REPRODUCCIÓN CELULAR BYG 4º ESO

"Detectives del Ciclo Celular"

Biología y Geología 4º ESO

Empezar

"Detectives del Ciclo Celular"

Estimados alumnos de Biología de 4º ESO del Colegio Marista Nuestra Señora de la Fuencisla.Os he convocado en nuestro laboratorio porque es necesario que os convirtáis en expertos del CICLO CELULAR para que seáis capaces de estudiar enfermedades y procesos biológicos y seáis capaces de diseñar una terapia para tratarlos. ¿Estáis listos? ¡Vamos a ello!

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¿QUÉ TENDREMOS QUE HACER?

Tendremos que analizar determinadas enfermedades o síndromes y deberemos analizar qué error producido durante el Ciclo Celular los provoca. Después deberéis diseñar y proponer una posible terapia para tratarlos.

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¿QUÉ TENDREMOS QUE HACER?

Para ellos, deberemos realizar los siguientes pasos:

• Ser expertos en cómo se organiza el ADN en nuestras células.
• Conocer al detalle cómo se divide el núcleo celular (MITOSIS)
• Llevar a cabo una práctica en laboratorio.
• Ser capaces de entender y comparar los diferentes tipos de división del núcleo (MITOSIS-MEIOSIS)
• Analizar los procesos propuestos.
• ¡¡¡ YA PODEMOS ANALIZAR LOS CASOS CLÍNICOS PROPUESTOS!!!

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Antes de empezar...Vamos a averiguar por qué creéis que es necesario que las células se reproduzcan. ¡Vamos a hacer una lluvia de ideas sobre ello!

02. La reproducción celular

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Una vez que hemos averiguado para qué sirve la reproducción celular, ¡vamos a comenzar! Pero antes, debemos averiguar qué es el ADN y cómo se organiza para que entendamos cómo se replica

02. La reproducción celular

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EL ADN

Existen dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN y el ARN. Para estudiar la reproducción celular, necesitatemos conocer el ADN.

¿Qué es el ADN?

El ADN es una biomolécula que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y en el nucleoide de las célula procariotas. También podemos encontrarlo en el interior de algunos orgánulos, como es el caso de los cloroplastos y las mitocondrias en células eucariotas, y en los plásmidos de las células procariotas. Su función es la de contener la información genética

02. La reproducción celular

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EL ADN

El ADN está formado por la unión de desoxirribonucleótidos que forman largas cadenas. Dichas cadenas se unen entre sí, originado una doble hélice. Estas dobles hebras se encuentran enrolladas de forma dextrógira.

02. La reproducción celular

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EMPAQUETAMIENTO DEL ADN

El ADN es una molécula muy larga (si se estira, podría llegar a lacanzar una longitud de ¡2 metros!), por lo que es necesario que se empaquete. Las razones por las que el empaquetamiento del ADN es necesario son las siguientes:

• Que ocupe menos espacio (debe estar contenido en el núcleo celular)
• Que sea más resistente.
• Que el ADN recién replicado quede ordenado.

¿CÓMO SE PRODUCE EL EMPAQUETAMIENTO DEL ADN?

02. La reproducción celular

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EMPAQUETAMIENTO DEL ADN EN CÉLULAS PROCARIOTAS

• El ADN es circular, ya que la doble hélice se cierra por sus extremos.
• En el nucleoide existe una única molécula de ADN (cromosoma bacteriano)
• El cromosoma bacteriano se empaqueta mediante retorcimientos de la doble hélice de ADN, sin unirse a proteínas histonas (doble hélice desnuda)

02. La reproducción celular

EMPAQUETAMIENTO DEL ADN EN CÉLULAS EUCARIOTAS

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• El ADN es lineal .
• En el núcleo existen varias moléculas de ADN lineal
• El ADN se encuentra unido a proteínas HISTONAS.
• Cuando la célula no está en división el ADN junto con las proteínas histonas forman la CROMATINA.
• Si la célula está en división, la cromatina se condensa formando los CROMOSOMAS.

