primera edición ebook 2014 - editorialpatria.com.mx · En el cuarto bloque se describen los...

primera edición ebook 2014

Rosalino Vázquez Conde

Grupo Editorial Patria®División Bachillerato, Universitario y Profesional

Dirección editorial: Javier Enrique CallejasCoordinación editorial: Alma Sámano CastilloDiseño de interiores y portada: Juan Bernardo Rosado SolísSupervisor de preprensa: Miguel Ángel Morales VerdugoDiagramación: Visión Tipográfica Editores S.A. de C.V.Fotografías: Thinkstock

Biología 2.

Serie integral por competencias

Derechos reservados:

©2014, Rosalino Vázquez Conde

©2014, Grupo Editorial Patria, S.A. de C.V.

ISBN ebook: 978-607-438-958-6

Renacimiento 180, Col. San Juan Tlihuaca,Delegación Azcapotzalco, Código Postal 02400, México, D.F.Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial MexicanaRegistro núm. 43

Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del contenido de la presente obra en

cualesquiera formas, sean electrónicas o mecánicas, sin el consentimiento previo y por escrito del editor.

Impreso en México / Printed in Mexico

Primera edición ebook: 2014

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Renacimiento 180, Col. San Juan Tlihuaca, Azcapotzalco, 02400, México, D.F.

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www.editorialpatria.com.mx

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Ilustraciones: Carlos Enrique León Chávez

Contenido

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII

Competencias genéricas del Bachillerato General . . . . . . . . . . . . X

Competencias disciplinares básicas del campo de las ciencias experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XI

Las secciones de tu libro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XII

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E

1

1.1 Tipos de reproducción en los seres vivos . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2 Estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 Ciclo celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.4 Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5 Avances científico-tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Identificas los tipos de reproducción celular y

de los organismos, y su relación con el avance científico

BLO

QU

E

2

2.1 Concepto de adn, gen y cromosoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.2 Las leyes de Mendel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.3 Características genéticas (Fenotipo, Genotipo, Homocigoto, Heterocigoto, Dominante, Recesivo, Alelo, Locus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.4 Variaciones genéticas (dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.5 Teoría de Sutton y Morgan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.6 Anomalías humanas ligadas a los cromosomas sexuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.7 Padecimientos comunes relacionados con ell número anormal de cromosomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Reconoces y aplicas los principios de la herencia

Grupo Editorial Patria®

V

VI

Contenido

BLO

QU

E

5

5.1 Definición e importancia de la homeostasis . . . . . . . . . . . 125

5.2 Mecanismos mediante los cuales se mantiene la homeostasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

5.3 Organización del cuerpo humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

5.4 Estructura y función de los principales tejidos en el organismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

5.5 Conformación de los aparatos y sistemas a partir de órganos y éstos a partir de tejidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

5.6 Características, función y problemas de salud más frecuentes en su comunidad, país y el mundo, relacionados con cada uno de los aparatos y sistemas constituyentes del organismo en el ser humano . . . . . . . 129

Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos

y los comparas con otros organismos del reino animal

BLO

QU

E

4

4.1 Antecedentes y teoría de la evolución de Darwin y Wallace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

4.2 Principales causas de la variabilidad genética y del cambio evolutivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

4.3 Principio de la selección natural y su relación con la genética de población . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.4 Causas y objetivos de la evolución por selección natural y artificial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Describes los principios de la evolución biológica y

los relacionas con la biodiversidad de las especies

BLO

QU

E

3

3.1 Concepto de biotecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.2 Aplicaciones de la biotecnología en la época antigua y moderna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.3 Fundamentos de la técnica del adn recombinante y su utilización en la ingeniería genética . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.4 Beneficios de la biotecnología en diferentes campos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología

VII

Grupo Editorial Patria®B

LOQ

UE

6

6.1 Características generales de las plantas terrestres . . . . . . 196

6.2 Tipos de tejidos y células presentes en las plantas . . . . . 197

6.3 Componentes de una planta terrestre típica: raíz y vástago (tallo, hojas, yema, flor, fruto) . . . . . . . . . . . . . . . . 198

6.4 Utilización de las diferentes partes de la planta en beneficio del ser humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

6.5 Importancia biológica, cultural, social y económica de las plantas en México y el mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

6.6 Importancia de las plantas que habitan en el planeta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

Reconoces a las plantas como organismos complejos

de gran importancia para los seres vivos

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

Vínculos en internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

VIII

Introducción

Introducción a la asignatura y a tu libro

En esta segunda edición del libro de Biología 2, además de su nuevo diseño, se han incorporado nuevas Activida-des de aprendizaje y Actividades integradoras, mediante las cuales se promueve en el estudiante la habilidad para la aplicación oportuna de sus conocimientos en la resolución de problemas en su entorno.Esta segunda edición se ha elaborado conforme al programa de estudio diseñado por competencias, publicado por la Dirección General de Bachillerato (DGB) de la Secretaría de Educación Pública (SEP), forma parte de la Serie Integral por Compe-tencias, editada por el Grupo Editorial Patria; en él se cubre cabalmente el contenido programático de la asignatu-ra, con una información actualizada y desarrollada en forma clara y sencilla que la hace de fácil comprensión para los alumnos del ciclo bachillerato.

La obra se encuentra integrada por los seis bloques que conforman el programa de Biología 2.

Bloque 1. Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico.

Bloque 2. Reconoces y aplicas los principios de la herencia.

Bloque 3. Valoras las aportaciones más relevantes de la biotecnología.

Bloque 4. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies.

Bloque 5. Conoces los principios estructurales y funcionales de los seres humanos y los comparas con otros orga-nismos del reino animal.

Bloque 6. Reconoces a las plantas como organismos complejos de gran importancia para los seres vivos.

En el primer bloque se identifican los procesos de reproducción celular y de los organismos, por medio de los cuales se posibilita la continuidad de la vida.

En el segundo bloque se aplican las leyes de la herencia para resolver problemas relacionados con el mecanismo por el cual los organismos transmiten los caracteres hereditarios a sus descendientes.

En el tercer bloque se plantean las ventajas y desventajas que conlleva la aplicación de la biotecnología tradicional y la moderna.

En el cuarto bloque se describen los principios de la evolución por selección natural de Darwin y Wallace, y su posterior relación con la genética de poblaciones, ponderando su importancia en la biodiversidad.

IX


En el quinto bloque se reconoce la estructura y función del organismo humano.

En el sexto bloque se identifica la importancia que tienen las plantas para todos los organismos que habitan la Tierra.

Los conocimientos biológicos son fundamentales para todo ser humano, ya que tienen aplicación en muchas de sus actividades cotidianas, por eso, el curso de Biología 2 pretende darle al estudiante las herramientas necesarias a través del conocimiento y la comprensión de las características, propiedades y procesos que ocurren en los orga-nismos vivos, en especial, en el ser humano, para que aplique tales conocimientos en la resolución de problemas relacionados con su vida, particularmente en la conservación de su salud y en el mejoramiento del medio donde habita.

La obra se ha elaborado con base en un nuevo diseño a color, que facilita la lectura y permite la inmediata identi-ficación de los temas de estudio, los ejercicios, las evaluaciones y las actividades experimentales que contiene.

El máximo propósito del libro es servirle al alumno en su aprendizaje, así como también ser un aliado del profesor en su noble actividad docente.

