COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA BIOLOGÍA II GUÍA DE ACTIVIDADES DEL ALUMNO PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS CUARTO SEMESTRE FEBRERO DE 2016 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA FRANCISCO ARTURO VEGA DE LAMADRID Gobernador del Estado de Baja California MARIO GERARDO HERRERA ZÁRATE Secretario de Educación y Bienestar Social del Estado de Baja California HÉCTOR RIVERA VALENZUELA Subsecretario de Educación Media Superior, Superior, Formación Docente y Evaluación ARCELIA GALARZA VILLARINO Directora General del CBBC OMAR VELEZ MUÑOZ Director de Planeación Académica del CBBC BIOLOGÍA II Primera edición, febrero de 2014 Diseñado por: I.B.Q. Juanita Guadalupe Corrales Félix Mtra. Gricelda Cruces y Rojas Con el apoyo de: Ing. María Esthela Buenrostro Medina Biól. Roberto del Castillo Heredia Q.F.B. Luz Marina Silva Manzo Quím. Rosa Irene Ayala Rangel Biól. Idania Solorio Zavala Biól. Georgina Guadalupe Muñoz García Segunda edición, febrero de 2015 Actualizado por: I.B.Q. Juanita Guadalupe Corrales Félix Tercera edición, febrero de 2016 En la realización del presente material, participaron: JEFA DEL DEPARTAMENTO DE ACTIVIDADES EDUCATIVAS: Teresa López Pérez EDICIÓN, FEBRERO DE 2016 Gerardo Enríquez Niebla Diana Castillo Ceceña La presente edición es propiedad del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra. Este material fue elaborado bajo la coordinación y supervisión de la Dirección de Planeación Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California. Blvd. Anáhuac #936, Centro Cívico, Mexicali, B.C., México. www.cobachbc.edu.mx ÍNDICE PRESENTACIÓN COMPETENCIAS GENÉRICAS QUE EXPRESAN EL PERFIL DEL EGRESADO COMPETENCIAS DISCIPLINARES BÁSICAS DEL CAMPO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES BLOQUE I IDENTIFICAS LOS TIPOS DE REPRODUCCIÓN CELULAR Y DE LOS ORGANISMOS, Y SU RELACIÓN CON EL AVANCE CIENTÍFICO……………..2 BLOQUE II RECONOCES Y APLICAS LOS PRINCIPIOS DE LA HERENCIA ................... 52 BLOQUE III VALORAS LAS APORTACIONES MÁS RELEVANTES DE LA BIOTECNOLOGÍA ............................................................................... 103 BLOQUE IV DESCRIBES LOS PRINCIPIOS DE LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA Y LOS RELACIONAS CON LA BIODIVERSIDAD DE LAS ESPECIES……...128 BLOQUE V RECONOCES A LAS PLANTAS COMO ORGANISMOS COMPLEJOS DE GRAN IMPORTANCIA PARA LOS SERES VIVOS .................................. 172 BLOQUE VI CONOCES LOS PRINCIPIOS ESTRUCTURALES Y FUNCIONALES DE LOS SERES HUMANOS Y LOS COMPARAS CON OTROS ORGANISMOS DEL REINO ANIMAL ............................................................. 200 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 322 PRESENTACIÓN En el marco de la Reforma Integral de la Educación Media Superior, Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California (CBBC), se ha propuesto la meta de formar y consolidar el perfil de egreso en el bachiller, poniendo a disposición del alumno los elementos necesarios que le permitan crecer y desarrollar conocimientos, habilidades, actitudes y valores para poder enfrentar los retos de un mundo globalizado, vertiginoso, competitivo y complejo. Por tanto, es importante que el proceso educativo implemente estrategias que contemplen actividades de aprendizaje en diversos contextos y escenarios reales, donde el estudiante con creatividad, habilidad y destreza sepa desarrollar, movilizar y transferir las competencias adquiridas. En virtud de lograr lo anterior y consciente de la dificultad para que el alumnado tenga acceso a una bibliografía adecuada, pertinente y eficaz con el entorno socio-económico actual, el CBBC brinda la oportunidad a los estudiantes de contar con materiales didácticos para el óptimo desarrollo de los programas de estudio de las asignaturas que comprende el Plan de Estudios Vigente. Cabe subrayar que, dichos materiales son producto de la participación de docentes de la Institución, en los cuales han manifestado su experiencia, conocimientos y compromiso en pro de la formación de los jóvenes bachilleres. Los materiales didácticos se dividen en dos modalidades: Guía de Actividades del Alumno para el Desarrollo de Competencias, dirigida a las asignaturas de los Componentes de Formación Básica y Propedéutica, y Guía de Aprendizaje; para las capacitaciones del Componente de Formación para el Trabajo. Cabe señalar que, los materiales se encuentran en un proceso permanente de revisión y actualización por parte de los diferentes equipos docentes así como del equipo editorial. Las guías se pueden consultar en la página Web del CBBC: www.cobachbc.edu.mx en la sección alumnos / material didáctico. Es necesario, hacer énfasis que la guía no debe ser tomada como la única herramienta de trabajo y fuente de investigación, ya que es imprescindible que los estudiantes lleven a cabo un trabajo de consulta en otras fuentes