Unidad 6
La reproducción: de la célula al organismo
Solucionario alumno Responde ◗ Las funciones de la célula son: nutrición, relación y reproducción. Nutrición: función mediante la cual la célula obtiene la energía y materia necesarias para realizar sus funciones y mantener sus estructuras celulares. Relación: capacidad de recibir estímulos y darles una respuesta. Reproducción: función por la que a partir de una célula madre se obtienen células hijas. ◗ Las cuatro fases de la mitosis son: profase, metafase, anafase y telofase. ◗ Las células reproductoras humanas son los gametos. Los gametos femeninos son los óvulos y los masculinos los espermatozoides. Morfológicamente se diferencian, básicamente, en que el óvulo es una célula grande e inmóvil, mientras que el espermatozoide es una célula pequeña y móvil. Actividades 1. Una marisma: ecosistema. El riñón: nivel pluricelular (órgano). El conjunto de los huesos de una persona: pluricelular (aparato). El conjunto de células musculares: pluricelular (tejido). Las golondrinas: población. 2. El diámetro medio del dibujo de la célula de la página 118 es de aproximadamente 4,5 cm. Si está dibujada a 500 aumentos: 4,5 cm 1 m ⫻ ⫽ 22,5 m 500 10–4 cm
Núcleo diferenciado Número de cromosomas Nucléolo Presencia de orgánulos Pared celular Retículo endoplasmático Aparato de Golgi Lisosomas Mitocondrias Cloroplastos Ribosomas Citoesqueleto Centríolos
EUCARIOTA Sí >1 Sí Sí Sí (cél. vegetal) Sí Sí Sí Sí Sí (cél. vegetal) Sí Sí Sí (cél. animal)
PROCARIOTA No 1 y circular No No Sí No No No No No Sí No No
4. La célula eucariota corresponde a la segunda ilustración, cuya diferencia más visible es la presencia de núcleo separado del citoplasma. Pero también nos podemos fijar en que la primera célula (la procariota) no tiene orgánulos. 5. «Existen tres tipos de células eucariotas: las bacterias, las células vegetales y las células animales. Las células vegetales presentan pared celular y centríolos, y las células animales, cloroplastos.» Las bacterias no son células eucariotas. Las células vegetales no presentan centríolos ni las células animales cloroplastos. El texto correcto es: «Existen dos tipos de células eucariotas: las células animales y las células vegetales. Las células vegetales presentan pared celular y cloroplastos y las células animales, centríolos».
6. La reproducción: de la célula al organismo
3.
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Unidad 6 Solucionario alumno 6. Telómero: cada uno de los extremos de los brazos de los cromosomas. Cromátida: filamentos de ADN idénticos que se observan en los cromosomas después de la duplicación del ADN. Centrómero: región del cromosoma donde se unen las dos cromátidas. 7. El ADN se observa en forma de cromatina cuando la célula está en reposo. Cuando la célula se divide, la cromatina se condensa y se visualizan los cromosomas. 8. La célula 2n = 6 tendrá que presentar un total de seis cromosomas iguales dos a dos; la célula n = 6 tendrá que presentar un total de 6 cromosomas diferentes entre sí todos ellos. Los cromosomas homólogos serán una pareja de cromosomas iguales. La cromátida será una de las mitades longitudinales de cualquiera de los cromosomas. El centrómero será la parte central de cualquiera de los cromosomas. El telómero será cada uno de los extremos o brazos de los cromosomas. 9. — Condensación del ADN: — Duplicación del ADN: — Producción de proteínas: — Acumulación de energía: — Duplicación de centríolos:
G2 S G1 G2 S
10. Mitosis: proceso de división celular por el que se obtienen dos células genéticamente idénticas. Huso mitótico: conjunto de microtúbulos que organizan y dirigen a los cromosomas de la célula durante el proceso de división. Citocinesis: proceso de separación del citoplasma y repartición de sus orgánulos entre las dos células hijas durante la división celular. Fragmoplasto: estructura aplanada que se forma por la fusión de vesículas de membrana en el citoplasma de la célula vegetal para dividir el citoplasma durante la división celular. Interfase celular: período más largo del ciclo celular en el que la célula no se divide y realiza las funciones de relación y nutrición.