Rosalino Vázquez Conde

X

Competencias genéricas del Bachillerato General

Competencias genéricas del Bachillerato GeneralLas competencias genéricas son aquellas que todos los bachilleres deben estar en capacidad de desempeñar, y les permitirán a los es-tudiantes comprender su entorno (local, regional, nacional o inter-nacional) e influir en él, contar con herramientas básicas para continuar aprendiendo a lo largo de la vida, y practicar una convi-

vencia adecuada en sus ámbitos social, profesional, familiar, etc. Estas competencias junto con las disciplinares básicas constituyen el Perfil del Egresado del Sistema Nacional de Bachillerato.

A continuación se enlistan las competencias genéricas.

1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apro-

piados. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comuniadad, región, México y el mundo. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

XI


Competencias disciplinares básicas del campo de las ciencias experimentalesCompetencias disciplinares básicas

Bloques de aprendizaje1 2 3 4 5 6

1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. X X X X

2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

X X X X X X

3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

X X X X X

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

X X X X X X

5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

X X X X

6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.

X X X X X X

7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. X X X X

8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.

9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos. X

10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.

11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.

X X

12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

X X

13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los seres vivos. X X X X X X

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

X

¿Qué sabes hacer ahora?

Desempeños por alcanzar

Se trata de una conjunción de competencias

disciplinares a lograr en cada bloque, que te

permiten demostrar la capacidad que tienes

para aplicar tus conocimientos en situaciones

de la vida personal o social, ya que al mismo

tiempo pondrás en práctica tus destrezas,

habilidades y actitudes.

Estos desempeños son los

que se espera que logres al

finalizar cada bloque, te posi-

bilitan poner en práctica tus

conocimientos, habilidades y

actitudes al realizar cada una

de las actividades propuestas

en este libro.

Objetos de aprendizaje

En los objetos de aprendizaje encontrarás

los contenidos estructurados, integrados y

contextualizados con una secuencia lógica

y disciplinar, y que son de gran relevancia y

pertinencia al nivel educativo en el que te

encuentras.

Esta sección constituye una

propuesta de evaluación

diagnóstica que te permitirá

establecer las competencias

y conocimientos con los que

cuentas, para así iniciar la

obtención de conocimientos y

capacidades nuevas.

¿Cómo lo resolverías?

En cada bloque iniciamos con una situación didáctica que bien puede

ser resolver un problema, realizar un experimento, un proyecto, una

investigación o una presentación, o bien elaborar un ensayo, un video,

un producto, una campaña o alguna otra actividad que permita que

adquieras un conocimiento y competencias personales o grupales, a

través de un reto.

¿Qué tienes que hacer?

La secuencia didáctica es una guía para que puedas adquirir los

conocimientos y desarrollar habilidades a través de una metodología

que facilite y dirija tus pasos. Son además descriptores de procesos que

por el análisis detallado que hacen, facilitan tu actividad y tus resultados.

¿Cómo sabes quelo hiciste bien?

Las rúbricas son métodos

prácticos y concretos que

te permiten autoevaluarte

y así poder emprender

un mejor desempeño.

Puedes encontrar tanto

actitudinales como de

conocimientos.

SeccionesdeLasInicio de bloque

Tu libro

Tu libro cuenta también con glosario,

bibliografía, vínculos en Internet, líneas de

tiempo, diagramas, mapas conceptuales

además de atractivas imágenes y otras

muchas secciones y herramientas que te

resultarán muy útiles y complementarán

tu aprendizaje.

Rúbrica

Situación didáctica

Secuencia didáctica

Otras herramientas

Competencias por desarrollar

Ejemplos

Es importante mencionar que a lo largo de los bloques encontrarás

diferentes ejemplos y ejercicios que tienen la finalidad de propiciar

y facilitar tu aprendizaje.

Taller y actividad experimental

La experiencia que logres a través de los talleres, actividades

experimentales y de laboratorio te ofrece la posibilidad de desarro-

llar tus competencias y habilidades en la solución de problemas en

situaciones cotidianas, además de estimular y fomentar tu aprendi-

zaje cooperativo durante el trabajo en equipo.

Ejercicios

Los ejercicios propuestos en este libro te ayudarán a movilizar y

consolidar los conocimientos adquiridos en situaciones reales o

hipotéticas, mismas que te llevarán a un proceso de interacción,

seguridad y soltura durante tu aprendizaje.

a lo largo de los bloques encontrarás

os que tienen la finalidad de propiciar

rimental

a través de los talleres, actividades

io te ofrece la posibilidad de desarro-

dades en la solución de problemas en

ás de estimular y fomentar tu aprendi-

abajo en equipo.

adquiridos en situaciones reales o

evarán a un proceso de interacción,

u aprendizaje.

Aplica lo que sabes

Está diseñada para que puedas aplicar tus conocimientos a

situaciones de tu vida diaria así como al análisis de problemáticas

en tu comunidad y en el mundo en general, que te servirán para

hacer propuestas de mejoras en todos los ámbitos.

Para tu reflexión

Tiene el propósito de enriquecer el conocimiento que estás adqui-

riendo con lecturas adicionales, notas informativas e información

relevante para el tema que estás considerando. Esta información

además de ser útil, te permite contextualizar diferentes perspec-

tivas para la misma información.

Actividad de aprendizaje

A lo largo del libro encontrarás diferentes actividades de aprendiza-

je, que de forma breve te permitirán reforzar los conocimientos y

competencias adquiridas a través de preguntas puntuales al desa-

rrollo del bloque.

En el libro encontrarás diferentes sugerencias

y actividades que, una vez realizadas, te permi-

tirán construir un gran número de evidencias,

algunas escritas otras a través de la exposición

de temas o presentación de productos. Es

importante que recuerdes que además de

presentar la información, la manera en que lo

hagas determinará el nivel de calidad con la

que se perciba tu trabajo. Por ello se te invita

siempre a realizar tu mejor esfuerzo.

logrado al realizar algún trabajo, producto

o evidencia solicitados en cada bloque del

libro. En general, es un listado de criterios o

aspectos que te permiten valorar el nivel de

aprendizaje, los conocimientos, habilidades,

actitudes y/o desempeños alcanzados sobre

un trabajo en particular. Puedes realizarlas de

manera personal o como coevaluación.

Es una poderosa herramienta de análisis que te po-

sibilitará verificar si has logrado algún desempeño,

asimilar contenidos o si eres capaz de aplicar tus

conocimientos, si has conseguido realizar un proce-

dimiento de manera adecuada o si has obtenido

soluciones correctas a un problema planteado.

Son un conjunto de acciones y propuestas que te permitirán hacer una recolección, siste-

matización y un análisis de los desempeños y logros obtenidos a través del trabajo que

realizaste durante cada bloque, éstos junto con el portafolio de evidencias, te ayudarán a

obtener mejores resultados en las prácticas de evaluación que realice tu profesor/a.

nuestro sitio web, donde encontrarás material

extra como videos, animaciones, audios y

documentos que tienen el objetivo de ampliar

tus conocimientos, dejar más claros algunos

procesos complejos y actualizar de forma

rápida y dinámica la información de todos los

temas del plan de estudios de la DGB.

al realizar algún trabajo, producto

cia solicitados en cada bloque del

general, es un listado de criterios o

que te permiten valorar el nivel de

aje, los conocimientos, habilidades,

y/o desempeños alcanzados sobre

ti l P d li l d

nuestro sitio web, donde encontrarás material

extra como videos, animaciones, audios y

documentos que tienen el objetivo de ampliar

tus conocimientos, dejar más claros algunos

Es una poderosa herramienta de análisis que te po-

sibilitará verificar si has logrado algún desempeño,

asimilar contenidos o si eres capaz de aplicar tus

conocimientos, si has conseguido realizar un proce-

di i t d d d i h bt iddimiento de manera adecuada o si has obtenido

soluciones correctas a un problema planteado.

