Biología y geología 2 Bach.

DEMO

INCLUYE

2

PROYECTO DIGITAL BANCO DE RECURSOS Y LIBRO DIGITAL

BA

O T A R E L L I H C

a í g o l o i B ínguez m o D . ,A mente A. B. Ruiz e l C .

S os, A. Olm

,

SUMA

piezaS 1

ASÍ ES

tu libro Apertura de unidad Organizador visual con los recursos digitales relacionados con cada apartado.

¿Por qué estudiar... ? Conoce las razones por las que es importante el estudio de las diferentes partes de la biología y de la geología.

Descubrirás que estas ciencias son muy importantes en nuestras vidas y puede que te plantees tener una profesión relacionada con ellas.

Disponibles en anayaeducacion.es

en grupo Reflexiones

Desarrollo de los contenidos y actividades

mente.

Organiza tu sual que Organizador vi enidos. apoyan los cont

Mapa mental Esquema

Organizador de llaves, etc.

im ag en .

Trab aj a co n la capacidad Desarrollará tu n e in te rde ob se rvac ió pret ac ió n.

Nu me ro sa s ilustraciones Los iconos incluidos en algunas actividades sugieren la clave del proyecto que puede aplicarse en cada caso.

sarrollarán Actividades. De observade tu capacidad ción. ta re ción e interp

Las claves

del proyecto

ODS Compromiso ODS

Plan Lingüístico

Desarrollo del pensamiento

Aprendizaje cooperativo

Descubre los Objetivos de Desarrollo Sostenible y forma parte activa de nuestro compromiso para lograr un mundo más igualitario y habitable.

Pon en práctica tus destrezas comunicativas en los diferentes tipos de texto que te proponemos. El lenguaje siempre está presente, ¡comunícate!

Trabaja estrategias de pensamiento: reflexiona sobre los contenidos que estás aprendiendo, genera ideas, organízalas, priorízalas, arguméntalas, exponlas…

Implícate en tu aprendizaje y participa en el de todo el grupo; comprobarás que cooperar mejora el rendimiento y la convivencia en clase.

s. resultado Interpreta ra a práctica p Actividad inndas una que empre el s e u n y apliq vestigació . o ientífic método c

Trabaja con lo aprendido Repasa y comprende. Actividades para asimilar los aspectos fundamentales del contenido estudiado.

Avanza

ODS. Refl exiona y p ropón accion es para alc a nzar la meta de desarro llo sostenible propuesta en cada una d e las unida des.

imágenes para que trabajes la observación y la interpretación.

Analiza y aplica. Preguntas que requieren por tu parte una reflexión sobre los contenidos, para relacionar varios conceptos o para interpretar imágenes.

prepara tu evaluación de bachillerato Consejos para realizar la prueba.

Preguntas resueltas de exámenes de EVAU.

Lo importante de la unidad

Preguntas propuestas en exámenes de EVAU

Educación emocional

Cultura emprendedora

TIC

académica y profesional

Evaluación

Aprende a conocerte; identifica las situaciones que te generan emociones bloqueantes y gestiónalas con experiencias de autoafirmación constructiva.

Confía en tus aptitudes y conocimientos, desarrolla la creatividad, adáptate a las situaciones cambiantes y ten una actitud proactiva y responsable.

Aprende a obtener información, seleccionarla y aplicarla; a planificar, gestionar y elaborar trabajos; a colaborar en Red de forma ética y segura.

Valora tus capacidades personales, descubre y despierta tu vocación, entrénate en la toma de decisiones y aprende a orientarte entre distintas opciones.

Descubre diversas estrategias para analizar qué has aprendido y cómo lo has aprendido; entrénate para asumir compromisos o superar dificultades.

Orientación

ASÍ ES

el proyecto

digital www.anayaeducacion.es

libro digital Banco de recursos

Regístrate en www.anayaeducacion.es. Solo necesitas tener un correo electrónico, el código que se indica en la primera página de este libro y el permiso de tu padre, madre, tutor o tutora legales. Así podrás acceder al banco de recursos y descargar el libro digital.

Una versión digital de tu libro, que podrás usar en condiciones offline y online, con acceso a los recursos digitales tanto agrupados por tipologías como asociados a los contenidos de cada unidad.

Un espacio con recursos, técnicas y actividades, diseñado para afianzar tus conocimientos.

Recursos relacionados con LAS CLAVES del proyecto ODS

Más sobre las claves

Compromiso ODS, con microvídeos que te ayudarán a conocer cuáles son las metas para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible trabajadas en el proyecto.

Plan Lingüístico, con infografías que te darán las pautas para abordar el trabajo por medio de distintos tipos de textos (descriptivo, narrativo, expositivo, etc.).

Desarrollo del pensamiento, donde se incorporan explicaciones sobre cómo aplicar las distintas estrategias de pensamiento planteadas en el proyecto.

Aprendizaje cooperativo, que incluye la descripción de las técnicas de aprendizaje cooperativo propuestas en el proyecto.

Educación emocional, con orientaciones para superar la inquietud generada en diferentes situaciones de tu proceso de aprendizaje (inicio del curso, enfrentarte a un examen, etc.).

TIC, mediante fichas que reforzarán tu uso saludable, correcto y seguro de las tecnologías de la información y la comunicación.

Orientación académica y profesional, con información sobre diferentes profesiones vinculadas a los contenidos tratados en la asignatura.

0:40/1:33

Evaluación, se presentan orientaciones para hacer tu portfolio, así como rúbricas y dianas que facilitan tu autoevaluación.

Recursos DESTACADOS de la materia

Qué necesitas saber Lecturas científicas En síntesis Glosario Taller de ciencias Aprende jugando Aplica tu aprendizaje Orientación académica Autoevaluaciones

0:40/1:33

Recursos clasificados por unidades

Todos los recursos clasificados para que puedas localizar fácilmente los relacionados con cada apartado de tu unidad.

0:40/1:33

ASÍ SON

LOS contenidos del curso

1

La base QUÍMICA de la vida

Pág. 8

4

La estructura de la célula

1. Los enlaces químicos 2. Los bioelementos 3. Las biomoléculas y los compuestos inorgánicos 4. El agua 5. Las sales minerales 6. La regulación del medio interno celular

1. La teoria celular 2. El estudio de las células 3. La organización celular 4. La membrana plasmática 5. El transporte a través de la membrana 6. Las envolturas celulares

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

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2

Los glúcidos y los lípidos

Pág. 28

1. Las características de los glúcidos 2. Los monosacáridos 3. Los ósidos 4. Las características de los lípidos 5. Los tipos de lípidos

los orgánulos celulares

Pág. 116

1. El citoplasma y el citosol 2. El citoesqueleto 3. Los ribosomas 4. El retículo endoplasmático y el aparato de Golgi 5. Las mitocondrías 6. Plastos y cloroplastos 7. Otros orgánulos membranosos

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

3

5

Pág. 94

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

Las proteínas y los ácidos nucleicos

1. Los aminoácidos 2. La estructura de las proteínas 3. Propiedades, características y funciones de las proteínas 4. La clasificación de las proteínas 5. Las enzimas 6. Coenzimas y vitaminas 7. Los nucleótidos 8. El ADN 9. El ARN Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

Pág. 58

6

El núcleo y el ciclo celular

Pág. 142

1. El nucleo 2. El ciclo celular 3. La mitosis 4. La meiosis 5. El control del ciclo celular 6. Los ciclcos biológicos Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

7

El metabolismo celular I. El catabolismo

1. El metabolismo 2. La energía de las reacciones metabólicas 3. El catabolismo 4. La glucólisis 5. La respiración celular 6. La oxidación de los ácidos grasos 7. Las fermentaciones Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

Pág. 166

8

el metabolismo celular II. el anabolismo

Pág. 190

12

Los microorganismos

Pág. 284

1. El anabolismo 2. Introducción a la fotosíntesis 3. Las fases de la fotosíntesis 4. La importancia de la fotosíntesis y sus factores limitantes 5. La quimiosíntesis

1. El estudio de los microorganismos 2. Los microorganismos procariotas 3. Los microorganismos eucariotas 4. Los virus 5. Los microorganismos y los ciclos de la materia 6. Los microorganismos patógenos

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

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9

La genética mendeliana

Pág. 210

13

La biotecnología

1. Mendel y el nacimiento de la genética 2. Las leyes de Mendel 3. La teoría cromosómica de la herencia 4. Otras desviaciones de la herencia mendeliana 5. La herencia ligada al sexo