bibliográficas impresas y electrónicas, material audiovisual, páginas Web, bases de datos, entre otros recursos didácticos que apoyen su formación y aprendizaje. COMPETENCIAS GENÉRICAS QUE EXPRESAN EL PERFIL DEL EGRESADO Las competencias genéricas son aquellas que todos los bachilleres deben estar en la capacidad de desempeñar, y les permitirán a los estudiantes comprender su entorno (local, regional, nacional o internacional e influir en él, contar con herramientas básicas para continuar aprendiendo a lo largo de la vida, y practicar una convivencia adecuada en sus ámbitos social, profesional, familiar, etc. Estas competencias junto con las disciplinares básicas constituyen el Perfil del Egresado del Sistema Nacional de Bachillerato. Se autodetermina y cuida de sí 1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos, teniendo en cuenta los objetivos que persigue. 2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros. 3. Elige y practica estilos de vida saludables. Se expresa y se comunica 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. Piensa crítica y reflexivamente 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. Aprende de forma autónoma 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. Trabaja en forma colaborativa 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. Participa con responsabilidad en la sociedad 9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo. 10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables. COMPETENCIAS DISCIPLINARES BÁSICAS DEL CAMPO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES 1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. 3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. 5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. 6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. 7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. 8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas. 9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos. 10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos. 11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. 12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. 13. Relaciona los niveles de organización Química, Biológica, Física y Ecológica de los sistemas vivos. 14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana. BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico BLOQUE I IDENTIFICAS LOS TIPOS DE REPRODUCCIÓN CELULAR Y DE LOS ORGANISMOS, Y SU RELACIÓN CON EL AVANCE CIENTÍFICO 1 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Bloque I IDENTIFICAS LOS TIPOS DE REPRODUCCIÓN CELULAR Y DE LOS ORGANISMOS, Y SU RELACIÓN CON EL AVANCE CIENTÍFICO. Al conocer los tipos de reproducción de los organismos podrás comprender la forma en que se perpetúan las especies, así como la manera en que la ciencia utiliza estos conocimientos para diferentes fines que podrás ver en este bloque. DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: -Reconoce la reproducción de los organismos como un mecanismo mediante el cual se perpetúan los seres vivos. Lee lo siguiente: Existen numerosos problemas que están dañando a nuestro planeta y atentando contra la biodiversidad, los cuales están estrechamente relacionados con problemas económicos y sociales, como: cambio climático, contaminación, adelgazamiento de la capa de ozono, enfermedades que ocasionan la muerte de muchas especies, destrucción de ecosistemas entre muchos otros que estudiaste en el último bloque de Biología I. Los diferentes tipos de reproducción celular: sexual y asexual, y los procesos de meiosis y mitosis permiten que se den los mecanismos para perpetuar la especie así como ser utilizados para el avance científico en beneficio de la sociedad. Observa las siguientes imágenes: Imágenes tomadas de: http://gnosisafta.files.wordpress.com,http://geoplanet.files.wordpress.com,http://4.bp.blogspot.com http://fuentesdeciencia.files.wordpress.com, http://2.bp.blogspot.com, http://ultimatumalatierra.files.wordpress.com,http://www.radiosantafe.com 2 http://www.contexto.com.ar BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Te has preguntado: ¡Con todas estas amenazas!, ¿cómo te explicas que siga existiendo la biodiversidad? ¿Qué mecanismos tiene la naturaleza para la preservación de las especies? COMPETENCIAS A DESARROLLAR: -Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. -Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. Actividad 1 Evaluación diagnóstica. Activo mi conocimiento previo. Organizados en equipos heterogéneos, realicen la siguiente lectura, definan y expliquen los términos que están en color azul y subrayados, atendiendo a las preguntas planteadas en el cuadro siguiente. Al finalizar la actividad, comenten en plenaria sus conceptos. Al terminar el bloque corrijan o confirmen sus respuestas. El domingo, la familia de Julissa, Roberto y la pequeña Marianela estaban mirando un documental