6. La reproducción: de la célula al organismo
11. Profase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metafase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anafase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Telofase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Desaparición de la envoltura nuclear Formación de la placa ecuatorial Separación de cromátidas ADN en forma de cromatina
12. — Las células vegetales no tienen centríolos y por tanto no forman huso mitótico (F). Pese a no tener centríolos, las células vegetales forman el huso mitótico, imprescindible para la organización de los cromosomas, a partir de unas estructuras proteicas presentes en los polos celulares. — La división celular es una etapa de la interfase (F). Tanto la división celular como la interfase son las fases en las que divide el ciclo celular. — Para que se lleve a cabo la división celular antes se tiene que haber duplicado el ADN. (V) — La división celular permite la proliferación celular. (V) 13. — Diferencias entre la reproducción sexual y asexual: REPRODUCCIÓN ASEXUAL
REPRODUCCIÓN SEXUAL
Se lleva a cabo a partir de células somáticas.
Se caracteriza por la producción de células especializadas, los gametos.
Es un mecanismo sencillo.
Es un mecanismo complejo.
No produce variabilidad genética, ya que los descendientes son todos genéticamente iguales.
Produce variabilidad genética.
El número de individuos aumenta rápidamente.
El número de individuos aumenta lentamente.
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Unidad 6
La reproducción: de la célula al organismo
Solucionario alumno — Diferencias entre la esporulación y la gemación: ESPORULACIÓN
GEMACIÓN
La célula realiza varias mitosis sucesivas sin realizar citocinesis, que se lleva a cabo más tarde.
La célula origina una célula hija más pequeña después de una división celular completa. Si es un organismo pluricelular se forma un descendiente idéntico al individuo original a partir de un conjunto de células idénticas.
El resultado son las esporas.
Los descendientes se denominan gemas.
14. La fecundación es el proceso mediante el cual se unen dos células reproductoras. La fecundación es característica de la reproducción sexual. Las células que participan en el proceso de fecundación son los gametos o células reproductoras. La célula resultante se denomina zigoto. 15. La figura señalada es un mesosoma. Su función durante la división en procariotas es la de anclar el cromosoma bacteriano y su copia a la membrana plasmática para permitir la separación de ambos, uno en cada célula hija. 16. Porque permite obtener células haploides a partir de diploides. La reducción cromosómica es imprescindible para que se pueda dar la fecundación o fusión de gametos posterior. De no ser así se doblarían el número de cromosomas en cada fecundación. Por otro lado, la meiosis es además una fuente de variabilidad en sí misma debido a los mecanismos de intercambio de fragmentos de ADN entre cromosomas homólogos que se da en la profase I. 17. — Después de una mitosis, la célula 2n = 10 tendrá una dotación cromosómica 2n = 10 — Después de una meiosis, la célula 2n = 10 tendrá una dotación cromosómica n = 5.
19. — En el dibujo es importante que: • En la profase I se debe ver el núcleo disgregándose y los cromosomas emparejados con su homólogo. También sería interesante que se apreciaran de alguna manera los fragmentos de cromosoma intercambiados. • En la metafase I se deben ver cuatro parejas de cromosomas alineados en el centro de la célula. También se deben apreciar las fibras del huso mitótico unidas en sus extremos a los centrómeros de los cromosomas. Los centríolos deben estar situados en los extremos de la célula. • En la anafase I se deben ver los cromosomas homólogos separándose, dirigiéndose cada juego a un extremo de la célula. • El la telofase I veremos el núcleo formándose o ya formado del todo. Dentro de cada núcleo veremos cuatro cromosomas diferentes entre sí con dos cromátidas cada uno. — En la metafase I veremos alineados cuatro pares de cromosomas. — Al final de la primera división meiótica se obtendrán dos células con cuatro cromosomas cada una.
6. La reproducción: de la célula al organismo
18. — Sí, pueden existir gametos con un número de cromosomas par. Por ejemplo un individuo con dotación cromosómica 2n = 44 , después de una meiosis dará lugar a gametos con dotación cromosómica n = 22. — No pueden existir células somáticas con un número impar de cromosomas porque las células somáticas son diploides; en una célula diploide encontramos dos copias de cada cromosoma (cromosomas homólogos) y por tanto siempre los encontraremos en número par. (Nota: un caso excepcional que se estudiará en la siguiente unidad son los individuos que padecen algún tipo de anomalía en la dotación cromosómica; es el caso de las personas con trisomía 21, que tienen 47 cromosomas en sus células somáticas.)
