LA REPRODUCCIÓN CELULAR.

Las células que forman o integran a los seres vivos, pueden ser de dos tipos:
a) Las hay Procarióticas
b) Las hay Eucarióticas

La reproducción de las células procaríóticas es muy sencilla pero a la vez compleja, es llamada bipartición o fisión binaria, esta da origen a las células hijas, es decir este fenómeno reproductivo es nombrado "reproducción asexual", donde las células hijas son idénticas a la célula madre.

Las células que se reproducen de esta forma son las bacterias y las algas verde-azules.

El proceso de reproducción asexual que ocurre en éste tipo de células es dirigido por el ADN (ácido desoxirribonucléico), el cual se encuentra en la parte central de su protoplasma por carecer estas células de un núcleo verdadero.

Las células Eucarióticas, son verdaderas estructuras celulares con organelos bien definidos, éstas células integran a los animales y vegetales unicelulares, además de constituir también a todos los organismos multicelulares, incluyendo al hombre.

Las células eucarióticas se reproducen sexualmente y pueden ser de dos tipos:

a) Células somáticas

b) Células sexuales

Las células somáticas son estructuras que integran exclusivamente al cuerpo del individuo, por ejemplo, en un vegetal constituiran a las raíces, el tallo, las hojas y las ramas en general, mientras que en un animal, se encargan de constituir los tejidos, sus aparatos, así como su sangre, sus músculos y en general todo su cuerpo.

Las células sexuales en los organismos pluricelulares, es decir, constituidos por muchas células, tienen una función específica, el de la reproducción sexual. Por ejemplo, en los vegetales, estas células que participan en la linea germinal son: el óvulo y el espermatozoide, conocidas también como gametos.

Las células somáticas, para poder reproducirse, lo hacen a través del fenómeno biológico llamado "Mitosis"

Las células sexuales se originan a partir de un proceso, también biológico, llamado "Meiosis".

La mitosis es la forma más común de reproducción celular de las células somáticas, las cuales integran al cuerpo de los organismos unicelulares y pluricelulares.

La finalidad de la mitosis, es la de construir una copia exacta de cada cromosoma para finalmente distribuir por medio de la división de la célula madre, un juego idéntico de cromosomas para cada una de las células hijas.

La reproducción de la célula por mitosis, primero ocurre por una división del núcleo, llamada "cariocinesis", en ambas comprende la duplicación de elementos de la célula y en seguida ésta se divide para formar dos células hijas que son idénticas a la célula madre.celular puede estar integrado por dos periodos continuos:

a) Interfase

b) División.

La interfase se refiere al "estado de reposo" de la célula, es decir, un descanso entre ciclo y ciclo.

La división es el proceso de reproducción celular en el cual existe un gran desgaste de energía.

Existen ciclos reproductivos de las células muy cortos y otros muy largos,

 eso depende del tipo de células y el tipo de especies, es decir, puede ocurrir en sólo unas horas o realizarse en varios días.

El ciclo vital completo de una célula que no sufre ninguna inhibición, es de unas diez a treinta horas, entre una reproducción y otra.

La mitosis, para su estudio, se divide en cuatro fases o etapas:

• Profase
• Metafase
• Anafase
• Telofase

Cabe señalar que a éstas cuatro etapas les antecede una interfase entre ciclo y ciclo, un periodo de descanso celular entre cada ciclo ocurrido.

Además, a nivel celular ocurren una serie de movimientos, los cuales se indican en el siguiente esquema.

  

1.  Profase( I,II,III y IV en el dibujo)

Se produce la condensación del material genético (ADN) (que normalmente existe en forma de cromatina), con lo que se forman los cromosomas. Además los centriolos se movilizan hacia extremos opuestos de la célula y forman un huso acromático hecho de haces de microtúbulos, las fibras del huso. Este huso acromático servirá como guía para los cromosomas. Luego,  en la profase tardía desaparece el nucléolo y se desorganiza la envoltura nuclear.

2.  Metafase: (V en el dibujo)

Durante esta fase, los cromosomas que se encuentran conectados al huso acromático comienzan a moverse continuamente, hasta que migra a la zona media de la célula o plano ecuatorial, en la que forman una estructura llamada placa ecuatorial.

3.  Anafase: (VI y VII en el dibujo)

Es la fase más corta de la mitosis, en ella los microtúbulos del huso se rompen, lo que da lugar a la separación de los cromosomas hermanos, los cuales se dirigen a polos opuestos.

4.  Telofase: (VIII en el dibujo)

La etapa final se caracteriza por el retorno de las condiciones normales de la interfase: los cromosomas se desenrollan y forman la cromatina, aparece la membrana nuclear alrededor de los cromosomas y reaparecen los nucleolos.

