unidade didáctica 5 -...

Ámbito Científico - TecnolóxicoESA – MÓDULO 3

Unidade Didáctica 5 A CÉLULA E A INFORMACIÓN XENÉTICA

ÁMBITO CIENTÍFICO – TECNOLÓXICO U.D. 5 A CÉLULA E A INFORMACIÓN XENÉTICA

Índice da Unidade: 1 - Que son os seres vivos?.........................................................................................................................3

2 - A célula, unidade dos seres vivos...........................................................................................................4

2.1.- A teoría celular.....................................................................................................................................5

2.2.- Organización celular............................................................................................................................6

3 - A célula procariota....................................................................................................................................6

4 - A célula eucariota.....................................................................................................................................8

4.1.- Forma e tamaño..................................................................................................................................8

4.2.- Estrutura das células eucariotas..........................................................................................................9

5 - O núcleo e o ciclo celular......................................................................................................................13

5.1.- O núcleo en interfase.........................................................................................................................13

5.2.- O núcleo en división..........................................................................................................................14

5.3.- O cariotipo.........................................................................................................................................15

5.4.- Células diploides e células haploides................................................................................................15

6 - A célula divídese.....................................................................................................................................16

6.1.- Mitose................................................................................................................................................16

6.2.- Meiose...............................................................................................................................................17

7 - A enxeñaría xenética e as súas aplicacións.........................................................................................19

7.1.- Aplicacións da enxeñaría xenética en microorganismos...................................................................20

7.2.- Aplicacións da enxeñaría xenética na agricultura: plantas transxénicas...........................................20

7.3.- Aplicacións da enxeñaría xenética en animais..................................................................................21

7.4.- A clonación........................................................................................................................................21

7.4.a. Clonación Reprodutiva..............................................................................................................21

7.4.b. Clonación Terapéutica...............................................................................................................22

7.4.c. Argumentos a favor e en contra destas técnicas.......................................................................23

2


1 - Que son os seres vivos?Os seres vivos posúen unha serie de características que lles permiten diferenciarse da materia inerte (non viva). Estas características poden resumirse en tres:

Todos os seres vivos teñen unha mesma composición química.

Ao analizar a composición química dos seres vivos compróbase que todos están constituídos polo mesmo tipo de substancias: as substancias inorgánicas son comúns á materia viva e á non viva, son a auga e os sales minerais; as substancias orgánicas, exclusivas dos seres vivos, son ricas en carbono e inclúen os glícidos, os lípidos, as proteínas, as vitaminas e os ácidos nucleicos.

Todos os seres vivos están formados por células.

As células son a unidade mínima da vida e, malia a súa aparente diversidade de aspecto, organización e función, posúen unha estrutura semellante. En todas elas pode recoñecerse unha envoltura ou membrana, un contido ou citoplasma con diversas partes chamadas orgánulos, e un material xenético que adoita estar encerrado nun núcleo.

Todos os seres vivos realizan as mesmas funcións vitais: nútrense, relaciónanse e reprodúcense.

Mediante a nutrición os seres vivos automantéñense, collendo e asimilando os nutrientes do medio.

A nutrición comprende unha serie de procesos mediante os que as células adquiren materia e enerxía do medio, utilizándoas para realizar as súas funcións vitais.

Os procesos que teñen lugar na célula son:

A entrada de substancias a través da membrana celular.A dixestión destas substancias, grazas aos lisosomas.A súa utilización e transformación: metabolismo.A eliminación dos produtos residuais.

Segundo como as células obteñan a materia orgánica que necesitan, poderemos falar de nutrición autótrofa e nutrición heterótrofa.

Nutrición autótrofa: as células fabrican a materia orgánica que necesitan a partir de compostos inorgánicos sinxelos como dióxido de carbono, auga e sales minerais, utilizando como enerxía a luz do Sol. Este proceso denomínase FOTOSÍNTESE e realízana as células eucariotas vexetais e algunhas bacterias..

Outras bacterias autótrofas en lugar de utilizar a enerxía luminosa utilizan a enerxía liberada en certas reaccións químicas para producir materia orgánica a partir de materia inorgánica. Este proceso denomínase QUIMIOSÍNTESE.

Nutrición heterótrofa: as células fabrican a súa materia orgánica a partir de materia orgánica xa sintetizada por outra célula. Realízana especialmente as células eucariotas animais.

A maioría das células heterótrofas obteñen a enerxía necesaria mediante a respiración celular, porén algunhas bacterias heterótrofas poden obtela enerxía cun proceso máis simple chamado fermentación.

3


Mediante a relación os seres vivos elaboran respostas fronte á información que reciben do seu corpo e do medio que os rodea (estímulos).

As respostas máis frecuentes das células fronte aos estímulos son os movementos. Podemos considerar dous tipos de movementos:

Endocelulares, é dicir, dentro da célula (movementos citoplasmáticos).

Celulares, implican o desprazamento da célula. As células poden desprazarse por:

Movemento “ameboideo” emitindo prolongacións citoplasmáticas ou pseudópodos (por exemplo, o protozoo ameba).