1. La biotecnología y la ingeniería genética 2. La tecnología del ADN recombinante 3. La clonación 4. Las aplicaciones de la biotecnología 5. La manipulación genética y la sociedad

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

10 1. La 2. La 3. La 4. La 5. La

La genética molecular

Pág. 232

natualeza de la información genética replicación transcripción traducción regulación de la expresión génica

La evolución

el sistema inmunitario

Pág. 336

1. Los mecanismos de defensa del organismo 2. El sistema inmunitario 3. La respuesta inmunitaria inespecífica 4. La respuesta inmunitaria específica

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

11

14

Pág. 312

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

Pág. 256

15

Las alteraciones del sistema inmunitario

1. La evolución: un hecho probado 2. El neodarwinismo 3. Otras teorías evolutivas 4. La evolución de las poblaciones 5. Las mutaciones 6. La especiación

1. La inmunidad 2. Las alergias 3. Las enfermedades autoinmunes 4. Las inmunodeficiencias 5. Los trasplantes y el sistema inmunitario 6. El cáncer y el sistema inmunitario

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

Trabaja con lo aprendido Prepara tu evaluación de Bachillerato

Pág. 356

6

el núcleo y el ciclo celular ¿Por qué estudiar... el núcleo celular?

En el interior de las células eucariotas, protegido por una envoltura membranosa, se encuentra el núcleo, donde reside la esencia de la célula; la clave de su funcionamiento, de su supervivencia y de su perpetuación en el tiempo. Hablamos de la información genética de la célula, de su ADN, de millones de nucleótidos en una secuencia única, que dotan al organismo de sus características propias y de su capacidad para realizar todas sus funciones vitales.

En el núcleo, el genoma de la célula se organiza de acuerdo con una estructura cambiante según un ciclo, el ciclo celular, que regula la reproducción de la célula y que rige la supervivencia de todos los seres vivos, desde los más sencillos hasta los más complejos.

Estudiar el núcleo celular, la organización del material genético y los cambios que se producen a lo largo del ciclo celular nos ayuda a comprender procesos de gran importancia como el desarrollo, el crecimiento y la reproducción de los seres vivos. También nos da claves para entender las bases moleculares responsables de algunas de las enfermedades que más nos preocupan, como el cáncer.

Respondemos en grupo 1 Para comenzar esta unidad conviene que recuerdes algunos conceptos y procesos que ya estudiaste anteriormente. Para saber cuál es tu conocimiento previo sobre estos temas, intenta responder a las preguntas siguientes:

2

••

¿Qué es la mitosis?

••

¿Y la meiosis? ¿Qué diferencia hay entre ambos procesos?

••

¿Qué es la replicación del ADN?

••

¿Cómo son los centriolos y para qué sirven?

anayaeducacion.es Si tienes interés por estudios relacionados con el ADN celular, como la criminología, la reproducción asistida, el diagnóstico prenatal o las terapias contra el cáncer, así como sobre las profesiones asociadas a dichos estudios, consulta los recursos sobre orientación académica y profesional incluidos en tu banco de recursos.

anayaeducacion.es Antes de empezar consulta «Qué necesitas saber» en tu banco de recursos.

142

recursos en la web En esta unidad

Qué necesitas saber.

¿Por qué estudiar... el núcleo celular?

1 El núcleo

El núcleo celular.

2 El ciclo celular

3 La mitosis

La meiosis; una división especial.

La mitosis.

4 La meiosis

5 El control del ciclo celular

La muerte celular programada.

6 Los ciclos biológicos

Aprende jugando.

Observamos la mitosis en células de cebolla.

Trabaja con lo aprendido Objetivos de Desarrollo Sostenible, meta 3.4.

Resumen de la unidad.

Prepara tu evaluación de bachillerato

143

1

el núcleo

Núcleos esféricos centrales

El núcleo es el orgánulo más importante de las células eucariotas. Encierra varias moléculas de ADN que contienen la información genética que determina las características de la célula y que es necesaria para dirigir el funcionamiento celular. El núcleo también se encarga de organizar el reparto de esa información durante la división de la célula.

Dependiendo del momento de la vida en que se encuentre la célula, se distinguen dos estados morfológicos y fisiológicos del núcleo: el núcleo en interfase y el núcleo en división.

Glóbulo rojo anucleado

1.1. El núcleo en interfase

Núcleo arriñonado

La interfase es el período entre dos divisiones sucesivas de la célula, en el que esta desarrolla una gran actividad metabólica. En esta fase, el núcleo aparece como una estructura única, más o menos esférica, en una posición central y con un tamaño variable, que está en relación con la actividad de la célula.

Hay algunas excepciones a esta generalidad, como los glóbulos rojos de los mamíferos, que pierden el núcleo al especializarse; los monocitos, que tienen núcleos de forma arriñonada; los neutrófilos, que lo tienen multilobulado; las células del músculo estriado, que tienen varios núcleos; algunos protozoos que son binucleados o multinucleados y muchas células vegetales, en las que una gran vacuola central desplaza el núcleo a un lado.

Células musculares polinucleadas

Las partes del núcleo interfásico son las siguientes: o cleo interfásic

nú Estructura del Retículo endoplasmático rugoso

Nucléolo

Cromatina

Nucleoplasma Envoltura nuclear Poros nucleares

144

Aspecto del núcleo de una célula eucariota a través del microscopio electrónico de transmisión (MET).

Unidad 6

res

ea Los poros nucl

➜➜La envoltura nuclear La envoltura o membrana nuclear es una doble membrana atravesada por numerosos poros, que separa el nucleoplasma del citoplasma celular.

Cada una de las dos membranas tiene un grosor de entre 7 y 9 nm y el conjunto presenta estas características:

Criofractura de una envoltura nuclear observada con un microscopio electrónico de barrido

•• La membrana nuclear externa tiene continuidad con

la membrana del RE rugoso y, al igual que este, lleva adheridos ribosomas en la cara citoplasmática.

•• La membrana nuclear interna está recubierta por una

red de fibras proteicas, la lámina nuclear, que le da forma al núcleo y ancla la cromatina.

El complejo del poro nuclear

•• El espacio perinuclear queda entre las dos membra-

nas y se comunica con el interior del RE. •• Los poros nucleares son pequeños orificios rodea-

dos por el llamado complejo del poro, que mide unos 120 nm de diámetro y consta de fibras, proteínas de anclaje, de transporte y estructurales, en forma de anillo. Esta estructura regula el transporte selectivo de algunas moléculas, como el ARN, las proteínas ribosómicas, algunos iones, etc. Las moléculas polares pequeñas pasan por difusión pasiva a través del poro mientras que las macromoléculas pasan con aporte de energía. En cuanto a las moléculas apolares pequeñas, difunden a través de las membranas sin necesidad de pasar por el poro.

Nucleoplasma

Membrana interna

120 nm Proteína de anclaje

Fibras en cesta Subunidad del anillo

Espacio perinuclear

Membrana externa Transportador

➜➜El nucleoplasma El nucleoplasma, carioplasma o matriz nuclear, es el conjunto formado por el medio acuoso y por la red de fibras que rellena el núcleo.

Ribosomas Citosol

Retículo endoplasmático rugoso

Su composición es similar a la del citosol, pero contiene componentes específicos necesarios para la síntesis de los ácidos nucleicos, como enzimas, ribonucleoproteínas, iones (K+, Ca2+ y Mg2+) y la cromatina.

Actividades

1 Haz una lista de excepciones al núcleo esférico cen-

A

B

C

tral, investiga y añade alguna excepción más.

2 ¿Qué es la lámina nuclear?

3 ¿Con qué orgánulo comunica el espacio perinuclear? ¿Qué sentido crees que tiene esa conexión?

4

Interpretación compartida. La imagen de la derecha es un corte del núcleo observado con el MET. Intentad identificar las estructuras señaladas.

anayaeducacion.es Consulta «El núcleo celular» en tu banco de recursos.

145

1

➜➜La cromatina La cromatina es la forma poco condensada que tiene el material genético en el núcleo interfásico. Está formada por ADN unido a proteínas y tiene el aspecto de una maraña de fibras.

Si recordamos lo que se describió en unidades anteriores, las proteínas que forman parte fundamental de la cromatina son las histonas. En cada fibra de cromatina, el ADN se enrolla alrededor de un octámero de histonas a modo de carrete de hilo, de manera que su larguísima molécula se empaqueta en una menor longitud, de una forma organizada.

