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GUÍA Nº6: REPRODUCIRSE, ESPECIALIZARSE O MORIR

Nombre: ________________________________________Curso: 3°medio DIF___Asignatura: Biología Temática: Reproducción, diferenciación y muerte celular Profesor: Mabel Sanquea Fecha inicio: 18 mayo del 2020 Fecha entrega: 22 mayo del 2020

3° MEDIO BIOLOGÍA DIFRENCIADO

Instrucciones: Para el desarrollo de la actividad debes utilizar el PPT, internet, el libro de ciencias de 3° medio y la guía que se encuentra en www.amandalabarca.cl en el portal educativo y en el Blog Tareas on Line. Debes contestar la guía en formato WORD o PDF y grabar de la siguiente forma: Ejemplo: 3A-GAJARDO-G6. (Según tu apellido). Enviar al Correo: bioamanda19@gmail.com

En esta guía se analizaran los procesos de reproducción, diferenciación y muerte celular, para poder relacionarlos con el ciclo de vida de las células y su rol en el desarrollo y funcionamiento de los organismos. En el desarrollo del ser humano se analizara: ciclo celular y sus mecanismos de control, fecundación, desarrollo embrionario y fetal, diferenciación y muerte celular describiendo los principales eventos que ocurren durante este proceso. Los últimos tres se verán en la guía N°7. I) COMPRENSIÓN DE LECTURA: Lee atentamente el texto y contesta en forma correcta.

GUÍA: FASES DEL CICLO CELULAR

Introducción: ¿Alguna vez has visto a una oruga convertirse en mariposa?. Si sí, probablemente estás familiarizado con la idea de un ciclo vital. Las mariposas pasan por algunas transiciones del ciclo vital bastante espectaculares: de algo que parece un humilde gusano se convierten en una gloriosa criatura que flota en la brisa. Otros organismos, desde seres humanos hasta plantas y bacterias, también tienen un ciclo vital: una serie de pasos del desarrollo por las que pasa un individuo del momento en que nace al momento en que se reproduce.

El ciclo celular puede pensarse como el ciclo vital de una célula. Es decir, es la serie de etapas de crecimiento y de desarrollo que experimenta una célula entre su “nacimiento” (formación por división de una célula madre) y su reproducción (división para hacer dos nuevas células hijas). Fases del Ciclo Celular: Para dividirse, una célula debe completar varias tareas importantes: debe crecer, copiar su material genético (ADN) y dividirse físicamente en dos células hijas. Las células realizan estas tareas en una serie de pasos organizada y predecible que conforma el ciclo celular. El ciclo celular es un ciclo, y no un camino lineal, porque al final de cada ronda las dos células hijas pueden iniciar el mismo proceso exacto otra vez desde el inicio.

En las células eucariontes, o células con un núcleo, las etapas del ciclo celular se dividen en tres fases importantes: la interfase, la fase mitótica (M) y citodiéresis. Durante la interfase, la célula crece y hace una copia de su ADN. Durante la fase mitótica (M), la célula separa su ADN en dos grupos y En citodiéresis, la célula se divide su citoplasma para formar dos nuevas células. 1. INTERFASE: Entremos al ciclo celular justo cuando se forma una célula por división de su célula madre. ¿Qué debe hacer ahora esta célula recién nacida si desea seguir su vida y dividirse? La preparación para la división sucede en tres pasos: Fase G1: o fase del primer intervalo, la célula crece físicamente, copia los organelos y hace componentes moleculares que necesitará en etapas posteriores