Instrumentos de evaluación

Portafolio de evidencias Rúbrica

Lista de cotejo

www.recursosacademicosenlinea-gep.com.mxÉstas te ayudan a verificar el desempeño

Al haber elegido este libro tienes acceso a

Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos, y su relación con el avance científico

Objetos de aprendizaje

1.1 Tipos de reproducción en los seres vivos

1.2 Estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción celular

1.3 Ciclo celular

1.4 Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular

1.5 Avances científico- tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedad

cción

1B LO Q U E

Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su

vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las

hipótesis necesarias para responderlas.

Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de

carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos

pertinentes.

Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos

naturales a partir de evidencias científicas.

Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución

de problemas cotidianos.

Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores,

fortalezas y debilidades.

Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos

hábitos de consumo y conductas de riesgo.

Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus

interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos

que persigue.

Competencias por desarrollar

Relaciona ambas columnas, escribiendo en cada cuadro el número de la respuesta correcta.

Proceso fundamental del ser vivo

que permite perpetuar la vida. 1. Interfase

Tipo de reproducción asexual de las células

procariotas.

2. Mutaciones

génicas

Única fuente de variación de los

organismos de reproducción asexual. 3. Reproducción

Tipo de reproducción en el que se fusionan

los gametos para formar el cigoto. 4. Externa

En las eucariotas, es una estructura

formada por cromatina, que contiene

los genes y se encuentra en el núcleo.

5. Interna

Proceso en el que se dividen las células

durante el crecimiento y se reemplazan

las células gastadas.

6. Fisión o

bipartición

Parte del ciclo celular en la que se duplican

los cromosomas. 7. Mitosis

División celular de la que se obtienen

cuatro células haploides que forman

los gametos.

8. Meiosis

Tipo de fecundación de los animales

acuáticos en la que liberan sus gametos en

el agua y la fertilización se realiza al azar.

9. Promueve

la diversidad

biológica

Importancia del intercambio del material

genético entre cromátidas homólogas

durante la profase I de la meiosis.

10. Sexual

11. Asexual

12. Cromosoma

13. Partenogénesis

¿Qué sabes hacer ahora?Desempeños por alcanzar

Reconoce la reproducción de los organismos como un mecanismo

mediante el cual se perpetúan los seres vivos.

Identifica la reproducción celular asexual como la base para

la conservación de las características del organismo, y la reproducción

celular sexual como la base para la conjugación de las características

de la especie.

Identifica las etapas del ciclo celular y considera las implicaciones de

las desviaciones que este proceso puede presentar, como es el caso

del cáncer.

Reconoce los avances científico-tecnológicos que han permitido mejorar

la calidad de vida.

Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo

cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.

Sintetiza evidencias obtenidas en la experimentación para producir

conclusiones y formular nuevas preguntas.

Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar

e interpretar información.

Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al

conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas

al acervo con el que cuenta.

Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas

de manera reflexiva.

Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos

y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos.

Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional

e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.

Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integración

y convivencia en los contextos local, nacional e internacional.

4

Situación didáctica ¿Cómo lo resolverías?

¿En qué consistía la falsedad de la hipótesis de la preformación?

En el siglo xvii Jan Swammerdam (1637-1680), naturalista holandés, pro puso la hipó-

tesis de la preformación, la cual sostenía que un espermatozoide, en el momento

de ser expulsado por el hombre, ya con-tenía un embrión y sólo requería del si-

tio apropiado para su desarrollo y crecimiento; ese lugar era el útero de la mujer.

Esta hipótesis fue apoyada por algunos científicos de la época, aun-que también fue motivo de controversias durante mucho tiempo, ya que el parecido de algunos niños con la madre hacia pensar que no era sólo el espermatozoide el que determinaba el origen del nuevo ser. Un avance importante que se ha logrado en los últimos decenios del siglo xvii fue la invención del microscopio, que faci-litó la obtención de un mayor conocimiento de los procesos re-productivos.

Secuencia didáctica ¿Qué tienes que hacer?

Para contestar la pregunta central de la situación didáctica realiza las siguientes acciones.

De manera individual, investiga lo siguiente.

1. ¿Qué importancia tiene la reproducción para los seres vivos?

2. ¿Cuáles son los diferentes tipos de reproducción de los orga-nismos? Cita ejemplos que hayas observado.

3. ¿Cuáles son los componentes fundamentales de los cromoso-mas y qué importancia tienen?

4. ¿Cuáles son las etapas del ciclo celular y qué importancia tie-ne este proceso en la vida de los organismos?

5. ¿Por qué el cáncer puede originarse a partir de un trastorno del ciclo celular?

6. ¿Cuáles son las etapas de la mitosis y qué beneficios obtene-mos de este proceso?

7. ¿Qué relación tiene la mitosis con la reproducción asexual?

8. ¿Cuáles son los principales avances científico-tecnológicos que han permitido mejorar la calidad de vida?

9. ¿Cuáles son los diferentes tipos de reproducción asexual y qué importancia tienen?

10. ¿Cuáles son las etapas de la meiosis y cuál es su importancia en la reproducción sexual?

11. ¿Qué semejanzas y diferencias hay entre la mitosis y la meiosis en los aspectos cualitativo y cuantitativo?

12. ¿Qué importancia tiene la gametogénesis como producto de la meiosis?

13. ¿Cuáles son las características de la fecundación interna y ex-terna de los organismos?

14. ¿Qué ventajas hay en la reproducción sexual y la asexual?

Intégrate a tu equipo y realicen lo siguiente.

n Cada uno dé a conocer los resultados de su investigación, de manera que intercambien y enriquezcan los conceptos que tengan sobre la reproducción y su importancia para los seres vivos.

n El equipo elaborará sus conclusiones sobre esta investigación para efectuar una presentación grupal.

BLOQUE 1 Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos…

5


Rúbrica ¿Cómo sabes que lo hiciste bien?

a) Bajo la dirección del profesor, organicen un debate sobre los siguientes temas:

n la importancia de la reproducción y sus diferentes tipos en los organismos.

n la estructura de un cromosoma y el adn como su princi-pal componente.

n las etapas del ciclo celular, su relación con el crecimiento de los tejidos y la reposición celular.

n el cáncer como un desorden del ciclo celular.

n los avances científico-tecnológicos que han permitido mejo-rar la calidad de vida.

b) Realiza la actividad experimental la mitosis y redacta el infor-me correspondiente, donde expliques los cambios de la célula en las fases que observaste al microscopio, la importancia de

este proceso en la vida de los organismos, así como su relación con la reproducción asexual.

c) Describe las características representativas de los tipos de re-producción asexual.

d) Describe el proceso de meiosis y explica su relación con la re-producción sexual.

e) ¿Qué semejanzas y diferencias encuentras entre la mitosis y la meiosis?

f ) ¿Qué importancia tiene la gametogénesis como producto de la meiosis?

g) ¿Qué diferencias hay entre la fecundación interna y la fecun-dación externa y en qué organismos se presentan?

h) Argumenta la variabilidad genética generada por la meiosis y su importancia biológica.

Para saber si adquiriste los conocimientos del bloque, realiza lo siguiente.