TRABAJA CON LA IMAGEN

el núcleo

Explica a qué corresponden las estructuras señaladas con flechas en esta imagen del núcleo de una célula eucariota obtenida al observar con un MET un corte fino de una célula.

B

A

Este empaquetamiento tiene distintos grados, ya que las regiones de ADN que se transcriben, se desenrollan para quedar más accesibles a los complejos enzimáticos de la transcripción. Esto es visible al microscopio, ya que la cromatina aparece como una mezcla de dos regiones: La heterocromatina. Se llama así a las regiones de la cromatina de aspecto más teñido, con un mayor grado de condensación, que se corresponden con partes del ADN que no se están transcribiendo o lo hacen poco.

La eucromatina. Se llama así a las amplias zonas menos teñidas, en las que la cromatina está menos condensada y en la que se está llevando a cabo la transcripción del ADN.

C

➜➜El nucléolo El nucléolo es una estructura esférica que se encuentra en el interior del núcleo y que está formada por ADN, ARNr y proteínas ribosomales.

Se sitúa cerca de ciertas áreas de cromatina que contienen el ADN cuya transcripción origina el ARNr. Estas áreas se llaman regiones organizadoras del nucléolo (NOR) porque, al finalizar la mitosis, el nucléolo se reorganiza en ellas.

Las funciones del nucléolo son la síntesis del ARNr (excepto la del ARNr 5S, que se sintetiza fuera del nucléolo) y la organización las subunidades de los ribosomas a partir del ARNr y las proteínas ribosomales. Las subunidades ribosomales salen del núcleo a través de los poros nucleares.

El tamaño del nucléolo es mayor en las células con intensa síntesis proteica, como los ovocitos, que fabrican vitelo, o las células de las glándulas, que producen sus secreciones. Estas células pueden tener más de un nucléolo.

En cambio, las células con escasa síntesis de proteínas, como las neuronas, tienen un nucléolo muy pequeño, y los espermatozoides incluso carecen de él.

146

Estructuras en «árbol de Navidad» sobre las regiones organizadoras del nucléolo (NOR). El «tronco» es la zona del ADN con los genes ribosomales. Las «ramas» son cadenas de ARNr en diferentes etapas de formación.

Unidad 6

1.2. El núcleo en fase de división Cuando una célula entra en fase de división, el núcleo se desorganiza mientras que las diferentes fibras de cromatina se compactan en unidades denominadas cromosomas.

Cuando da comienzo la división celular, la actividad metabólica de la célula disminuye y el núcleo sufre diversas transformaciones: La envoltura nuclear desaparece y como consecuencia el nucleoplasma queda disperso.

El nucléolo se desintegra. Se detiene la transcripción del ADN, por lo que no se sintetiza ningún ARN. La cromatina se condensa. Las fibras de cromatina, con el ADN ya duplicado para la división, se enrollan sobre sí mismas y se van haciendo más cortas y anchas hasta transformarse en cromosomas.

TRABAJA CON LA IMAGEN

Estas transformaciones son temporales y solo tienen efecto mientras dura la división celular, de modo que, al final de dicha división, se revierten y la envoltura nuclear se reorganiza, el nucleoplasma se regenera, los cromosomas de descondensan en cromatina y se reanudan la transcripción de los genes en ARN y la actividad metabólica celular.

Actividades

5 ¿Qué diferencias hay entre

la heterocromatina y la eucromatina?

6 ¿Qué son las histonas?

7 ¿Qué relación hay entre el

nucléolo y los poros nucleares?

8 Cita las principales transfor-

maciones que experimenta el núcleo de una célula cuando esta se dispone a dividirse.

9 Razona por qué la transfor-

mación de la cromatina en cromosomas se revierte al final de la división celular.

La fotografía muestra el núcleo de una célula en fase de división y el de una célula en interfase.

Identifica cada tipo de núcleo en la imagen y justifica tu respuesta con la descripción de las diferencias.

147

1

el núcleo

➜➜Los cromosomas Los cromosomas son estructuras visibles al microscopio óptico, que se forman por el superenrollamiento o empaquetamiento que experimentan las fibras de cromatina cuando el núcleo entra en fase de división.

Cuando las fibras de cromatina se están empaquetando, el ADN de cada una ya se ha duplicado para repartirse en la división celular. Por eso, cuando los cromosomas alcanzan su mayor grado de empaquetamiento, se ven al microscopio como conjuntos de dos bastones, llamados cromátidas hermanas, que se unen entre sí por una región llamada centrómero.

El cromosomas

➜➜ Estructura

Cromátidas

Telómero

Brazo corto

Centrómero Cinetocoro

•• Las cromátidas hermanas son idénticas en cuanto a su

forma y a la información que contienen, ya que cada una está formada por una de las dos moléculas de ADN que se duplicaron. Cuando los cromosomas se tiñen para su observación al microscopio, las dos cromátidas de un mismo cromosoma forman un mismo patrón de bandas claras y oscuras. Este bandeo cromosómico permite identificar los cromosomas.

Bandas Brazo largo

•• El centrómero es la zona del cromosoma en la que se unen

las dos cromátidas hermanas. Aparece como el estrechamiento principal del cromosoma, por lo que se llama constricción primaria. Divide el cromosoma en cuatro brazos: dos superiores y dos inferiores. Según la longitud de esos brazos, los cromosomas se clasifican en los siguientes tipos:

Constricción secundaria Satélite

➜➜ Tipos

–– Metacéntricos. Tienen un centrómero central y brazos de longitud muy similar.

–– Submetacéntricos. Su centrómero se encuentra desplazado hacia uno de los extremos, por lo que tienen dos brazos algo más cortos que los otros dos.

–– Acrocéntricos. Su centrómero está muy cerca de uno de los extremos, de modo que tienen dos brazos muy cortos y dos muy largos.

–– Telocéntricos. Su centrómero está justo en un extremo, por lo que solo se distinguen dos brazos largos.

Metacéntrico

Submetacéntrico

Acrocéntrico

Telocéntrico

•• Los cinetocoros son unas estructuras proteicas que se for-

man a cada lado del centrómero. A ellas se unen los microtúbulos del huso que desplaza los cromosomas en la división.

•• Los telómeros son regiones de los extremos de los brazos

de los cromosomas. Son fundamentales para conservar la estabilidad estructural de los cromosomas y para restaurar la degradación que se produce en ellos tras cada división celular. En ocasiones tienen satélites, que son zonas redondeadas formadas por una constricción secundaria al final del brazo.

148

Unidad 6

➜➜El cariotipo El cariotipo es el conjunto formado por todos los cromosomas de una célula (su dotación cromosómica).

El cariotipo se puede visualizar al microscopio tratando y tiñendo una muestra de células que estén en fase de división, de modo que los cromosomas tengan un alto grado de condensación.

Una vez teñidos, los cromosomas mostrarán su bandeo característico. Entonces se realiza la observación y se toman microfotografías de la muestra. Estas fotografías se amplían y se tratan mediante un programa de edición para separar las imágenes de cada uno de los cromosomas y ordenarlos de mayor a menor. Así se obtiene un cariograma, que nos sirve como herramienta de estudio de los cromosomas para detectar anomalías en el número o en las características de los cromosomas.

Estos estudios han permitido determinar que los cariotipos tienen las características siguientes:

Como se hace

un cariograma

Se toma una muestra de sangre.

Se añade colchicina.

humano Se recoge el depósito de glóbulos blancos, se fija con alcohol y se tiñe.

Se añade agua.

Se centrifuga.

Los glóbulos rojos Observación Las células sedimentan y se eliminan. se hinchan. al microscopio Quedan los glóbulos óptico. blancos.

Las células en metafase han estallado.

•• El número de cromosomas es constante y caracterís-

tico de cada especie; es decir, que las células de todos los individuos de una especie tienen el mismo número de cromosomas. La especie humana, por ejemplo, tiene 46 cromosomas en cada célula.

•• Los cromosomas están por parejas. En las células de

organismos diploides y con reproducción sexual, cada cromosoma tiene un homólogo idéntico a él en tamaño, forma y bandeo. Por tanto, la dotación cromosómica de estas células es siempre par (2n). Esto es porque uno de los cromosomas procede del gameto masculino y otro del gameto femenino. Los gametos, en cambio, son células haploides, es decir, solo cuentan con uno de los dos cromosomas homólogos de cada pareja y su dotación cromosómica es un número (n) que puede ser par o impar. Según esto, el ser humano tiene 23 parejas de cromosomas homólogos en cada célula.