Movemento contráctil se presentan miofibrillas contráctiles (por exemplo, o protozoo vorticella)

Movemento vibrátil se posúen cilios ou flaxelos.

Mediante a reprodución, os seres vivos dan lugar a organismos semellantes para perpetuar a especie.

2 - A célula, unidade dos seres vivosA Citoloxía é a ciencia que estuda as células. O seu desenvolvemento está intimamente ligado ao das técnicas que permiten velas e distinguilas, o que quere dicir que a citoloxía naceu co invento do microscopio e avanzou xunto co seu perfeccionamento. O primeiro en nomear a célula foi Robert Hooke, quen en 1665, acabado de inventar o microscopio, empregou esa palabra para se referir ás pequenas celiñas que vía no seu microscopio ao observar un anaco de cortiza. Hoxe sabemos que Hooke estaba a ver células vexetais mortas.

O perfeccionamento do microscopio óptico permitiu a observación de células vivas. O microscopio óptico permite aumentar 2.000 veces a mostra observada. Para poder observalas é necesario preparar as mostras con cortes moi finos que permitan o paso da luz e ademais tinguilas con colorantes específicos.

A comezos do século XX, o microscopio electrónico permitiu o estudo dos orgánulos celulares. O microscopio electrónico permite aumentos de ata 250.000 veces. En lugar de luz, este tipo de microscopio utiliza un feixe de electróns que deixa unha impresión da imaxe da mostra, mesmo de forma tridimensional.

Máis tarde obtivéronse imaxes tridimensionais e, a finais do século, imaxes a nivel molecular ou atómico.

4

Microscopio de Hooke

Celulas de cortiza observadas por Hooke en 1665

O microscopio de Hooke


2.1.- A teoría celularO concepto actual de célula provén de dous científicos: no ano 1837, M. Schleiden, botánico, e T. Schwann, zoólogo, constatan que vexetais e animais, estaban constituídos por células. Máis tarde isto faise extensible aos microorganismos1; é dicir, establecen que a célula é a unidade estrutural e funcional dos seres vivos. En 1855, R. Virchow completa a afirmación anterior dicindo que toda célula procede doutra célula. Deste xeito, queda enunciada a teoría celular definida por tres principios básicos:

Unidade estrutural: todos os seres vivos están formados por unha ou máis células.

Unidade funcional: toda célula é capaz de manterse viva por se mesma, pois está dotada da maquinaria necesaria para realizar as funcións vitais.

Unidade reprodutiva: toda célula procede doutra preexistente.

1 O termo microorganismo comprende todos os organismos que só poden verse ao microscopio (óptico ou electrónico). Poden ser protozoos, fungos, algas unicelulares, bacterias ou virus.

5

Microscopio óptico Microscopio electrónico

Algas unicelulares vistas ao microscopio óptico. Grans de pole vistos ao

microscopio electrónico


2.2.- Organización celularAo estudar as células observouse que existen dous tipos de organización celular.

● Procariota: máis sinxela, é propia das bacterias.

● Eucariota: máis complexa, é propia dos seres pluricelulares, como as plantas, os animais e os fungos. Tamén teñen esta estrutura as células que forman as algas ou seres microscópicos como as amebas (organismo unicelular).

Células procariotas: Células eucariotas:

Presentan unha organización simple.Non teñen un núcleo diferenciado.Carece de moitos orgánulos, só presentan ribosomas.Presentan unha parede celular, non celulósica.A presentan as bacterias.

Caracterízase por ter un núcleo ben diferenciado, separado do citoplasma pola membrana nuclear.Posúe numerosos orgánulos celulares.Só as vexetais presentan parede celular (celulósica)A presentan todos os animais e todos os vexetais.

3 - A célula procariotaOs primeiros seres vivos que apareceron sobre o planeta Terra hai uns 3.500 millóns de anos eran seres unicelulares procariotas. Durante máis de 2.000 millóns de anos estes seres foron os únicos poboadores do planeta.

As células primitivas eran moi sinxelas pero posuían o esencial para vivir. Foron quen de adaptarse a todos os ambientes, reproducirse e obter materia e enerxía de xeitos moi variados. É dicir, tiveron unha grande capacidade de adaptación, o que desde o punto de vista biolóxico supuxo un éxito rotundo. As bacterias son os representantes actuais destas primeiras células. O tipo celular que presentan as bacterias chámase procariota, que quere dicir “sen núcleo auténtico”. Estas células aparecen illadas ou formando colonias2, pero nunca forman individuos pluricelulares.

Os seres vivos que presentan este tipo de organización pertencen ao reino Mónera.

As células procariotas presentan unha organización extremadamente sinxela, constituída polas seguintes partes:

Membrana celular: que individualiza as células separándoas do medio externo. Presenta cara ao interior uns pregamentos chamados mesosomas, onde se realiza a respiración celular (e a fotosíntese nas bacterias fotosintéticas).

Citoplasma: é o espazo interno da célula. Contén un líquido con estruturas que lle permiten á célula realizar as súas funcións vitais. Salienta entre elas unha única molécula de DNA circular, que constitúe o material xenético da célula, e os ribosomas, que son fábricas de proteínas.