6


1.1 Tipos de reproducción en los seres vivosUno de los procesos fundamentales del ser vivo es su capacidad de reproducción, la cual permite perpetuar la vida de los organismos, ya que la continuidad de la vida de cada especie requiere que sus individuos produzcan descendientes semejantes a ellos que reem-placen a los que mueren.Los organismos unicelulares, por ejemplo, las bacterias (del do-minio eubacteria) y las amibas (protozoarios del reino protista), se reproducen asexualmente (sin la fusión de gametos para formar un cigoto), por medio de una división de la célula a la mitad, lla-mada fisión o bipartición; durante la interfase (etapa entre una división y otra), se duplican los cromosomas, que contienen el adn, y queda distribuida igual cantidad de citoplasma y material genético en cada una de las dos pequeñas células que se forman de cada microorganismo. En este tipo de reproducción, las células nuevas son genéticamente idénticas entre ellas a la célula progeni-tora, ya que la única fuente de variación de los organismos de re-producción asexual es por mutación genética, esto es, por cambio en el material genético.La mayor parte de los organismos multicelulares o pluricelulares se reproducen por vía sexual, proceso en el que participan células es-pecializadas llamadas gametos que se forman por meiosis; el óvu-lo es el gameto femenino y el espermatozoide el gameto masculino; ambos se unen para formar el cigoto, que crece por mitosis para formar al nuevo organismo pluricelular, así como también para la reposición de los tejidos que mueren. En este tipo de reproduc-ción los descendientes son productos de la interacción de los genes de los dos progenitores, lo que promueve la variabilidad genética.

1.2 Estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción celularUn cromosoma (en griego, el término significa cuerpo coloreado por su capacidad de teñirse con algunos pigmentos) en las células pro-

cariotas es una molécula circular de adn (ácido desoxirribonu-cleico), con pocas proteínas aso-ciadas; en las células eucariotas son estructuras formadas por cromatina, que son fibras de proteínas y adn; cuando las cé-lulas eucariotas no se están di-vidiendo, las largas fibras de cromatina, observadas al micros-copio, presentan un aspecto granular. Antes de que la célula inicie su división, duplica sus mo-léculas de adn de tal manera que cada célula hija reciba la in-formación genética necesaria, distribuida en unidades llamadas genes. Cuando comienza la divi-sión celular, las fibras de croma-tina se condensan y se acortan, pierden su apariencia granulosa y se hacen visibles como estruc-turas compactas que son los cro-mosomas.Las células somáticas (corporales) de cada especie tienen un núme-ro constante de cromosomas en el núcleo; por ejemplo, la especie humana tiene 46 cromosomas, la mosca común tiene 12, el gato tiene 38 y el caballo 64; no existe ninguna relación entre el número de cromosomas y el nivel evolutivo o el tamaño de las especies.

En cada cromosoma hay una larga molécula de adn (que porta muchos genes) unida a proteínas llamadas histonas. La mayor parte de los cromosomas están formados de dos brazos unidos a partir de una zona llamada centrómero (que significa cuerpo medio).

Durante la interfase, la célula duplica sus cromosomas (la molécula de adn de cada cromosoma se replica y se le unen nuevas molécu-las de proteínas) y se forman dos copias de cada cromosoma, uni-das al centrómero; cada copia recibe el nombre de cromátida hermana, y es portadora de una molécula de adn idéntica a la que

Figura 1.2 Cuando las copias se encuentran unidas a su centrómero se llaman cromátidas hermanas. Durante la división celular, las dos cromátidas hermanas se separan y cada una forma un cromosoma independiente.

Cada cromosoma se dirige a una célula hija

Cromátidas hermanas

Cromosoma duplicado

Cromosomas

Centrómero

Cromátida

Figura 1.1 Estructura del cromosoma de una célula eucariótica.

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Elabora un organizador gráfico con la información referente a:

n estructura y función del ADN.

n tipos de reproducción de los organismos.

n ciclo celular.

n características de las subfases: G1, S y G2.

n alteraciones relacionadas con el desorden en el ciclo celular.


a) G1. En esta etapa hay mucha actividad bioquímica, el número de diversas moléculas y estructuras citoplasmáticas aumenta, la célula se nutre y crece.

b) S. Es el periodo de síntesis del adn, en el que se replica el adn y cada cromosoma se duplica. Las células animales también du-plican sus centriolos. Por eso se afirma que la división celular viene siendo la separación final de los cromosomas duplicados.

c) G2. Es el segundo periodo de crecimiento; hay un incremen-to en la síntesis de proteínas para que posteriormente la célula inicie su proceso de división o mitosis. Por tanto, en el ciclo celular se identifican tres principales etapas: G1, S, G2, ade-más de la mitosis y la citocinesis que son procesos que corres-ponden a la división celular (identificado con la letra M).

Regulación del ciclo celularLos procesos que conducen al ciclo celular se encuentran contro-lados por enzimas, que los activan o desactivan en forma coordi-nada. Es preciso que cada fase se complete antes de que se inicie la siguiente. De lo contrario, se transmitirían alteraciones a las célu-las hijas. Por ejemplo, si la célula entrara a su proceso de mitosis antes de completar la replicación de su adn, heredaría a las células hijas un material genético incompleto. Por lo general esto no suce-de porque existen controles que detienen el sistema hasta que se complete el proceso; en este caso el de síntesis.

El control del ciclo celular es ejercido por dos grupos de enzi-mas: las quinasas y las ciclinas. Las quinasas que participan en la regulación del ciclo celular se llaman quinasas dependientes de ciclinas (Cdk, del inglés Cyclin-Dependent Kinases), porque sólo tienen actividad de quinasas cuando se encuentran asociadas a una ciclina, formando el complejo Cdk-ciclina.

Las quinasas se encuentran en cantidad constante durante el ciclo celular y se asocian con diferentes ciclinas. Éstas deben su nombre a su concentración variable a lo largo del ciclo, ya que se incrementan durante un proceso —porque tienen una fase de síntesis— y des-pués se degradan.

CitocinesisM

Mitosis

G2Gap 2

G1Gap 1

SSíntesis

Figura 1.3 Fases del ciclo celular.

contenía el cromosoma antes de dividirse. Ambas cromátidas her-manas unidas a su centrómero son consideradas como un solo cro-mosoma. Durante la división celular, las dos cromátidas hermanas se separan y cada una forma un cromosoma idéntico al que le dio origen. Cada uno de los nuevos cromosomas se dirige a una célula hija, de tal manera que cada una de ellas recibe, por medio de los cromosomas, la información genética completa e idéntica a la de la célula de origen.

1.3 Ciclo celularEl ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que com-prende desde la etapa de iniciación de la división, células que se dividen al llegar a la madurez, hasta la iniciación de la siguiente división.

En la división celular se presentan dos importantes procesos: la mi-tosis y la citocinesis.

En la mitosis, los núcleos de cada una de las dos células que se for-man reciben igual número de cromosomas y son idénticos a los que contenía el núcleo de la célula original.

En la citocinesis, el citoplasma y los organelos de la célula madre se dividen aproximadamente a la mitad para formar las dos células hijas.

En la interfase, que es la etapa entre una división y la siguiente, la célula sintetiza moléculas y crece. En ella se han identificado tres subfases:

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Las ciclinas que se unen a las Cdk son las que determinan las pro-teínas clave que son fosforiladas por el complejo Cdk-ciclina, lo que activa el proceso. Por tanto, son las ciclinas las que, al asociarse con las quinasas, regulan su actividad. La formación del complejo Cdk-ciclina, su activación y la separación de ambas moléculas se repiten en las distintas fases del ciclo celular.

Cuando el complejo Cdk-ciclina fosforila determinadas proteínas de la célula, éstas se activan, en tanto que otras se desactivan y dan lugar a los procesos que la célula presenta durante su ciclo, lo que provoca que pase de G1 a S y de G2 a la mitosis (M).

