28 abr 2013

MITOSIS Y MEIOSIS. LOS CICLOS BIOLÓGICOS.


Las células se reproducen cada cierto tiempo originando nuevas células hijas. El tiempo que tardan las células en dividirse es variable. Unas no se dividen nunca como los glóbulos rojos y otras, como las del epitelio intestinal se dividen muy rápidamente. El ciclo celular es el conjunto de cambios que sufre una célula desde su formación hasta que se divide originando dos células hijas. En el ciclo celular se distinguen dos fases:
- interfase: fase inicial de larga duración en la que se produce la duplicación o replicación del ADN, necesaria para que durante la diviisión cada célula hija reciba la misma cantidad de ADN que la madre.
-mitosis: es la fase de división celular. En ella los cromosomas se hacen visibles y se produce el reparto del ADN entre las dos células hijas. Después de la mitosis, normalmente tiene lugar la citocinesis o división del citoplasma.



LA MITOSIS

En la mitosis, a partir de una célula madre se originan dos células hujas idénticas a ella. Antes de iniciarse, durante la interfase, el ADN se duplica en la interfase. Los cromosomas, que antes de la interfase estaban formados por una sola cromátida, ahora pasan a tener dos cromátidas.  Lee el artículo " crecer, multiplicar, dividir."

Para facilitar su estudio, la mitosis se divide en cuatro etapas:
-Profase: los cromosomas empiezan a hacerse visibles, se duplica el centrosoma, y los centriolos si la célula es animal. El nucleolo y la membrana nuclear desaparecen. Comienza a constituirse el huso acromático.

-Metafase: los cromosomas totalmente condensados se sitúan en el centro de la célula formando la placa ecuatorial y se adhieren por el centrómero a las fibras del huso acromático.
-Anafase: las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula arrastradas por los filamentos del huso acromático.
-Telofase: reaparece el nucleolo y empieza a formarse la membrana nuclear. Desaparece el huso acromático y los cromosomas se descondensan para constituir de nuevo la cromatina.

Una vez terminada la división del núcleo tiene lugar la división del citoplasma (citocinesis) y el reparto de orgánulos celulares entre las dos células hijas. En las células animales la citocinesis de produce por estrangulamiento y en las animales por tabicación (se forma un tabique llamado fragmoplasto por aporte de sustancias a través de las vesículas del aparato de Golgi.


El resultado final es que la formación de dos células hijas con el mismo número de cromosomas que la célula madre. La mitosis es una forma de reproducción en organismos con reproducción asexual. Se trata realmente de un proceso de bipartición.  En organismos pluricelulares, la mitosis permite el crecimiento en longitud y en grosor y la reposición de las células.


Pincha aquí para ver una animación de una célula en mitosis con dos cromosomas.
Pincha aquí para ver un pequeño vídeo sobre la mitosis.

Células de cebolla en distintas etapas de la mitosis


Lee el artículo del blog de José Luis Castillo "Te cuento la mitosis lo más breve que me sea posible".

Lee el artículo los por qués de la mitosis.


MEIOSIS

Si los gametos tuvieran una dotación cromosómica normal, es decir, diploide (2n), cuando se fusionaran el éspermatozoide y el óvulo en la fecundación, se formaría un ciogoto con doble número de cromosomas, que se irían duplicando de generación en generación. Para que esto no ocurra, en los órganos sexuales se realiza una división celular especial llamada meiosis en la que se reduce el número de cromosomas, por lo que los gametos no tienen pares de cromosomas homólogos sino uno de cada clase, es decir, son haploides (n).

En la meiosis se producen dos divisiones nucleares sucesivas, la primera es reduccional. Entre la primera y la segunda división no se produce duplicación del ADN. La segunda división es una mitosis normal y a su finalización se forman cuatro células haploides.

Durante la Profase I los cromosomas homólogos se aparean formando unas estructuras llamadas quiasmas y se produce intercambio de fragmentos de ADN. Este proceso se llama sobrecruzamiento y da lugar a la recombinación génica.  Las cromátidas resultantes de la recombinación se llaman cromátidas recombinantes. En la anafase I se separan los cromosomas homólogos. Se forman dos células haploides . En la anafase II se separan cromátidas hermanas. Al final de la meiosis se habrán formado cuatro células haploides.


La meiosis es un tipo de división en la que a partir de una célula madre diplode (2n) se forman cuatro células haploides (n), es decir, con la mitad de cromosomas que la célula progenitora. Al haberse producido recombinación génica, los gametos que reciben las cromátidas recombinantes no son idénticos a la célula progenitora.

La recombinación génica es una fuente de variabilidad genética en los organismos con reproducción sexual. Gracias a la meiosis que tiene lugar en la formación de los gametos se mantienen constante el cariotipo de una especie.

