Tema 2: A división celular
Que é o ADN?
O ADN ou ácido desoxirribonucleico é a biomolécula que contén a información xenética para fabricar as proteínas, e en especial os enzimas, son os responsables da regulación de todos os procesos vitais, incluido o crecemento, a reparación de tecidos e a reproducción.
Estrutura dos cromosomas
Os cromosomas están formados por un material denominado cromatina. A cromatina é unha asociación de ADN e proteínas (histonas). Cando a célula está en repouso, a cromatina está dispersa polo núcleo e os cromosomas.
Os cromosomas teñen forma de bastón, cunha zona máis estreita denominada centrómero, que divide ao cromosoma en dous brazos de igual e distinta lonxitude.
Durante a división celular, como resultado da duplicación do ADN, cada cromosoma aparece duplicado, isto é, formado por dúas cromátidas idénticas unidas polo centrómero.
Os número, a forma e o tamaño dos cromosomas son característicos de cada especie. O número non se relaciona coa complexidade do organismo.
Denomínase cariotipo o conxunto de cromosomas dun individuo ordenados por parellas, segundo o seu tamaño e estructura. Os cromosomas de cada parella denomínanse cromosomas homólogos.
O cariotipo humano consiste en 23 pares de cromosomas. Todas as células diploides do organismo conteñen estes 23 pares, isto é, 46 cromosomas. Os gametos son células haploides e conteñen un só xogo, é decir 23 cromosomas.
A fórmula cromosómica na especie humana é 2n=46, sendo n o número de pares de cromosomas homólogos.
A parella de cromosomas que determinan o sexo dun individuo recibe o nome de cromosomas sexuais. Nos mamíferos denomínanse X e Y. No cariotipo humano represéntanse no par 23. Os demais cromosomas chámanse autosomas.
1.4. Os xenes localízanse nos cromosomas.
Un xene é un segmento de ADN coa información necesaria para producir unha determinada proteína. Cada cromosoma contén numerosos xenes ordenados de xeito lineal. Os xenes das dúas cromátidas de cada cromosoma son idénticos, xa que son o resultado da duplicación do ADN.
Denomínase xenoma ao conxunto dos xenes dun organismo. O xenoma humano contén ao redor de 35.000 xenes.
O feito de que sexas un ser humano e non un paxaro, a cor de pelo, da pel ou dos ollos, os trazos da cara, a estatura ou que ao longo da túa vida podas padecer determinadas enfermidades hereditarias, como a hemofilia, o daltonismo, ou a fibrose cística, depende totalmente dos teus xenes.
Todas as células dun individuo conteñen os mesmos mesmos xenes. Non obstante, non todos os xenes están activos en todas as células: os xenes responsables da cor dos teus ollos estarán activos nas células do teu iris, peronon estarán activos nas do fígado ou ou nas dun músculo, por exemplo. Os xenes responsables de producir insulina están activos nas células do páncreas, pero non noutras.
1.5. Xenes e cromosomas homólogos.
Os cromosomas dunha célula agrúpanse en parellas de cromosomas homólogos. Os dous cromosomas de cada parella son da mesma forma e tamaño; un procede do pai e outro, da nai.
Cada un dos cromosomas dun par de homólogos contén xenes que determinan o mesmo carácter, por exemplo, cor de ollos ou tipo de pelo e están situados na mesma posición do cromosoma.
Nos organismos unicelulares, cada división celular orixina un novo individuo. Non obstante, nos seres pluricelulares son necesáreas moitas divisións para formar un novo individuo a partir da célula inicial.
Nas células eucariotas, a principal forma de división e a mitóse
As célula dun individuo divídense dun xeito controlado ao longo de toda a súa vida, de acordo coas necesidades do organismo. Deste xeito prodúces o crecemento do corpo, a renovación de células e a reparación de tecídos. O nos organismo, por exemplo, produce millóns de novas células para substituír ás que morren.
2.2. O ciclo celular.
O ciclo celular e o proceso comprendido entre a formación da célula ata que ela tamén se divide en dúas células fillas. Componse de dúas etapas: unha longa denominada interfase, e outra moito máis curta ou división celular.
-Interfase:
A interfase ocupa a maior parte da vida da célula. É unha etapa de crecemento e grande actividade metabólica. Distínguense a seguinres etapas:
·G1: comenza a síntese de proteínas; incrementase o volume do citoplasma e o tamaño e número dos seus orgánulos. As células que non se dividen, como as musculares ou a neuronais, deteñense nesta etapa.
·Fase S (ou de síntese): nesta fase, prodúcese a duplicación do ADN (replicación) nas células que se van dividir.
·G2: Prodúcense novos orgánulos e a célula preparase para a división.