Se observan los cromosomas con gran aumento y se fotografían.

7 7

8 8

7 14 14

8 15 15

14

15

9 9

10 10

11 11

12 12

9 10 11 12 16 17 18 19 16 17 18 19 16

17

18

19

Con una aplicación informática de edición de imágenes se seleccionan los cromosomas y se sitúan de forma ordenada con los centrómeros alineados.

Actividades

10 Explica por qué los cromosomas tienen dos cromátidas hermanas.

11 ¿Qué son las parejas de cromosomas homólogos?

¿Qué relación tiene esto con el hecho de que una célula sea diploide o haploide?

12

Investiga y explica por qué el estudio del cariotipo permite diagnosticar enfermedades cromosómicas como el síndrome de Down, el síndrome de Klinefelter o el síndrome de Turner.

13 Averigua cómo son el cariotipo del ratón y el del maíz, y diferéncialos del cariotipo humano de la imagen.

149

2

El ciclo celular El ciclo celular es el conjunto ordenado de procesos y cambios que sufre una célula desde que surge por división de otra célula progenitora hasta que ella misma se divide generando dos células hijas.

A lo largo de su vida, las células experimentan una serie de procesos que se repiten de forma cíclica: la interfase, en la que la célula aumenta de tamaño, lleva a cabo toda su actividad metabólica y funcional y duplica en un momento dado su material genético, y la fase de división celular, en la que el material genético y el citoplasma se reparten en dos células hijas.

2.1. La interfase La interfase es la fase más larga y variable del ciclo celular; en ella la célula crece y tienen lugar la mayor parte de las actividades celulares, entre ellas, la replicación del ADN y la síntesis proteica.

Se divide en tres subfases: la fase G1, la fase S y la fase G2.

➜➜La fase G1 La fase G1 comienza inmediatamente después de la división. Durante esta fase, la célula hija recién formada aumenta su tamaño y desarrolla toda su actividad metabólica.

En la fase G1, la célula lleva a cabo, sobre todo, estas acciones: •• Acumula energía en forma de ATP. •• Sintetiza proteínas y duplica orgánulos citoplasmáticos como los microtúbu-

los o los ribosomas.

•• A partir del retículo endoplasmático, renueva y forma nuevas estructuras

membranosas.

En esta fase, las células que se especializan mucho, como las neuronas o las fibras del músculo estriado, pueden detener su ciclo en el llamado punto R o punto de restricción, que las hace permanecer en una especie de fase de reposo en la que nunca llegan a dividirse, denominada fase G0.

En cambio, las células que sobrepasan el punto R no tienen retorno posible y completan el ciclo pasando por las fases S, G2 y de división.

➜➜La fase S En la fase S tiene lugar la replicación del ADN. En el núcleo de la célula, las enzimas sintetizan una copia fiel del ADN de la cromatina que constituye el genoma de la célula.

Al finalizar la fase S, la célula contiene en su núcleo dos copias de cada uno de sus cromosomas.

Además, durante esta fase se siguen transcribiendo los genes necesarios para la síntesis de las histonas y de otras proteínas útiles para la célula.

En las células animales, durante la fase S también comienza la duplicación de los centriolos, que después serán imprescindibles para la organización de los microtúbulos de la estructura del huso, que es la que guía la separación de los cromosomas durante la división celular.

150

FASE G1 Fase de crecimiento general y actividad metabólica de la célula.

Unidad 6

➜➜La fase G2

Actividades

La fase G2 es la etapa más corta del ciclo celular. En ella, la célula crece y realiza algunas acciones que la preparan para la división celular.

1 Nombra de forma ordenada las

diferentes fases del ciclo celular eucariota e indica los acontecimientos más importantes que tienen lugar en cada una de ellas.

Los principales procesos de preparación que tienen lugar en la célula son: •• La generación de gran cantidad de ATP, que aportará energía.

•• En las células animales concluye el proceso de duplicación de los cen-

2

triolos. Cada uno de los dos centrosomas así formados comienza a migrar hacia uno de los polos celulares. Se sintetizan además proteínas como la tubulina, necesarias para la formación del huso y otras estructuras que intervienen en la división celular.

2.2. La fase de división celular La célula inicia su división, que implicará una mitosis para generar dos células hijas con la misma dotación cromosómica, o una meiosis en células que necesitan reducir su dotación cromosómica, como los gametos.

FASE S

Cantidad de ADN en pg

•• Se inicia la condensación de la cromatina en cromosomas.

Veo, pienso, me pregunto...

Observa la siguiente gráfica que representa cómo varía la cantidad de ADN en una célula a lo largo del tiempo. Identifica en ella las diferentes fases del ciclo celular y razona en qué te has basado para hacerlo.

8

4

0

El ADN se duplica y en las células animales comienzan a duplicarse los centriolos.

5

10

15

FASE G2 La célula se prepara para la división sintetizando ATP y concluyendo la duplicación de los centriolos.

CICLO CELULAR FASE M DE DIVISIÓN Ocurre la mitosis

Cada una de las células hijas inicia un nuevo ciclo celular.

151

3

la mitosis La mitosis o cariocinesis es un proceso que forma parte de la división celular, que es previo a la división del citoplasma, y que consiste en un reparto equitativo de las dos copias idénticas del material genético de la célula.

Las células hijas resultantes tendrán idéntica dotación cromosómica que la célula madre y la misma información genética.

3.1. Significado biológico de la mitosis Para los organismos unicelulares, la mitosis supone un mecanismo de reproducción asexual, que permite aumentar el número de individuos de una especie.

Para los organismos pluricelulares, la mitosis tiene como función la creación de nuevas células que les permitirán crecer o bien reponer sus estructuras envejecidas o dañadas.

3.2. La mitosis, paso a paso La mitosis es un proceso cuya duración varía entre veinte minutos y varias horas, según el tipo celular. Aunque se produce sin interrupción, para estudiarlo se pueden establecer en él cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.

➜➜La profase La profase es la fase con la que comienza la mitosis. Se caracteriza por que en la célula se producen los siguientes acontecimientos: •• La cromatina se condensa. Se forman los cromosomas y comienzan a ser

visibles.

•• La membrana nuclear y el nucléolo se desintegran. Los cromosomas quedan

libres en el citoplasma celular. En esta fase, son visibles las dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero.

•• Comienza a formarse el huso acromático. En las células animales, los centriolos,

ya duplicados, se dirigen a polos opuestos de la célula, al tiempo que empiezan a formar los filamentos a partir de las fibras del áster. Las células vegetales forman los filamentos del huso a partir de unos centros organizadores de microtúbulos, que no son centriolos sino unas regiones más densas del citoplasma.

Formación del huso

Los centriolos se sitúan en polos opuestos de la célula.

Centriolos Restos de la membrana nuclear

Cromosomas condensados

152

Centrómeros

Las fibras del huso se unen a los centrómeros.

Unidad 6

Placa ecuatorial

➜➜Metafase En la metafase, los cromosomas presentan su máximo grado de compactación y se disponen en el ecuador de la célula formando la llamada placa ecuatorial. Lo hacen de manera que su eje longitudinal queda perpendicular a los filamentos del huso, y cada una de las cromátidas hermanas mira hacia un polo de la célula.

➜➜Anafase Durante la anafase, los filamentos del huso mitótico comienzan a acortarse y, como consecuencia, cada cromosoma se escinde por el centrómero, de modo que sus cromátidas hermanas se separan y se dirigen cada una hacia un polo de la célula. Las cromátidas individualizadas o cromosomas anafásicos, a diferencia de los de las fases anteriores, son cromosomas simples.

Se separan las cromátidas.

➜➜Telofase En la telofase, cada grupo de cromosomas simples alcanza un polo de la célula. A continuación, son rodeados de nuevas envolturas nucleares, formadas a partir de membranas del retículo endoplasmático. Las fibras del huso desaparecen y los cromosomas comienzan a descondensarse, dando lugar a la cromatina.

Reorganización del núcleo.

3.3. La citocinesis Al final de la mitosis, más o menos durante la telofase, se produce la citocinesis o división del citoplasma, que dará lugar a dos células hija independientes.

