Fundamentos de la Reproducción Sexual y la Biología Celular
La Reproducción Sexual (Gámica)
La reproducción sexual o gámica constituye el procedimiento reproductivo más habitual de los seres pluricelulares. Sus características principales son:
- Reproducción en la que existe singamia (fusión de gametos).
- Reproducción en la que interviene un proceso de meiosis (formación de gametos haploides).
- Reproducción en la que interviene un proceso de recombinación genética (descendencia diferente a la parental).
Tipos de Células y Procesos Fundamentales
Definiciones Celulares
- Células Somáticas: Son todos los tipos de células que integran los órganos y tejidos de un organismo, excepto las sexuales (espermatozoide y óvulo). Poseen el número de cromosomas exacto de la especie. Todas las células somáticas son diploides (2n).
- Células Sexuales (Gametos): Son las células que participan en la unión para producir un nuevo organismo. En el reino animal, la célula sexual del macho es el espermatozoide y la de la hembra es el óvulo. Las células sexuales son haploides (n).
- Células Haploides (n): Células que contienen la mitad del paquete de cromosomas de la especie.
- Células Diploides (2n): Células que contienen el paquete de cromosomas completo de la especie.
- Células Germinales: Células precursoras de los gametos (óvulos y espermatozoides) en organismos con reproducción sexual.
Procesos de Formación de Gametos
- Gametogénesis: Proceso de formación de gametos a partir de células germinales, mediado por la meiosis.
- Espermatogénesis: Proceso de gametogénesis específico para la producción de espermatozoides, que se realiza en los testículos.
- Ovogénesis: Proceso de gametogénesis específico para la producción de óvulos, que se realiza en los ovarios.
La Meiosis
La Meiosis es la división de una célula diploide (2n) en cuatro células haploides (n). Esta división celular se produce en organismos multicelulares para generar gametos haploides, los cuales pueden fusionarse posteriormente durante la fecundación para formar una célula diploide llamada cigoto.
Conceptos Clave en Biología Reproductiva y Celular
Definiciones Específicas
- Acrosoma: Vesícula localizada en el extremo de la cabeza del espermatozoide. Contiene enzimas hidrolíticas (como la acrosina y la hialuronidasa) que digieren las capas protectoras que rodean al óvulo, facilitando la entrada del espermatozoide.
- Citoplasma: Material granuloso contenido en el interior de las células, ubicado entre la membrana plasmática y el núcleo. Contiene los orgánulos y estructuras celulares.
- Estambres: Estructuras reproductoras masculinas de los vegetales, localizadas en las flores. Están formados por un filamento y la antera, donde se desarrollan los granos de polen (gametos masculinos).
- Gestación: Desarrollo de un cigoto de mamíferos, desde la fecundación hasta el nacimiento del nuevo organismo.
- Semen: Conjunto de espermatozoides y sustancias fluidas producidas en el aparato sexual masculino de los animales que se reproducen sexualmente.
- Trompas de Falopio: Conductos que conectan los ovarios con el útero o matriz. Intervienen en el transporte de los óvulos al útero y son el lugar habitual de la fecundación.
Transporte a Través de la Membrana Celular
El transporte de sustancias a través de la membrana plasmática es vital para la célula, clasificándose generalmente en pasivo y activo.
Transporte Pasivo
Transporte Activo
Mecanismos de Reproducción Asexual
Bipartición
Del latín Bi partitio (acción de partir en pedazos). Es un proceso desarrollado por protozoos, levaduras, algas y bacterias que duplican su ADN.
- Características: Se basa en la división del núcleo seguida por la división del citoplasma, dando lugar a dos células hijas idénticas. Es propia de amebas, vorticelas, paramecios y tripanosomas, además de ciertos tipos de lombrices.
- Ejemplos: Levaduras y bacterias.
Tipos de Bipartición
- Regular: La división ocurre simétricamente.
- Irregular o tipo ameba: Se da en rizópodos, de manera desordenada.
- Longitudinal: Perpendicular al eje del huso celular.
- Oblicua: Longitudinalmente al eje de división.
Gemación
Del latín Gemmatio (formación de una yema). Consiste en la separación de una pequeña parte del individuo progenitor.
- Características: Implica la división celular en el progenitor y la división del núcleo celular por mitosis. Se observa comúnmente en animales invertebrados.
