Versión 3.3
Última modificación: 2019-09-16
En la semana 5 estudiaremos las bases moleculares y celulares de la reproducción.
En todo proceso reproductivo siempre ocurren una o varias divisiones celulares.
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| División Celular (rojo = ADN , verde = tubulina) |
Noten que la Reproducción (re- = volver= repetir, prod- = hacer = generar) NO ES UN PROCESO VITAL. Ningún organismo se muere por no reproducirse. De hecho, aunque los organismos mayoritariamente están adaptados para multiplicarse, la gran mayoría nunca lo logra. (hablaremos más sobre esto en el corte 3, Evolución).
La Reproducción es necesaria para la existencia de las especies, no así para los organismos. Si un número elevado de los organismos de una especie fallan en hacerlo entonces la especie se extingue.
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| Espermatozoides, los gametos masculinos, en acción para la reproducción sexual. |
Bases Moleculares de la Reproducción
Desde el inicio de la vida hace más de 3 mil 800 millones de años los organismos unicelulares se han reproducido mediante procesos de división que reparten los componentes celulares entre dos células hijas.
Cada una de ellas con una copia completa de toda la información genética necesaria para dirigir la producción de todas las macromoléculas celulares (ARN, ADN y Proteínas). Como debes de recordar casi toda la información necesaria para la Vida se guarda en moléculas de ADN.
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| El ADN es una doble hélice. Las 2 cadenas se reconocen por emparejamientos de bases: A con T y G con C |
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| El ADN guarda 2 veces la información genética. |
Así la base molecular de la Reproducción es la Replicación del ADN. Donde cada cadena de nucleótidos es el molde para fabricar la cadena complementaria.
Bases celulares de la Reproducción
Mientras los organismos siguieron siendo unicelulares, la división celular siempre implicó la reproducción de los mismos. Pero, al evolucionar la multicelularidad, entonces la equivalencia división celular = reproducción desapareció. En los organismos cuyo cuerpo está hecho de muchas células (multicelulares o pluricelulares), la división celular es el proceso que permite al organismo crecer y la reproducción tuvo que llevarse a cabo por procedimientos más complejos.
En los organismos pluricelulares la mayoría de las células no se dividen, excepto un tipo especial de células llamadas "madre" o "troncales". Estas células al dividirse generan una célula hija cuyo destino es diferenciarse en una célula especializada (muscular, grasa, epitelial, neurona, etc.) que trabaja para mantener al organismo entero hasta su muerte, mientras la otra célula hija se mantiene como célula troncal. Esto es necesario para que las células colaboren en beneficio del cuerpo entero. Pues los genes se transmitirán a la siguiente generación del cuerpo multicelular solamente a través de los gametos.
Por lo anterior es inadecuado hablar de Reproducción celular. Ya que aunque hay células en nuestros cuerpos que a veces se reproducen (las células "Madre"), la mayoría no lo hace, a menos que enfermemos de cáncer.
Cuando en una célula especializada de nuestro cuerpo, el mecanismo que controla la división celular se descompone y esa célula se divide dando lugar a otras dos iguales y por tanto empieza su reproducción, entonces, se ha iniciado la cancerización.
Así, después de generaciones de células descendientes que no obedecen a las señales que les ordenan no dividirse, evolucionan linajes de células cancerosas -hábiles para tomar los recursos del cuerpo y reproducirse sin colaborar para mantener vivo a nuestro cuerpo.
Alguno de esos linajes de células egoístas formarán los tumores primario y secundarios que nos llevarán a la muerte.
Después de lo anterior, regresemos a lo básico: Hay varios tipos de divisiones celulares, a saber:
- Amitosis (también llamada Fisión Binaria)
- Mitosis (mito- = filamentos, -sis = proceso)
- Meiosis (meio- = disminuir)
En los organismos procarióticos la división usada es la Amitosis (a- = no, sin ; mit- = filamento o hilo). Se llama así puesto que las bacterias observadas durante su división celular con el microscopio óptico de Campo Claro NO vemos los filamentos llamados cromosomas. Los que si son visibles, en cambio, durante la mitosis. La amitosis genera dos células genéticamente idénticas.
