR La meiosis reduce el número de cromosomas de diploide a haploide. Muchos de los pasos de la meiosis se parecen a los de la mitosis. La meiosis, con la mitosis, es precedida por la replicación de cromosomas. Sin embargo, en la meiosis, esta replicación siempre va seguida por dos divisiones celulares consecutivas, denominadas meiosis I y meiosis II. Estas divisiones dan origen a cuatro células hijas (en lugar de dos células hijas como en la mitosis), que poseen la mitad de material genético. Esquema General de la meiosis: cómo la meiosis reduce el número de cromosomas. (Fig. 4) Después de que los cromosomas se replican en la interfase, la célula diploide se divide dos veces y da origen a cuatro células hijas haploides. En la meiosis I se dividen los cromosomas homólogos, mientras que en la meiosis II se produce la separación de las cromátidas hermanas. Aquí se muestra solo un par de cromosomas homólogos, que para mayor simplicidad siempre en estado condensado (normalmente no se encuentran condensados en la interfase). El cromosoma rojo procede de la madre y el azul del padre. A continuación se muestran con detalle las etapas de las dos divisiones de la meiosis de una célula animal cuyo número diploide es 6. La meiosis divide a la mitad el número total de cromosomas de una manera muy específica, al reducir el número de conjuntos de dos a uno, para que cada célula hija reciba un conjunto de cromosomas. Estudie las figuras 5 y 6 detenidamente antes de pasar a la siguiente sección, tome nota de las características principales de cada etapa, enfocándose en el número de cromosomas. Fig. 4
- 5. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR Notas: 1.____________________________________________________________________________________________________________________ 2.___________________________________________________________________________________________________________________ 3.____________________________________________________________________________________________________________________ 4.___________________________________________________________________________________________________________________ 5.___________________________________________________________________________________________________________________ Fig. 5
- 6. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR Notas: 1.____________________________________________________________________________________________________________________ 2.____________________________________________________________________________________________________________________ 3.____________________________________________________________________________________________________________________ 4.___________________________________________________________________________________________________________________ 5.____________________________________________________________________________________________________________________ Fig. 6
- 7. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR Entrecruzamiento o Crossing Over. Como consecuencia de la distribución independiente de los cromosomas durante la meiosis, cada uno de nosotros produce un grupo de gametos que difiere en gran medida en la combinación de los cromosomas que heredamos de nuestros padres. En la figura 7, se sugiere que cada cromosoma presente en un gameto es de origen exclusivamente materno o paterno. En realidad, este no es el caso porque el entrecruzamiento produce cromosomas recombinantes, que son cromosomas individuales que portan genes (DNA) derivados de los padres. (fig. 8) En un proceso simple de entrecruzamiento, las moléculas de DNA de las dos cromátidas no hermanas, se rompen en el mismo lugar y luego se vuelven a unir al DNA de la otra, en efecto, los dos segmentos homólogos intercambian lugares o se entrecruzan, para producir cromosomas con combinaciones nuevas de genes paternos y maternos. Fig. 7 Fig. 8
- 8. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR RESUMEN CICLO CELULAR Complete el siguiente cuadro comparativo con las principales propiedades entre la mitosis y meiosis. Propiedad Mitosis Meiosis Replicación de DNA Se produce durante la interfase antes de comenzar la mitosis. Se produce durante la interfase antes de comenzar la meiosis. Número de divisiones Sinapsis de los cromosomas homólogos No se produce. Número de células hijas y posición genética Función del cuerpo del animal Produce gametos; reduce el número de cromosomas a la mitad e introduce variación genética entre los gametos. Fig. 9
- 9. GUÍA DIDÁCTICA CICLO Y REPRODUCCIÓN CELULAR EVALUACIÓN DE CONTENIDOS. 1. Los cromosomas homólogos se mueven hacia los polos opuestos de una célula en división durante: a. La mitosis. b. La meiosis I c. La meiosis II d. La Fecundación e. La fisión binaria. 2. La meiosis II es similar a la mitosis en que: a. Se produce la sinapsis de los cromosomas homólogos. b. El DNA se replica antes de la división. c. Las células hijas son diploides. d. Las cromátidas hermanas se separan durante la anafase. e. El número de cromosomas se reduce. 3. Si el contenido de DNA de una célula diploide en la fase G1 del ciclo celular es x, luego el contenido de DNA de la misma célula en la metafase de la meiosis I será: a. 0,25x b. 0,5x c. X d. 2x e. 4x 4. Si continuamos siguiendo el linaje celular de la pregunta 3, después el contenido de DNA en la metafase de la meiosis II será: a. 0,25x b. 0,5x c. X d. 2x e. 4x 5. El entrecruzamiento por lo general contribuye a la variación genética al intercambiar segmentos cromosómicos entre: a. Las cromátidas hermanas de un cromosoma. b. Las cromátidas de cromosomas no homólogos. c. Las cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos d. Los loci no homólogos del genoma. e. Los autosomas y los cromosomas sexuales. En una hoja anexa realice un glosario con los conceptos marcados en negrita marcados en esta guía.