sobre vida animal, en el que aparecían algunos felinos como: leones, pumas, tigres y gatos monteses. Julissa le pregunta a su padre: - ¿Por qué tienen parecido entre sí estos animales, a pesar de que son de especies diferentes? Su padre le contesta que porque son parientes cercanos y María pregunta: - ¿Qué es lo que determina que tengan características comunes? Roberto responde: - Lo acabo de estudiar en Biología, y su parecido está relacionado con el ADN que es material de la herencia. - También en el documental se habló de las aves: loros, cacatúas, palomas y pavorreales, entre otros. Se observó a una pareja que estaba en un nido empollando. Marianela pregunta: - ¿Por qué hay huevos en el nido? Su madre le responde que las aves por medio de huevos, se reproducen, pero que no todos los animales se reproducen por huevos, ya que existen diferentes tipos de reproducción. Luego observaron una gran jirafa está al lado de su cría. Marianela pregunta: - ¿En cuánto tiempo la jirafita será del tamaño de su mamá? Su padre le contesta que la pequeña jirafa aumentará de tamaño al llevar a cabo un proceso de crecimiento y requiere de varios años para llegar al tamaño de su madre. 3 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: ¿Qué es el ADN? ¿Qué es la reproducción? ¿Cuáles son los tipos de reproducción? ¿En qué consiste el proceso de crecimiento? OBJETO DE APRENDIZAJE Tipos de reproducción en los seres vivos. ¿Todos los seres vivos se reproducen de igual forma? Actividad 2 a) Divídanse por equipos bajo la coordinación del profesor, escriban el nombre del tipo de reproducción y cómo se lleva a cabo, consultando la lectura de apoyo No. 1. Al finalizar comenten su respuesta ante el grupo, tomando turnos y escuchando con atención las respuestas de los demás, ya que completarás tu ejercicio tomando notas de las explicaciones de los otros equipos. Tipo de reproducción asexual de las abejas: ¿Cómo se lleva a cabo? . . . . Tipo de reproducción asexual de la estrella de mar: ¿Cómo se lleva a cabo? . . . . 4 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Tipo de reproducción asexual de la ameba: ¿Cómo se lleva a cabo? . . . . Tipo de reproducción asexual de la levadura: a) b) ¿Cómo se lleva a cabo? c) . d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) o) p) q) r) s) . . . Tipo de reproducción asexual de los hongos: ¿Cómo se lleva a cabo? . . . . Tipo de reproducción asexual de las estrellas y las hidras: ¿Cómo se lleva a cabo? ______________________________________ . ______________________________________ . 5 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Tipo de reproducción de los pericos y los humanos: ¿Cómo se lleva a cabo? ______________________________________ . ______________________________________ . Lectura de apoyo No.1 Reproducción asexual Reproducción: Es la capacidad de los seres vivos para formar nuevos organismos con la finalidad de perpetuar la especie. Es decir, al originar nuevos seres iguales a ellos sustituyen a los que se mueren. Existen dos tipos de reproducción: la reproducción asexuada, por división de una célula preexistente en dos células hijas y la reproducción sexuada, por la fusión de dos células preexistentes. Reproducción asexual: Es aquella en la que un solo organismo se divide y forma dos o más organismos idénticos a su progenitor, no existen células especializadas o gametos sexuales. Es muy rápida y produce gran cantidad de descendientes idénticos y su información genética es igual a la célula de la cual se originan. Ejemplos: bacterias, algunos peces, hongos, clonación, estrellas de mar. Tipos de reproducción asexual: Organismos unicelulares Bipartición Gemación Esporulación Organismos pluricelulares Gemación Regeneración Esporulación Reproducción vegetativa Fragmentación Partenogénesis 6 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico La célula se divide en dos partes y cada una da un individuo. http://almez.pntic.mec.es/~jrem0000/dpbg/4eso/tema5-6/c6-tipos%20rep%20asexual.jpg En el organismo se produce una yema (conjunto de células) que crecen y se pueden desprender del organismo que lo produce y originar un individuo independiente. http://almez.pntic.mec.es/~jrem0000/dpbg/4eso/tema5-6/c6-tipos%20rep%20asexual.jpg 7 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico La célula se divide varias veces y forman esporas todas iguales. http://almez.pntic.mec.es/~jrem0000/dpbg/4eso/tema5-6/c6-tipos%20rep%20asexual.jpg http://oronjaverde.blogspot.es/img/CicloHongo.gif 8 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico 4. División múltiple o fragmentación: Se presenta en organismos pluricelulares que crecen de nuevo a partir de una porción de su cuerpo que haya sido arrancada o perdida. Ejemplos: Las plantas pueden reestructurar los tallos, las hojas y las flores, siempre que sus raíces no hayan resultado destruidas. Los cangrejos pueden reemplazar sus patas