La amitosis o fisión binaria consiste en los siguientes eventos:
- Replicación del ADN (1 nucleoide --> 2 nucleoides)
- Elongación celular (que separa ambos nuceloides)
- Formación de un tabique en la parte media de la célula
Vean es te gif animado de la fisión binaria:
La mitosis evolucionó hace más de 1,500 millones de años como un proceso de los organismos eucarióticos, los cuales poseen sus información genética en juegos de varios cromosomas que según la especie contienen desde dos cromosomas hasta cientos de ellos. Por ello, el mecanismo para repartir a cada célula hija una copia de cada cromosoma del juego de la especie (en nuestro caso, 23 diferentes) es más complejo. Pero también da origen a dos células hijas genéticamente idénticas.
Así, para su estudio, la Mitosis suele divide en las siguientes fases:
- Profase (pro- = inicio)
- Metafase (meta- = en medio)
- Anafase (ana- = separar)
- Telofase (telo- = fin)
En la profase inicia la mitosis con los siguientes eventos. A veces los últimos dos eventos se distinguen como una fase distinta de la mitosis, la Prometafase. Lo cual sólo es una cuestión de palabras, una convención:
- La cromatina se condensa (enrolla) y conforma a los cromosomas que empiezan a verse como hilos largos que se engruesan y acortan.
- Cada par de centriolos se desplaza hacia un polo de la célula.
- Los elementos del citoesqueleto se ensamblan como Huso Acromático, bajo la influencia de los centriolos.
- La Envoltura Nuclear se disgrega mezclándose el nucleoplasma con el citosol.
La metafase se alcanza cuando ocurre lo siguiente:
- El huso acromático queda completamente armado y con los centriolos en los polos.
- Los cromosomas a través de sus cinetocoros son colocados por los microtúbulos en la parte media de la célula.
Luego durante la anafase:
- Se rompe la región centromérica (centr- = centro y mer- = parte) de los cromosomas metafásicos (que están duplicados)
- Así, cada cinetocoro (cinet- = movimiento t cor- del inglés core = centro), jala a su cromátida hacia polos opuestos.
Una vez que las cromátidas de cada cromosoma llegan a polos opuestos, ocurre la telofase que consiste en los eventos opuestos de la profase:
- Los cromosomas (en realidad las cromátidas) se descondensan (desenrollan) y empiezan a verse como hilos largos que se adelgazan y alargan.
- Los centriolos permanecen en los polos.
- Los elementos del Huso Acromático se desarman y conforman el citoesqueleto normal de la célula.
- La Envoltura Nuclear vuelve a formarse alrededor de los cromosomas de cada polo mientras se convierten en cromatina.
Finalmente se inicia en la mayoría de las células la citocinesis (cito- = célula, cine- = movimiento y -sis = proceso) . En la citocinesis un anillo de proteínas motoras debajo de la membrana plasmática colocado por el huso forma una "cintura" como si se apretase un cinturón y termina por repartir el citoplasma entre dos células hijas.
La mitosis es un proceso continuo lo dividimos en fases para describirla mejor.
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| Células en Mitosis bajo el microscopio. Verde = microtúbulos del huso. blanco = ADN |
Observa este gif animado. Identifica el inicio de la mitosis y las 4 fases principales (profase, metafase, anafase y Telofase)
La Meiosis, en cambio, coevolucionó junto con la singamia (la unión de gametos) cuando algunos linajes de protistas unicelulares desarrollaron ciclos de vida con alternancia de generaciones.
De modo que una generación haploide (con 1 juego de genes) daba origen a una generación diploide (con 2 juegos) por medio de la fusión de sendas células.
Luego, el organismo unicelular diploide (en nosotros sería nuestra primera célula, el cigoto) da origen a 4 organismos unicelulares haploides ( hapl- = simple = 1 y -oide = parecido a...) mediante una división celular consistente en dos mitosis modificadas en serie sin la duplicación del ADN entre ellas.
Esas dos divisiones disminuyen el número de juegos de cromosomas de nuevo a uno sólo. De ahí deriva el nombre de la meiosis (meio- = restar, disminuir), dado que es el proceso que reduce el número de juegos de cromosomas de 2 a 1, del estado diploide 2n al haploide n, (di- = 2, plo- = multiplicado por... y -oide = apariencia)
La importancia biológica de la meiosis deriva del intercambio de cromátidas que ocurre durante la profase 1 llamado Entrecruzamiento de Cromátidas. Al aparearse los cromosomas homólogos se entrecruzan segmentos equivalentes entre las cromátidas provenientes de ambos progenitores.
