1. El Ciclo Celular y sus Fases

a) Proceso celular y acontecimientos en la interfase

¿Qué proceso celular representa? ¿Qué acontecimientos celulares tienen lugar en la G0, G1, S, G2?

El esquema representa las fases del ciclo celular (Interfase y Fase M).

• G0: Fase de diferenciación celular o quiescencia. La célula sale del ciclo y no se divide.
• G1: Crecimiento de la célula y síntesis de proteínas y orgánulos.
• S: Replicación del ADN (duplicación del material genético).
• G2: Preparación para la división celular (Fase M).

b) Descripción de la etapa M (Mitosis)

Describa la etapa M.

En la etapa M (división celular) tienen lugar la profase, metafase, anafase y telofase.

• Profase: Se condensa la cromatina, los cromosomas emigran a la periferia nuclear, desaparece progresivamente el nucléolo y comienza la formación del huso mitótico.
• Metafase: Los cromosomas, en su máximo grado de condensación, se disponen en el plano ecuatorial del huso mitótico (placa metafásica).
• Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan por el centrómero y comienzan a migrar hacia polos opuestos por el acortamiento progresivo de los microtúbulos cinetocóricos.
• Telofase: Desaparecen los microtúbulos cinetocóricos, se produce la descondensación progresiva de los cromosomas y se forma de nuevo la envoltura nuclear.

2. Interpretación de Gráficas de Cantidad de ADN

a) Representación gráfica y fase de replicación

¿Qué representa la gráfica? ¿Qué sucede en el intervalo de tiempo de 2 a 3? ¿En qué fase del ciclo celular tiene lugar?

Esta gráfica corresponde a un proceso de mitosis, ya que la cantidad de ADN se mantiene constante en las células hijas respecto a la madre (tras la división). En el intervalo 2-3 se da la replicación del ADN. Esta replicación se da en la fase S de la interfase.

b) Proceso entre 3 y 4 y su finalidad

Explique el proceso celular que transcurre entre 3 y 4. ¿Qué finalidad tiene el proceso indicado en la gráfica?

Entre el 3 y el 4 se da la división celular (Fase M). La finalidad de este proceso es aumentar el número celular manteniendo constante la cantidad de ADN por célula, lo cual es esencial para el crecimiento y la reparación de tejidos.

3. Dotación Cromosómica y Variabilidad Genética

a) Células diploides y haploides

¿Qué células del cuerpo humano son diploides y cuáles haploides?

Todas las células somáticas son diploides (2n) y las células germinales (gametos) son haploides (n).

b) Diferencia entre cromátidas hermanas y cromosomas homólogos

Explique la diferencia entre cromátidas hermanas y cromosomas homólogos.

Las cromátidas hermanas son copias idénticas de un cromosoma, unidas por el centrómero, y por lo tanto, tienen la misma información genética. Los cromosomas homólogos son un par de cromosomas (uno de origen materno y otro paterno) que contienen genes para los mismos caracteres, pero pueden portar diferentes alelos (información genética no idéntica).

c) Ventajas evolutivas de la reproducción sexual

Explique por qué, desde el punto de vista evolutivo, la reproducción sexual tiene ventajas con respecto a la reproducción asexual.

La reproducción sexual tiene ventajas con respecto a la asexual porque aumenta la variabilidad genética. La variabilidad genética se genera en la reproducción sexual principalmente mediante la recombinación genética (intercambio de segmentos cromosómicos entre cromosomas homólogos) y la segregación aleatoria de estos. Como resultado de la recombinación, las cromátidas de cada homólogo ya no son completamente idénticas, favoreciendo la adaptación y la evolución de la especie.

4. Comparación Gráfica de Mitosis y Meiosis

a) Proceso representado en la gráfica de la izquierda (Mitosis)

¿Qué proceso representa la gráfica de la izquierda? Explique en qué se basa para dar la respuesta. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN durante todo el proceso.

En la gráfica de la izquierda se representa el ciclo celular que culmina en mitosis. Nos basamos en que el esquema empieza y acaba por G1, solo hay una división y la cantidad de ADN de la célula resultante es igual a la que había en la célula madre (2C). A lo largo del proceso, el ADN se duplica en la etapa S y se reparte equitativamente entre dos células hijas en la fase M.

b) Proceso representado en la gráfica de la derecha (Meiosis)

¿Qué proceso representa la gráfica de la derecha? Explique en qué se basa para dar la respuesta. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN durante todo el proceso.