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Salida del ciclo celular y G0: Algunos tipos de células se dividen rápidamente y en esos casos las células hijas podrían sufrir inmediatamente otra ronda de división celular. Por ejemplo, muchos tipos de células en un embrión temprano se dividen rápidamente, al igual que las células en un tumor. Otros tipos de células se dividen lentamente o simplemente no lo hacen. Estas células pueden salir de la fase de G1 y entran en un estado de reposo llamado fase G0 o quiescencia donde la célula no se prepara para la división, solo realiza su trabajo, como conducir señales en una neurona o almacenar los carbohidratos como una célula del hígado. Fase S: la célula sintetiza una copia completa del ADN en su núcleo. También duplica el centrosoma una estructura de microtúbulos, estos ayudan a separar el ADN durante la fase M. Fase G2: o fase del segundo intervalo, la célula crece más, hace proteínas y organelos, y comienza a reorganizar su contenido en preparación para la mitosis. La fase G2 termina cuando la mitosis comienza. 2. FASE M: En esta fase, la célula divide su ADN duplicado y su citoplasma para hacer dos nuevas células. En la mitosis, el ADN nuclear de la célula se condensa en cromosomas visibles y es separado por el huso mitótico, una estructura hecha de microtúbulos. La mitosis ocurre en cuatro etapas: profase (que a veces se divide en profase temprana y prometafase), metafase, anafase y telofase. a) Profase: En ella se produce la condensación del material genético, el ADN duplicado se acorta y enrolla formando el cromosoma, que existía en forma de cromatina condensada. Los centriolos migran a los polos de la célula, se forma el áster y luego el huso mitótico, haz de fibras proteicas que atraviesan la célula de lado a lado y mueven los cromosomas. Al final de esta etapa desaparece la membrana nuclear. b) Metafase: En este estadio los cromosomas se alinean en el centro celular. Aparecen los microtúbulos del huso acromático y este se forma completamente y presenta fibras polares y fibras cromosómicas. El alineamiento en la línea media del huso se debe a las fuerzas iguales y opuestas que se generan por los cinetocoros hermanos. c) Anafase: Ocurre la separación de los cromosomas, originando los cromosomas hijos, que corresponden a las cromatidas, los que son arrastrados hacia los polos de la célula por las fibras del huso mitótico. d) Telofase: Los cromosomas hijos ya están en los polos comienzan a descondensarse y se reaparece la membrana nuclear y desaparece el huso mitótico, al final de la etapa se ven dos núcleos en los extremos, pero en un mismo citoplasma, ya que la célula no se divide completamente. 3. CITODIERESIS o CITOCINESIS: Para terminar el proceso la célula madre se divide en dos, lo que produce dos células hijas. En los animales, la división celular ocurre cuando una banda de fibras citoesqueléticas llamadas anillo contráctil se contrae hacia adentro y separa la célula en dos, proceso llamado citocinesis contráctil. La hendidura producida a medida que el anillo se contrae se llama surco de división. Las células animales pueden partirse en dos porque son relativamente suaves y blandas. Las células vegetales son más rígidas que las células animales; están rodeadas por una pared celular y debido a esto, estas células se dividen en dos al construir una estructura en el centro de la célula, conocida como placa celular, tiene membrana plasmática y componentes de la pared celular que llegan en vesículas de Golgi, y divide la célula en dos.

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¿Cuánto tiempo dura el ciclo celular? La duración varía en las diferentes células. Una célula humana típica puede tardar unas 24 horas para dividirse, pero las células mamíferas de ciclo rápido, como las que recubren el intestino, pueden terminar un ciclo cada 9-10 horas cuando crecen en medios de cultivo. Los distintos tipos de células dividen su tiempo entre las varias fases del ciclo celular de diferentes maneras. Por ejemplo, en embriones tempranos de rana, las células casi no pasan tiempo en G1 y G2, sino que circulan rápidamente entre las fases S y M, lo que resulta en la división de una célula grande, el zigoto, en muchas células pequeñas.

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GUÍA: REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR Y DESARROLLO DE CÁNCER.

Durante el proceso de transformación de las células normales a células cancerosas, ocurren alteraciones genéticas, como la pérdida del control de los mecanismos de replicación y reparación del ADN, así como la segregación del material genético. Aunque las células normales tienen estrategias de defensa contra el desarrollo del cáncer, las células tumorales activan diferentes vías de escape que permiten la progresión de la neoplasia. El estudio del ciclo celular y su regulación han permitido conocer cómo la fidelidad y la integridad de la replicación del genoma son mantenidas por las funciones coordinadas de los puntos de control y de los sistemas de reparación del ADN. El funcionamiento adecuado de estos procesos puede ser alterado por mutaciones genéticas. Las células cancerosas difieren de las células normales en características, como: la pérdida de la capacidad de diferenciación, el aumento de invasividad y la disminución de la sensibilidad a drogas citotóxicas. Estas características son resultado de la proliferación celular descontrolada y de la evolución de la célula normal hacia una célula tumoral. La alta incidencia de cáncer, como una función de la longevidad celular, sugiere que múltiples alteraciones génicas se requieren para el proceso de tumorigénesis, las células cancerosas presentan mutaciones que inducen inestabilidad genómica y, por lo tanto, aceleran la tasa de mutaciones del genoma. Algunas de estas mutaciones afectan a genes que codifican para componentes de los mecanismos de control del ciclo celular o puntos de control, los cuales determinan el orden de los eventos en dicho ciclo, así como la fidelidad e integridad de los sistemas de replicación y reparación del ADN. A continuación analizaremos la función de los puntos de control del ciclo celular en el desarrollo de la célula cancerosa y su impacto en la prevención y tratamiento del cáncer. Control del Ciclo Celular: El funcionamiento correcto del ciclo celular requiere de cambios en complejos enzimáticos, en los que se están las ciclinas, las CDK, cinasas dependientes de ciclinas y los complejos CDK-ciclina. Las formas activas de los complejos CDK-ciclina están formadas de dos proteínas (cinasa + ciclina). Las cinasas son enzimas que realizan la fosforilación de proteínas, importante para la regulación del ciclo celular. Los complejos CDK-ciclina dirigen a la célula de una fase a otra del ciclo celular. Por lo tanto, la dinámica del ciclo dependerá de las formas activas o inactivas de los complejos CDK-ciclina. Inicialmente se estudió la función de los complejos CDK-ciclina en Saccharomyces cerevisiae y S. pombe. La mayoría de los complejos CDK-ciclina de mamíferos pueden remplazar