Pulsa aquí para ver una animación sobre la meiosis.
Pulsa aquí para ver un vídeo sobre la meiosis.

COMPARACIÓN ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS




Pincha aquí para ver un vídeo comparativo entre mitosis y meiosis.




PARA PRACTICAR


Completa la tabla:



MITOSIS
MEIOSIS
Número de divisiones


Tipo de células donde se produce


Número de células resultantes


¿Se produce recombinación?


Función biológica






Responde:
1.
a) ¿Cuántos cromosomas tiene un gameto de la especie humana?
b) ¿ Y un cigoto?
c) ¿Y una célula de la piel?

2. ¿Qué diferencias hay entre cromátidas hermanas y cromátidas homólogas?



 LOS CICLOS BIOLÓGICOS
Ciclo biológico de un organismo es el conjunto de etapas por las que pasa desde que se forma el cigoto hasta que alcanza la edad adulta y vuelve a producir gametos. A lo largo del ciclo, los organismos pasan por fases diploides y haploides que en cada especie son diferentes dependiendo del momento del ciclo en el que se produce la meiosis. Hay tres ciclos:
- Ciclo haplonte: propio de organismos que en su etapa adulta son haploides (algunas algas y hongos unicelulares). Mediante mitosis producen gametos haploides, que al fusionarse forman un cigoto diploide que inmediatamente sufre meiosis para generar  nuevos individuos haploides.
- Ciclo diplonte: propio de individuos que en su fase adulta son diploides (animales, muchos protozoos, algunas algas y ciertos hongos). El adulto por meiosis produce gametos haploides  y tras la fecundación se forma un cigoto diploide. Este, por mitosis sucesivas da lugar a un individuo adulto también diploide.
- Ciclo diplohaplonte: se da en individuos que presentan alternancia de generaciones, es decir, individuos adultos diploides y haploides (plantas, algunas algas y ciertos hongos). El esporofito (2n) por meiosis genera esporas haploides (n) que al germinar dan lugar a una forma adulta haploide llamada gametofito (n), que produce gametos haploides. Tras la fecundación se forma un cigoto diploide que al desarrolarse da lugar a un nuevo esporofito diploide.
 

Pincha aquí para ver una animación de repaso sobre el ciclo biológico de animales y plantas.



LAS MUTACIONES


Las mutaciones son cambios aleatorios de la información genética. En la naturaleza las mutaciones se producen al azar pero pueden ser inducidas por agentes mutagénicos o mutágenos como los rayos X o los rayos ultravioleta. Para que las mutaciones sean heredables tienen que afectar a los gametos o células sexuales.
 
 
Las mutaciones pueden ser somáticas si afectan a células somáticas (y por tanto no se transmiten a la descendencia) o germinales, si afectan a las células sexuales.
También se pueden clasificar en:
-génicas: afectan a un solo gen.
-cromosómicas: afectan a un segmento de cromosoma y por tanto, a varios genes.
-genómicas: afecta a juegos cromosómicos completos. En este caso están los monosomías y las trisomías.



Todas las mutaciones se producen por alteración de la secuencia de las bases nitrogenadas del ADN, de esta forma se pueden distinguir las siguientes clases:      
              "Secuencia Normal"                    C A T    C A T    C A T    C A T   
  • Mutación por Cambio de Base:          G A T    C A T    C A T    C A T   
  • Mutación por Adición de Base:          C A T    G C A    T C A    T C A  
  • Mutación por Eliminación de Base:    C A T     C A T    C T C    A T C  
El efecto de estas mutaciones consiste en desacoplar la lectura del mensaje genético, ya que al ocurrir alguna de estas se reordena el mensaje de acuerdo a la base que se agregue, elimine o se cambie. Cabe destacar que esta es la base de cualquier tipo de mutación en relación a las mencionadas anteriormente.


Leer más: http://mutacionupelipb.webnode.es/niveles-de-mutacion/
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Las mutaciones se producen por alteración de la secuencia de bases del ADN pudiendo producirse un cambio de bases, una adición de bases o una eliminación de bases. Algunas mutaciones pasan desapercibidas y no producen cambio en la pauta de lectura del ARN. Si la mutación produce un codón de finalización de la traducción, la proteína sintetizada es distinta de la normal y no funcional, igual que la obtenida al cambiar un codón por otro que se traduzca en un aminoácido distinto. Es el caso de la anemia falciforme.


Las mutaciones no tienen por qué ser perjudiciales e incluso a veces pueden ser beneficiosas.
Las mutaciones provocan un cambio gradual en la estructura genética de las poblaciones, otra base de la evolución.

En este enlace puedes ver un resumen sobre lo que hemos estudiado respecto a las mutaciones.