5.  Citocinesis:

Es la división del citoplasma para formas dos células hijas. En las células animales se forma un surco en la superficie celular al nivel del plano ecuatorial. En las células vegetales la división ocurre al formarse una placa en la región ecuatorial que constituye la pared celular.

En resumen, la mitosis es una división celular muy simple, en la cual se conserva el número de cromosomas que cotiene la especie, por ejemplo, la especie humana.

El proceso de la mitosis ocurre principalmente en los vegetales para dar orígen a algunas estructuras como las raíces, las hojas, las flores y las ramas.

Mientras que en los animales, la mitosis ocurre para reemplazar alguna estructura perdida de su cuerpo, además de dar orígen a la piel, glóbulos rojos, glóbulos blancos y tejidos.

LA MEIOSIS.

Es el proceso que da origen a las células sexuales o gametos (gametogénesis), además de su unión (fertilización). La gametogénesis ocurre sólo en las células especializadas de la línea germinal, es decir, en los órganos reproductores, que en el caso de los animales superiores, en especial mamíferos, son los testículos en el macho y los ovarios en la hembra.

La meiosis es el proceso de división celular en el que se produce una reducción en el número de cromosomas de la célula.

Para entender esto, damos un ejemplo, la célula madre tiene doble juego de cromosomas lo cual se simboliza como (2n), esto significa que es diploide, mientras que las células hijas sólo tienen un juego de cromosomas y se simboliza con una (n) que significa que es haploide. Las células que son diploides son las ovogonias o espermatogonias, mientras que las células haploides son los óvulos o espermatozoides.

En la meiosis, primero se lleva a cabo una duplicación de cromosomas, luego suceden dos divisiones continuas que dan origen a una reducción en el número de cromosomas.

La meiosis es el proceso por el cual se originan las células sexuales y cada una de ellas debe llevar la mitad del juego de cromosomas, es decir, el óvulo debe contener por reducción cromosómica en la meiosis 23 cromosomas y el espermatozoide también 23 para que al unirse el óvulo y el espermatozoide se restablezca la diploidía (2n) y así se constituyen los 46 cromosomas, número que caracteriza a la especie humana.

En la meiosis  suceden dos divisiones sucesivas, que dan como resultado ocho etapas consecutivas:

MITOSIS           PROFASE I

                        METAFASE I                Primera división celular, duplicación de cromosomas.

                        ANAFASE I

                        TELOFASE I

                        PROFASE II

MEIOSIS          METAFASE II   ,           Segunda división celular, reducción cromosómica.

                        ANAFASE II

                        TELOFASE II

                       

Ahora bien, se explica a continuación lo que sucede en cada etapa de la meiosis:

• Profase I, difiere de la etapa de la meiosis en que los cromosomas homólogos se colocan lado a lado en un proceso de apareamiento llamado “sinapsis”, cada par de homólogos en sinapsis es llamado bivalente puesto que consiste en cuatro hilos cromáticos y se le denomina un bivalente o  “tétrada” .Durante la sinapsis.las cromátidas no hermanas pueden romperse y reunirse uno con otro, este proceso es llamdo “entrecruzamiento”.
• Metafase I, los bivalentes (homólogos) se orientan por azar en la placa ecuatorial.
• Anafase I, los centrómeros no se dividen, sino que continúan manteniendo las cromátidas hermanas unidas. Los homólogos se separan y se dirigen hacia los polos opuestos. Esto significa que los cromosomas enteros se separan. Este, de hecho es el movimiento que reduce el número de cromosomas de la condición diploide (2n) al estado haploide (n).
• Telofase I, la citocinesis de la meiosis I, divide a la célula madre diploide en dos células hijas. Con esto termina la primera división meiótica.

El breve periodo entre la primera y la segunda división meiótica, se llama: intercinesis.

·         Profase II, el huso vuelve a formarse y se adhieren a los cromosomas que se acortan e inician su desplazamiento.

·         Metafase II, los centrómeros se han alineado con los cromosomas en la placa ecuatorial.

·         Anafase II, los centrómeros de cada cromosoma se dividen permitiendo a las cromátidas hermanas separarse.

·         Telofase II, la citocinesis de esta etapa divide a las dos células, en cuatro productos meióticos que pueden ser finalmente: óvulo y espermatozoide.

Ver el siguiente esquema:

GAMETOGÉNESIS.

Por lo general, en el fenómeno de gametogénesis los productos no son gametos (o células sexuales) o esporas completamente desarrolladas, sino que tiene que continuar en un proceso de maduración, en los órganos de cada individuo.