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funcionalmente a los de levadura, y lo mismo ocurre para las enzimas que regulan la actividad de las cinasas, lo que sugiere que éstos se han conservado durante la evolución de eucariontes. En mamíferos, la interrupción de la proliferación de la línea celular es mediada por la proteína p27 que evita el ensamblaje y activación del complejo CDK. Además, se han identificado dos proteínas inhibidoras de la actividad de los complejos CDK-ciclina: p16 y p21; las cuales bloquean la progresión del ciclo celular en la fase G1; La inducción de p21 depende de p53 y ocurre cuando las células tienen daño en el ADN. La p53 es un transregulador transcripcional conocido como un gen supresor de tumores. Ella regula la transcripción de genes que participan en el control del ciclo celular. Mutaciones de p53 pueden inducir cambios en el ciclo celular y, por lo tanto, contribuir al desarrollo de cáncer. Puntos de control y el proceso de tumorigénesis: La replicación y segregación del ADN, de centriolos y de los polos ecuatoriales están finamente regulados. Defectos en estos mecanismos provoca inestabilidad genómica como deleciones, amplificaciones, translocaciones, no disyunción de los cromosomas y cambios en la polaridad del genoma. Estas aberraciones se presentan en la evolución de células normales a células tumorígenas. La dinámica del ciclo celular está regulada por estos puntos de control que actúan en la transcripción de los genes de CDK y de las ciclinas, en las modificaciones postranscripcionales de estas proteínas, o en la degradación de las mismas. Los procesos de regulación por retroalimentación positiva y negativa también contribuyen a la progresión del ciclo celular. Los controles negativos están presentes durante el desarrollo, diferenciación, senescencia y muerte celular, y pueden tener una función importante en la prevención del cáncer. Se conocen dos estadios donde operan los puntos de control en el ciclo celular: uno al final de la fase G1 y en la transición de la fase G2 a la fase M. Alteraciones en el proceso de interrupción del ciclo celular permiten que células con genomas inestables evolucionen a células cancerosas. Tales circunstancias podrían incluir: la senescencia celular, en donde los telómeros, secuencias repetidas que están en los extremos de los cromosomas, se pierden o acortan; la muerte celular por apoptosis, donde las nucleasas que degradan al ADN están alteradas. Prevención y tratamiento del cáncer: Es necesario entender los constituyentes moleculares de los puntos de control del ciclo celular y de la maquinaria de reparación del ADN. Las estrategias para favorecer la muerte celular por apoptosis son más efectivas que aquellas que intentan interrumpir la progresión de la proliferación celular; además, las células cancerosas pierden los puntos de control del ciclo celular y las funciones de reparación. La sobrevivencia de las células cancerosas a la quimioterapia o radioterapia dependerá de los puntos de control específicos y/o mecanismos de reparación alterados, permitiendo la susceptibilidad a estos agentes cuando la reparación del daño es más importante para sobrevivir, o bien, resistencia cuando la respuesta apoptótica es prioritaria. Los controles moleculares y las distinciones bioquímicas entre las células cancerosas y normales en los mecanismos de control proveen nuevos blancos potenciales para las terapias antineoplásicas, así como métodos para la identificación de agentes que afectan estos nuevos blancos. Si el desarrollo de inestabilidad genómica contribuye a la transformación celular y a la progresión del cáncer, entonces las estrategias que reducen la inestabilidad podrían disminuir la incidencia del desarrollo de cáncer.