rotas. Si una estrella de mar es rota a la mitad o fragmentada en cada uno de sus brazos, a partir de cada fragmento se forma una nueva estrella, lo mismo ocurre con los platelmintos, la lombriz de tierra. La reproducción vegetativa es similar, ya que es característica de las plantas, en las que la parte regenerada constituye otro individuo completo y semejante. Muchas especies de plantas, además de reproducirse sexualmente, pueden realizar este tipo de reproducción por medio de fragmentación, división, órganos o partes vegetativas como yemas, bulbillos, tubérculos, estolones, rizomas, etc. Es decir, nuevos individuos se forman a partir de trozos de organismos que ya existían. Funciona también como la regeneración en la cual el trozo que se desprende del organismo original lo hace de forma accidental (esquejes) y a partir de ahí se pueden formar nuevos seres vivos. http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema11/index.htm 5. Partenogénesis: Se caracteriza por la formación de un nuevo organismo a partir del desarrollo de un óvulo no fecundado. Ejemplo: las abejas durante el vuelo nupcial, un macho deposita sus espermatozoides en la reina que posee cientos de óvulos, algunos de éstos resultan fecundados y producen las abejas hembras, otros no son fecundados y sin embargo, producen los machos o zánganos, por tanto los zánganos constituyen la generación partenogenética. Otros organismos que se reproducen de esta manera son algunos gasterópodos, rotíferos, avispas, hormigas, varios reptiles y la pulga de agua. 6. Hermafroditismo: Es cuando un animal posee los aparatos reproductores masculino y femenino a la vez. Estos animales pueden autofecundarse, pero esto no sucede con 9 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico frecuencia. El caracol y la babosa son algunas de las especies animales que presentan hermafroditismo. Reproducción sexual en animales Requiere de dos progenitores, y siempre se producen dos hechos importantes: a. Fecundación: proceso en el que se unen las dotaciones genéticas de los padres (singamia de los núcleos), produciendo una nueva combinación genética, se forma un cigoto diploide. b. Meiosis: división celular en la cual una célula diploide (2n) forma cuatro células haploides (n) equilibrando la duplicación cromosómica producida por la singamia. Este mecanismo provee de nuevas combinaciones genéticas por medio de: - Entrecruzamiento (crossing over) con el intercambio de porciones de ADN de cromosomas homólogos. - Segregación al azar de los cromosomas. En la reproducción sexual existe fusión de gametos de diferente sexo óvulos (femeninos) y los espermatozoides (masculinos) que suelen formarse en individuos diferentes (machos y hembras) aunque existen animales que pueden producir los dos tipos de gametos (hermafroditas). Al unirse los gametos se origina un cigoto. Los animales se reproducen sexualmente. Para ello cuentan con: 1º. Células sexuales o gametos que se producen en las gónadas. Estas células son los óvulos (femeninos) y los espermatozoides (masculinos). http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesalfonso_romero_barcojo/trabajos_alumnado/reproduccion/imagenes_la_repro duccion/rep01.jpg Suelen formarse en individuos diferentes (machos y hembras) aunque existen animales que pueden producir los dos tipos de gametos (hermafroditas). 10 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico 2º. La fecundación de los gametos produce una célula huevo o cigoto. La fecundación es la unión del óvulo con el espermatozoide. Esta fecundación puede darse dentro de la madre (interna) o en el exterior (externa). Fecundación interna: En los animales terrestres, la fecundación se realiza en el interior del cuerpo de la hembra. El macho deposita los espermatozoides dentro del cuerpo de la hembra y allí se unen con los óvulos. El resultado de la fecundación es la formación de una célula llama huevo o cigoto. La fecundación interna es típica en las hembras ovíparas de las aves y los reptiles y en las hembras vivíparas de los mamíferos. Fecundación externa: En los animales acuáticos como los peces, crustáceos, anfibios, la fecundación se realiza en el agua. Tanto el macho como la hembra, liberan sus gametos en el agua, es decir la hembra pone sus huevos en el fondo del agua y el macho emite esperma sobre ellos quedando así fertilizados, y la fecundación se realiza fuera del cuerpo de la madre. El embrión se desarrolla progresivamente, nutriéndose a partir de las reservas de un saco vitelino que posteriormente es reabsorbido por el cuerpo del pez. 11 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico 3º. El desarrollo del cigoto se pude dar en el interior de la madre (vivíparos) o en el interior de un huevo (ovíparos). 