2 As colonias son grupos de células independentes que se manteñen xuntas

6


CARACTERÍSTICAS DA CÉLULA PROCARIOTA

Ausencia de membrana nuclear e, xa que logo, de núcleo definido.

Non existen nestas células os cromosomas, senón que presentan un DNA circular disperso no citoplasma.

Presentan unha parede celular de natureza glicídica que recobre a membrana plasmática. Algunhas bacterias poden ter mesmo unha cápsula rodeando a parede celular.

A membrana plasmática presenta cara ao interior uns pregamentos chamados mesosomas, onde se realiza a respiración celular.

Non existen orgánulos só presentan ribosomas dispersos polo citoplasma, encargados da síntese de proteínas.

Algunhas poden ter cilios ou flaxelos.

7

ribosom as

parede bacteriana citoplasm a

mesosoma

flaxelo

cápsula

m em brana plasmática DNA circular

gránulos de reserva


4 - A célula eucariotaHai 1.500 millóns de anos xurdiron a partir dalgunhas células procariotas uns novos seres unicelulares cunha estrutura máis complexa que recibiron o nome de eucariotas (células con núcleo verdadeiro).

As células eucariotas son máis complexas que as procariotas. Nelas desenvolvéronse membranas que delimitan compartimentos dentro da célula. Unha delas, a membrana nuclear, envolve ao material xenético, diferenciando o núcleo do resto dos compoñentes celulares. En todas as células eucariotas distínguense:

Membrana celular: envoltura que rodea a célula.

Citoplasma: espazo entre a membrana e o núcleo

Núcleo: contén o material xenético no seu interior e está separado do citoplasma pola membrana nuclear.

4.1.- Forma e tamaño

A forma e o tamaño das células eucariotas son moi variables. O tamaño oscila desde unhas milésimas de milímetro (µm) ata as visibles a simple vista, como os ovos das aves, pero polo xeral teñen tamaños microscópicos.

A forma está condicionada pola función que realizan, polo que hai células esféricas, poliédricas, con forma de estrela, como fíos, etc. A meirande parte dos seres eucariotas son pluricelulares. As células que os constitúen están especializadas; é dicir, a forma das súas células está relacionada coa función que desempeñan.

Tamaño das células

Bacterias 1 – 5 µm

Hemacía 7 µm

Neurona 120 – 126 µm

Amiba 1 mm

Óvulo de galiña 3 cm

Óvulo de avestruz 10 cm

Neurona de balea 30 m

1 mm = 103 µm

8

Formas celulares: a) Neurona. b) Espermatozoide c) Célula da parede intestinal. d) Célula ósea e) Célula muscular f) Leucocito g) Célula vexetal (epiderme)

membrana

núcleo

citoplasma

Célula eucariota animal

Célula eucariota vexetal


4.2.- Estrutura das células eucariotasMembrana celular ou plasmática: límite propio da célula. Posúe mecanismos para que os nutrientes e os produtos de refugallo poidan pasar a través dela, como a presenza de poros (uns buracos na membrana). Xa que logo, a súa función é a de delimitar e protexer a célula separándoa do medio onde se encontra, ademais de permitir a entrada e saída de substancias nutritivas, indispensables para realizar as funcións vitais.

Núcleo: limitado por unha membrana dobre, nel gárdase o DNA da célula, que contén o “programa” específico de cada célula ou ser vivo. A súa función é conservar e transmitir a información xenética na reprodución celular e regular o funcionamento da célula.

Citoplasma: espazo delimitado polas membranas celular e nuclear. Forma o auténtico “corpo” da célula, e contén un líquido en que flotan e se moven diferentes orgánulos.

Orgánulos celulares: compartimentos especializados en realizar unha función concreta. Son os seguintes:

Mitocondrias: orgánulos de dobre membrana en que se realiza a respiración celular, é dicir, a reacción de substancias orgánicas (nutrientes) co osíxeno, producindo a enerxía necesaria para realizar as funcións vitais da célula.

Ribosomas: partículas de pequeno tamaño encargadas de fabricar as proteínas seguindo as instrucións do DNA.

Retículo endoplasmático: conxunto de tubaxes que se estende polo citoplasma. Realiza tres funcións: fabricación ou síntese de lípidos e proteínas; almacenaxe de substancias e comunicación ás zonas da célula. Pode levar pegados nas súas paredes ribosomas, e entón se chama retículo endoplasmático rugoso3.

Aparato de Golgi: pequenos sacos aplanados onde as substancias fabricadas no retículo endoplasmático acaban de formarse e finalmente se introducen en vesículas (bolsas), normalmente para seren segregadas ao exterior ou para formar lisosomas.

3 Se non presenta ribosomas adheridos á membrana denomínase Retículo endoplasmático liso

9

Retículo endoplasmático rugoso

Aparato de Golgi

proteínas

membranas

ribosomas


Todos estes orgánulos son comúns a todas as células eucariotas. Porén existen certas diferenzas entre as células eucariotas animais e as células eucariotas vexetais ao presentar algúns orgánulos exclusivos delas.

Orgánulos exclusivos das células animais:

Centrosoma: orgánulo formado por un par de cilindros ou centríolos constituídos por tubos de proteínas. Teñen diversas funcións como facer de esqueleto da célula ou intervir na división celular.