Se conocen dos tipos principales de ciclinas:

n Las ciclinas G1 son las que al unirse con las mo léculas Cdk, durante la etapa G1, hacen que éstas fosforilen las proteínas que activan los procesos de la fase S en la que se sintetiza el adn; al mismo tiempo se inhibe la aparición de nuevos complejos de prerreplicación, lo que propicia que los cromosomas se repli-quen una sola vez durante el ciclo. Después, la actividad de Cdk termina con la degradación de la ciclina G1.

n Las ciclinas mitóticas se acumulan durante la fase G2, pero se inhibe su actividad hasta que se complete la replicación del adn. Al unirse a la Cdk, las ciclinas mitóticas forman el compuesto identificado como factor promotor de la mi-tosis (FPM), que al fosforilar determinadas proteínas indu-ce los cambios para entrar a la mitosis, como la condensa-ción de los cromosomas, la desintegración de la envoltura nuclear y la formación del huso mitótico. Después la Cdk se desactiva por la degradación de la ciclina mitótica.

La proteína p53 también desempeña un papel importante en la regulación del ciclo celular ya que lo bloquea (lo detiene en la fase G1) cuando se daña el adn, para que éste sea reparado. Cuando el daño es severo provoca el suicidio de la célula. Las mutaciones del gen p53 que regulan la producción de esta proteína son causa de algunos tipos de cáncer humano, pues su incapacidad para produ-cir esta proteína hace que aumenten las alteraciones genéticas du-rante la división celular.

Factor promotor de la mitosis(FPM)

Ciclina mitótica Degradación

Degradación

Cdk

Cdk-ciclina

Cdk-ciclina

M

G2

G1

SCiclina G1

Figura 1.4 Modelo de regulación del ciclo celular. Los procesos que se presentan durante el ciclo celular son controlados por la enzima Cdk que se asocia con diferentes ciclinas. La actividad catalítica de Cdk termina con la degradación de la ciclina después de cada proceso.

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Relaciona ambas columnas, escribiendo en cada cuadro el número de la respuesta correcta.

Proceso del ciclo celular en el que se divide el citoplasma. 1. Cáncer

2. Oncogenes

3. Mitosis

4. Citocinesis

5. G1

6. S

7. G2

8. Ciclinas G1 unidas a Cdk

9. Ciclinas mitóticas unidas a Cdk

10. Mutación de genes supresores

de tumores

11. Protooncogenes

12. Genes supresores de tumores

Por este proceso los núcleos de las dos células que se forman reciben igual cantidad de cromosomas.

Etapa del ciclo celular en la que crece la cantidad de estructuras citoplasmáticas de la célula.

Es el periodo de duplicación de los cromosomas.

Es el segundo periodo de crecimiento de la célula.

Forman el factor promotor de la mitosis (FPM).

Resulta de la mutación de genes que controlan la división celular.

Son genes que, al producir en forma descontrolada la proteína que estimula la división celular, causan el cáncer.

Puede ocasionar que la célula no produzca la proteína que active su apoptosis.

Hacen que se produzcan las proteínas que activan la síntesis de ADN del ciclo celular.


1.4 Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular

La división celular que se presenta en el crecimiento de tejidos o en la reposición de células muertas se regula por medio de meca-nismos de control. Esta división se programa para un determi-nado número de veces. El cáncer se origina cuando las células escapan a estos controles de división y muerte celular programa-da (apoptosis) y empiezan a dividirse en forma continua, lo que produce células con la misma alteración. Como consecuencia de esta reproducción anormal, algunas células forman una masa ce-lular llamada tumor, que cuando permanece en el lugar donde se originó existe la posibilidad de extirparlo quirúrgicamente. En cambio, cuando las células cancerosas invaden diferentes par-tes del cuerpo producen varios tumores, proceso llamado metás-tasis, sin la alternativa de una cura a través de la intervención quirúrgica.

El cáncer resulta de mutaciones que de manera accidental se pre-sentan en los genes que controlan la división celular. Pueden ser protooncogenes, que son genes normales implicados en la prolife-ración celular, o genes supresores de tumores, que al interactuar con factores de inhibición del crecimiento bloquean la prolifera-ción celular.

Al mutar los protooncogenes presentan cambios en su expresión y se convierten en oncogenes (del griego onkos, tumor), que son los genes causantes del cáncer, y pueden generar la producción des-controlada de la proteína que estimula la división celular.

La célula también puede adquirir los oncogenes de algunos virus que los llevan en el ácido nucleico y que, al insertarlos en la célula hospedera, provocan que ésta desarrolle el cáncer.

Por otra parte, cuando la mutación se presenta en los genes supreso-res de tumores, la alteración puede conducir a la pérdida de la capaci-dad de la célula para producir la proteína que inhibe el crecimiento o de la proteína que activa la muerte programada de la célula.

Por tanto, la causa por la que se origina y se desarrolla el cáncer se encuentra en la alteración genética que ocasiona la división des-controlada de la célula.

MitosisSe llama mitosis al proceso de la división celular (del griego, mito: filamento) mediante el cual se duplican los cromosomas del nú-cleo celular, dividiéndose también el citoplasma para formar dos células hijas, con material genético y citoplasmático similar al de la célula progenitora. Para fines de estudio, este proceso se ha divi-dido en etapas, aunque según sus características resulta difícil esta-blecer los límites entre una etapa y la siguiente. Por este proceso crecen los tejidos y se restituyen las células que llegan a morir.

Los requisitos que se requieren para que la célula pueda dividirse son:

1. Durante la fase S de la interfase debe replicarse el adn de los cromosomas, para que éstos efectúen los movimientos que realizan durante la mitosis, como aparearse, separarse y emi-grar a los polos opuestos de la célula.

2. Se requiere también la división del citoplasma (citocinesis) en la etapa final del proceso, de manera que cada célula hija here-

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Figura 1.5 Etapas de la mitosis. Interfase, la célula se encuentra metabólicamente activa (no se observan los cromosomas). Profase, inicia la condensación de los cromosomas. Prometafase, los cromosomas se encuentran condensados, pero desordenados. Metafase, cromosomas alineados en el plano ecuatorial de la célula o placa metafásica. Anafase, se separan las cromátidas y migran hacia los polos. Telofase, se descondensan los cromosomas, se forman los dos núcleos y se inicia la citocinesis (división del citoplasma). Imágenes proporcionadas por el doctor Didier Prada Ortega y el doctor Luis Herrera Montalvo, del laboratorio de Carcinogénesis del Instituto de Cancerología.

Metafase Anafase

Telofase

Interfase Profase Prometafase

9. Interfase

1. Interfase

o de ased de ase

de ase

5. Metafase

6. Anafase

de ase

8. Telofase

Cromatina

NucléoloCentriolo

Con el apoyo de material gráfico explica los cambios de la célula en las

etapas de la mitosis, así como la importancia que para el organismo

tiene este proceso.


Figura 1.6 Etapas de la mitosis.