Este reparto del citosol y de los orgánulos citoplasmáticos se realiza al azar, pero cada célula hija debe recibir al menos una mitocondria, algunas vesículas del aparato de Golgi y del retículo endoplasmático y, en el caso de las células vegetales, algún cloroplasto.

En células animales Anillo contráctil

En células vegetales Fragmoplasto con punteaduras

La citocinesis se produce de forma diferente en las células animales y en las vegetales: •• En las células animales tiene lugar la formación de un

anillo contráctil de actina y miosina junto a una invaginación de la membrana plasmática. Al producirse la contracción del anillo, la célula se estrangula por la zona de la placa ecuatorial, lo que separa el citoplasma y origina dos células hijas de menor tamaño.

•• En las células vegetales, el aparato de Golgi genera

unas vesículas con hemicelulosa y pectinas que se colocan en el ecuador celular y se fusionan para formar un tabique de separación llamado fragmoplasto, que dará origen a la pared celular. Las dos células hijas se comunican gracias a unos orificios en el fragmoplasto llamados punteaduras que, junto a los plasmodesmos, ponen en contacto sus citoplasmas. anayaeducacion.es Consulta «La mitosis» en tu banco de recursos.

Actividades

1 Define mitosis y razona si podría llevarse a cabo este proceso en las células procariotas.

2 Explica qué supone la mitosis para un organismo unicelular. ¿Y para uno pluricelular?

3 ¿Qué diferencias hay entre la mitosis de una célula animal y la de una célula vegetal?

153

4

LA MEIOSIS La meiosis es un proceso de división celular donde una célula progenitora diploide (2n) se divide en cuatro células hijas haploides (n); es decir, que la dotación cromosómica de la célula progenitora se reduce a la mitad. Además, durante la meiosis se produce la recombinación homóloga, un intercambio de fragmentos de cromátidas entre cromosomas homólogos, que aumenta la variabilidad genética de las células resultantes.

4.1. Significado biológico de la meiosis La meiosis tiene una enorme importancia biológica en los organismos con reproducción sexual, por dos razones: •• Porque permite mantener el número de cromosomas constante. Las espe-

cies diploides utilizan la meiosis para producir gametos haploides (n). Así, cuando esos gametos se fusionen en la fecundación, formarán un cigoto diploide (2n). Si esto no se produjera y los gametos fueran diploides, el número de cromosomas de una especie aumentaría con cada reproducción sexual.

•• Porque genera diversidad genética. Durante la meiosis se producen entre-

cruzamientos de las cromátidas de cromosomas homólogos y un intercambio de fragmentos homólogos de dichas cromátidas. Esto produce nuevas combinaciones en el material genético de las células hija resultantes. Así, si se producen gametos durante la meiosis, todos ellos tendrán combinaciones genéticas diferentes. Por esa razón, los descendientes generados por reproducción sexual son genéticamente diferentes unos de otros.

4.2. La meiosis, paso a paso La meiosis consta de dos divisiones celulares consecutivas, pero con una única replicación de ADN. •• Primera división meiótica o meiosis I. En ella se producen la recombinación

homóloga y la separación de cromosomas homólogos que reduce a la mitad la dotación cromosómica. Se divide en profase I, metafase I, anafase I y telofase I. •• Segunda división meiótica o meiosis II. Es semejante a una mitosis. En ella

TRABAJA CON LA IMAGEN

se separan las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma. Se divide en profase II, metafase II, anafase II y telofase II. Estos gazapos forman parte de una misma camada. Tienen el mismo padre y la misma madre.

Se parecen en los rasgos generales, pero su pelaje y otros rasgos particulares son diferentes.

De hecho, no se parecen entre sí y tampoco se parecen ni a su madre ni a su padre.

Explica la razón de estas diferencias a partir de los conceptos de la meiosis y de la diversidad genética.

154

Unidad 6 PROFASE I

➜➜Meiosis I

Leptoteno — zigoteno

Tétrada. Dos cromosomas homólogos apareados con dos cromátidas hermanas cada uno.

•• Profase I. Es la fase más larga. Tiene cuatro etapas,

que pueden observarse al microscopio: –– Leptoteno. Los cromosomas se condensan, se hacen visibles y empiezan a aparearse por homólogos.

–– Zigoteno. Los cromosomas se hacen más cortos y gruesos y comienza el proceso de apareamiento gen a gen, o sinapsis, entre cromosomas homólogos. Cada par cromosómico apareado se denomina tétrada, ya que cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas. Gracias a una estructura proteica, el complejo sinaptonémico, ambos cromosomas quedan unidos a lo largo de toda su longitud, de modo que los segmentos equivalentes coinciden.

–– Paquiteno. Se produce el sobrecruzamiento, mediante el que se intercambian fragmentos de ADN entre cromosomas homólogos, es decir, entre las cromátidas no hermanas de una tétrada. Este proceso de recombinación genética produce una nueva combinación de genes en los cromosomas.

–– Diploteno. Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, pero permanecen unidos por las zonas donde ha existido recombinación, o quiasmas.

–– Diacinesis. Los cromosomas alcanzan su máxima condensación y las tétradas se hacen evidentes al microscopio. Las cromátidas hermanas permanecen unidas por los centrómeros, y las cromátidas no hermanas u homólogas, por los quiasmas.

Al final de la profase empiezan a desintegrarse la membrana nuclear y el nucléolo y se forma el huso acromático entre los centriolos, que comienzan a migrar a polos opuestos de la célula.

En este caso hay dos tétradas.

Paquiteno Nódulos de recombinación

Diploteno

Quiasmas Diacinesis

Tétradas recombinadas

METAFASE I

ANAFASE I

Las tétradas se disponen en la placa ecuatorial.

Se separan cromosomas homólogos recombinados.

•• Metafase I. Las parejas de cromosomas homólogos,

unidos por los quiasmas y sujetos por los filamentos del huso, se sitúan en el ecuador de la célula y forman la placa metafásica.

•• Anafase I. Las fibras del huso se acortan y separan

los cromosomas homólogos de cada pareja hacia los polos opuestos de la célula. Los quiasmas se rompen y los cromosomas llevan sus fragmentos recombinados.

TELOFASE I

Se reorganizan los núcleos haploides.

•• Telofase I. Comienza cuando los dos grupos de cro-

mosomas llegan a los polos. El huso acromático desaparece y se forma la membrana nuclear alrededor de cada núcleo hijo. Estos núcleos son haploides (n), ya que cada uno ha recibido la mitad de los cromosomas.

Cada cromosoma tiene aún dos cromátidas hermanas.

Por último, tiene lugar una citocinesis o reparto del citoplasma. Las dos células resultantes, sin pasar por una interfase, comienzan a la vez la segunda división meiótica. anayaeducacion.es Consulta «La meiosis: una división especial» en tu banco de recursos.

CITOCINESIS Se prepara la segunda división meiótica.

155

4

LA MEIOSIS

➜➜Meiosis II

PROFASE II

Los cromosomas vuelven a condensarse.

•• Profase II. Es una fase muy corta en la que, en cada

una de las dos células resultantes de la meiosis I, los cromosomas vuelven a condensarse, desaparece de nuevo la membrana nuclear y se forma un nuevo huso acromático.

•• Metafase II. En esta fase, los n cromosomas, cada uno

de ellos formado por dos cromátidas hermanas, se disponen en el ecuador celular, con su eje longitudinal perpendicular a los filamentos del huso. Se constituye así la placa ecuatorial.

METAFASE II

Los cromosomas se disponen en la placa ecuatorial.

ANAFASE II

Se separan las cromátidas hermanas.

TELOFASE II

Se reorganizan los núcleos y se inicia la citocinesis.

•• Anafase II. Las fibras del huso se acortan, se rompen

los centrómeros y se separan las cromátidas hermanas como en una mitosis normal. Estas cromátidas, que serán diferentes en el caso de que haya existido recombinación, se separan y migran a polos opuestos de la célula; se las considera ya cromosomas anafásicos.

•• Telofase II. Con los cromosomas ya en cada polo, se

reconstruye la membrana nuclear. Esos cromosomas se descondensan, y se transforman en cromatina.

El final de la meiosis II es una citocinesis que reparte el citoplasma y los orgánulos entre las dos células hijas.

El resultado de todo este proceso, teniendo en cuenta que ha afectado a las dos células haploides que se formaron en la meiosis I, son cuatro células hijas haploides (n) diferentes entre sí y a la célula madre, pues llevan una combinación única de genes debido a la recombinación.