Os cilios e flaxelos son orgánulos vibrátiles, responsables dos movementos da célula, que están relacionados cos centriolos. Os cilios son pequenos e numerosos e os flaxelos son poucos (xeralmente un) e longos.

Lisosomas: pequenas vesículas con encimas (un tipo de proteínas) dixestivos, capaces de destruír as partículas procedentes do exterior, así como os orgánulos en desuso.

10

Centrosoma

Mitocondria

Cilios Flaxelo Corte transversal


Orgánulos exclusivos das células vexetais:

Parede celular: cuberta ríxida que dá forma e protección a célula vexetal, envolvendo a membrana celular. Está formada fundamentalmente por celulosa (un glícido).

Cloroplastos: orgánulos de dobre membrana nos que se realiza a fotosíntese, é dicir, a obtención de materia orgánica nova a partir de moléculas inorgánicas utilizando a enerxía da luz solar.

Vacúolos: sacos de grande tamaño que almacenan diferentes tipos de substancias.

Nas seguintes páxinas web atoparás animacións e información sobre:

Tamaño das células: http://www.cellsalive.com/howbig.htm (En inglés)

Estrutura da célula:

http://www.cellsalive.com/cells/3dcell.htm (En inglés)

http://www.johnkyrk.com/CellIndex.esp.html

11

http://www.johnkyrk.com/CellIndex.esp.html

http://www.cellsalive.com/cells/3dcell.htm

http://www.cellsalive.com/howbig.htm


12

Célula eucariota animal

Célula eucariota vexetal


5 - O núcleo e o ciclo celular

A célula é a unidade reprodutora dos seres vivos. Ao longo da súa vida as células nútrense e aumentan de tamaño. Cando unha célula alcanzou o tamaño axeitado normalmente dá lugar a dúas células semellantes á célula orixinal. O período de tempo desde que unha célula “nace” ata que se reproduce coñécese como ciclo celular.

O ciclo celular consta de dous períodos:

Interfase: é o período máis longo do ciclo celular, e nel a célula aumenta de tamaño e duplícase o material xenético ou DNA.

División celular: a célula divídese e orixina dúas células, é dicir, reprodúcese.

O núcleo celular presenta un aspecto moi diferente en estado da célula en interfase e en división.

5.1.- O núcleo en interfase

O núcleo ocupa xeralmente o centro da célula, pero pode estar desprazado, como sucede nas células vexetais. A súa forma predominante é a esférica, pero poden variar tanto a forma como o tamaño dunhas células a outras.

O núcleo é o compoñente máis importante da célula xa que contén a información xenética de cada célula e, xa que logo, de cada individuo.

Podemos diferenzar no núcleo: a membrana nuclear, o nucleoplasma, os nucleolos e a cromatina.

A membrana nuclear posúe poros que permiten o intercambio de sustancias entre o citoplasma e o interior do núcleo.

O nucleoplasma é a porción de citoplasma rodeada pola membrana nuclear; constitúe o medio interno do núcleo.

O nucléolo está formado por RNA e proteínas. A súa función é formar os ribosomas.

A cromatina é unha substancia composta por proteínas e DNA. Cando a célula ten que dividirse, a cromatina condénsase e dá lugar a unhas estruturas chamadas cromosomas.

13

Esquema da estrutura do núcleo celular en interfase

REG

membrana nuclear

nucléolo

nucleoplasmacromatina


O compoñente maioritario do núcleo é o ácido desoxirribonucleico ou DNA, que contén a información necesaria para realizar todas as funcións celulares. O DNA ten unha estrutura formada por dúas cadeas de nucleótidos4 dispostas nunha dobre espiral.

O DNA en interfase organízase formando a cromatina, un conxunto de fibras ou moléculas de DNA disperso polo núcleo. Neste período as fibras de DNA duplícanse, é dicir, á fin da interfase hai dúas copias exactas de cada molécula de DNA.

5.2.- O núcleo en división

Durante a división celular cada molécula de ADN da cromatina coa súa correspondente copia organízase empaquetándose (véxase o debuxo inferior) ata facerse visibles ao microscopio como uns bastonciños dobres, chamados cromosomas.

Xa que logo, a cromatina e os cromosomas son a mesma substancia (DNA) pero con distinto grao de empaquetamento.

Cada cromosoma ten dúas moléculas idénticas (cromátidas) como resultado da duplicación do ADN en interfase, unidas por unha rexión moi estreita, o centrómero.

Un xene é un pequeno fragmento de ADN que contén a información necesaria para que se exprese un determinado carácter nun individuo (por exemplo a cor de ollos). As manifestacións dun xene (por exemplo cor de ollos azuis) chámanse alelos.

O conxunto dos xenes dun organismo denomínase xenoma.

4 Os nucleótidos son as unidades básicas que constitúen os ácidos nucleicos. Cada nucleótido, á súa vez, está constituído por tres moléculas simples.

14


5.3.- O cariotipoÉ o conxunto de cromosomas dunha célula ou dunha especie. Tamén se utiliza este termo para referirse á disposición ordenada destes cromosomas segundo o seu tamaño e forma.