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muerte celular programada, y se diferenció este proceso de la destrucción celular por accidente o necrosis. En la necrosis (muerte celular que puede originarse accidentalmente por un golpe físico), ante la imposibilidad de controlar su balance hí-drico, la célula se hincha al llenarse de fluido, iones de sodio y de calcio. Los macrófagos del sistema inmunitario fagocitan las células necrosadas. En cambio, en la apoptosis las células no se hinchan. Éstas se encogen y se apartan de las demás células del tejido. En su superficie se forman pequeñas burbujas, la croma-tina que se encontraba dispersa en el núcleo se condensa y for-ma manchas cerca de la membrana nuclear. Finalmente, son ingeridas por otras células o permanecen por mucho tiempo como células muertas; por ejemplo, los queratinocitos que se forman en las capas internas de la piel y mueren en su traslado a la superficie contienen la proteína queratina y forman la capa protectora de la piel. Se ha descubierto que, en la autodestrucción de la mayoría de las células que se convierten en una amenaza para la salud del organismo, participan proteínas que las propias células fa-brican y emplean para este fin. Son las enzimas denominadas proteasas, que normalmente se encuentran inactivas y sólo se activan cuando reciben la señal externa o interna de la auto-destrucción a través de intermediarios o transductores de se-ñales. Esto hace que las proteasas destruyan las estructuras de la célula o su material genético, ocasionando su muerte. La apoptosis desempeña un papel importante en diversas funciones biológicas, como en la regulación del número de neuronas durante la formación del sistema nervioso de los ma-míferos, la eliminación de las células que forman la cola de los renacuajos durante la metamorfosis (cuando se convierten en rana), el desprendimiento de las células que forman las mem-branas interdigitales de los embriones humanos y la eli minación de las células de la pared del útero durante la menstruación.

Richard C. Duke, et al., Suicidio celular en la salud y en la enfermedad. Investigación y Ciencia, febrero 1997, pp. 44-52.

Mitosis

Se llama mitosis a la división celular en la que se duplican los cromo-

somas y se divide el citoplasma, formándose dos células hijas con

material genético y citoplasmático similar al de la célula progenitora.

Por este proceso se dividen las células del cigoto durante el desarrollo

embrionario, crecen los tejidos y se reponen los que se gastan o mue-

Actividad experimental

de el juego completo de cromosomas, igual cantidad de cito-plasma y sus organelos.

La mitosis se divide en las siguientes etapas: profase, metafase, anafase y telofase.

Profase. La cromatina que se encuentra distribuida como red de finos filamentos en el núcleo se condensa, engrosa y acorta para formar los cromosomas bien definidos. Cada cromosoma (ya re-plicado) consta de dos cromátidas idénticas, unidas por un centró-mero. Los nucléolos y la membrana nuclear empiezan a desaparecer. En las células animales los centriolos se desplazan a los lados opues-tos del núcleo para formar los polos del huso mitótico. Entre am-bos centriolos se forma el huso, cuyos extremos se llaman polos y su región central ecuador. En la célula vegetal el huso se forma sin la participación de los centriolos.Metafase. El huso ha quedado formado entre los centriolos y ha desaparecido la membrana nuclear. Los cromosomas se adhieren a las fibras del huso mediante sus centrómeros en el plano ecuatorial de la célula.Anafase. Se divide cada centrómero y las fibras se contraen, propi-ciando que las cromátidas se separen siguiendo el desplazamiento de sus centrómeros. Cada cromátida se dirige a polos opuestos del huso. Durante esta fase ya se le puede nombrar a las cromátidas como cromosomas hijos.Telofase. En esta etapa los procesos de la profase se presentan en sentido inverso; se forma la membrana nuclear en cada célula hija, aparecen los nucléolos, los cromosomas adquieren la configura-ción filamentosa de la cromatina y desaparece el huso mitótico. En la célula animal se forman los centrosomas. El citoplasma se divide en el plano ecuatorial de la célula para originar dos células hijas con similar material citoplasmático y con un juego completo de cro-mosomas igual al que poseía la célula progenitora.

Interfase. Es, como ya dijimos, la etapa que presenta la célula entre una división y la siguiente. Los cromosomas se encuentran en for-ma de cromatina en el núcleo, formando una red. El núcleo posee su membrana y nucléolos. En células animales cerca del núcleo se localiza el centriolo.

Para tu reflexión

Apoptosis

La muerte celular programada o apoptosis es un proceso im-prescindible para que el organismo pluricelular pueda mante-ner el buen funcionamiento de la vida, ya que es importante tanto que sus células se dividan como que dejen de funcionar normalmente y mueran. Hace algunos decenios se identificaron las señales de una

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ren. La mitosis se divide en las siguientes etapas: profase, cuando se

forman los cromosomas, empieza a de saparecer el núcleo y se forma

el huso mitótico; metafase, cuando los cromosomas se sitúan en el

plano ecuatorial de la célula; anafase, los cromosomas se separan y

se trasladan a polos opuestos; telofase, se forman las dos células hi-

jas, cada una con su núcleo, y desaparece el huso mitótico.

Objetivo

Identificar alguna de las fases de la mitosis.

Material

n Microscopio óptico n Semillas de haba en

n Solución de ácido clorhídrico germinación

n Vidrios de reloj n Bisturí o navaja de afeitar

n Colorante orceína o n Lámpara de alcohol

acetocarmín n Papel filtro

n Porta y cubreobjetos n Aguja de disección

Procedimiento

n Se coloca el haba en germinación dentro el vidrio de reloj con

agua.

n Con el bisturí o navaja se le hacen cortes delgados en el extremo

de la parte en crecimiento de la semilla sobre un portaobjetos.

n Los cortes finos se seleccionan y se depositan en otro vidrio de re loj

con la solución de ácido clorhídrico a 10% durante 5 minutos.

n Con la aguja de disección se coloca un corte sobre un portaobje-

tos y se le agrega una gota del colorante.

n Se calienta la preparación sobre la flama de la lámpara de alcohol

durante 3 a 4 minutos.

n Se le coloca el cubreobjetos y cubriendo la preparación con pa-

pel absorbente se presiona con el dedo pulgar.

n Con el papel absorbente se limpia el exceso de colorante y se

observa al microscopio, primero a menor aumento y después a

mayor, dibujando y anotando lo observado.

Figura 1.7 Células de raíz de cebolla en mitosis.

1.5 Avances científico-tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedadLas investigaciones que se han desarrollado sobre los procesos ce-lulares son muchas y de muy diversa índole, todas tienen como objetivo encontrar los medios para mejorar la calidad de vida de los organismos.

Primero haremos alusión a las importantes investigaciones que se han realizado para estudiar el genoma de las bacterias, con la finali-dad de identificar los genes que les confieren propiedades específi-cas; por ejemplo, los genes de las bacterias que causan ciertas enfermedades en la especie humana; tales investigaciones no sólo han facilitado el descubrimiento de los mecanismos que las bacte-

n En el dibujo de células de una raíz de cebolla, identifica las fa-

ses de la mitosis y ubícalas en orden.

n Elabora un reporte sobre las fases de la mitosis que pudiste

observar y explica la importancia que tiene este proceso en la

vida de los organismos, así como su relación con la reproducción

asexual.

Completa en forma breve cada expresión.

1. En la de la mitosis los cromosomas se sitúan

en el plano ecuatorial de la célula.

2. Fase de la mitosis en la cual los cromosomas hijos emigran hacia

cada uno de los polos:

3. Fase de la mitosis en la cual la cromatina se engruesa y se frag-

menta, formando los cromosomas:

4. Fase de la mitosis en que se reconstruyen los dos núcleos con su

membrana .

5. Explica la importancia que tiene la mitosis en nuestra vida y su

relación con la reproducción asexual.


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rias utilizan en sus acciones patógenas, sino también el hallazgo de un mayor número de elementos para el diagnós-tico de dichas enfermedades a fin de diseñar nuevas alternativas para su cu-ración.