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Unidad 6 Solucionario alumno 20. En el dibujo es importante que: • En la profase II se debe ver el núcleo disgregándose y cuatro cromosomas diferentes dentro de él. • En la metafase II se deben ver cuatro cromosomas alineados en el centro de la célula. También se deben apreciar las fibras del huso mitótico unidas en sus extremos a los centrómeros de los cromosomas. Los centríolos deben estar situados en los extremos de la célula. • En la anafase II se deben ver los cromátidas hermanas separándose, dirigiéndose cada juego a un extremo de la célula. • En la telofase II veremos el núcleo formándose o ya formado del todo. Dentro de cada núcleo veremos cuatro cromosomas diferentes entre sí con una cromátida cada uno. 21. Las diferencias más importantes entre la mitosis y la meiosis son: MITOSIS
MEIOSIS
1. La mitosis da lugar a células con la misma dotación que la célula madre.
1. La meiosis da lugar a células con la mitad de cromosomas que la célula madre.
2. Los cromosomas homólogos no se emparejan.
2. Se produce emparejamiento y entrecruzamiento de cromosomas homólogos.
3. El resultado son dos células idénticas.
3. El resultado son cuatro células diferentes.
El número de individuos aumenta rápidamente.
El número de individuos aumenta lentamente.
— Los organismos con reproducción asexual no llevan a cabo la meiosis porque el objetivo de esta división es la reducción de la dotación cromosómica para permitir la fecundación posterior que caracteriza la reproducción sexual. Como no necesitan fusionar gametos, presentar división por meiosis sería un gasto de energía inútil. 22. Los espermatozoides y los óvulos se originan después de un proceso de meiosis; por tanto, ambos poseen una dotación cromosómica de n = 23.
6. La reproducción: de la célula al organismo
23. Los espermatozoides están compuestos por tres partes bien diferenciadas: la cabeza, el cuerpo basal y la cola o flagelo. En la cabeza distinguimos: — El pronúcleo: portador de la información genética. — El acrosoma: donde se almacenan enzimas para degradar las paredes del óvulo. A continuación se distingue el cuerpo basal, región donde se localizan una gran concentración de mitocondrias que suministran energía al espermatozoide. Finalmente se encuentra la cola o flagelo, que es la estructura que le confiere la movilidad. En los seres humanos, los espermatozoides poseen una cabeza de 5-8 µm y una cola de 50 µm de longitud.
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Unidad 6
La reproducción: de la célula al organismo
Solucionario alumno Síntesis • Mapa conceptual completado con los procesos de la división celular: mitosis y meiosis.
LOS SERES VIVOS su unidad fundamental es
se pueden reproducir por
La célula
Reproducción asexual
puede ser
Reproducción sexual participan los
sus progresos vitales se agrupan en puede ser por
Procariota
Eucariota
Ciclo celular
puede ser
Vegetal
Gametos
Bipartición
Esporulación Gemación
Animal se divide en
División celular
Interfase
da lugar a los
consta de puede ser por
Etapa G1 Etapa S Etapa G2 Mitosis
Meiosis
Profase Metafase Anafase Telofase
6. La reproducción: de la célula al organismo
comprende las fases comprende las fases
Profase I Metafase I Anafase I Telofase I Profase II Metafase II Anafase II Telofase II
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Unidad 6 Solucionario alumno • Mapa conceptual del núcleo de la célula eucariota NÚCLEO compuesto por
Envoltura nuclear comprende las estructuras
Membrana nuclear
Poros
Nucléolo cuya función es
Síntesis de ARN
Cromatina compuesta por
ADN
Proteínas
al condensarse origina los
Cromosomas formados por
Telómeros
Centrómero
Cromátidas
Investiga: Observación de la gemación de levaduras
6. La reproducción: de la célula al organismo
a) En la muestra teñida observaremos primero con el aumento más pequeño. Tendríamos que observar unas esferas azuladas. Escogeremos para elevar el aumento la zona de la muestra en la que se observen células nítidamente y sin exceso de colorante. Tendríamos que ver entonces algunas células con unas pequeñas protuberancias: son células en división por gemación y las protuberancias son las gemas. b) La levadura observada al microscopio sin teñir se ve poco contrastada y es difícil de observar con claridad. En cambio, la muestra teñida muestra un mayor contraste con el fondo y permite reconocer mejor la estructura exterior celular. c) Las células hijas son genéticamente idénticas a la célula madre, ya que la gemación es un proceso de reproducción asexual. d) Los organismos heterótrofos obtienen su energía de la degradación de la materia orgánica. La solución de glucosa se añade como fuente de materia orgánica para que la energía no sea un factor limitante y estimular así su división celular.