-División celular:
Denomínase fase M e é unha etapa breve na vida da célula na que teñen lugar os seguntes procesos:
· A mitose ou división do núcleo, co reparto de cromosomas entre as células fillas.
· A citosinese, que consiste na división do citoplasma, co conseguinte reparto de orgánulos, e na separación en dúas células fillas.
2.3. Os cromosomas durante o ciclo celular.
Os cromosomas non son visibles durante todo o ciclo da vida da célula, senón unicamente durante a etapa breve da división delular.
Dorante a interfase, o ADN, asociado a un tipo especial de proteinas llamadas histonas, está disperso no núcleo formando a cromatina.
Antes de entrar na etapa da división celular, a célula duplica o seu ADN para poder repartir copias iguais entre as dúas células fillas. Esta duplicación acontece durante a fase S da interfase.
Ao iniciarse a mitose, a cromatina condénsase progresivamente e empézanse a visualizar os cromosomas en forma de bastóns grosos que estarán formados , cada un por un, por dúas cromátidas idénticas, resultado da duplicación do ADN.
A condensación do ADN para formar os cromosomas é un mecanismo para asegurar o seu reparto equitativo entre as dúas células fillas.
3.1. A división do núcleo: mitose
Denomínase mitose á división do núcleo celular e á distribución dos cromosomas entre as dúas células fillas, de feito que ambas as dúas reciban idéntico número de cromosomas.
Nos animais, a mitose ocorre prácticamente en todos os tecídos; non obstante, nas plantas, a mitose só ocorre en determinados tecidos, chamados meristemos, que son os encargados de dividirse e dar lugar aos demais tecidos da planta.
O movemento dos cromosomas durante a mitose está controlado por estructuras do citoesqueleto celular: centríolos e fuso mitótico, aos cales se ancoran os cromosomas. Os centríolos só están presentws nas células animais.
Aínda que a mitose é un proceso continuo, divídense en varias etapas, que permiten estudar mellor os fenómenos teñen lugar. As etapas da mitose denomínase: profase, metafase e telofase.
3.2. A división do citoplasma: citocinese
Despois da mitose, prodúcese a citocinese ou división do citoplasma entre as dúas células fillas. Normalmente ocorre durante a telofase:
•Nas células animais, os microfilamentos producen un suco que vai estrangulando a célula nai ata que as dúas fillas se fan independientes. Os orgánulos e o resto do citoplasma repártense entre as células fillas.
•Nas células vexetais non se produce por estrangulamento, debido á rixidez da parece celular. No seu lugar , fórmase unha placa celular que separa as dúas células fillas e que dará lugar á nova parede celular.
4.1. Reproducción sexual e meiose.
Na reproducción sexual, durante o proceso de fecundación, prodúcese a unión de dous gametos (óvulo e espermagozoide) que dá lugar a unha nova célula, ou cigoto. Este, mediante divisións sucesivas, dará lugar a un novo individuo.
Os gametos son células diferentes ás demais células do organismo, xa que conteñen só a metade de cromosomas. Deste xeito, ao unirsedous gametos, o cigoto resultante posuirá o número correcto de cromosomas, característico de cada especie.
Os gametos fórmanse grazas a un tipo de división, denominada meiose, a través da cal o número de cromosomas se reduce á metade.
A meiose consiste en dúas divisións celulares consecutivas (meiose1 e meiose 2), semellantes a unha mitose, pero entre as que non se produce duplicación do ADN.
Como resultado, fórmase catro células coa metade dos cromosomas que a célula nai. A meiose só ten ljgar durante o proceso de formación dos vametos (células haploides).
As etapas das dúas divisións denomínase: profase, metafase, anafase e telofase, como na mitose.
4.2. Meiose e recombinación xenética
As células resultantes da meiose non son iguais entre sí, a diferenza do que acontece na mitose. Conteñen distintas combinacións de xenes, formadas mediante o intercambio de proporcións cromosómicas entre os cromosomas homólogos. Este proceso denomínase entrecruzamento e ten como resultado a recombinación xenética.
A recombinación xenética ten lugar durante o apareamento dos cromosomas homólogos, na profaseda primeira división meiótica.
5.1. Diferencias entre mitose e meiose
A mitose e a meiose son as dúas formas nas que se dividen. A mitose é o tipo de división que ten lugar en todas as células para medrar e reparar os tecídos; produce células xenéticamente idénticas aos pais e co mesmo número de cromosomas.
A meiose é necesaria para a reproducción sexual, produce gametos coa metade de cromosomas (haploides) e novas combinación de xenes.
Os fenomenos que diferencian a meiose da mitose ocorren durante as etapas da meiose 1, estes son: apareamento de cromosomas homólogos, entrecruzamento entre cromátidas e reducción do número de cromosomas.
