Identifico condiciones de cambio y de equilibrio en los seres vivos y en los ecosistemas
COMPONENTE
Entorno vivo
Ciencia, tecnología y sociedad
INDICADOR DE DESEMPEÑO
Comparo sistemas de división celular y argumento su importancia en la generación de nuevos organismos y tejidos.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
Unidad didáctica
Estructura y funcionamiento celular. Transporte de membrana, obtención de energía y división celular
Propósito
Identifica las fases del ciclo celular y con ello compara los procesos de mitosis y meiosis.
Desarrollo cognitivo instruccional
DIVISIÓN CELULAR DE CÉLULAS SOMÁTICAS Y SEXUALES
HISTORIA PREVIA DE LA DIVISÓN CELULAR
Comenzando por el desarrollo de la teoría celular en 1839:
Schleiden 1804-1881 Este botánico estudió las plantas al microscopio y concibió la idea de que estaban compuestas por unidades reconocibles o células. Describió el núcleo como un componente sub – celular.
Schwann 1810-1882 Un año después de que Schleiden publicara su teoría celular de las plantas, Schwann la hizo extensiva a los animales, unificando así la botánica y la zoología bajo una teoría común.
Virchow 1858 “Omnis cellula e cellula”: Todas las células provienen de otras células. Virchow fue el primero en demostrar que la teoría celular se aplica tanto a los tejidos enfermos como a los sanos, es decir que las células enfermas derivan de las células sanas de tejidos normales.
Pasteur en 1860 amplía el aforismo: “Omne vivum e vivo” (todo lo vivo proviene de lo vivo) y refuta definitivamente la idea de la generación espontánea.
Tal como lo expresa la teoría celular todas las células se forman a partir de células preexistentes. El crecimiento y desarrollo de los organismos vivos depende del crecimiento y multiplicación de sus células. Cuando una célula se divide la información genética contenida en su ADN debe duplicarse de manera precisa y luego las copias se transmiten a cada célula hija (Figura 1). En los procariotas este proceso de división es sencillo y recibe el nombre de fisión binaria. En los eucariotas el ADN está organizado en más de un cromosoma, siendo el proceso de división celular más complejo.
Ciclo celular Es la secuencia cíclica de procesos en la vida de una célula eucariota que conserva la capacidad de dividirse. Consiste en tres fases: interfase, mitosis y citocinesis. El lapso de tiempo requerido para completar un ciclo celular es el tiempo de regeneración.
Durante esta clase se desarrollan los procesos de la división de las células.
FASES DEL CICLO CELULAR.
En general todas las células pasan por tres períodos en el curso de su CICLO CELULAR:
Interfase
La fase G1, es un período de crecimiento general de la célula y la replicación de los orgánulos citoplasmáticos, proteínas y RNA.
El período S o de síntesis, en el que tiene lugar la duplicación del DNA. Cuando acaba este período, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de DNA que al principio. Hay síntesis de proteínas.
El período G2, DNA se sigue sintetizando RNA y proteínas; el final de este período queda marcado por la aparición de cambios en la estructura celular, que se hacen visibles con el microscopio y que nos indican el principio de la mitosis o división celular. Se realizan reparaciones en el DNA.
Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular. Cuando las células detienen su división generalmente lo hacen en una fase tardía de la G1 denominado el punto R (por restricción).
CICLO CELULAR Y LA REPRODUCCIÓN CELULAR
Los seres pluricelulares presentan dos clases de células: las somáticas y las germinales. Las primeras hacen parte de todos los tejidos del cuerpo y se dividen para generar nuevas células, bien sea para reponer algunas células muertas, reparar o para aumentar su número y proporcionar crecimiento. Por su parte, las células germinales son las encargadas de la reproducción sexual.
Así, los organismos pluricelulares como los humanos, los robles, el pasto o el bocachico, entre otros miles, contienen trillones de células. Para lograrlo, cuentan con un mecanismo permanente de reproducción celular para la fabricación de nuevas células. ¡Por ejemplo, un humano adulto saludable produce en promedio 25 millones de células somáticas nuevas cada segundo! Independientemente de si las células se van a producir en un organismo animal o vegetal, el método por el cual se fabrican es notablemente parecido.
Mientras usted lee este texto, muchas de las células somáticas de su cuerpo están creciendo, dividiéndose y muriendo.
Cuando una célula alcanza su tamaño límite, algo debe suceder: o se divide o deja de crecer. La división celular tarde o temprano sucederá en la mayoría de las células. La división celular no sólo evita el crecimiento excesivo de la célula, sino también es la forma en la que se reproduce.
Todo esto ocurre gracias al ciclo celular, el cual se define como la secuencia de crecimiento y división de una célula. Cada vez que una célula realiza un ciclo completo, se convierte en dos células idénticas. Cuando el ciclo se repite continuamente, el resultado es una continua producción de nuevas células.