Actividades

1 ¿Cuál es la importancia biológica de la meiosis en los organismos con reproducción sexual?

2 ¿En qué momento de la meiosis tiene lugar la reducción del contenido cromosómico?

3 ¿Qué es la recombinación homóloga y cuándo se produce?

4 ¿Cuáles son las etapas de la profase I de la meiosis?

5 ¿Qué son los cromosomas anafásicos y cuándo se producen?

6 ¿Qué son los quiasmas, cuándo se producen y cuándo desaparecen?

7

Sumamos. Señalad las principales diferencias que hay entre la mitosis y la meiosis.

8

¿Qué pasaría si... en un organismo pluricelular diploide, los gametos se produjeran mediante una mitosis en vez de mediante una meiosis? ¿Y si fuera por una meiosis pero sin recombinación homóloga?

156

CITOCINESIS

El resultado son cuatro células hijas haploides diferentes.

Unidad 6

COMPARAMOS LA MITOSIS Y LA MEIOSIS Meiosis

Mitosis

No hay entrecruzamiento en la profase.

Hay sinapsis y entrecruzamiento en la profase I.

En la placa ecuatorial de la metafase se disponen cromosomas independientes.

En la placa ecuatorial de la metafase I se alinean tétradas (parejas de cromosomas homólogos recombinados).

En la anafase se separan cromátidas hermanas idénticas.

En la anafase I se separan cromosomas homólogos recombinados.

Se forman dos células hijas haploides.

Las cromátidas de sus cromosomas se separan en la meiosis II.

Se forman dos células hijas diploides genéticamente idénticas.

Se forman cuatro células hijas haploides y todas con un genoma diferente.

157

5

El control del ciclo celular El ciclo celular es un proceso muy regulado por la célula. Este control es para evitar que se produzca una división en condiciones desfavorables o en el caso de que la célula tenga alteraciones genéticas.

Los fallos en ese control pueden tener consecuencias muy graves para el organismo, como la transformación de células funcionales en células tumorales que se dividen sin control, invaden el organismo y alteran su equilibrio. Por eso, las células disponen de dos mecanismos para regular el ciclo celular: la regulación temporal de sus etapas y los puntos de control para evaluar el estado de la célula y las condiciones del medio.

5.1. La regulación temporal del ciclo celular La regulación temporal del ciclo consiste en hacer que las fases del ciclo sigan una secuencia ordenada, de manera que cada una de ellas solo pueda tener lugar si se ha completado la anterior.

La regulación temporal del ciclo celular se produce gracias a conjuntos de proteínas reguladoras cuya concentración o actividad varían a lo largo del ciclo. Los más importantes son las ciclinas, las quinasas dependientes de ciclinas (CDK) y el complejo promotor de la anafase (APC).

➜➜Las ciclinas

Así, hay cuatro tipos de ciclinas; uno para cada fase del ciclo, que actúan para activar los procesos celulares necesarios en dicha fase. Son las ciclinas G1, las ciclinas G1/S, las ciclinas S y las ciclinas M. Además, las ciclinas activan las quinasas dependientes de ciclinas o CDK.

Concentración

Las ciclinas son proteínas que varían su concentración en la célula a lo largo de las diferentes fases del ciclo celular, realizando su función solo en el espacio temporal necesario dentro del ciclo.

Ciclode deexpresión expresión de la Ciclo la ciclina ciclina

Ciclina G1 /S

Ciclina S

Ciclina M

Ciclina G1

Fase G1

Fase S

Fase G2 Fase M

➜➜Las quinasas dependientes de ciclinas (CDK) Como otras quinasas, las CDK fosforilan otras proteínas para activarlas o desactivarlas, pero estas solo actúan cuando están unidas a ciclinas. De esta forma, las CDKs solo son activas en la fase del ciclo adecuada.

Cada complejo ciclina/CDK activa, a través de la fosforilación, procesos celulares relacionados con una fase concreta del ciclo. Por ejemplo, los complejos ciclina S/CDK promueven la replicación del ADN y los complejos ciclina M/CDK activan la desintegración de la envoltura nuclear y la condensación de los cromosomas.

➜➜El complejo promotor de la anafase (APC) El APC es un complejo proteico con actividad enzimática que activa procesos a través de la degradación de proteínas. Para actuar, añade a ciertas proteínas una molécula de otra proteína, la ubiquitina. Estas proteínas marcadas con ubiquitina son reconocidas por la célula para su degradación en el proteasoma, un complejo enzimático con proteasas.

De este modo, el APC promueve la finalización de la mitosis al activar la degradación de las ciclinas M. También desencadena la separación de los cromosomas en la anafase al activar la degradación de las cohesinas, que son las proteínas que mantienen unidas las cromátidas.

158

El complejo promotor de la anafase Agrega una ubiquitina.

APC

Ub

Segurina Separasa

Ub Segurina

La cohesina mantiene unidas las cromátidas.

Separasa

Degradación La cohesina se rompe y se inicia la anafase.

Unidad 6

Regulación de

la apoptosis

5.2. Los puntos de control del ciclo celular Los puntos de control son mecanismos basados en interacciones macromoleculares que la célula emplea para evaluar las condiciones del medio o el estado de la célula en cada etapa del ciclo celular. Esto permite a la célula detener el ciclo si las condiciones son desfavorables, o corregir la anomalía detectada, reiniciarlo y completarlo.

Los puntos de control más importantes tienen lugar: En la transición G1-S, donde ciertos complejos proteínico, como p53, evalúan la integridad del ADN, el tamaño de la célula o la presencia de señales externas como factores de crecimiento. Este punto de control es el llamado punto de restricción o punto R. En la transición G2-M, donde ciertas enzimas comprueban que la replicación del ADN se haya completado correctamente.

Daño en una molécula de ADN p53

Reparación

Inhibidor CDK

Inhibidor CDK

Continúa el ciclo.

La célula se detiene en la fase G1.

Ciclina Cdk

Complejo ciclina CDK inactivo

No reparación

Apoptosis

En la entrada en anafase, donde hay mecanismos capaces de detectar la correcta alineación de los cromosomas y la integridad del huso.

5.3. La apoptosis La apoptosis o muerte celular programada es un mecanismo por el que la célula desencadena su propia destrucción.

Este mecanismo forma parte del proceso natural de regeneración y recambio de las células de un ser vivo. También es un mecanismo de defensa del organismo ante daños o errores en las células que puedan provocar anomalías en caso de que esas células alteradas prosperen.

La apoptosis se desencadena, por ejemplo, si una célula sufre daños en su genoma. Los puntos de control del ciclo celular detectarán esos daños y detendrán el ciclo para promover la reparación. Pero si esos daños son irreparables, se activará la apoptosis para destruir la célula.

Uno de los principales reguladores celulares del mecanismo de apoptosis es la proteína p53. Esta proteína interviene en el punto de control que tiene lugar en la transición G1-S; detiene el ciclo si existen daños en el ADN y activa los mecanismos de reparación de ADN. Si los daños son irreparables y se siguen detectando, p53 activa el mecanismo de muerte celular programada, y evita así que se generen células con alteraciones genómicas importantes.

Cuando p53 no funciona correctamente, las células con daños en el genoma pueden producir alteraciones, transformarse y desarrollar un tumor canceroso. anayaeducacion.es Consulta «La muerte celular programada» en tu banco de recursos.

Imagen del MEB coloreada en la que se ve una célula en las primeras fases de su apoptosis. El citoesqueleto ha sido digerido y se han formado numerosas vesículas en la superficie de la membrana.

Actividades

1 ¿Qué mecanismos utiliza la célula para regular su ciclo celular?

2 ¿Qué son las ciclinas? ¿Cuál es su función?

3 ¿Cómo regulan las CDK los procesos del ciclo ce-

lular? ¿Cómo consiguen actuar solo en la fase que corresponde?

4 ¿Qué es la ubiquitina? ¿Cuál es su función? ¿Y el proteasoma?

5 ¿Por qué son importantes los puntos de control?

6 Explica qué es la apoptosis y cuál es la importancia de este proceso.

159

6

Los ciclos biológicos Los organismos pluricelulares con reproducción sexual tienen un ciclo biológico, ciclo de vida o ciclo vital, que es un conjunto de etapas que se inicia con la primera célula que les da origen, y que se completa cuando se reproducen.