No cariotipo distínguense dous tipos de cromosomas:

Heterocromosomas ou cromosomas sexuais: é un par de cromosomas moi diferentes un do outro e interveñen na determinación do sexo. Un deles denomínase X e o outro Y. Nas persoas, as mulleres (♀) teñen dous cromosomas X, son XX; mentres que os homes (♂) teñen un cromosoma de cada tipo, son XY.

Autosomas: constitúen o resto dos cromosomas e son iguais nos dous sexos.

As células dos organismos da mesma especie teñen o mesmo número de cromosomas e estes teñen un tamaño e unha forma característica. As células humanas posúen 46 cromosomas, dos que 22 pares son autosomas e un par son cromosomas sexuais.

Na seguinte táboa amósase o número de cromosomas característico de varias especies animais.

Especie Mosca Pomba Caracol Gato Porco Can Ovella

Número de cromosomas 5 16 24 38 40 78 54

5.4.- Células diploides e células haploidesSe realizamos o cariotipo dunha célula animal ou vexetal, obsérvase que está formado normalmente por parellas de cromosomas morfoloxicamente similares; os cromosomas do par denomínanse cromosomas homólogos, e as células que teñen os cromosomas por pares denomínanse células diploides e represéntase por 2n. As células que só teñen unha serie de cromosomas denomínanse células haploides, e represéntase por n.

Os cromosomas homólogos conteñen información para os mesmos caracteres, aínda que estes non teñen por que ser iguais, xa que cada cromosoma homólogo do par procede dun proxenitor. Por exemplo, na especie humana cada célula diploide contén 23 cromosomas de orixe materna e outros 23 de orixe paterna, que foron achegados polos gametos feminino e masculino, respectivamente, na fecundación.

15

Cariotipo humano (de varón), observa que os cromosomas están agrupados por parellas


6 - A célula divídeseTodas as células que forman o corpo dun organismo proceden de divisións sucesivas do cigoto5 durante o desenvolvemento embrionario, e en todas elas pódese comprobar que o cariotipo é idéntico.

Existen dous procesos de división que garanten o mantemento do número de cromosomas da especie: a mitose e a meiose.

6.1.- MitoseA división celular por mitose é un proceso común a todo tipo de células eucariotas, mediante o que se asegura que as células fillas reciban os mesmos cromosomas que a célula nai e, xa que logo, a mesma información xenética.

Nos unicelulares, cando unha célula se divide reprodúcese tamén o individuo. Pero nos pluricelulares a reprodución por mitose ten como finalidade soamente o crecemento do individuo. De igual xeito, serve para repor os tecidos que estean danados ou vellos e, así, as novas células son idénticas ás que se substitúen.

O proceso da mitose é un proceso continuo pero para o seu estudo agrúpase en catro fases:

Profase: a cromatina que estaba dispersa no núcleo organízase e condénsase, e fanse visibles os cromosomas. Como sabemos, os cromosomas son dobres, formados por dúas cromátidas idénticas, e unidos polo centrómero. A membrana nuclear desaparece e os cromosomas dispérsanse por toda a célula.

Metafase: os cromosomas dispóñense no plano central da célula arrastrados polos fíos do fuso mitótico.

Anafase: en cada cromosoma os centrómeros escíndense e as cromátidas sepáranse. A cromátida de cada cromosoma diríxese a un polo oposto da célula. Ao final da anafase non só haberá o mesmo número de cromátidas en cada extremo, senón tamén unha de cada cromosoma.

Telofase: fórmase unha nova membrana nuclear rodeando a cada grupo de cromátidas (cromosomas fillos) en cada polo da célula.

Logo de finalizada a división do núcleo por mitose, o citoplasma divídese englobando cada un dos núcleos, e complétase así a división celular.

5 O cigoto é a célula resultante da fusión (fecundación) do núcleodo óvulo e o núcleo do espermatozoide.

16


6.2.- MeiosePara que un organismo pluricelular con reprodución sexual se reproduza teñen que ocorrer tres procesos diferentes:

Gametoxénese: formación dos gametos (haploides) a partir dunha célula diploide (célula xerminal).Durante esta fase ten lugar a meiose

Fecundación: dous gametos de distintos sexos xúntanse e orixinan unha nova célula denominada cigoto.

Desenvolvemento embrionario: procesos polos que un cigoto se transforma para dar un adulto. Ten lugar por sucesivas mitoses.

A fecundación implica un problema, xa que cada vez que se unen dous núcleos se unen dúas dotacións cromosómicas, porque se os adultos tiñan 46 cromosomas, o cigoto terá 92 e, polo tanto, dará lugar a novos adultos con 92 cromosomas, o que non pode ser, xa que se modificaría o número cromosómico da especie, e este número ten que permanecer estable.

Para manter esa estabilidade no número de cromosomas desenvolveuse un mecanismo especial de división celular, a meiose.

A división celular por meiose é un proceso que permite que se reduza o número de cromosomas á metade para formar os gametos e, así, ao fusionarse na fecundación, manter constante o número de cromosomas da especie. Por este tipo de división, a partir dunha célula diploide obtéñense catro células haploides (os gametos).