Dado el siguiente fragmento de ADN:
...UUCUCAAUCCCUGAUAGUGGG...
¿Qué ocurriría si se produjera una mutación en la que se cambiase la tercera base del cuarto triplete por C?

3 abr 2013

LA INFORMACIÓN GENÉTICA. LA EXPRESIÓN GÉNICA.

La información genética es la secuencia de nucleótidos del ADN. Los nucleótidos sólo difieren entre sí en las bases nitrogenadas (A, T, C, G). Es el orden de los diferentes nucleótidos en la cadena lo que diferencia la información de un individuo de otro.
Un gen es un trozo de ADN que lleva la información para que se fabrique una proteína. Desde el punto de vista genético, un gen es un trozo de cromosoma que contiene la información para un carácter (pelo rizado/pelo liso, por ejemplo).
Lee el artículo "El concepto de gen es colaborativo" del blog del profesor José Luis Castillo.
Las proteínas son macromoléculas formadas por la unión de aminoácidos.



Existen 20 aminoácidos que constituyen las proteínas en los seres vivos. Las proteínas se diferencian entre sí en la secuencia de aminoácidos en la cadena.
Las proteínas realizan diferentes funciones en los seres vivos: transportadora (como la hemoglobina), estructurales (como las del pelo, las uñas, etc), contráctiles (como las que forman las fibras musculares), de defensa (como los anticuerpos), mensajeras (como la insulina), reguladoras (como las enzimas).

Las proteínas se sintetizan de acuerdo a las instrucciones contenidas en el ADN.
El ADN está en el núcleo de las células y las proteínas se fabrican en el citoplasma (ribosomas). Tiene que haber moléculas que trasladen la información contenida en los genes y atraviesen la membrana nuclear para lllegar al citoplasma. Esta molécula es el ARN mensajero (ARNm). La enzima ARNpolimerasa fabrica una hebra de ARNm complementaria de una de las cadenas de ADN. Este proceso se llama transcripción.
Una vez en el citoplasma, al ARnm se le unen los ribosomas, que sintetizan una proteína. Este proceso se llama traducción. El ribosoma "lee" la información presente en el ARN mensajero, y en función de la misma sintetiza una cadena de aminoácidos (proteína). Para ello, hace corresponder cada elemento de información del ARN mensajero con el aminoácido que codifica, y luego los une secuencialmente para formar la proteína.
El ARN transferente, se encarga de "traducir" la información contenida, en forma de secuencia de nucleótidos, en el ARN mensajero en los aminoácidos correspondientes. Dicha traducción se hace "palabra por palabra", es decir, cada grupo de nucleótidos equivale directamente a un aminoácido, y el ARN transferente hace de intermediario entre ambas secuencias, relacionándolas entre sí. Cada uno de los tipos de ARN transferente presentes en la célula corresponde a un elemento de información de los ácidos nucleicos, concretamente a tres bases (conjunto que se denomina codón), cantidad de información mínima necesaria para permitir el uso de los veinte aminoácidos presentes en las proteínas. Las bases del brazo anticodón de cada ARNt son diferentes, y complementan a los diferentes codones del ARNm.
 El sitio de unión a los aminoácidos sirve para incluir cada aminoácido en su lugar correspondiente en la proteína. Cada secuencia del brazo anticodón equivale a un único aminoácido. Esta equivalencia constituye el código genético.




Existen 64 tripletes y solo 20 aminoácidos, lo que significa que algunos tripletes equivalen a un mismo aminoácido, es decir, algunos aminoácidos vienen determinados por varios tripletes. Por esto se dice que el código genético es degenerado. El código genético es universal, es decir, es idéntico para todos los seres vivos.
En este vídeo se explica cómo se produce el proceso de la traducción.


Esquema del proceso de la expresión génica.



Pulsa aquí para hacer un ejercicio sobre el código genético.

1. Si la secuencia de nucleótidos de un ARNm es AUGGUGUCUUCACCAUGA, ¿cuál será la secuencia de aminoácidos del péptido? ¿Cuál será la secuencia de nucleótidos de la hebra de ADN de la que se transcribió el ARNm?



EL ADN. LOS CROMOSOMAS.

 
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es el material genético de los seres vivos. El ADN y el ARN (ácido ribonucleico) son ácidos nucleicos. Químicamente son polinucleótidos, es decir,  largas cadenas de nucleótidos unidos por enlace covalente. Un nucleótido resulta de la unión de una pentosa (monosacárido de cinco átomos de carbono), que puede ser ribosa o desoxirribosa, una molécula de ácido ortofosfórico y una base nitrogenada, Adenina (A), Timina (T), Citosina (C), Guanina (G), Uracilo (U).  Así pues, los nucleótidos se diferencian entre sí en la pentosa y en la base nitrogenada.
El ARN contiene ribosa y el ADN, desoxirribosa. El uracilo es exclusivo del ARN y la Timina del ADN.