Todos estos seres con reproducción sexual deben realizar la meiosis en algún momento del ciclo de vida. Es necesario para lograr la reducción cromosómica que deben tener sus gametos para mantener la dotación cromosómica de la especie tras la fecundación. Pero no todas las especies realizan la meiosis en el mismo momento de su ciclo de vida.

Los seres vivos pluricelulares con reproducción sexual se clasifican, según el momento de su ciclo vital en el que se da la meiosis, en tres grandes grupos: los organismos con ciclo haplonte, los organismos con ciclo diplonte y los organismos con ciclo diplohaplonte.

6.1. El ciclo vital haplonte En el ciclo de vida haplonte se da una meiosis cigótica, que tiene lugar tras la formación del cigoto y genera células haploides a partir de las cuales se desarrolla el individuo adulto. Los gametos se forman por mitosis.

Este ciclo es característico de organismos sencillos, como algunas algas y hongos.

El ciclo haplonte se resume en estas etapas: •• Los gametos haploides (n) se unen en la fecundación, formándose un cigo-

to diploide (2n).

•• El cigoto (2n) experimenta meiosis y genera células haploides (n). Estas

células se multiplican por mitosis, formando el organismo adulto, que tiene células haploides.

•• El organismo adulto, que es haploide (n), genera, por mitosis, gametos ha-

ploides (n), que podrán unirse para formar un nuevo cigoto.

Los organismos haplontes o de ciclo haplonte presentan una dotación cromosómica haploide (n) durante la mayor parte de su ciclo vital.

Esquema de un

onte en un alga

ciclo vital hapl

Alga adulta n

Gametos n

n Meiosis

160

n

Células somáticas n

Cigoto 2n

n

Fecundación

Gametos

Mitosis

Unidad 6

6.2. El ciclo vital diplonte En el ciclo de vida diplonte se da la meiosis gamética, que tiene lugar en la línea germinal del individuo adulto diploide y genera gametos haploides (n). Este ciclo se da en la mayoría de los animales.

Esquema de un ciclo vital diplonte en un animal Gametos n Cigoto 2n

El ciclo diplonte se resume en estas etapas:

Espermatozoide

Óvulo

•• Los gametos haploides (n) se unen en la fecundación, for-

Mitosis

mándose un cigoto diploide (2n).

•• El cigoto se divide por mitosis y genera nuevas células di-

ploides (2n), que constituyen el organismo adulto.

Células somáticas del individuo adulto

•• El organismo adulto produce, por meiosis, gametos ha-

ploides (n), que se unirán en la fecundación para formar un nuevo cigoto.

2n

Los organismos diplontes o de ciclo diplonte tienen una dotación cromosómica diploide (2n) durante gran parte de su ciclo vital.

6.3. El ciclo vital diplohaplonte En el ciclo de vida diplohaplonte tiene lugar la llamada meiosis esporogénica en un organismo diploide o esporofito. Esta meiosis forma esporas haploides que se desarrollan para formar organismos haploides o gametofitos en los que, por mitosis, se forman gametos haploides (n). Es el ciclo típico de las plantas.

Células germinales

Meiosis

Gametos n

Meiosis

El ciclo diplohaplonte se resume en estas etapas: •• Los gametos haploides (n) se unen en la fecundación, y se

forma un cigoto diploide (2n).

Esquema de un ciclo vital diplohaplonte en una planta

•• El cigoto se divide por mitosis y genera nuevas células di-

Esporofito 2n

ploides que forman el esporofito (2n).

•• El esporofito produce, por meiosis, esporas haploides (n)

Gametos n Mitosis Cigoto 2n

que, al germinar, forman gametofitos haploides (n).

•• El gametofito produce, por mitosis, gametos haploides (n),

que se unirán en la fecundación para formar un nuevo cigoto.

Los organismos diplohaplontes presentan una alternancia de generaciones con un esporofito diploide (2n) un gametofito haploide (n).

Actividades

Meiosis Esporas n

1 ¿Qué tipos de meiosis existen y a qué tipo de ciclo biológico corresponden?

Gametofito n

2 ¿Qué dotación cromosómica presentan los individuos adultos en cada uno de los ciclos?

3 Indica si el esporofito y el gametofito son haploides o

Mitosis

diploides.

4 ¿Es correcto asociar la meiosis con la formación de los

Gametos n

gametos?, ¿por qué?

161

l r el materia lio. selecciona ra tu portfo pa Recuerda ad id un ta es de o de trabaj

rendido

o ap trabaja con l

Repasa y comprende

Analiza y aplica

1 Nombra los componentes del núcleo celular y explica brevemente su estructura.

2 ¿Cómo se produce el transporte de sustancias entre el núcleo y el citoplasma?

3 Explica la estructura y la función del nucléolo.

4 ¿Qué es la cromatina? ¿De qué está formada? ¿Cuál es su estructura?

16 Relaciona los siguientes acontecimientos con la fase correspondiente de la mitosis y/o la meiosis. a) Las cromátidas hermanas se separan. b) Los cromosomas se disponen en el ecuador de la célula. c) Se separan los cromosomas homólogos. d) Se produce la recombinación homóloga. e) El huso acromático desaparece y se regenera la envoltura nuclear.

5 Responde: a) ¿Cuándo se forman los cromosomas?

17 Explica cuál es el significado biológico de la meiosis.

b) ¿Por qué son necesarios?

18 Observa las imágenes e indica a qué tipo de ciclo

c) Nombra las diferentes partes de un cromosoma. d) ¿Qué tipos de cromosomas hay?

biológico corresponde cada esquema.

2n

A

6 Define los siguientes conceptos: a) Nucleoplasma.

d) Cromátida.

b) Eucromatina.

e) Cariotipo.

c) Centrómero,

f) Telómero.

B Diploide

Fecundación

Meiosis Diploide

Meiosis

Haploide

Fecundación

Haploide

7 Nombra las diferentes fases del ciclo celular.

2n

Fecundación

C Haploide

8 ¿Qué es la fase G0? ¿Qué relación tiene con el

Diploide

punto de restricción o punto R?

2n

Meiosis

9 Explica qué es la mitosis y cuál es su significado biológico.

10 Elabora una tabla con los principales acontecimientos de las fases de la mitosis.

11 ¿Qué es la citocinesis? ¿Cómo tiene lugar en las células animales? ¿Y en las vegetales?

12 Nombra las diferentes fases de la meiosis. Explica

19 Establece las diferencias entre: a) Cromátidas hermanas y cromosomas homólogos. b) Centrómero y quiasma. c) Metacéntrico y acrocéntrico. d) Gametofito y esporofito.

20

en qué se parece y en qué se diferencia de la mitosis.

Línea del tiempo. Utiliza este organizador gráfico para ordenar las fases y los acontecimientos que tienen lugar en el ciclo celular.

13 ¿Qué es la recombinación homóloga? ¿Por qué es

21 Razona por qué muchas de las alteraciones genéti-

tan importante?

14 Nombra, explica brevemente y pon un ejemplo de los dos tipos de mecanismos celulares que regulan el ciclo celular.

15 Nombra los tres tipos de ciclos biológicos que tienen los seres vivos eucariotas con reproducción sexual, explica en qué se diferencian y di en qué tipos de seres vivos se da cada uno.

162

anayaeducacion.es Consulta «Aprende jugando» en tu banco de recursos.

cas que provocan cáncer están relacionadas con el ciclo celular.

22 Paquiteno, leptoteno, zigoteno, diacinesis y diploteno son las diferentes etapas que tienen lugar durante la profase I de la meiosis. a) Ordena cronológicamente estas etapas. b) ¿En cuál aparece el complejo sinaptonémico? c) ¿Y el sobrecruzamiento cromosómico?

Unidad 6

Interpreta resultados

Avanza

23

24 En la gráfica se representa el resultado del análisis

Para obtener la muestra, se hizo germinar una judía y se cortaron los 4 o 5 mm terminales de las radículas. Se depositó la muestra en un vidrio de reloj y se cubrió con 2 mL de orceína acética clorhídrica, un colorante que, además de romper las paredes de las células, tiñe los cromosomas de rojo.

Después de dejar actuar el colorante 10 minutos, se calentó la preparación a la llama, hasta que emitió los primeros vapores.

Una vez enfriadas las raíces, se depositaron en un portaobjetos y se cortaron los 2 mm más cercanos al ápice de la radícula. El resto se desechó.