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GUÍA: FECUNDACIÓN HUMANA

En la especie humana, la fecundación natural es interna, ocurre en las trompas de Falopio en el interior del cuerpo de la mujer. La fecundación es la fusión de los gametos masculino y femenino, el espermatozoide y ovocito II y presenta una secuencia de acontecimientos moleculares entre gametos, restableciendo la dotación cromosómica del ser humano=46 cromosomas. Para que esto ocurra, el hombre debe eyacular unos 300 millones de espermatozoides en la vagina de la mujer, solo unos doscientos llegaran a la trompa y uno interacciona con el ovocito II y tendrá lugar la fecundación si la mujer se encuentra en ovulación en sus días fértiles. Etapas de la fecundación: Hay varias etapas y cambios en los gametos.

Penetración a la corona radiada: El proceso de fecundación se inicia con la

penetración de los espermatozoides a la corona radiada o capa de células

que rodea el ovocito, ellos liberan la enzima hialuronidasa que rompe el ácido

hialuronico que une las células foliculares, provocando la denudación o

pérdida de la corona radiada.

Penetración a la zona pelúcida: Para atravesar esta membrana, la cabeza del espermatozoide se

contacta con el receptor ZP3 de la zona pelúcida del ovocito II, lo que desencadena

la reacción acrosómica liberando enzimas hidrolíticas llamadas acrosinas que disuelven esta

barrera e ingresa el espermatozoide. Esta reacción provoca cambios en el espermatozoide

que permiten su capacitación final o desintegracion de la membrana espermática para poder

penetrar al interior del ovocito fundiendo sus membranas.

Fusión de membranas: Al contactarse el espermatozoide con la membrana

ovocitaria, ocurre lo siguiente en el gameto femenino:

-Se forma el cono de fecundación que permite la fusión de los gametos e ingresa la cabeza del espermatozoide. -La despolarización instantánea de su membrana y -La liberación de gránulos corticales al espacio perivitelino, estos dos procesos evitan la entrada de otro espermatozoides o poliespermia. Fusión de núcleos y formación del cigoto: Con la entrada del espermatozoide, ingresa el ADN y centriolos, el ovocito se activa, reanuda la meiosis y se libera el segundo corpúsculo polar y los cromosomas forman el pronúcleo femenino. El pronúcleo masculino avanza hasta que queda junto al pronúcleo femenino y ocurre la fusión de ambos, formando el óvulo. Las membranas de ambos pronúcleos desaparecen, provocando la singamia, luego los cromosomas se condensan en el centro celular o anfimixis y se restablece la dotación de 46 cromosomas. Todo este proceso de la fecundación culmina con la formación del cigoto humano: primera célula del organismo fruto de la unión del ovocito II y espermatozoide y en su ADN se encuentran las instrucciones para el desarrollo del nuevo ser y también queda establecido si el futuro bebé será un niño o una niña en función de sus cromosomas sexuales: Cigoto masculino, si sus cromosomas sexuales son XY y el futuro ser será un hombre. Cigoto femenino, si sus cromosomas sexuales son XX y el futuro ser será una mujer. El ovocito II, siempre es portador del cromosoma X. Por tanto, el sexo del embrión se definirá según si el espermatozoide es portador de un cromosoma X o Y.

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Aunque hemos visto cada una de las etapas de la fecundación de forma detenida, en la siguiente imagen puedes ver un esquema del proceso completo. La fecundación de gemelos y mellizos: En el origen de gemelos, la fecundación es idéntica a la que da lugar a un único bebé: un espermatozoide penetra en el interior de un ovocito. La diferencia reside en las divisiones celulares que ocurren a continuación. En este caso, el embrión se divide en dos y se originarán dos individuos idénticos genéticamente, lo que implica que serán del mismo sexo. El origen de los mellizos es distinto. En este caso, se produce la fecundación de dos ovocitos distintos, cada uno por diferentes espermatozoides, los dos bebés se desarrollan a la vez en el vientre materno, no serían genéticamente idénticos ni tampoco tienen el mismo sexo. ¿Qué ocurre después de la fecundación? El óvulo fecundado constituye una nueva célula denominada cigoto, que empieza a descender por la trompa de Falopio hacia el útero. Durante ese trayecto, el cigoto se divide para dar lugar al embrión de dos células. El término cigoto solamente se utiliza para definir el primer estadio embrionario de una única célula. }Consecuencias al término de la fecundación: 1. Formación del cigoto 2. Recuperación de la diploidia 3. La célula tiene citoplasma, organelos, nutrientes del ovocito y el centriolo del espermatozoide. 4. Redistribución desigual de organelos y nutrientes en el huevo, son las 1as diferenciaciones celulares. 5. Determinación del sexo cromosómico XX=mujer y XY=hombre 6. Se inicia la 1ªdivisión mitótica de la segmentación del cigoto.