En la gráfica de la derecha se representa la meiosis. Nos basamos en que hay dos divisiones consecutivas y la cantidad de ADN en la célula resultante es la mitad que en la célula madre (pasa de 2C a 1C). A lo largo del proceso, el ADN se duplica en la fase S y se reduce a la mitad en la fase M I y nuevamente en la fase M II.

5. Mitosis: Definición y Significado Biológico

a) Definición y descripción de fases

Defina mitosis y explique su significado biológico. Describa brevemente cada una de sus fases acompañadas de un dibujo.

La mitosis es el proceso de división nuclear (cariocinesis) que supone el reparto de la información genética completa, previamente replicada, a los dos núcleos hijos.

Fases de la Mitosis:

• Profase: Condensación de la cromatina, migración de cromosomas a la periferia nuclear, desaparición progresiva del nucléolo y formación del huso mitótico.
• Metafase: Los cromosomas alcanzan su máximo grado de condensación y se alinean en el plano ecuatorial.
• Anafase: Separación de las cromátidas hermanas, que migran a polos opuestos.
• Telofase: Desaparición de microtúbulos cinetocóricos, descondensación de cromosomas y formación de la nueva envoltura nuclear.

b) Significado biológico de la mitosis

El significado biológico de la mitosis es fundamental:

• A nivel genético: Representa un sistema de reparto equitativo e idéntico de la información genética. Ambas células hijas tendrán la misma información que poseía la célula madre.
• A nivel celular: Permite la perpetuación de una estirpe celular y la formación de colonias de células (clones celulares).
• A nivel orgánico: Permite el crecimiento y desarrollo de los tejidos y órganos de los seres pluricelulares, así como la reparación de los mismos.

6. Meiosis: Fases y Significado Biológico

a) Descripción de las fases de la meiosis

Describa las fases de la meiosis. Indique en qué células tiene lugar este tipo de división celular y cuál es su significado biológico.

La meiosis es la división celular que se produce en la formación de los gametos, cuyo objetivo principal es la reducción del número de cromosomas. Así, la célula madre diploide (2n) genera células hijas haploides (n). La meiosis se produce en dos divisiones sucesivas (Meiosis I y Meiosis II), dando lugar a cuatro células.

Meiosis I (División Reduccional)

Antes de la Meiosis I, en la interfase, ocurre la duplicación del ADN (Fase S).

Profase I

Se divide en cinco subfases consecutivas:

• Leptoteno: Cada cromosoma está formado por dos cromátidas. Se observan pequeñas condensaciones (cromómeros).
• Zigoteno: Se inicia el apareamiento de cromosomas homólogos (sinapsis).
• Paquiteno: El apareamiento es completo. Cada par homólogo forma una tétrada (cuatro cromátidas). Ocurre el entrecruzamiento o recombinación genética, donde se intercambian fragmentos entre cromátidas no hermanas.
• Diploteno: Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, pero permanecen unidos en las regiones donde ocurrió el entrecruzamiento (los quiasmas).
• Diacinesis: Continúa la condensación y la separación de los homólogos. Los quiasmas se deslizan hacia los extremos (terminalización de quiasmas). El nucléolo y la membrana nuclear desaparecen.

Metafase I

Los pares de cromosomas homólogos se organizan en el plano ecuatorial de la célula. Los centrómeros de los homólogos se unen a las fibras del huso que salen de centriolos opuestos.

Anafase I

No hay división de centrómeros. Cada miembro del par de homólogos (cromosoma completo con dos cromátidas) migra hacia uno de los polos. Ocurre la segregación aleatoria.

Telofase I

Los cromosomas se desespiralizan parcialmente, la membrana nuclear y el nucléolo se reorganizan y se produce la citocinesis.

Meiosis II (División Ecuacional)

La meiosis II es muy similar a la mitosis, pero ocurre en células haploides (N). Su objetivo es separar las cromátidas hermanas.

Las fases de la meiosis II son profase II, metafase II, anafase II y telofase II. En la Anafase II se separan las cromátidas hermanas, que ahora se consideran cromosomas individuales, dirigiéndose a polos opuestos.

b) Significado biológico de la meiosis

La meiosis tiene lugar en las células germinales. Su significado biológico es doble:

• Reducción cromosómica: Al formar los gametos, reduce el número de cromosomas a la mitad (2n → n), lo que permite el mantenimiento del número cromosómico de la especie tras la fecundación.
• Variabilidad genética: Es una fuente crucial de variabilidad que favorece la evolución, gracias a la recombinación y la segregación aleatoria.