Lo cual forma cromosomas con nuevas combinaciones de genes a partir de las variantes de los genes del padre y de la madre. Así las cuatro células hijas generadas por la meiosis son genéticamente distintas. (apréndanlo muy bien, lo usaremos en genética y evolución)
La Meiosis, en consecuencia, se divide para su estudio en dos divisiones meióticas (mitosis modificadas) separadas por una interfase meiótca que duplica centriolos, pero no ADN. A saber:
Ahora vean este gif de la meiosis completa:
Ahora vean las diapositivas de la siguiente presentación. Recuerden bajar la presentación a su móvil para no gastar datos en clase.
CG2. La ciencia no excluye al arte. Espero puedan apreciar la belleza de esta obra que representa una porción de sendas células en contacto. Los componentes se muestran a escala.
Para aquellos que todavía no lo han hecho. Les recuerdo que deben de enviarme un mensaje desde su app Kik. Mi código Kik es Govearraf. En su cuenta deben de colocar un buen retrato de ustedes, de otra manera no los podré reconocer.
CG2. Les dejo de regalo un enlace a una pieza de música:
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La Meiosis, en cambio, coevolucionó junto con la singamia (la unión de gametos) cuando algunos linajes de protistas unicelulares desarrollaron ciclos de vida con alternancia de generaciones.
De modo que una generación haploide (con 1 juego de genes) daba origen a una generación diploide (con 2 juegos) por medio de la fusión de sendas células.
Luego, el organismo unicelular diploide (en nosotros sería nuestra primera célula, el cigoto) da origen a 4 organismos unicelulares haploides ( hapl- = simple = 1 y -oide = parecido a...) mediante una división celular consistente en dos mitosis modificadas en serie sin la duplicación del ADN entre ellas.
Esas dos divisiones disminuyen el número de juegos de cromosomas de nuevo a uno sólo. De ahí deriva el nombre de la meiosis (meio- = restar, disminuir), dado que es el proceso que reduce el número de juegos de cromosomas de 2 a 1, del estado diploide 2n al haploide n, (di- = 2, plo- = multiplicado por... y -oide = apariencia)
La importancia biológica de la meiosis deriva del intercambio de cromátidas que ocurre durante la profase 1 llamado Entrecruzamiento de Cromátidas. Al aparearse los cromosomas homólogos se entrecruzan segmentos equivalentes entre las cromátidas provenientes de ambos progenitores.
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| Entrecruzamiento de cromátidas |
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| El Entrecruzamiento de cromátidas las hace distintas a todas ellas. |
Lo cual forma cromosomas con nuevas combinaciones de genes a partir de las variantes de los genes del padre y de la madre. Así las cuatro células hijas generadas por la meiosis son genéticamente distintas. (apréndanlo muy bien, lo usaremos en genética y evolución)
La Meiosis, en consecuencia, se divide para su estudio en dos divisiones meióticas (mitosis modificadas) separadas por una interfase meiótca que duplica centriolos, pero no ADN. A saber:
- Primera División Meiótica
- Profase 1
- Metafase 1
- Anafase 1
- Telofase 1
- Interfase Meiótica
- Segunda División Meiótica
- Profase 2
- Metafase 2
- Anafase 2
- Telofase 2
Ahora vean este gif de la meiosis completa:
Ahora vean las diapositivas de la siguiente presentación. Recuerden bajar la presentación a su móvil para no gastar datos en clase.
CG2. La ciencia no excluye al arte. Espero puedan apreciar la belleza de esta obra que representa una porción de sendas células en contacto. Los componentes se muestran a escala.
Aduéñense de su destino.
Para aquellos que todavía no lo han hecho. Les recuerdo que deben de enviarme un mensaje desde su app Kik. Mi código Kik es Govearraf. En su cuenta deben de colocar un buen retrato de ustedes, de otra manera no los podré reconocer.
CG2. Les dejo de regalo un enlace a una pieza de música:
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