5.2. Espermatoxenése e ovoxénese.
Na especie humana, a formación dos vametos, espermatozoides e óvulos, denomínase espeatoxénese e o ovoxénese, respectivamente. Realízase durante a meiose, ten lugar nos órganos reprodutores (testículos e ovarios) e comenza na puberdade.
Os espermatozoides orixínanse a partir dunhas células especiais dos testículos denominadas espermatogonias. Os óvulos fórmanse a partir dos ovogonias do ovario. A unión dun óvulo e un espermatozoide dará lugar a un novo individuo diploide.
5.3. Reproducción sexual e variabilidade xenética.
A meiose e a unión posterior dos gametos orixinan novas combinacións de xenes, que lle poden proporcionar ao individuo unha maior capacidade de supervivencia ou adaptación ao medio. Estes a súa vez, poden transmitir estas combinacións xenéticas á súa descendencia, o que constitúe a base da evolución biolóxica.
A supervivencia e evolución dunha especie depende da súa diversidade xenética. O aumento de diversidade xenética depende de tres mecanismos:
•Distribución independiente dos cromosomas. Na meiose, sepáranse e distribúense ao azar entre os futuros gametos.
•Recombinación xenética. Na meiose orixínanse combinacións de xenes que non existían nos proxenitores.
•Fecundación ao azar dos gametos. A unión dos gametos prodúcese ao azar, entre millóns de gametos diferentes. O número de posibles combinacións é, polo tanto, elevadísimo.
6.1. A necesidade de reproducción.
A reproducción é unha das características fundamentais que definen a un ser vivo e refirese á capacidade de producir descendentes semellantes a eles mesmos para asegurar a continuidade da poboación e a supervivencia da especie. Isto é posible xa que mediante a reproducción se transmiten os xenes de pais a fillos.
Existen dous tipos de reproducción: asexual e sexual.
6.2. Reproducción asexual.
A reproducción asexual caracterízase porque un só proxenitor dá lugar a dous ou máis descendentes idénticos a el, sen a intervención de órganos reproductores nin gametos.
Posto que non hai combinación de xenes entre os pais, os individuos orixinados por reproducción asexual posúen o mesmo material xenético que o seu proxenitor e denomínanse clons. Cada individuo recibe unha copia idéntica dos cromosomas do seu proxenitor, que previamente se terá duplicado.
A reproducción asexual non xera variabilidade xenética (agás a provocada polas mutacións) e polo tanto os organismos evolucionan máis lentamente e non se poden adaptar facilmenge a ls cambios.
Este tipo de reproducción ten lugar en organismos unicelulares, como bacterias, protozoos, e nos organismos pluricelulares sinxelos como algas, fungos, celentéros, equinodermos e vermes.
A mitose é unha forma de reproducción asexual posto que as dúas células fillas resultantes son totalmente idénticas á célula nai.
6.3. Reproducción sexual.
Na reproducción sexual, os individuos fórmanse a partir da unión de dous gametos haploides (óvulo e espermagozoide) producidos mediante o proceso da meiose nos organos reproductores dos proxenitores (ovario e testículo). A unión dos gametos orixina o cigoto diploide que, por medio sucesivas divisións, dá lugar a un embrión. O embrión desemvólvese e orixina un novo individuo.
Durante a reproducción sexual mestúrase o material xenético de ambos os dous proxenitores e producense novas combinacións de xenes, que dan lugar a descendentes distintos aos seus proxenitores e diferentes entre sí. Esta forma de reproducción xera variabilidade xenética na poboación.
Todos os animais reprudúcense sexualmente. A maioría das especies son unisexuais, isto é, os individuos son macho ou femia.
Así a todo, nalgunhas especies, o mesmo individuo pode posuír órganos sexuais femininos e masculinos no mesmo corpo. Estes denomínanse hermafroditas. Ao posuír órganos sexuais femininos e masculinos, a capacidade de fecundación e maior.
6.4. Que forma de reproducción e máis ventaxosa?
A reproducción asexual é unha forma sixela e rápida de producir un elevado número de descendentes, dado que non require o encontro entre gametos de distinto sexo. Ao producir individuos xenéticamente idénticos aos seus pais, non xera variabilidade xenética e polo tanto non permite mellorar sua adaptación ao medio.
A reproducción asexual é, polo tanto, máis conveninte para aqueles organismos que están moi ben adaptados a o seu medio ou para os que viven en ambientes estables.
A reproducción sexual, ao producir individuos xenéticamente diferentes a os seus pais, é unha fonte de variabilidade xenética, que permite a adaptación a novas condicións ambientais e favorece a evolución da especie. Así a todo, gen algúns inconvenientes: require o encontro de dous individuos, estes son máis vulnerables durante a etapa de apareamento, xestación e coidado das crías e representa un maior gasto de materia e enerxía que a reproducción asexual.
Comentarios