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ACTIVIDADES

DE LA GUÍA: FASES DEL CICLO CELULAR

I) Con la lectura de la guía “fases del ciclo celular” y sobre de mitosis, identifica en E = etapas de la mitosis; en C = como están los cromosomas; H = huso mitótico y M= Membrana nuclear y anótalas en espacio correspondiente.

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II) De “Fases del ciclo celular” y en transformaciones del cromosoma: Reconoce e identifica las

diferentes estructuras o fases durante el ciclo celular, indicando el número en el espacio indicado.

III) Contesta en forma breve y precisa: ¿Qué diferencia hay entre la citodiéresis y la citocinesis? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Qué diferencia hay entre la citodiéresis animal y vegetal? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

DE LA GUÍA: REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR Y DESARROLLO DE CÁNCER.

I) Analiza la lectura “Regulación del ciclo celular y desarrollo de cáncer” y contesta con una V o F y fundamenta las falsas: 1.______La proliferación celular es controlada en una célula tumoral.____________________________

2._____La progresión de la neoplasia, ocurre por las células tumorales__________________________

3. _____Controlan el ciclo celular las ciclinas, las CDK y los complejos CDK-ciclina__________________________

4. _____La proteína p27 evita el ensamblaje y activación del complejo CDK_______________________

5. _____Los complejos CDK-ciclina están formadas de dos proteínas cinasas______________________

6. _____La función de los complejos CDK-ciclina se estudió solo en mamíferos_____________________

7. _____La p16 y p21 bloquean la progresión del ciclo celular en la fase G1________________________

8. _____El síndrome de Down, ocurre por alteración en los puntos de control_____________________

9. _____Las células cancerosas pierden la capacidad de diferenciación y son invasivas _______________

10.____La inducción de p21 depende de p16, cuando las células tienen daño en el ADN____________

11.____En el paso de células normales a cancerosas, hay control en la replicación del ADN_ _________

12.____Los controles negativos están presentes en la diferenciación, senescencia y muerte celular___

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DE LA GUÍA: FECUNDACIÓN HUMANA

I) Conceptos claves: basado en la lectura sobre Fecundación, indica la(s) palabra(s) precisas en el espacio correspondiente. ____________________Determina el sexo del nuevo ser

______________________Proceso de liberación del semen.

______________________Enzima que perfora la zona pelucida.

______________________Pérdida de la corona radiada del ovocito II.

______________________Lugar preciso donde ocurre la fecundación

______________________Pérdida de las cariotecas de ambos pronúcleos

______________________Proceso donde se pierde la membrana espermática.

______________________Fusión de pronúcleo masculino y pronúcleo femenino.

______________________Secuencia de acontecimientos moleculares entre gametos.

______________________Acto por el cual se depositan los espermatozoides en la vagina.

______________________Permite liberar enzimas acrosinas que rompen la zona pelucida.

____________________Rompe el ácido hialurónico que une las células de la corona radiada.

______________________En él se encuentran las instrucciones para el desarrollo del nuevo ser

______________________Permite la fusión de los gametos e ingreso de la cabeza espermática.

II) Reconocimiento de estructuras en el proceso de fecundación: Observa y analiza la imagen e indica los nombres de las estructuras.

El acrosoma libera la acrosina para perforar la zona pelucida.

Libera enzimas hidrolíticas que evitan la poliespermia, por digestión de ZP3.

Barrera que se encuentra sobre la membrana ovocitaria.

Núcleo con el ADN del futuro cigoto.

Corresponde a la unión de los pronúcleos femeninos y masculinos.

Es una estructura que se encuentra en el espermatozoide y libera acrosina.

Sus células se encuentran unidas por el ácido hialurónico.

Es la tercera membrana que debe atravesar el espermatozoide.

Fusión de la membrana de los gametos

Es el gameto masculino, que carece de nutrientes y presenta gran movimiento.

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III) Contesta en forma breve y precisa:

¿Explica por qué la distribución de organelos y nutrientes en el cigoto es desigual? ___________________________________________________________________________________

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¿Qué es la anfimixis y cuando ocurre? ___________________________________________________________________________________

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¿En qué se diferencia los gemelos (Gemelos univitelinos) y los mellizos (Gemelos bivitelinos)?. Indica dos características fundamentales. ___________________________________________________________________________________

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Nombra y explica tres consecuencias que ocurren al término de la fecundación: ___________________________________________________________________________________

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