TIPOS DECROMATINA

CROMOSOMAS

CROMATINA

02. La reproducción celular

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ESTRUCTURA DE UN CROMOSOMA

BRAZO

BRAZO

CENTRÓMERO

BRAZO

BRAZO

CROMÁTIDA

CROMÁTIDA

CROMÁTIDA

02. La reproducción celular

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TIPOS DE CROMOSOMAS

ACROCÉNTRICOS

METACÉNTRICOS

TELOCÉNTRICOS

SUBMETACÉNTRICOS

02. La reproducción celular

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¡PRACTICAMOS LO APRENDIDO!

02. La reproducción celular

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CARIOTIPO Y NÚMERO DE CROMOSOMAS

El cariotipo es el conjunto de cromosomas de una célula ordenados mediante un patrón, establecido por convenio, que los clasifica en función de la posición del centrómero, su longitud relativa y su patrón de bandas una vez teñidos. Su estudio permite establecer las siguientes conclusiones:

• El número de cromosomas es constante para cada especie.
• El número de cromosomas que integra un juego completo es el número haploide y se designa con la letra n. Los gametos de todas las especies son haploides.
• El número de cromosomas correspondiente a dos juegos completos es el número diploide y se representa como 2n. Los cigotos de todas las especies son diploides, pues en ellos se unen los juegos cromosómicos de ambos gametos durante el proceso de fecundación.
• Los cromosomas emparejados de las células diploides se llaman homólogos. Estos cromosomas presentan la misma morfología, tamaño y disposición de bandas, aunque la información que contienen no tiene por qué ser igual.

02. La reproducción celular

CARIOTIPO Y NÚMERO DE CROMOSOMAS

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CÉLULA HAPLOIDE (n=3)

CÉLULA DIPLOIDE (2n=6)

En las especies en las que el sexo está determinado cromosómicamente, como ocurre en la mayoría de los animales, se diferencian dos grupos de cromosomas: autosomas (que no están implicados en la determinación del sexo) y heterocromosomas (también llamados cromosomas sexuales, y de los que depende el sexo del organismo). Los heterocromosomas en los mamíferos se denominan X e Y. Las hembras son XX, y los machos, XY.

02. La reproducción celular

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CARIOTIPO HUMANO

El número de cromosomas de las células del cuerpo (somáticas) de la especie humana es 2n = 46. En el cariotipo humano, los cromosomas se organizan, por convenio, en siete grupos. En la especie humana no existen cromosomas telocéntricos.

Cromosomas grandes Grupo A: cromosomas 1 (metacéntrico), 2 (submetacéntrico) y 3 (metacéntrico). Grupo B: cromosomas 4 y 5 (submetacéntricos). Cromosomas medianos Grupo C: cromosomas 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y el cromosoma X (submetacéntricos). Grupo D: cromosomas 13, 14 y 15 (acrocéntricos). Cromosomas pequeños Grupo E: cromosomas 16, 17 y 18 (submetacéntricos). Grupo F: cromosomas 19 y 20 (metacéntricos). Grupo G: cromosomas 21, 22 y el cromosoma Y (acrocéntricos)

02. La reproducción celular

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¡ELABORAMOS NUESTRO CARIOTIPO HUMANO!

Una vez realizado el cariotipo humano correspondiente...¡Deberéis presentar al Director del Laboratorio vuestros conocimientos sobre el ADN!

02. La reproducción celular

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EL CICLO CELULAR EN EUCARIOTAS

02. La reproducción celular

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EL CICLO CELULAR EN ORGANISMOS EUCARIOTAS

• INTERFASE:
• Fase G1
• Fase S
• Fase G2
• FASE M:
• Mitosis/meiosis
• Citocinesis

02. La reproducción celular

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EL CICLO CELULAR EN ORGANISMOS EUCARIOTAS

02. La reproducción celular

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¡PRACTICAMOS!