En los vegetales para producir esporas reproductoras se requiere de una o más divisiones mitóticas, mientras que en los animales los productos de la meiosis se desarrollan por completo en gametos o en células sexuales femeninas o masculinas, a través de un crecimiento o madurez.

Se llama gametogénesis al proceso completo de dar origen o producir gametos o células sexuales (óvulo y espermatozoide) maduras y parte principal es la división meiótica.

Lós órganos primarios en la producción de células sexuales femeninas en las hembras de los humanos, son los ovarios, estructuras generadoras de óvulos desde la edad de los 12 hasta los 45 años de edad, aproximadamente, tiempo de duración de la fertilidad en la mujer.

En cambio los órganos primarios en la producción de espermatozoides en el macho de la especie humana son los testículos, estas estructuras empiezan a madurar células masculinas a partir de los 15 años y su producción normal se da hasta los 40, después empieza a ser menor.

Como conclusión la meiosis es el proceso por el cual se originan las células sexuales humanas, de otros mamíferos, animales, plantas y hongos.

Los  espermatozoides y óvulos de la especie humana experimentan el fenómeno de la meiosis a nivel de testículos y ovarios.

Al llevarse a cabo la fecundación se restablece la diploidía, es decir, el cigoto tiene doble juego cromosómico (2n). El cigoto, es el resultado de la fecundación, éste se implanta en el útero de la hembra y es allí donde se inicia el desarrollo embrionario para finalmente tener como producto un organismo.

La fecundación se define como  la fusión de los pronúcleos de las células sexuales, el óvulo y espermatozoide para dar origen a un cigoto.

En la reproducción sexual de los mamíferos y de otros organismos donde suceden éstos fenómenos tan importantes: mitosis y meiosis.

 CUESTIONARIO DE REPRODUCCIÓN.

1.    De que tipo es la reproducción celular en células procariotas.

2.    De que tipo son las células que integran a los seres vivos

3.    Menciona 2 ejemplos de células que se reproducen por bipartición

4.    Describe el proceso de reproducción asexual

5.    Que tipo de reproducción se lleva a cabo en las células eucariotas

6.    Cuales son los dos tipos de células eucariotas que existen

7.    Describe que son las células somáticas

8.    Describe que son las células sexuales

9.    Define reproducción

10. Como se llama el proceso por medio del cual se reproducen las células somáticas

11. Como se llama el proceso por medio del cual se reproducen las células sexuales

12. Cual es la finalidad de la mitosis

13. Describe que ocurre en la primera  y segunda división en la mitosis

14. Menciona los 2 periodos continuos del ciclo celular

15. Cuanto dura el ciclo de vida completo de una célula

16. Menciona las cuatro etapas o fases de la mitosis

17. Esquematiza y describe las cuatro etapas de la mitosis

18. A que da origen el proceso de mitosis  en los vegetales

19. A que da origen el proceso de mitosis  en los animales

20. Que es la meiosis

21. Describe el proceso de la meiosis

22. Cual  es la principal característica relacionada con el número de cromosomas en la meiosis

23. Cuantos cromosomas caracterizan a la especie humana

24. Que es la diploidia

25. Que significa haploide

26. Describe las 8 etapas consecutivas de la meiosis

27. Esquematiza y describe las fases de la meiosis

28. Que es la gametogénesis

29. Que origina la gametogénesis en los animales

30. Que origina la gametogénesis en los vegetales

31. Donde se producen las células sexuales femeninas en los humanos

32. Donde se producen las células sexuales masculinas en los humanos

33. Que sucede con los cromosomas y su numero al llevarse a cabo la fecundación

34. Que es la fecundación

35. Esquematiza la gametogénesis  (producción de espermatozoides en el hombre)

36. Esquematiza la gametogénesis  (producción de óvulos en la mujer)

CICLO DEL CARBONO

Un 18% de la materia orgánica viva está constituida por carbono, la capacidad de dichos átomos de unirse unos con otros proporciona  la base de la diversidad molecular así como el tamaño molecular. Por tanto el carbono es un elemento esencial en todos los seres vivientes.

A parte de la materia orgánica, el carbono se combina con el oxígeno para formar monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂), también forma sales como el carbonato de sodio (Na₂CO₃), carbonato cálcico (en rocas carbonatadas, como calizas y estructuras de corales).  

• Los organismos productores terrestres obtienen el dióxido de carbono de la atmósfera durante el proceso de la fotosíntesis para transformarlo en compuestos orgánicos como la glucosa, y los productores acuáticos lo utilizan disuelto en el agua en forma de bicarbonato (HCO₃^-).

• Los consumidores se alimentan de las plantas, así el carbono pasa a formar parte de ellos, en forma de proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc.