Na meiose, de cada célula nai obtéñense catro células fillas tras dúas divisións sucesivas da célula, pero só se produce unha duplicación do ADN no período anterior á meiose (interfase).

17

A mitose consiste na división da célula nai en dúas células fillas idénticas entre si e idénticas á célula nai, é dicir, co mesmo número de cromosomas e o mesmo contido xenético.

É un proceso que garante o reparto equitativo do DNA entre as células fillas

Ten lugar en todas as células do organismo agás nas células nai das células reprodutoras ou gametos.

Óvulo (n)

Espermatozoide (n)

Fecundación

Cigoto (2n)


En cada división celular da meiose prodúcense acontecementos similares á mitose, pero tamén outros moi diferentes que detallamos a continuación:

Primeira división meiótica

Diferénciase da mitose no seguinte:

Cada cromosoma emparéllase co seu homólogo e forma un grupo de catro cromátidas.No plano ecuatorial dispóñense as parellas de homólogos e non cromosomas individuais.Cada cromosoma homólogo na anafase migra a un extremo oposto, diferentemente á mitose, en que se separaban cromátidas.Fórmase unha nova membrana nuclear en cada polo da célula que rodea cada grupo de cromosomas, diferentemente á mitose, en que rodeaba a cada grupo de cromátidas.Ao final da primeira división meiótica obtéñense dúas células, coa metade de cromosomas que a célula nai, pero cada cromosoma ten dúas cromátidas. Non obstante, ao final da mitose obtíñanse dúas células cos mesmos cromosomas que a célula nai, pero as células fillas tiñan cromosomas cunha soa cromátida.

Segunda división meiótica

Ten lugar en cada célula filla da división anterior, xusto despois da primeira división. Os cromosomas que a inician están formados por dúas cromátidas e os acontecementos que teñen lugar son similares aos da mitose.

Na anafase 2 sepáranse as cromátidas de cada cromosoma homólogo e migran a extremos opostos da célula onde van ser rodeados por unha nova membrana nuclear.

Ao final da meiose obtéñense catro células, que conteñen a metade do número de cromosomas da célula orixe do proceso, é dicir, obtéñense catro células haploides.

18

2n nn

Primeira división meiótica

Segunda división meiótica

Esquema da meiose


Nas seguintes páxinas web atoparás animacións e información sobre:

O ciclo celular: http://www.cellsalive.com/cell_cycle.htm (En inglés)

A mitose: http://www.johnkyrk.com/mitosis.esp.html

A meiose: http://www.johnkyrk.com/meiosis.esp.html

7 - A enxeñaría xenética e as súas aplicacións

A enxeñaría xenética constitúe un campo con espectaculares avances nos últimos anos.

Basicamente, as investigacións céntranse nas modificacións do patrimonio xenético dos organismos, introducíndolles xenes que lles achegan novas características.

Denomínase organismo transxénico aquel cuxo xenoma foi modificado con xenes procedentes doutra especie.

As grandes áreas en que se empregan as técnicas de enxeñaría xenética son as seguintes:

Medicina e farmacoloxía: para a obtención de substancias terapéuticas como vacinas, hormonas humanas (como a insulina necesaria para os diabéticos), factores de coagulación para os hemofílicos, etc.

Agricultura: para a obtención de plantas transxénicas de maior rendemento, máis resistentes (áseca, ás pragas, ...) ou de mellor calidade nutricional.

Gandaría: a clonación de animais adoita ir asociada a enxeñaría xenética, na procura dunha mellora gandeira ou con aplicacións biomédicas.

Protección ambiental: co obxectivo de desenvolver novos organismos que colaboren na limpeza do ambiental.

19

A meiose consiste na división da célula nai en catro células fillas coa metade de cromosomas ca célula nai.

É un proceso que garante o mantemento do número de cromosomas característico da especie durante a reprodución sexual.

Realízase só nas células nai dos gametos.

http://www.johnkyrk.com/meiosis.esp.html

http://www.johnkyrk.com/mitosis.esp.html

http://www.cellsalive.com/cell_cycle.htm


7.1.- Aplicacións da enxeñaría xenética en microorganismosAplicacións médicas e farmacolóxicas. A técnicas de enxeñaría xenética do DNA recombinante permiten identificar e illar un xene concreto, xa coñecido e de efectos desexados, e transferirllo a unha célula doutra especie, xeralmente unha bacteria, que o incorporan como se fose propio, e serán estas bacterias as que fabriquen o produto desexado que codifica o xene.

Con esta tecnoloxía prodúcense moléculas por enxeñaría xenética moi útiles para a nosa especie, como a insulina, a hormona de crecemento ou proteínas sanguíneas: factores de coagulación, antibióticos, interferóns, e algunhas vacinas como as da hepatite A e B.

Aplicación ambiental. Cada vez é mais habitual o uso de microorganismos xeneticamente modificados para algunhas aplicacións ambientais: por exemplo, as bacterias utilizadas para a limpeza do vertido de fuel do Prestige nas nosas costas. Aínda que estas bacterias de forma natural xa degradan derivados do petróleo, a enxeñaría xenética confírelles unha maior resistencia a determinadas condicións ambientais da zona afectada.