02. La reproducción celular

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¡PRACTICAMOS!

02. La reproducción celular

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FASE M: MITOSIS

MITOSIS

• Reparto y segregación cromosómica que, tras la correspondiente división del citoplasma (citocinesis), origina dos células hijas con el mismo número de cromosomas e idéntica información genética que la de la célula madre
• Mecanismo de reproducción asexual.
• También es un mecanismo de reproducción en organismos eucariotas:
• Reproducción organismos eucariotas.
• Desarrollo embrionario, crecimiento y reparación de tejidos.

02. La reproducción celular

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FASE M: MITOSIS

02. La reproducción celular

FASE M: MITOSIS

4.TELOFASE

3.ANAFASE

INTERFASE

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2.METAFASE

1.PROFASE

02. La reproducción celular

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MITOSIS. IMÁGENES DE MICROSCOPIO

02. La reproducción celular

MITOSIS. ¡Vamos a aprender cantando!

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02. La reproducción celular

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CITOCINESIS

• Es la separación del citoplasma para dar las dos células hijas.​
• Se reparten los orgánulos de forma equitativa.
• ​ Es la última etapa de la división celular.​

Célula animal

Célula vegetal

02. La reproducción celular

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MEIOSIS

• Produce células haploides (gametos).​
• A partir de una célula diploide (meiocito) se forman:​
• 4 Células haploides
• Células con recombinación genética (diferentes entre sí y diferentes a la célula madre de la que proceden)

• Dos partes:​
• Meiosis I (fase reduccional)
• Meiosis II (similar a una mitosis)

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MEIOSIS

Citocinesis

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MEIOSIS

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02. La reproducción celular

Repasamos la Mitosis/Meiosis

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Ejemplo Casos Prácticos

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Contexto: Lucía, una joven de 25 años, trabajó varios veranos sin protección solar. En una zona de su brazo se formó un lunar que comenzó a crecer rápidamente. Al analizarlo, los médicos descubren una proliferación anormal de células epiteliales.

Información adicional: Las células presentan mutaciones en el gen p53, encargado de detener la división celular cuando hay daño en el ADN.Las células del tumor muestran mitosis descontrolada y pérdida de la función normal de los tejidos.

Preguntas para analizar: ¿En qué fase del ciclo celular debería actuar el gen p53?¿Qué error mitótico se está produciendo?¿Por qué se considera que este error está relacionado con el cáncer?¿Cómo podrían los rayos UV haber provocado este fallo?

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Ejemplo Casos Prácticos

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Respuestas y explicación:¿En qué fase del ciclo celular debería actuar el gen p53? p53 actúa principalmente en el punto de control G1 / S (detiene la progresión si hay daño en el ADN) y también participa en el punto de control G2 / M para evitar la mitosis con daño sin reparar. ¿Qué error mitótico se está produciendo? No es tanto un “error de separación cromosómica” clásico, sino pérdida del control de ciclo celular: las células con daño en el ADN no detienen la replicación y entran en mitosis repetidamente → proliferación descontrolada. Esto puede acompañarse de inestabilidad genómica (mutaciones acumulada). ¿Por qué se considera que este error está relacionado con el cáncer? Porque p53 es un supresor tumoral: su pérdida impide la reparación o la apoptosis de células con daño. Las células mutadas proliferan, acumulando alteraciones adicionales que generan un tumor maligno o pre-maligno. ¿Cómo podrían los rayos UV haber provocado este fallo? La radiación UV produce fotoproductos en el ADN (p. ej. dímeros de timina) que, si no se reparan, generan mutaciones puntuales. Una mutación en el gen p53 (o en vías de reparación) resulta de ese daño, provocando la falla del control del ciclo celular.

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Ejemplo Casos Prácticos

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Contexto: Claudia tiene 14 años y acude al médico por ausencia de menstruación. Tras un estudio genético, se detecta que su cariotipo es 45,XO (solo un cromosoma sexual X).