- Ejemplos: Hidra.
Tipos de Gemación
- Supervivencia: Ocurre como adaptación a condiciones adversas o no favorables.
- Propagación: Ocurre en condiciones favorables, aumentando el tamaño de la colonia o individuo.
Esporulación
Generación de organismos genéticamente idénticos (ADN 100% idéntico) mediante esporas.
- Características: Las esporas son estructuras resistentes con una capa gruesa de material orgánico. Se distinguen las endosporas (formadas dentro del organismo unicelular) y las exoesporas (formadas fuera del organismo).
- Motivos: Ocurre en situaciones adversas o como parte del ciclo natural.
- Ejemplos: Falsa Oronja y Helechos.
Fragmentación
Generación de organismos genéticamente idénticos (ADN 100% idéntico). Un individuo se divide en dos o más pedazos, cada uno capaz de reconstruir un organismo nuevo.
- Características: Ruptura espontánea del organismo en dos o más fragmentos. Puede ser fragmentación horizontal primaria o derivada.
- Ejemplos: Estrella de mar y gusanos planos.
Partenogénesis
Mecanismo de reproducción en el que células sexuales femeninas (óvulos) se desarrollan para crear un nuevo organismo sin necesidad de fecundación por gametos masculinos. Es una forma de reproducción asexual sin variación de ADN (en algunos casos).
- Características: Permite a las hembras reproducirse sin un macho. Los gametos haploides se desarrollan por mitosis o meiosis. El término proviene del latín Parthenos (Virgen) y Génesis (Generación). Los individuos resultantes se llaman partenotes. Se da en reptiles, insectos, anfibios y algunos peces y aves, pero no en mamíferos.
- Ejemplos: Tiburón Martillo y Pulgones.
Tipos de Partenogénesis
- Ameiótica o Diploide: Implica mitosis.
- Haploide o Meiótica: Implica meiosis.
Reproducción Asexual Vegetal
Bulbos
Estructuras subterráneas donde la planta joven permanece protegida hasta que está lista para crecer. Pueden desarrollar yemas laterales que se convierten en nuevos bulbos e individuos.
- Características: Producen copias generalmente idénticas. Ofrecen protección vegetativa. La floración puede perder calidad de un año a otro si no se separan los bulbillos.
- Ejemplos: Ajo y Cebolla.
Partes del Bulbo
- Disco Basal: Parte inferior del bulbo de donde surgen las raíces.
- Catáfilos: Capas o escamas que engrosan el bulbo.
- Túnica: Capa protectora exterior.
- Vástagos y Yemas: Parten del disco basal y dan origen a la parte aérea.
Estolones
Retoños o brotes laterales que nacen en la parte inferior de los tallos. Al dividirse por segmentos, permiten que de cada segmento prospere nueva flora.
- Características: Son tallos más débiles que se arrastran sobre la tierra, desarrollando nuevas raíces con las que producen nuevas plantas. Promueven la expansión de la planta por el suelo. Su fecundidad está ligada a la longitud que logren desarrollar.
- Ejemplos: Plantas de fresas.
Metabolismo Energético: La Respiración Celular
Glucosa y Glucólisis
El consumo moderado de glucosa (azúcar) es esencial, ya que marca el inicio de la respiración celular. Las moléculas energéticas producidas son utilizadas por la célula.
La Glucólisis es el proceso en el cual la molécula de glucosa (de seis carbonos) se divide en dos moléculas de tres carbonos: el piruvato. Este proceso ocurre en el citosol.
Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico)
También conocido como Ciclo de Tricarboxílicos o Ciclo del Ácido Cítrico, consiste en reacciones de óxido-reducción en las que participan siete enzimas diferentes. En este ciclo se producen dos moléculas de ATP y la molécula nicotinamida adenina dinucleótido (NADH), una coenzima cuya función es donar electrones para modificar reacciones químicas.
Fosforilación Oxidativa
El proceso de Fosforilación Oxidativa se caracteriza por:
- Llevarse a cabo en la matriz mitocondrial.
- Se realiza por medio de la ATP sintasa.
- Se activa con electrones donados por el NADH.
- Produce aproximadamente 36 moléculas de ATP.
- El rendimiento total de ATP por molécula de glucosa es de 38 moléculas (36 de fosforilación oxidativa y 2 del Ciclo de Krebs).