Tamén se están a desenvolver novas técnicas de bacterias modificadas xeneticamente capaces de degradar residuos de orixe industrial, agrícola ou urbano, así como augas ou solos contaminadas con metais pesados. Estas últimas utilizáronse para descontaminar os arredores do parque Nacional de Doñana a raíz do accidente das minas de Aznalcóllar (1998).

7.2.- Aplicacións da enxeñaría xenética na agricultura: plantas transxénicasUnha planta transxénica é aquela á que se lle introduciu un xene procedente doutro organismo e que, logo de incorporado ao seu xenoma, modifica as súas características.

Deste xeito, as plantas transformadas presentan características como por exemplo:

Resistencia a parasitos ou a depredadores(como as eirugas e escaravellos), introducíndolles xenes que producen toxinas. Exemplo: millo transxénico.

Resistencia a herbicidas: a soia, o algodón e o millo resisten as altas concentracións de herbicidas que se botan nos campos para erradicar malas herbas.

Crecemento máis rápido ou adaptación a condicións ambientais adversas.

Segundo se identifiquen novos xenes, as plantas transxénicas poderán ser máis resistentes ao frío e á seca, ou tolerar solos salinos ou altamente contaminados. Mesmo se lles podería introducir xenes humanos, o que permitirá obter determinadas proteínas humanas de uso farmacolóxico.

Porén, existen activos detractores desta técnica que salientan os riscos para o medio e para a saúde das persoas, relacionados co descoñecemento das súas consecuencias:

Perda de biodiversidade. As plantas transxénicas poden invadir ecosistemas naturais e desprazar as plantas autóctonas.

“Salto” de xeito accidental dos xenes transferidos a outras especies silvestres. Poderían aparecer malas herbas resistentes a herbicidas ou bacterias patóxenas resistentes aos antibióticos.

Efectos prexudiciais para a saúde, como problemas alérxicos.

Repercusións socioeconómicas globais cara aos pequenos labregos.

20


7.3.- Aplicacións da enxeñaría xenética en animaisAs aplicacións da enxeñaria xenética en animais son diversas:

Mellora da produción gandeira. Estase a investigar para obter exemplares de animais de maior valor produtivo (maior produción de leite, mellor calidade da carne ou maior velocidade de medre).

Conservación de especies en perigo de extinción ou mesmo de animais de compañía.

Aplicación medica ou farmacolóxica:

Obtención de fármacos. Combinando a clonación coa modificación xenética, pódense obter clons de animais produtores de medicamentos, como por exemplo, clons de cabras que conteñen no seu leite proteínas medicinais para tratar determinadas enfermidades dos seres humanos.

Xenotransplantes: obtención de órganos animais (porcos) con xenes humanos para non ser rexeitados en transplantes.

Nutrición: animais con carnes e ovos con menos colesterol e graxas.

A manipulación xenética en animais, igual que nas plantas, abre un debate ético polas posibles repercusións sociais, económicas e sanitarias. Foi o caso das investigacións para xenotransplantes a partir de porcos, o que supuxo unha moratoria ao descubrirse que con frecuencia os porcos son portadores de virus que poderían provocar que algunha variante vírica poida afectar ao ser humano.

7.4.- A clonaciónClonar un organismo significa facer unha ou varias copias idénticas á orixinal. Distínguense dous tipos de clonación: a clonación reprodutiva e a clonación terapéutica. Estes procedementos están regulados por diferentes leis, xa que os mesmos son utilizados para diferentes propósitos.

7.4.a. Clonación Reprodutiva

A clonación reprodutiva lévase a cabo coa intención expresa de crear outro organismo. Este organismo pasará a ser o duplicado exacto dun que xa existe ou dun que existiu no pasado.

Como se leva a cabo?

A clonación reprodutiva realízase utilizando unha técnica coñecida como: Transferencia Nuclear Celular Somática (SCNT, polas súas siglas en inglés):

1. Tómase unha célula do organismo que deberá ser clonado e se remove o núcleo da mesma. 2. Extraése o material xenético do óvulo doado, polo cal quedará baleiro. 3. Dito núcleo será transferido dentro do óvulo baleiro que fora doado.4. Utilizando substancias químicas ou unha descarga eléctrica suave, o óvulo vése forzado a dividirse;

creando desta maneira un novo embrión. 5. Logo de isto, este embrión será implantado no útero do organismo hóspede

21


Para que se utiliza?

A clonación reprodutiva unicamente foi utilizada con fins investigativos, porén, as súas futuras implicacións están a tomar cada vez maior auxe e están a ser cada vez máis asombrosas. A clonación reprodutiva podería ser utilizada para volver a poboar especies en perigo de extinción ou para poder criar máis facilmente a certa clase de animais. Os usos da clonación reprodutiva tamén poderían incluír a produción de organismos que posúan características específicas, tales como: animais producidos mediante o uso de drogas, ou animais xeneticamente "únicos".

7.4.b. Clonación Terapéutica

A clonación terapéutica lévase a cabo, non para producir outro organismo, senón para colleitar células nai embrionarias que deberán ser utilizadas en tratamentos médicos. Las células nai embrionarias son aquelas que poden encontrarse dentro dos embrións en desenvolvemento.