Información adicional: Información adicional: Este error se produce por no disyunción en la meiosis II de un gameto masculino o femenino. El gameto afectado carece de cromosoma sexual.

Preguntas para analizar: ¿En qué fase exacta ocurre el error? ¿Qué tipo de gametos se producen tras una no disyunción en meiosis II? ¿Por qué el síndrome de Turner solo afecta a mujeres? ¿Qué rasgos físicos o fisiológicos se asocian con este síndrome?

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Ejemplo Casos Prácticos

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Respuestas y explicación: ¿En qué fase exacta ocurre el error? En meiosis II, durante la anafase II, cuando las cromátidas hermanas de un cromosoma sexual (por ejemplo de un X) no se separan; también puede ocurrir en meiosis I o en la mitosis post-zigótica, o provenir de gameto sin cromosoma (cero). ¿Qué tipo de gametos se producen tras una no disyunción en meiosis II? Se generan dos tipos principales: uno con n+1 (p. ej. contiene dos copias idénticas del cromosoma X) y otro con n−1 (sin cromosoma sexual, “0”). Si un gameto 0 se fertiliza con un gameto X normal → cigoto 45,X (XO). ¿Por qué el síndrome de Turner solo afecta a mujeres? Porque la condición es monosomía del cromosoma X (falta un X). Un varón 45,X sería conceptualmente incompatible con el desarrollo sexual típico masculino; clínicamente el fenotipo XO corresponde a mujer (ausencia de segundo cromosoma sexual). ¿Qué rasgos físicos o fisiológicos se asocian con este síndrome? Baja estatura, cuello alado (pterigium), falla ovárica primaria (amenorrea, infertilidad), cardiopatías congénitas (coartación aórtica), problemas renales, y en algunos casos dificultades en el desarrollo óseo y auditivo.

02. La reproducción celular

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LOS CICLOS BIOLÓGICOS

Un ciclo biológico comprende el conjunto de fases vitales por las que pasan los organismos de una especie con reproducción sexual: se inicia con la fecundación y formación del cigoto y finaliza cuando los nuevos organismos producen gametos, que reinician el ciclo a través de la fecundación. La alternancia de las fases de fecundación y meiosis implica la de diploidía (2n) y haploidía (n) a lo largo del ciclo biológico. La meiosis restaura la haploidía y, dependiendo de los tipos celulares que origina, se pueden establecer tres tipos de ciclos biológicos: haplonte, diplonte y haplodiplonte.

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LOS CICLOS BIOLÓGICOS

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La meiosis ocurre en las células de la línea germinal y origina gametos, de cuya fusión surge el cigoto, que se desarrolla mediante mitosis para dar un adulto cuyas células son diploides. Es característico de los animales.

El cigoto se desarrolla para dar un adulto diploide (esporófito). La meiosis se produce en células especiales del esporófito y origina meiosporas que se desarrollan a fin de generar adultos haploides (gametófitos), formadores de gametos. Tiene lugar en las plantas.

La meiosis es la primera división del cigoto y origina meiosporas, que se desarrollan por mitosis para dar adultos cuyas células son haploides. Es propio de numerosos hongos y algas.

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LOS CICLOS BIOLÓGICOS

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02. La reproducción celular

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INTERFASE

02. La reproducción celular

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MITOSIS. PROFASE

Desaparece el nucleolo

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MITOSIS. METAFASE

02. La reproducción celular

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MITOSIS. ANAFASE

02. La reproducción celular

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MITOSIS. TELOFASE

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Tipos de Cromatina

Núcleo en reposo

• La eucromatina es una forma de cromatina poco compactada y transcripcionalmente activa (se encuentra "copiando" su información), que contiene genes funcionales y se localiza dispersa en el núcleo.
• La heterocromatina es altamente compactada, genéticamente inactiva.
• La eucromatina se tiñe de forma clara, mientras que la heterocromatina de forma oscura, lo que refleja su estructura y actividad.