4º. El desarrollo del embrión puede ser: Directo: Del embrión sale un individuo similar a sus padres como en mamíferos, aves y reptiles. http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200704/18/ecologia/20070418klpcnaecl_101.Ees.SCO.pn g http://www.enlineadirecta.info/fotos/feto.jpg http://www.peatom.info/images/2009/04/19/feto1.galeria.jpg http://img215.imageshack.us/img215/2951/saliendodelhuevoclubxg1.jpg 12 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Indirecto: Del cigoto sale una larva que tras una metamorfosis llegará a ser adulto (anfibios o mariposas). 5º. Los individuos resultantes no son idénticos a sus padres puesto que tienen los caracteres mezclados entre ambos. ¿Cómo se pueden llevar a cabo? ¿Qué estructuras realizan esta función? DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: Identifica la reproducción celular asexual como la base para la conservación de las características del organismo, y a la reproducción celular sexual como la base para la conjugación de las características de la especie. OBJETO DE APRENDIZAJE Estructuras químicas y biológicas involucradas en la reproducción celular 13 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Actividad 3. Lee el siguiente texto y contesta los ejercicios que se te piden: ADN La estructura de doble hélice del ADN, que los investigadores James Watson y Francis Crick propusieran en 1953 proporcionó respuestas a muchas preguntas que se tenían sobre la herencia. Predijo la autorreplicación del material genético y la idea de que la información genética estaba contenida en la secuencia de las bases que conforman el ADN. Más aún, con el correr de los años y de las investigaciones, se pudo determinar que todos los seres vivos contienen un ADN similar, formado a partir de las mismas unidades: los nucleótidos. Un error típico que se puede encontrar en los medios, incluso en los autocalificados como serios, es el de llamar código. Función del ADN El ADN tiene la función de "guardar información". Es decir, contiene las instrucciones que determinan la forma y características de un organismo y sus funciones. Además, a través del ADN se transmiten esas características a los descendientes durante la reproducción, tanto sexual como asexual. Todas las células, procariotas y eucariotas, contienen ADN en sus células. En las células eucariotas el ADN está contenido dentro del núcleo celular, mientras que en las células procariotas, que no tienen un núcleo definido, el material genético está disperso en el citoplasma celular. El ADN se compone de dos cadenas, cada una formada por nucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, está compuesto por un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas son cuatro: adenina (A), timina (T), citosina (C), y guanina (G), y siempre una A se une a una T y una C se enfrenta a una G en la doble cadena. Las bases unidas se dice que son complementarias. El ADN adopta una forma de doble hélice, como una escalera caracol donde los lados son cadenas de azúcares y fosfatos conectadas por "escalones", que son las bases nitrogenadas. La doble hélice de ADN con las bases nitrogenadas complementarias que se ubican hacia dentro y establecen uniones no covalentes (o fuerzas de atracción) entre sí que mantienen la estructura de la molécula. Las desoxirribosas (azúcares) y los grupos fosfato constituyen las columnas de la molécula. 14 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico La molécula de ADN se asocia a proteínas, llamadas histonas, y se encuentra muy enrollada y compactada para formar el cromosoma. Esta asociación de ADN y proteínas se conoce como cromatina. La cromatina puede estar enrollada en mayor o menor grado, dependiendo de la etapa en que se encuentra la célula; por ejemplo, cuando el ADN se ha duplicado antes de que la célula se divida, la cromatina se compacta en su mayor grado, y como resultado se pueden visualizar los cromosomas duplicados al microscopio como corpúsculos con forma de X. El ADN está organizado en cromosomas. En las células eucariotas los cromosomas son lineales, mientras que los organismos procariotas, como las bacterias, presentan cromosoma circular. Para cada especie, el número de cromosomas es fijo. Por ejemplo, los seres humanos tienen 46 cromosomas en cada célula somática (no sexual), agrupados en 23 pares, de los cuales 22 son autosomas y un par es sexual. Una mujer tendrá un par de cromosomas sexuales XX y un varón tendrá un par XY. http://adnestructurayfunciones.files.wordpress.com/2009/09/enlaces_hidrogeno.jpg http://profejeremias.jimdo.com/lyc%C3%A9e-jean-d-alembert/1-re-s/ ¿Cómo se interpretan las instrucciones escritas en el ADN? La información está guardada en el ADN en el código de secuencia de bases A, T, C y G que se combinan para originar "palabras" denominadas genes. Los genes son fragmentos de ADN cuya secuencia de nucleótidos codifica para una proteína. Es decir que a partir de la información "escrita" en ese fragmento de ADN se fabrica (sintetiza) un tipo particular de proteína. Aunque, en realidad, los genes también llevan la información necesaria para fabricar moléculas de ARN (ribosómico y de transferencia) que intervienen en el proceso de síntesis de proteínas. El ARN (ácido ribonucleico) es una molécula con una estructura similar al ADN. Un gen no es una estructura que se vea sino que se define a nivel funcional. Es una secuencia que va a empezar en algún lugar del ADN y va a terminar en otro. Para conocer un gen se secuencia, se determina la cantidad de los nucleótidos que lo forman y el orden en que se ubican. 