As principais investigacións en clonación terapéutica humana van dirixidas a conseguir tecidos para transplante a persoas adultas, medicina reparadora, obviando o risco de rexeitamento.

Xa que logo, a clonación terapéutica só se diferencia da reprodutiva na súa finalidade: busca obter tecidos e órganos aptos para ser transplantados sen que sufran rexeitamento e non novos seres humanos. Tampouco sería necesaria a súa implantación no útero dunha nai de aluguer, xa que o desenvolvemento poderíase realizar in vitro

Como se leva a cabo?

A clonación terapéutica é un proceso moi similar ao da clonación reprodutiva, porén, en lugar de implantar un óvulo dividido no organismo hóspede, as células nai son extraídas e o embrión morre.

1. Extráese unha célula do paciente que require tratamento médico. 2. Extraése o núcleo de dita célula e insértase nun óvulo doado que se encontre baleiro.3. Realízase a división mediante o uso de substancias químicas especiais ou de corrente eléctrica. 4. As células nai embrionarias resultantes son extraidas deste embrión, e utilizadas para tratar ao

paciente que o necesite.

22

Extráese unha célula do corpo

Extráese o núcleo

Extráese un óvulo

Elimínase o núcleo

Transfírese o núcleo A ao óvulo baleiro B

Implántase o embrión na ovella C

Clon da ovella A


Xa que logo, a clonación terapéutica implica a destrución posterior do embrión clonado do que se extraíron as células nai, fonte dos tecidos para transplante.

Para que se utiliza?

A clonación terapéutica é utilizada para usos médicos. As células nai embrionarias que produce este tipo de clonación poden ser usadas para crear pel ou para tratar a vítimas de queimaduras, para pacientes que necesitan algún transplante de órganos, ou simplemente poden usarse ditas células para aquelas persoas que padezan algunha clase de dano na columna vertebral. E dado que as células proveñen do propio paciente, non hai posibilidade de que sexan rexeitadas polo organismo. A clonación terapéutica tamén pode chegar a axudarar aaquelas persoas que padezan enfermidades cardíacas, Alzheimer, ou Parkinson.

7.4.c. Argumentos a favor e en contra destas técnicas

Algúns argumentos expostos por quen se opoñen a estas técnicas:

É un aborto, o asasinato dun inocente. No futuro poderíanse encontrar outras curas que non requirisen células nai, ou que usasen células nai que non fosen óvulos, ou poderían administrarse medicinas para estimular ás neuronas ou outras células a que se reproducisen. Xa se conseguiu "reprogramar" as células nai da medula ósea humana en células nerviosas, e converter certas células nerviosas de rata en células nai. Fabricar clons atenta contra a dignidade humana, mesmo que non se pretenda que estes embrións se desenvolvan. Se o propósito dos cambios legais recentes en Inglaterra e nos EEUU é só facilitar a investigación, por que non limitarse a animais? Haberá mulleres que crean erroneamente que ao abortar están a axudar á ciencia, ou que se xustifiquen nisto.

23

Clonación terapéutica Reprogramación do núcleo

Óvulo Célula do corpo

Remoción do núcleo

Remoción do núcleo

O núcleo da célula do corpo insértase no óvulo

Logo, indúcese a célula clonada para que se desenvolva un embrión

Por últ imo “colléitanse” as células nai do embrión

Células da pel

Insétanselles xenes para inducir a reprogramación

As células reprogramadas presentan propiedades semellantes ás das células nai embrionarias


Os partidarios de desenvolver estas técnicas non se deixan convencer por estas razóns porque:

Investigar sobre estas técnicas axudará precisamente a encontrar procedementos substitutivos que doutra forma non se descubrirían ou se encontrarían máis tarde. En principio poderían usarse outras células nai humanas, como as da medula ósea ou o cordón umbilical. Pero na práctica hai problemas, tanto con humanos como con animais. As células nai adultas perden capacidades, e as que máis se prestan a estas manipulacións son os óvulos. Non se intenta clonar humanos; eses embrións non teñen ningunha posibilidade de desenvolverse por si sós (habería que implantalos nun útero). Os embrións usados ata agora nos experimentos proceden de fecundacións in vitro inviables, ben porque lles faltan cromosomas e xamais poderían desenvolverse ou ben porque tras unha análise xenética sábese que eses embrións crecerían tendo algunha enfermidade mortal. Polo tanto sería legal abortalos se estiveran nun útero, e non parece lóxico que o destruílos nun laboratorio sexa máis ilegal. Hai investigacións que se poden facer con animais, pero outras que non. En particular, hai moitas enfermidades humanas sen equivalente animal. Os comités que autoricen a realización de experimentos decidirán en cada caso se o uso de embrións humanos está xustificado ou non.

Na seguinte páxina web atoparás animacións e información sobre as técnicas de clonación:

http://www.elmundo.es/elmundosalud/documentos/2006/04/clonaciones.html

24

http://www.elmundo.es/elmundosalud/documentos/2006/04/clonaciones.html

unidade didáctica 5 -...

Documents