Otros usos que se han dado a las bac-terias en la biotecnología ha sido en la tecnología del adn recombinante de la ingeniería genética, en el que se ha logrado que produzcan proteínas de utilidad médica, por ejemplo, la insuli-na, que es una hormona que se requie-re para el tratamiento de la diabetes; la somatotropina, una hormona del cre-cimiento; los factores de coagulación

sanguínea; y otros fármacos que producen las bacterias sometidas a las sofisticadas técnicas de ingeniería genética.Por medio de las investigaciones del genoma de las bacterias tam-bién se ha logrado que algunas de ellas detecten y limpien el ambien-te de la contaminación por metales pesados como el mercurio.Otro importante avance biotecnológico es el que se lleva a cabo con las células dendríticas (Dc) como activadoras y controladoras de los procesos de la respuesta inmune. Las células dendríticas son un tipo de glóbulos blancos; son escasas, apenas representan 0.2% del total de los glóbulos blancos de la sangre. Fueron descubiertas por Paul Langerhans en 1868, pero no se les dio ninguna impor-tancia porque se creía que se trataba de terminaciones nerviosas de la piel. No fue sino hasta 1973 que Ralph M. Steinman (1943-) las redescubrió y reconoció que forman parte del sistema inmune.Estas células (de largos brazos o dendritas) se encuentran en va-rios tejidos, especialmente en la piel, en las membranas mucosas en los pulmones y bazos. Atrapan microbios invasores, los des-truyen y exhiben sobre su superficie los fragmentos como antíge-nos para que al contactar con las células B del sistema inmune, éstas produzcan anticuerpos, que junto con la acción de las célu-las T asesinas (ctl) ataquen a los microbios invasores y destru-yan las células infectadas.Una importante línea de investigación actual enfoca sus esfuerzos en la producción de vacunas para combatir el cáncer, elaboradas a partir de células dendríticas con antígenos tumorales; sin embargo, es importante aclarar que estas vacunas aún se encuentran en su etapa experimental.Otra aportación biotecnológica es la utilidad que se obtiene de las céluflas madre o troncales para desarrollar tejidos que puedan re-emplazar a los dañados por alguna enfermedad.Las células madre o troncales son células no diferenciadas que se au-torrenuevan produciendo más células madre y que tienen la capa-

cidad de originar células idénticas diferenciadas, es decir, que pueden convertirse en diversos tipos de células especializadas.Estas células se cultivan en el laboratorio y se someten a una técnica de diferenciación dirigida para generar tejidos y órganos necesa-rios en la reposición de órganos dañados del organismo humano.En un principio, las células troncales sólo se obtenían del embrión humano, lo que implicaba la necesidad de destruirlo; con base en este argumento, los gobiernos de algunos países prohibieron las investigaciones con células madre de tejidos embrionarios.Por esta razón se ha optado por llevar a cabo los trasplantes em-pleando células madre de embriones obtenidos de los abortos es-pontáneos o terapéuticos o de los que ya no se utilizaron en las clínicas donde se practica la fertilización in vitro. También se em-plean células madre de adulto, extraídas de la médula ósea, o del cordón umbilical y la placenta. Se ha descubierto que esta técnica para crear tejido y órganos de repuesto tiene aplicación en el trata-miento de una enorme cantidad de padecimientos, por ejemplo, para producir piel que se pueda injertar en caso de quemadura o para el trasplante de órganos completos.

Medicina genómicaCon los resultados obtenidos del Proyecto Genoma Humano (pgh) que logró descifrar y determinar el orden de casi 3 200 mi-llones de nucleótidos del genoma humano en el año 2001, se ha iniciado el estudio integral de los genes que causan enfermedades, modificando la práctica médica hacia una atención más individua-lizada, predictiva y preventiva.

La medicina genómica tiene la posibilidad de diagnosticar de acuerdo con las variaciones que presenta el genoma de las perso-nas su predisposición a padecer alguna de las enfermedades here-ditarias y así adoptar las medidas que retrasen o eviten sus manifestaciones, complicaciones y secuelas.

Se sabe que algunos genes se relacionan con enfermedades como cáncer de mama, distrofias musculares, diabetes, padecimientos

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cardiovasculares y artritis, entre otras. Cuando por medio del aná-lisis genómico de la persona se diagnostica su susceptibilidad fren-te a cierto tipo de enfermedades, es posible reducir sus posibilidades de de sarrollo por medio de la adopción de estilos de vida o del so-metimiento a medidas preventivas o a tratamientos que cuando menos retrasen la enfermedad.

Terapia génicaEsta técnica consiste en que una vez identificado un gen defectuo-so, éste se pueda reemplazar por otro normal y sano, para curar o prevenir la enfermedad. Sin embargo, es importante aclarar que la terapia génica aún se encuentra en su etapa experimental, se espera que dentro de unos cuantos años estos tratamientos sean rutina-rios y con resultados exitosos.

Reproducción asexualEn este tipo de reproducción no hay fusión de gametos; los des-cendientes provienen de un solo progenitor de quien heredan la totalidad de los genes.

Reproducción asexual en organismos unicelularesLas procarióticas (bacterias y arqueobacterias) y casi todos los pro-tistas se reproducen asexualmente, aunque muchos de estos últi-mos también lo hacen en forma sexual.

Las bacterias y las arqueobacterias se reproducen asexualmente por fisión binaria (también llamada en este caso, fisión procarióti-ca). Mediante este proceso la célula se divide en dos de menor ta-maño. Para ello, primero se duplica su adn circular, el crecimiento de la célula separa a los dos adn duplicados que permanecen uni-dos a la membrana plasmática y después ésta se invagina y se forma la pared que divide a la célula en dos células pequeñas con igual cantidad de citoplasma y material genético.

Las amibas o amebas son protozoarios que tienen una reproduc-ción asexual por división celular, después de que su núcleo pre-senta una división mitótica, dando como resultado dos células genéticamente idénticas.

Las levaduras, que son hongos ascomicetos unicelulares, se repro-ducen asexualmente por gemación. En este proceso, a la célula pro-genitora se le forma una yema o brote hasta donde emigra parte del material nuclear y queda dividida en dos porciones, una pequeña

que crece a veces adherida temporalmente a la célula progenitora, para después separarse de ella. Existen levaduras que también se re-producen asexualmente por fisión.

Reproducción asexual en organismos pluricelularesMuchas especies de hongos pluricelulares se reproducen en for-ma asexual y sexual. La reproducción asexual puede presentarse por fragmentación de las hifas en la que los fragmentos, al ser transportados por el viento o el agua a un sitio propicio, pueden desarrollar nuevos micelios. También pueden reproducirse asexualmente por conidios o esporas. Las esporas a menudo se encuentran rodeadas de una pared resistente que les permite so-brevivir durante temporadas de sequía o de temperaturas extre-mas. Cuando se dispersan por el viento germinan al encontrar las condiciones favorables, lo que da origen a nuevos hongos.

En las plantas es frecuente el origen asexual denominado repro-ducción o multiplicación vegetativa, que consiste en que el nuevo individuo se origina a partir de una parte especial del proge-nitor que se regenera. La reproducción vegetativa puede ser por:

n Rizomas y tubérculos. Existen plantas como el lirio, el jengi-bre, el bambú y gran variedad de pastos que tienen tallos sub-terráneos dispuestos en forma horizontal, llamados rizomas, donde almacenan sus nutrientes y que sirven para reproducir-se asexualmente. Los extremos engrosados de los rizomas de algunas plantas, como la papa, se llaman tubérculos; en los que cada una de sus yemas al desarrollarse puede producir una nueva planta.

n Bulbos. La cebolla, el ajo, los lirios, tulipanes y narcisos for-man bulbos. El bulbo también es un tallo sub terráneo que por

Figura 1.8 Reproducción o multiplicación vegetativa. Una nueva planta de fresa se forma por estolón.Fi 1 8

Planta nueva

Estolón

Bajo la coordinación de tu profesor(a) organicen una plenaria acerca de

los avances científico-tecnológicos que han propiciado una mejor

calidad de vida y sus repercusiones en la sociedad.