Se reconocen tres etapas principales en el ciclo celular: la interfase o etapa de crecimiento de la célula donde se lleva a cabo su metabolismo, también durante este periodo se duplican los cromosomas como preparación para la siguiente etapa del ciclo. La mitosis es la etapa del ciclo celular durante la cual se dividen el núcleo de la célula y el material nuclear. Finalizando la mitosis, ocurre un proceso llamado citoquinesis. En esta etapa se divide el citoplasma para dar origen a una nueva célula.
La duración del ciclo celular varía según el tipo de célula. En células eucariotas, el ciclo celular completo puede ocurrir en tan sólo ocho minutos mientras que en otras, puede durar un año.
La interfase se caracteriza por ocupar el mayor tiempo del ciclo celular. En esta etapa, la célula se repara a sí misma, se alimenta y excreta sus desechos; sintetiza proteínas para formar microtúbulos necesarios para la división celular y duplica el material genético.
Durante la mitosis, el material nuclear de la célula se divide y se separa hacia los extremos opuestos de la célula.
La mitosis se divide en cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase.
Profase: es la etapa más larga de la mitosis. En esta etapa, la cromatina se condensa para formar los cromosomas, formados por dos mitades en forma de X. Cada mitad de esta X se llama cromátide hermana. Las cromátides hermanas son estructuras que contienen copias idénticas de ADN. La estructura central del cromosoma donde se adhieren las cromátides hermanas se llama centrómero. Esta estructura es muy importante porque asegura que una copia completa del ADN forme parte de las células hija al final del ciclo celular. Además, el huso mitótico comienza a aparecer en el citoplasma; este es una estructura alargada de fibras delgadas formada por microtúbulos que organiza e indican el camino que deben recorrer los cromátides hermanas al separarse.
Metafase: en la segunda fase de la mitosis, las cromátides hermanas se mueven a través del huso mitótico y se alinean en el centro o ecuador de la célula. Es una de las etapas más cortas de la mitosis, que asegura que las nuevas células tengan copias exactas de los cromosomas.
3. Anafase: en esta etapa, las cromátides hermanas se separan. Comienzan a acortarse los microtúbulos del huso mitótico. Este acortamiento tira del centrómero de cada cromátide hermana y causa que éstas se separen en dos cromosomas idénticos. Todas las cromátides hermanas se separan simultáneamente, aunque aún no se conocen el mecanismo exacto que lo controla. Al final los microtúbulos mueven los cromosomas hacia los polos de la célula.
4. Telofase: Esta etapa inicia cuando las cromátides llegan a los polos opuestos de la célula y comienzan a descondensarse y desenrollarse para dirigir las actividades metabólicas de las células nuevas. Se forman las nuevas membranas nucleares y reaparecen los nucléolos. El huso mitótico se desarma y la célula recicla alguno de los microtúbulos para construir algunas partes del citoesqueleto. Por último, la membrana plasmática empieza a separar los dos núcleos nuevos.
El ciclo celular culmina con la citoquinesis, momento en el cual la célula se divide en dos células hijas con núcleos idénticos al dividirse completamente el citoplasma. El resultado son dos células con núcleos idénticos. En las células animales, la membrana plasmática se divide, formando un surco a lo largo del ecuador de la célula.
Dado que las plantas tienen pared celular rígida, el citoplasma no se “estrangula”. En cambio, se forma una estructura llamada placa celular a lo largo del ecuador.
¡Es así como se explica cómo crecemos y cómo crecen en general todos los organismos pluricelulares!
Describa en sus propias palabras cada etapa del proceso de la mitosis. (En el cuaderno)
Con el fin de interpretar la información contenida en el texto “Mecanismos de reproducción en las células germinales,” plantee un cuadro de diálogo para cada párrafo del texto, que ayude a la comprensión de dicho párrafo y escríbalo en su cuaderno. El cuadro de diálogo puede ser escrito en forma de pregunta, como actividad de comprensión, apoyo en el vocabulario, o ¿sabía qué? En este último caso, debe brindar información relevante a la lectura pero que no se encuentre en ella.
EJEMPLO:
Si la división celular se inicia con una célula que pasa por seis divisiones, ¿cuántas células hay al final? Subraye la respuesta correcta.
a) 13 b) 32 c) 48 d) 64
Un científico realizó un experimento para determinar el efecto de la temperatura en la duración del ciclo celular de la cebolla. Sus datos se resumen en la siguiente tabla.
Según los datos de la tabla, ¿en cuánto tiempo esperaría que el ciclo celular estuviera en 5°C? Subraye la respuesta correcta.
Menos de 13.3 horas
Más de 54.6 horas
Entre 29.8 y 54.6 horas
Alrededor de las 20 horas
Con base en los datos de la tabla ¿cuál sería una conclusión válida a la cual el científico podría llegar?