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Unidad 6
La reproducción: de la célula al organismo
Solucionario alumno Para comprender 24. NIVEL DE ORGANIZACIÓN Nivel celular
Nivel pluricelular
SUBNIVEL REPRESENTATIVO
EJEMPLOS
Célula
Hepatocito
Tejido
Tejido hepático
Órgano
Hígado
Sistema
Sistema digestivo
Organismo pluricelular
Oca
Población
Población de bacterias del intestino humano
Comunidad
Comunidad de microorganismos que pueblan el intestino humano
Ecosistemas
Ecosistema lacustre de alta montaña
Nivel poblacional
Nivel ecosistema
25. • Iluminar la muestra • Regular el paso de luz • Enfocar la imagen • Intercambiar objetivos • Alojar la muestra • Aumentar la imagen • Afinar el enfoque • Concentrar la luz
Fuente de luz Diafragma Tornillo macrométrico Revólver Platina Lentes: ocular y objetivo Tornillo micrométrico Condensador
27. Los cromosomas homólogos son cada uno del par de cromosomas que poseen los organismos diploides en el núcleo de sus células somáticas. El alumnado deberá señalar las partes indicadas en la actividad. 28. El cariotipo de la fotografía corresponde a una célula diploide, ya que hay una pareja de cada cromosoma. La dotación de la célula de la que procede el cariotipo es 2n = 36. No puede provenir de una célula humana ya que la dotación diploide de éstas es 2n = 46. 29. — Si la célula no tiene suficientes nutrientes, detiene el ciclo en la etapa S. Falsa. Si la célula no tiene suficientes nutrientes, detiene el ciclo en la fase G1. — Durante la etapa S se duplica el ADN celular. Verdadera — Los centríolos se duplican durante la división celular. Falsa Los centríolos se duplican durante la fase S.
6. La reproducción: de la célula al organismo
26. 1. Pared celular; 2. Vacuola; 3. Cloroplasto; 4. Mitocondria. — Se trata de una célula vegetal, ya que presenta las estructuras características de este tipo de células: pared vegetal, cloroplastos y grandes vacuolas. — La función de la pared celular es la de proteger a la célula y conferirle la rigidez suficiente como para que el conjunto de células pueda dar lugar a los tejidos rígidos de las plantas. La vacuola es un orgánulo en el que se almacenan productos de reserva de la célula. También confiere un cierto grado de protección neumática a la célula. El cloroplasto es el orgánulo donde se lleva a cabo la fotosíntesis y es por ello que entre otras sustancias contiene clorofila. Finalmente, en la mitocondria se llevan a cabo las reacciones celulares que permiten la obtención de energía. — Las estructuras exclusivas son la pared celular, los cloroplastos y la ausencia de centríolos.
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Unidad 6 Solucionario alumno — Durante la etapa G2 se acumula la energía necesaria para la división celular. Verdadera — La interfase representa el 10 % de la duración total del ciclo celular. Falsa La interfase representa el 90 % de la duración total del ciclo celular. — Durante la división celular, la célula lleva a cabo la función de reproducción. Verdadera — Durante la interfase, la célula lleva a cabo sólo la función de nutrición. Falsa Durante la interfase la célula lleva a cabo la función de nutrición y la de relación. 30. El orden correcto es: C: Profase; D: Metafase; A: Anafase; B: Telofase. 31. Los tres tipos de reproducción asexual son: bipartición, esporulación y gemación. • La bipartición es típica de organismos unicelulares, tanto procariotas como eucariotas (protozoos, levaduras y algas unicelulares). En el caso de las células procariotas consiste en la duplicación del cromosoma y unión al mesosoma de cada una de sus copias. Los componentes celulares también se duplican y se produce una proliferación de la pared celular y posterior tabicamiento que finaliza con la división de la célula. En las células eucariotas la bipartición se produce tras una división celular típica con mitosis seguida de citocinesis. • La esporulación se presenta en células procariotas como las bacterias y organismos eucariotas como los hongos, musgos y helechos. En el caso de las células eucariotas, se forman las esporas después de múltiples mitosis. Posteriormente se reparte el citoplasma y se recubren las nuevas células o esporas de una pared celular resistente. En las bacterias, la formación de esporas obedece más a una estrategia de supervivencia ante condiciones ambientales adversas que a un proceso reproductivo; diferenciándose una célula “durmiente” la endospora, que puede permanecer en estado latente durante mucho tiempo. • La gemación se produce tanto en organismos unicelulares como pluri-celulares. En el primer caso se forma una célula hija más pequeña después de una división completa. En los organismos pluricelulares se forma un organismo idéntico al original de menor tamaño que, al desprenderse, forma un nuevo individuo independiente. En ambos casos el nuevo organismo se denomina gema o yema. Se reproducen por gemación algunas levaduras y las hidras. 32. — La levadura de la cerveza es eucariota ya que, tal y como nos cuenta el texto, para dividirse lleva a cabo mitosis sucesivas; la mitosis es un tipo de división típica de las células eucariotas. — Por la descripción podemos deducir que el tipo de división es la esporu-lación, que es un tipo de reproducción asexual. 33. Los gametos son células haploides, ya que son resultado de una división por meiosis. Ésta es una división reduccional en la que a partir de una célula diploide, y después de dos divisiones sucesivas, se obtienen cuatro células haploides con la mitad de los cromosomas.