• En el proceso de la respiración aeróbica, se utiliza la glucosa como combustible y es degradada, liberándose el carbono en forma de CO₂ a la atmósfera. Por tanto en cada nivel trófico de la cadena alimentaría, el carbono regresa a la atmósfera o al agua como resultado de la respiración.

• Los desechos del metabolismo de las plantas y animales, así como los restos de organismos muertos, se descomponen por la acción de ciertos hongos y bacterias, durante dicho proceso de descomposición también se desprende CO₂.

• Las erupciones volcánicas son una fuente de carbono, durante dichos procesos el carbono de la corteza terrestre que forma parte de las rocas y minerales es liberado a la atmósfera.

• En capas profundas de la corteza continental así como en la corteza oceánica el carbono contribuye a la formación de combustibles fósiles, como es el caso del petróleo. Este compuesto se ha formado por la acumulación de restos de organismos que vivieron hace miles de años.

CICLO DEL NITRÓGENO

• Fijación del Nitrógeno:  tres procesos desempeñan un papel importante en la fijación del nitrógeno en la biosfera. Uno de estos es el relámpago. La energía contenida en un relámpago rompe las moléculas de nitrógeno y permite que se combine con el oxígeno del aire.

Mediante un proceso industrial se fija el nitrógeno, en este proceso el hidrógeno y el nitrógeno reaccionan para formar amoniaco, NH₃. Dicho proceso es utilizado por ejemplo para la fabricación de fertilizantes.

Las bacterias nitrificantes son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico que utilizan las plantas para llevar a cabo sus funciones. También algunas algas verde-azules son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.  

• Descomposición: los animales obtienen nitrógeno al ingerir vegetales, en forma de proteínas. En cada nivel trófico se libera al ambiente nitrógeno en forma de excreciones, que son utilizadas por los organismos descomponedores para realizar sus funciones vitales.

• Nitrificación: es la transformación del amoniaco a nitrito, y luego a nitrato. Esto ocurre por la intervención de bacterias del género nitrosomonas, que oxidan el NH₃ a NO₂^-. Los nitritos son oxidados a nitratos NO₃^- mediante bacterias del género nitrobacter.

• Desnitrificación: en este proceso los nitratos son reducidos a nitrógeno, el cual se incorpora nuevamente a la atmósfera, este proceso se produce por la acción catabólica de los organismos, estos viven en ambientes con escasez de oxígeno como sedimentos, suelos profundos, etc. Las bacterias utilizan los nitratos para sustituir al oxígeno como aceptor final de los electrones que se desprenden durante la respiración. De esta manera el ciclo se cierra.

CICLO DEL FÓSFORO

El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO₄^3- y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo.

Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo. 

Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces (guano) a tierra.

Es el principal factor limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías del Gran Sol, costas occidentales de Africa y América del Sur y otras.

Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas, originándose problemas de eutrofización

CICLO DEL AZUFRE

El azufre es un nutriente secundario requerido por plantas y animales para realizar diversas funciones, además el azufre está presente en prácticamente todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos.

El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente manera, por una parte se comprende el paso desde el suelo o bien desde el agua, si hablamos de un sistema acuático, a las plantas, a los animales y regresa nuevamente al suelo o al agua.

Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra son llevados al mar por los ríos. Este azufre es devuelto a la tierra por un mecanismo que consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhídrico (H₂S)  y el dióxido de azufre (SO₂). Estos penetran en la atmósfera y vuelven a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del dióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.

Las bacterias desempenan un papel crucial en el reciclaje del azufre. Cuando está presente en el aire, la descomposición de los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas) produce sulfato (SO₄⁼). Bajo condiciones anaeróbicas, el ácido sulfurico (gas de olor a huevos en putrefacción)  y el sulfuro de dimetilo (CH₃SCH₃) son los productos principales. Cuando estos últimos goases llegan a la atmósfera, son oxidados y se convierten en bióxido de azufre. La oxidación posterior del bióxido de azufre y su disolución en el agua de lluvia produce ácido sulfhídrico y sulfatos, formas principalmente bajo las cuales regresa el azufre a los ecosistemas terrestres. El carbón mineral y el petróleo contienen también azufre y su combustión libera bióxido de azufre a la atmósfera.

Como resumen podemos decir que durante el ciclo del azufre los principales eventos son los siguientes:

q       El azufre, como sulfato, es aprovechado e incorporado por los vegetales para realizar sus funciones vitales.

q       Los consumidores primarios adquieren el azufre cuando se alimentan de estas plantas.

q       El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H₂S) o dióxido de azufre (SO₂), ambos gases provenientes de volcanes activos y por la descomposición de la materia orgánica.

q       Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma ácido sulfúrico (H₂SO₄) y al precipitarse lo hace como lluvia ácida.