7. Origen de la Variabilidad Genética

Explique los dos procesos que originan la variabilidad genética en la reproducción sexual y relaciónelos con las fases de la división celular que permiten este hecho. ¿Qué ventajas evolutivas presenta esta variabilidad? ¿Cómo consiguen los organismos con reproducción asexual la variabilidad genética?

Los dos procesos que originan la variabilidad genética en la reproducción sexual son:

1. Recombinación Genética (Entrecruzamiento): Produce nuevas combinaciones de alelos gracias al intercambio de segmentos entre cromosomas homólogos. Ocurre durante la Profase I de la meiosis (subfase Paquiteno).
2. Segregación Cromosómica Aleatoria: Produce gametos diferentes por el reparto al azar de cromosomas paternos y maternos al separarse los bivalentes. Ocurre durante la Anafase I de la meiosis.

La variabilidad aumenta la posibilidad de adaptaciones a las condiciones cambiantes del medio y permite la evolución de las especies.

Los organismos con reproducción asexual consiguen variabilidad genética gracias a la aparición de nuevos alelos por mutaciones.

8. Diferencias entre Mitosis y Meiosis

Explique cuatro diferencias entre la división mitótica y meiótica. ¿Por qué es importante la meiosis para la reproducción sexual y la variabilidad de las especies? Describa la diferencia fundamental entre anafase I y anafase II en la meiosis.

Características de la Mitosis

• La célula inicial es generalmente diploide (2n), aunque puede ocurrir en células haploides.
• Consiste en una cariocinesis y una citocinesis.
• Resultan dos células con el mismo número de cromosomas que la célula inicial.
• No se genera variabilidad genética (salvo mutación).

Características de la Meiosis

• La célula inicial es generalmente diploide (2n).
• Consiste en dos cariocinesis y dos citocinesis.
• Resultan cuatro células con la mitad de cromosomas que la célula inicial (haploides, n).
• Se genera variabilidad genética debido a la recombinación homóloga y la segregación aleatoria.

Importancia de la Meiosis

La meiosis es importante para la reproducción sexual porque asegura la reducción cromosómica (n) para que, tras la fecundación, se restablezca el número diploide (2n) de la especie. Además, es la principal fuente de variabilidad genética.

Diferencia fundamental entre Anafase I y Anafase II

La diferencia fundamental radica en lo que se separa:

• Anafase I: Se separan los cromosomas homólogos.
• Anafase II: Se separan las cromátidas hermanas.

10. Dotación Cromosómica en la Especie Humana (2n=46)

La especie humana tiene 2n=46 cromosomas. ¿Cuántos cromosomas y cuántas cromátidas por cromosoma tendrán las células en cada una de las situaciones siguientes: inicio de la interfase (fase G1), metafase I meiótica, profase II meiótica, gameto y zigoto? Razone las respuestas.

La dotación cromosómica de la especie humana es 2n = 46.

• Inicio de la interfase (Fase G1):
  • 46 cromosomas.
  • 1 cromátida por cromosoma.
  • Razón: La célula es diploide (2n) y el ADN todavía no se ha replicado.
• Metafase I meiótica:
  • 46 cromosomas.
  • 2 cromátidas por cromosoma.
  • Razón: El ADN ya se ha duplicado (Fase S) y los cromosomas homólogos se disponen en el plano ecuatorial.
• Profase II meiótica:
  • 23 cromosomas.
  • 2 cromátidas por cromosoma.
  • Razón: Tras la Meiosis I, la célula es haploide (N=23), pero los cromosomas aún están duplicados (formados por dos cromátidas).
• Gameto:
  • 23 cromosomas.
  • 1 cromátida por cromosoma.
  • Razón: Los gametos son haploides (n) y la separación de cromátidas ya ha ocurrido en la Anafase II.
• Zigoto:
  • 46 cromosomas.
  • 1 cromátida por cromosoma.
  • Razón: Es la unión de dos gametos (n+n = 2n), restableciendo la dotación diploide. Inmediatamente después de la fecundación, el ADN aún no se ha replicado.