6. La reproducción: de la célula al organismo
34. La reproducción asexual se realiza por mitosis. Los gametos de una especie con reproducción asexual se obtendrán por meiosis. 35. — Podemos observar que los cromosomas se encuentran alineados en el centro de la célula y que están emparejados dos a dos, por tanto se trata de una metafase I de la meiosis. — En la siguiente fase se acortarán las fibras del huso unidas a los cromosomas y por tanto se separarán los cromosomas homólogos. Es la anafase I de la meiosis. 36. Separación de cromátidas hermanas: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Separación de cromosomas homólogos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Emparejamiento de cromosomas homólogos en la placa ecuatorial: . . . . . . . . . . . . . . . . Intercambio de ADN entre cromosomas homólogos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Anafase II Anafase I Metafase I Profase I
Unidad 6
La reproducción: de la célula al organismo
Solucionario alumno Para ampliar: Biotecnología de los alimentos — Levaduras y bacterias son organismos unicelulares, si bien los primeros son eucariotas y las bacterias procariotas. Las levaduras que se utilizan para la fabricación del pan, la cerveza y el vino son la especie Saccharomyces cerevisiae, mientras que las bacterias fermentadoras de lactosa son Streptococcus lactis (queso), Lactobacillus bulgaricus (queso y yogur) y Streptococcus thermophilus (yogur). — La fermentación es un proceso por el que la materia orgánica se oxida en ausencia de oxígeno (anaeróbicamente). Es necesaria la presencia de materia orgánica y la ausencia de oxígeno. Las principales fermentaciones son: alcohólica, acética, láctica y pútrida. Los productos finales de las fermentaciones son: • alcohólica . . . . . . . . etanol y dióxido de carbono; • butírica . . . . . . . . . . . . . . ácido butírico y gas; • láctica . . . . . . . . . . . . . . ácido láctico • pútrida . . . . . . . . . . . . . . el indol o el escatol (productos malolientes). — Se trata de valorar la capacidad de síntesis y la claridad en la exposición de ideas científicas que desarrolle el alumno en el informe redactado. También se pueden valorar otros aspectos como la adecuación de la documentación del anexo (gráficos, fotos, dibujos, esquemas), así como la bibliografía consultada. Una estructura básica para un informe puede ser la siguiente: Título: muestra el tema objeto del estudio. Autoría: muestra el nombre del autor o autores del informe. Junto con el título, pueden formar parte de una portada. Introducción: especifica los objetivos del informe y el método de trabajo empleado. Resultados: se especifican los datos y procedimientos relacionados con los objetivos previstos del informe. Conclusiones: resume y contextualiza los resultados del estudio. También se pueden incluir recomendaciones del autor en caso de ser necesario. Bibliografía: se detallan las obras consultadas por el autor. Anexo: se incluye la documentación de soporte que se considere necesaria. Esta información debe estar adecuadamente referenciada en el cuerpo principal del informe.
— El cáncer se origina porque los genes responsables del crecimiento y reparación de las células sufren alteraciones. Los principales factores de riesgo evitables son: el consumo del tabaco y alcohol, una alimentación desequilibrada y la falta de ejercicio físico. — Los tres cánceres más comunes en los hombres son los cánceres de: pulmón, estómago e hígado. En las mujeres son: el cáncer de pecho, pulmón y estómago. Para el 2030 se estima que alrededor de 11,4 millones de personas morirán debido al cáncer. — En el 2030 aumentará más entre las mujeres el cáncer de pulmón. Este incremento se prevé por el incremento del consumo de tabaco entre las chicas jóvenes.
6. La reproducción: de la célula al organismo
Para pensar: El cáncer
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