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Medusa hembra

Generación asexual

Generaciónsexual

Medusa macho

Estróbilo

Espermatozoo

Huevo

Gónadas Cigoto

Desarrollo del embrión

LarvaGerminación

del pólipo

Pólipo

Figura 1.9 Reproducción asexual y sexual de algunas medusas. La reproducción asexual se realiza a partir de pequeñas yemas que se forman en el interior del cuerpo del pólipo, las cuales al liberarse en el agua dan origen a las medusas que son de vida libre, poseedoras de un cuerpo gelatinoso y transparente, llamadas a veces malaguas o aguamalas. Las medusas son las encargadas de la reproducción sexual; la fecundación se realiza cuando el espermatozoide expulsado por el macho llega a fusionarse con el óvulo de la hembra en el agua, dando origen al cigoto, que al desarrollarse forma una larva ciliada llamada plánula, que se adhiere al sustrato de donde se desarrolla el nuevo organismo asexuado llamado pólipo, cuya reproducción se efectúa por gemación.

lo general se encuentra cubierto de escamas, que son sus hojas modificadas. Con frecuencia llegan a formar pequeños bul-bos hijos, que son los medios de su multiplicación vegetativa.

n Estolones. La fresa es una de las plantas que se propaga por estolones, que son tallos delgados rastreros (dispuestos sobre la superficie del suelo). Presentan yemas que dan origen a nuevas plantas que forman raíces y se independizan después de la planta progenitora.

n Estacas. Es cuando una porción de la planta se pone en tierra húmeda, forma raíz y desarrolla una nueva planta. La piña, la caña de azúcar y el plátano se multiplican por estacas.

n Acodos. Mediante este procedimiento se pueden doblar y en-terrar en suelo húmedo las ramas de la planta que después for-marán raíces y desarrollarán nuevas plantas. Por acodaje se multiplican las plantas de la frambuesa, la zarzamora y la vid.

Muchos invertebrados se reproducen en forma asexual. Las es-ponjas y los cnidarios (celenterados) lo hacen por gemación. Este proceso consiste en la formación de brotes o yemas en el organis-mo progenitor mediante división de células somáticas por mitosis y, al crecer este brote, se desarrolla como un nuevo organismo. Du-rante algún tiempo permanece unido al cuerpo del progenitor, alimentándose de él y finalmente se separa; otras veces continúa adherido para iniciar la formación de una colonia. Por tanto, pue-de desarrollarse antes o después de separarse parcial o totalmente del organismo progenitor. Los corales, las anémonas y las medu-sas se reproducen por gemación.

Otras especies de animales se reproducen asexualmente por frag-mentación, que consiste en que el organismo se fragmenta en varias partes, de manera accidental o espontáneamente, y cada una se regenera por mitosis, para originar un nuevo organismo. Un ejemplo es la lombriz de tierra, que al llegar al límite repro-ductivo de su desarrollo puede fragmentarse en 8 o 9 porciones y cada una puede crecer como un nuevo indi viduo.

La regeneración se considera un proceso de reproducción sólo en los organismos en los que esta capacidad se encuentra

Figura 1.10 Reproducción asexual por fragmentación de la planaria. Cada porción crece y da origen a un nuevo individuo.

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Reproducción asexual

generalizada; en los que no es así, se reduce a la reparación del teji-do dañado, como en la reconstrucción de la cola de la lagartija o en la cicatrización de heridas en los vertebrados.

Partenogénesis. Algunas especies de animales, aunque tienen ga-metos, se reproducen asexualmente, pues el nuevo organismo se desarrolla a partir del óvulo (gameto femenino) sin haber sido fe-cundado. Este tipo de reproducción, llamado partenogénesis, suele presentarse sólo durante algunas generaciones para después alternar con la reproducción sexual. Los nemátodos, gasterópodos, crustáceos, insectos, peces y anfibios se reproducen algunas veces de manera sexual y otras asexualmente por partenogénesis. Por ejemplo, la abeja reina es inseminada por el macho sólo una vez en su vida. Ella almacena los espermatozoides en una bolsa conectada al aparato reproductor y dispone de ellos para fecundar sus óvulos durante la reproducción sexual. Pero también puede desarrollar los óvulos sin haber sido fecundados por partenogénesis. Este tipo de reproducción asexual es una adaptación de estos organismos que les ha permitido sobrevivir a las condiciones desfavorables de su medio.

Meiosis

La meiosis, o división celular por reducción, se presenta en cé-lulas reproductivas o sexuales; en ellas se realiza una división de los cromosomas y dos divisiones sucesivas del núcleo de la célula. Al

final del proceso se obtienen cuatro células especializadas llamadas gametos, con la mitad del número de cromosomas (haploide: n) de la célula progenitora. La importancia de la reducción cromosó-mica de la meiosis consiste en que los gametos son portadores úni-camente de la mitad del número de cromosomas, de manera que al fusionarse durante la fecun dación, ambos gametos formen la célu-la huevo o cigoto, con el número completo de los cromosomas (di-ploide: 2n) de la célula de la especie.

Primera división meióticaInterfase, durante la interfase previa a la meiosis, se duplican los cromosomas, de manera que cada cromosoma queda formado de dos cromátidas hermanas genéticamente idénticas. La profase I. La cromatina se condensa y forma largos filamentos, que se engrosan y fragmentan para formar los cromosomas; cada cromosoma consta de dos cromátidas, pero se encuentran disper-sos en el núcleo. Los cromosomas homólogos se alinean, apareamiento denomina-do sinapsis, para formar lo que actualmente se llaman cromoso-mas bivalentes y que antes se denominaban tétradas, porque cada cromosoma que se une a su homólogo consta de dos cro-mátidas unidas por un centrómero, lo que hace un total de cua-tro cromátidas por cada par de cromosomas unidos durante la sinapsis.

Procarióticas por fusión binaria

Procarióticas por fusión binaria

UnicelularesUnicelulares PluricelularesPluricelulares

Levaduras por gemación

Levadurasporgemación

Por fragmentos que se regeneran en hongos y algunos invertebrados

Por fragmentosque se regeneranen hongosy algunosinvertebrados

Por conidios o esporas en hongos

Por conidioso esporas en hongos

Partenogénesis en insectos, crustáceos y peces

Partenogénesisen insectos,crustáceosy peces

Gemación en cnidarios y esponjas

Gemación en cnidariosy esponjas

No hay fusión de gametos La descendencia se origina a partir de un solo progenitor

No hay fusión de gametosLa descendencia se origina a partir de un solo progenitor

Multiplicación vegetativa en plantas

Multiplicaciónvegetativaen plantas

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Cromosomashomólogos

Los cromosomashomólogos seduplican en lainterfase

Se aparean formandocromosomas bivalenteso tétradas

En la profase Iintercambianmaterial genético(entrecruzamiento)

Primera división celularLos cromosomas homólogosse separan, cada uno pasa a un núcleo

Segunda división celularLas cromátidas hermanasse separan y pasan al núcleode cada gameto formandocélulas haploides

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Figura 1.11 Meiosis.

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