15 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Todas las células de un organismo tienen el mismo genoma, o conjunto de genes. Pero, en cada célula se expresan los genes que se usan. Por ejemplo, aunque una célula de la piel tiene toda la información genética al igual que la célula del hígado, en la piel sólo se expresarán aquellos genes que den características de piel, mientras que los genes que dan características de hígado, estarán allí "apagados". Por el contrario, los genes que dan rasgos de "hígado" estarán activos en el hígado e inactivos en la piel. Lo que no se usa se encuentra mayormente compactado. Este empaquetamiento puede ser temporal o definitivo. Tomado de: http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_03.asp?cuaderno=3 a) Escribe el nombre de los componentes de la molécula de ADN: 1 2 3 4 5 6 Imágenes tomadas de: http://www.ecogenesis.com.ar/imagenes/ADN2.jpg b) Basándote en la lectura contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: ¿Cuál es la función del ADN? ¿Qué forma presenta el ADN? ¿Qué es un nucleótido de ADN? ¿Cuáles son las bases nitrogenadas del ADN y cómo se unen entre las dos? ¿Cómo se llaman las proteínas que se encuentran en el ADN? ¿Qué es la cromatina? ¿Cómo son los cromosomas de las células procariotas? ¿Cómo son los cromosomas de las células Eucariota? El material del que están formados los organismos ¿Por qué los hijos se parecen a sus padres y, sin embargo, son diferentes? ¿Cuál es la razón por la que podemos reconocer a las diferentes especies y variedades de animales y plantas? 16 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico c) Une los puntos que aparecen a continuación y señala sus componentes, consultando la lectura de apoyo No. 2. ¿Conoces la estructura que se formó? _______________________________________________ ¿Cuál es su nombre? _______________________________ ¿Qué sucedería si no se diera el proceso de reproducción, existiría vida en el planeta? ___________________________________________________ ___________________________________________________ d) Reflexiona y contesta de manera individual las siguientes preguntas: ¿Qué importancia tiene la reproducción? ___________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Al terminar comenta tus respuestas con el resto del grupo, tomando turnos con la coordinación y apoyo del profesor. Escucha con respeto y atención a tus compañeros. Lectura de apoyo No.2 Estructura del cromosoma Las características de forma, función y comportamiento de los organismos se transmiten de generación en generación a través de la información genética. La información sobre el tamaño, el color, el número de flores, de frutos, el funcionamiento de los sentidos y hasta la conducta de los organismos se encuentra depositada en el código genético. Al conjunto de caracteres transmisibles se conoce como genotipo y su manifestación (anatomía, fisiología y conducta) se conoce como fenotipo. Dentro del núcleo de las células de los seres vivos (con excepción de Arquea y Bacteria) se encuentran organelos con forma de bastones conocidos con el nombre de cromosomas (del griego cromo, color y soma cuerpo). Su nombre proviene de sus propiedades de tinción. Cada especie tiene un número característico de cromosomas. Algunas especies tienen pocos cromosomas mientras que otras tienen muchos; el maíz tiene 10 pares, algunas mariposas tienen más de 200 pares y los seres humanos tenemos 23 pares. Los cromosomas están formados por largas cadenas de moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN o DNA por sus siglas en inglés). Estas cadenas se dividen en segmentos funcionales con información particular conocidos como genes. El gen es la unidad de almacenamiento y transmisión de información de la herencia de las especies. 