Para finalizar, se depositó un cubreobjetos sobre la muestra y, con papel de filtro, se realizó un squash, o aplastado de la muestra con el pulgar.

Una vez retirado el exceso de colorante, la preparación se observó al microscopio y se obtuvieron las imágenes siguientes:

de células de levadura en crecimiento, por citometría de flujo. Esta técnica permite contar las células presentes en una muestra, cuantificando además su contenido de ADN. En la gráfica se representa el número total de células de la población en función de la cantidad de ADN que contienen.

2000

Nº de células

Con el fin de poder observar al microscopio las distintas fases de la mitosis se han utilizado células meristemáticas del ápice de la raíz de una semilla de judía en plena germinación.

G0/G1

1500 1000

G2/M

500

S

0 0

200

400

600

800

1000

Contenido de ADN

a) Identifica los picos que se observan en la gráfica y justifica su asignación a cada una de las etapas del ciclo celular. b) El número de células en fase G1 es mucho mayor que el número de células en fase G2; ¿por qué crees es que así? c) ¿Por qué piensas que los picos G1 y G2 son estrechos, mientras que el pico correspondiente a la fase S es mucho más ancho?

Objetivos de Desarrollo Sostenible 25 Lee el texto siguiente: El cáncer sigue siendo una de las principales causas de mortalidad en el mundo. Según el Observatorio Global del Cáncer, se produjeron 18 millones de casos nuevos en el mundo en el año 2018. Además, se prevé que el número de casos nuevos aumentará en las dos próximas décadas, alcanzando los 30 millones al año hacia 2040.

a) Identifica y ordena cronológicamente las fases de la mitosis que puedas observar en la microfotografía.

Consulta la información correspondiente a la meta 3.4. en anayaeducacion.es y responde a las cuestiones.

b) ¿Por qué se elige tejido meristemático para observar las fases de la mitosis?

a) ¿Qué hábitos saludables pueden prevenir el cáncer? ¿Son estos hábitos igualmente accesibles para toda la población mundial?

c) Averigua por qué se utiliza como colorante la orceína acética clorhídrica.

b) ¿Qué tipo de medidas recomendarías que se implantaran para mitigar esta enfermedad?

163

PREPARA tu EVAluación DE BACHILLERATO

Algunos consejos

GESTIONANDO NERVIOS

Es inevitable que, a medida que se acerca tu examen de evaluación de bachillerato, vayas adquiriendo un estado de alteración nerviosa.

Para que puedas aprender a gestionar tus nervios y convivir con ellos, ten en cuenta estos consejos.

No es algo perjudicial del todo. Conviene mantener un estado de activación, pues nos hará más eficaces y evitará que caigamos en la inactividad y la desidia. Sin embargo, un exceso de nervios puede causarnos un bloqueo que afecte a nuestro rendimiento, tanto en la preparación de la prueba como en la propia prueba.

LAS SEÑALES Lo primero que debes hacer es aprender a identificar un estado de excesivos nervios, que se caracteriza por una frecuencia cardiaca y respiratoria acelerada, sequedad en la boca, tensión muscular, temblores, sudores fríos... Si percibes estos signos, actúa antes de bloquearte.

EN ESTA UNIDAD...

La mejor manera de conservar la tranquilidad en un examen de evaluación es tener la seguridad de que has estudiado algo y lo dominas. Para contribuir a que tengas esa sensación, estudia e intenta dominar bien estos conceptos que se incluyen en esta unidad. Por su importancia biológica son temas que suelen preguntarse mucho en los exámenes de evaluación de bachillerato de la asignatura de Biología. Así que, dominarlos, te dará una gran tranquilidad al menos ante algunas de las preguntas:

• La composición y la estructura del núcleo interfásico.

• La descripción de las fases de la mitosis y de la meiosis.

• La importancia biológica de la mitosis y de la meiosis.

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Gestiona tu cuerpo Si percibes tu nerviosismo, intenta hacer que tu cuerpo adopte un estado de calma. Haz respiraciones profundas y lentas (la llamada respiración abdominal), adopta la configuración corporal y una expresión facial que tienes cuando tu estado es de calma (hombros relajados, expresión de tranquilidad...), ya que parece que esa actitud induce el estado mental.

Piensa en positivo Muchos estados nerviosos están motivados por pensamientos sobre malos futuros (seguro que suspendo, no voy a ser capaz, me voy a quedar en blanco...). También puedes bloquearte en un detalle que te cuesta o magnificar un mal día de estudio o un error.

Para evitar estos pensamientos tóxicos, la clave es centrar tu atención en el presente y no pensar en nada más que en el trabajo que estás haciendo en ese momento.

Así, durante tu fase de estudio, ponte rutinas de trabajo con objetivos razonables y proponte conseguirlos, felicítate e incluso prémiate cuando consigas alguno, aunque sea en parte; toma un poco de distancia cuando veas que algo te cuesta y retómalo más tarde...

Cuando hagas el examen, no prestes atención a tu ansiedad, sino a lo que estás haciendo (voy a contestar estas preguntas que me he preparado, esta la dejo para el final porque no la tengo tan clara, etc.).

Y en todo momento, autoafírmate con pensamientos como «puedo con esto, me he preparado para ello, seguro que lo hago bien...».

Unidad 6

Preguntas resueltas propuestas en la EvAU 1 La célula representada en el esquema pertenece a una especie diploide: a) Indique cuántos cromosomas tiene esta especie y justifique si es animal o vegetal. b) Indique a qué proceso, y a qué fase concreta de ese proceso, de división celular corresponde la imagen representada. Indique cuál es la ploidía de las células hijas resultantes.

>> SITUAMOS LA PREGUNTA LA CÉLULA • El ciclo celular –– La meiosis

¿?

c) Nombre y describa el proceso sufrido por los cromosomas representados con fragmentos blancos y negros e indique en qué fase se ha producido dicho proceso

Solución 1 Las respuestas serían similares a las siguientes: a) Se trata de una especie diploide con tres pares, 2n = 6 cromosomas, ya que se encuentra en anafase I meiótica y los cromosomas homólogos se están separando a polos opuestos de la célula. Como presenta centriolos, se trata de una célula animal. b) El proceso representado es la meiosis, en concreto la anafase I. Las células resultantes de la primera división meiótica serán haploides (n). c) Los cromosomas con fragmentos blancos y negros son resultados del sobrecruzamiento, que tiene lugar en la fase de paquiteno de la profase I meiótica. Durante la primera división meiótica, en la profase I, los cromosomas homólogos se alinean por parejas formando los bivalentes. En la fase de paquiteno, las cromátidas homólogas, unidas por los quiasmas, sufren roturas en sus filamentos produciéndose el intercambio de segmentos de ADN entre ellas y posterior unión cruzada de los extremos rotos. De esta forma quedan formando parte de la misma cromátida fragmentos que inicialmente pertenecían a cromátidas homólogas.

Como consecuencia de ese sobrecruzamiento, se produce la recombinación génica o intercambio de genes entre las cromátidas homólogas, de forma que las cromátidas recombinantes con fragmentos intercambiados son portadoras de genes de ambos cromosomas homólogos y, por tanto, de ambos parentales. El apareamiento que se produce en la sinapsis asegura que los fragmentos intercambiados correspondan a las mismas regiones cromosómicas con genes para los mismos caracteres.

El centrosoma es un centro organizador de microtúbulos que está relacionado con la gestión del citoesqueleto para la motilidad celular. Pero, sobre todo, participa en las divisiones celulares al formar un huso de microtúbulos que se extienden a partir de centrosomas duplicados y que arrastran a los cromosomas.

Preguntas propuestas en la EvAU 1 Indique las diferencias más significativas entre mitosis y meiosis en relación con: a) Los tipos de células que intervienen en los procesos. b) El número de células resultantes. c) En el esquema adjunto, describa el número de cromosomas y cromátidas de las células hijas. d) ¿Son idénticos los cromosomas de las células hijas respecto a la célula madre? Justifique la respuesta..

2 Si el número haploide de cromosomas en una célula humana es de 23, diga el número de cromosomas que hay en las siguientes fases del ciclo celular: profase I y II, anafase I y II, y metafase mitótica. ¿Cuántas cromátidas habrá en cada una de estas fases?

3 El ciclo de vida de los helechos es diplohaplonte, mientras que el humano es diplonte. Explique las diferencias entre uno y otro ciclo. Puede ayudarse de una tabla o un dibujo.

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