Pincha aquí para conocer cómo se averiguó que el ADN era el portador de la información genética.





Pincha aquí para aprender a construir nucleótidos.
Construye un polinucleótido.



La estructura del ADN fue descubierta por Watson y Crick en 1962. Está formado por dos cadenas o hebras de nucleótidos. Las hebras son complementarias y antiparalelas. Son complementarias porque A de una cadena siempre se une a T de otra y C de una cadena a G de otra. La unión entre las bases nitrogenadas se produce por puentes de hidrógeno, dos entre A y T y tres entre C y G. Las cadenas son antiparalelas porque el extremo 3' de una se enfrenta al 5' de otra.  Las dos cadenas se enrrollan entre sí formando una doble hélice.




 


En esta animación puedes ver la parte invariable y la parte variable del ADN.
 


ACTIVIDADES DE REPASO

1.Completa esta tabla con las diferencias entre ADN y ARN:



Composición
Estructura
Función
ADN




ARN





2. Indica la secuencia de ADN complementaria del siguiente fragmento:
...AATGCCTGACGATTACC...

3. Los resultados del análisis de bases nitrogenadas de un ácido nucleico de una especie animal son los siguientes: A (50%), G (25%), C(15%).
a) ¿De qué tipo de ácido nucleico se trata? Justifica tu respuesta.
b) ¿Qué glúcido formará parte de su composición?

4.La policía científica ha aislado un fragmento de una de las cadenas de ADN de un animal y al analizarla, las proporciones de las bases nitrogenadas resultó A(27%), G (35%), C(25%), T(13%).
a) Determina las proporciones de bases de la cadena complementaria.
b) Calcula la proporción de bases del ARN que se transcribiría del fragmento encontrado.

5. Si el ADN de una especie contiene 30% de adenina, ¿cuáles serán los porcentajes de las demás bases? 

LA REPLICACIÓN DEL ADN
Cuando la célula se va a dividir el ADN se duplica previamente para asegurar el reparto genético equitativo entre las dos células hijas. Este proceso se llama replicación y es llevado a cabo por la enzima ADN polimerasa.


 
 

Pulsa aquí para verlo detenidamente.

Aquí puedes ver el proceso de forma sencilla.

En este vídeo puedes ver la replicación del ADN.

 

 
 

La replicación del ADN es semiconservativa porque cada cadena hija tiene una cadena de la molécula original y otra nueva que se ha sintetizado usando como molde una cadena del ADN original.

LOS CROMOSOMAS
En estado de reposo, el ADN tiene aspecto de una madeja de hilo enmarañada llamada cromatina. Cuando la célula se va a dividir, el ADN se empaqueta con proteínas formando unas estructuras llamadas cromosomas.
Un cromosoma puede estar formado por una o dos cromátidas según el momento del ciclo celular en que se encuentre. Una cromátida es una cadena de ADN. La cromátida es una molécula de ADN que es idéntica en cada cromátida.

 
 
Las cromátidas están unidas por un estrechamiento llamado centrómero, que divide al cromosoma en dos partes llamadas brazos, que pueden ser de igual tamaño o distintos. Según la longitud de los brazos, los cromosomas se clasifican en metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos.
 


En las células somáticas los cromosomas se asocian por parejas de cromosomas homólogos, uno procedente del padre y otro de la madre.


Todas las células de un ser vivo y todos los individuos de la misma especie tienen el mismo número de cromosomas, con un tamaño y forma constante (cariotipo). Así la especie humana se caracteriza por tener 46 cromosomas, el perro 78 y el algodón, 52.
Atendiendo al número de cromosomas los organismos pueden ser:
- diploides: poseen un número par de cromosomas en sus células somáticas (no en las reproductoras). Se representan con 2n.
- haploides: poseen sólo un juego de cromosomas. Se representan con la letra n. Las células reproductoras de los organismos diploides son haploides.
- poliploídes: poseen 3n, 4n, 5n, etc.

Las células somáticas humanas son pues 2n = 46 y los gametos humanos, n= 23.

Caripotipo humano
 
 
En el cariotipo humano hay que distinguir 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales (XX en la mujer y XY en el varón). El cariotipo se ve alterado en determinados síndromes como el de Down (trisomía del cromosoma 21) o el XXX.
 


El ARN generalmente está formado por una sola cadena y puede tener diversas funciones. El ARN ribosómico (ARNm) forma parte de los ribosomas; el ARN mensajero (ARNm)  es el encargado de transportar la información genética contenida en el ADN desde el núcleo hasta los ribosomas. El ARN transferente (ARNt) transporta aminoácidos hasta los ribosomas en el proceso de síntesis de las proteínas.