17 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Imágenes tomadas de: http://1.bp.blogspot.com/_Z8TFfYVS3WM/SKJDl4xdprI/AAAAAA AAAHU/ygqIwGiY5vY/s320/cromosomac.gif http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001832/leccion es/estructura_genoma.htm OBJETO DE APRENDIZAJE Ciclo celular ¿En qué consiste un ciclo celular? Actividad 4 Todos los seres vivos se reproducen, para generar descendientes y perpetuar las especies. ¿Pero qué sucede con las células del cuerpo, también se reproducen? Lee con atención el siguiente texto y contesta lo que se te pide. En la naturaleza los procesos son cíclicos: los organismos nacen, crecen se reproducen y mueren y este ciclo se repite una y otra vez. Cada uno de estos procesos tiene una serie de particularidades, por ejemplo para nacer se requiere que existan progenitores, dos progenitores si el organismo es resultado de una reproducción sexual, o un progenitor si es resultado de una reproducción asexual, otra particularidad es que los progenitores no pueden reproducirse inmediatamente después de nacer, requieren primero crecer y madurar para poder reproducirse. Planteamiento del problema: Los seres humanos se reproducen sexualmente. ¿Cómo se reproducen las células de nuestro cuerpo? ¿Cómo se preparan estas células para su reproducción? Redacta tu hipótesis la cual confirmarás o reestructurarás al terminar de estudiar el ciclo celular: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ La reproducción es una función básica de los seres vivos, es un proceso que les permite a las especies la continuidad de la vida tanto en el tiempo porque las perpetua, como en el espacio porque sustituye a los organismos que mueren y se mantiene el número de individuos. 18 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico La reproducción tiene una íntima relación con la transmisión de caracteres hereditarios y la evolución de las especies. En los organismos pluricelulares el proceso de división celular por el cual una célula da origen a dos células idénticas con igual dotación de cromosomas, se denomina mitosis. En el caso de las células somáticas humanas cada célula que se divide da lugar a dos células hijas con 46 cromosomas. Cuando no se manifiestan los fenómenos de la división, se dice que la célula está en el período de interfase, en el cual el ADN no está compactado y forma una fina red dentro del núcleo. La mayoría de las células del organismo se divide periódicamente (mitosis o meiosis), siendo notables excepciones las neuronas y las células musculares. Para lograr esta división, ocurren transformaciones y fenómenos que se suceden de manera cíclica, constituyendo lo que se denomina el ciclo celular. Ciclo celular Las células de los distintos organismos pasan durante su vida por distintos períodos, cada uno de ellos característico y claramente diferenciado. Cada tipo celular cumple con sus funciones específicas durante la mayor parte de su vida, creciendo gracias a la asimilación de materiales provenientes de su ambiente y con ellos sintetiza nuevas moléculas por medio de complejos procesos regulados por su material genético. Cuando una célula aumenta hasta llegar a un determinado tamaño, su eficiencia metabólica se torna crítica, entonces se divide. Las nuevas células originadas en esta división poseen una estructura y función similares a las células progenitoras, o bien derivadas de ellas. En parte son similares porque cada célula nueva, recibe aproximadamente la mitad de organelos y citoplasma de la célula madre, pero en términos de capacidades estructurales y funcionales lo importante es que cada célula hija, reciba una réplica exacta del material genético de la célula madre. A esta secuencia de fases se la denomina ciclo celular y en general consta de un periodo donde ocurre un importante crecimiento y aumento de la cantidad de organelos (interfase) y un periodo de división celular (mitosis o meiosis). 19 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico La interfase Durante ella, se producen también fenómenos a nivel nuclear imprescindibles para la división posterior. Cronológicamente podemos dividir la interfase en tres etapas G1, S y G2. El estado G1 quiere decir "GAP 1" (Intervalo 1). El estado S representa "Síntesis". Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN. El estado G2 representa "GAP 2 "(Intervalo 2). El estado M representa “mitosis” o “meiosis”. Es necesario señalar que existen excepciones a este ciclo, ya que no en todas las células los periodos tienen la misma duración. Incluso si consideramos una población celular homogénea (células del mismo tipo), existen variaciones particulares. Siempre que se habla de tiempos determinados, se hace considerando los promedios de cada tipo celular. En cierto momento del ciclo celular, la célula “decide” si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1, –el punto R ("restricción"), primer punto de control del ciclo celular –. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las células pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante días, semanas o años. La fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, que asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. En G2, existe otro punto de control en el cual la célula “evalúa” si está preparada para entrar en M (mitosis o meiosis). Este control actúa como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas células que hayan completado la duplicación de su material genético. El pasaje de la célula a través del punto R depende de la integración del conjunto de señales externas e internas que recibe. Regulación del ciclo celular ¿Cómo se controla la división celular (y de esta manera el crecimiento celular)?, es muy complejo. Los siguientes términos corresponden a algunos rasgos que son importantes en la regulación y lugares donde los errores pueden conducir al cáncer. El cáncer es una enfermedad dónde la regulación del ciclo celular sale mal y el crecimiento normal y comportamiento de la célula se pierden. KdC: (kinase dependiente de ciclinas, agrega fosfato a una proteína), junto con ciclinas son las mayores llaves de control para el ciclo celular, causando que la célula se mueva de G1 a S o G2 a M. FPM (Factor Promotor de la Maduración): incluye la KdC y ciclinas que desencadenan la progresión del ciclo celular. p53: Es una proteína que funciona bloqueando el ciclo celular si el ADN está dañado. Si el daño es severo esta proteína puede causar apoptosis (muerte celular). Los niveles de p53 están incrementados en células dañadas. Esto otorga tiempo para reparar el ADN por bloqueo del ciclo celular. Una mutación de la p53 es la mutación más frecuente que conduce al cáncer. Un caso extremo de esto es el síndrome de Li Fraumeni donde un defecto genético en la p53 conduce a una alta frecuencia de cáncer en los individuos afectados. 20 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico p27: Es una proteína que se une a ciclinas y KdC bloqueando la entrada en fase S. Investigaciones recientes (Nat. Med.3, 152 (97)) la prognosis del cáncer en el seno está determinado por los niveles de p27. Reducidos niveles de p27 predicen un mal resultado para los pacientes de cáncer en el seno. http://www.genomasur.com/lecturas/Guia12a.htm http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/cells2.html http://www.fisicanet.com.ar/biologia/informacion_genetica/ap1/ciclo_celular03.jpg Lectura complementaria Ciclo celular http://sciencestage.com/uploads/text/4HJWihRS3BvCBlnnmQe1.pdf Video Ciclo celular: http://www.youtube.com/watch?v=AcKYqRJ8VF8 http://www.youtube.com/watch?v=mMncJS4nJ74&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=_LRxFc21oXk a) Escribe tu conclusión respecto a la importancia del ciclo celular: d) En las líneas del esquema coloca el número 1 al o los sucesos de la interfase y el 2 a lo que corresponda a la mitosis. 21 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico e) Se enlistan a continuación una serie de eventos del ciclo celular, requieres darles la secuencia correcta, colocando números del 1 en adelante. Al terminar la actividad a nivel grupal se verificarán las respuestas, para ello, intercambia tu ejercicio con uno de tus compañeros (coevaluación). Una vez que tu compañero evaluó tu ejercicio, si es necesario, realiza las correcciones. ( ( ) ) ( ) ( ( ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) ) ) La fase G0 es una fase de reposo Es la segunda restricción que asegura que los cromosomas se dupliquen solamente una vez en el ciclo celular Está constituida por G2 y célula crece, aumentan el número de organelos y se prepara la división. Inicio del ciclo celular Es la primera restricción. Se lleva a cabo la duplicación del ADN y la síntesis de histonas, en S Es la tercera restricción que evalúa si la célula ya está preparada para la división. Está constituida G1 Inicia la meiosis o mitosis. Los cromosomas se condensan. Mitosis: ¿cuál es su función? Lee lo siguiente y comenta tus dudas al respecto: Proceso de mitosis Durante la interfase, el núcleo eucariótico aparece encerrado dentro de la membrana nuclear, con el nucléolo perfectamente diferenciado y con una fibra de cromatina, fácilmente observable por su facilidad para teñirse. La fibra de cromatina contiene el ADN y las proteínas asociadas al mismo, su aspecto es similar al de una madeja de hilo o lana, totalmente indiferenciado. Es una fibra muy larga y fina, aunque al microscopio óptico es imposible diferenciarlo, realmente esta fibra está organizada en unas estructuras individuales que son los cromosomas, lo que ocurre es que al estar desespiralizados y descondensados dentro del núcleo, parece como si todo fuera una estructura única. Cromatina y cromosoma son genéticamente lo mismo, material hereditario, ADN unido a proteínas, sin embargo: los cromosomas sólo se organizan si la célula realiza la mitosis. Aunque la mitosis es un proceso continuo se acostumbra a dividirlo, para su estudio y reconocimiento, en cuatro fases distintas llamadas: profase, metafase, anafase y telofase. SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MITOSIS - A nivel genético representa un sistema de reparto equitativo e idéntico de la información genética. Ambas células hijas tendrán la misma información genética. - A nivel celular la mitosis permite la perpetuación de una estirpe celular y la formación de colonias de células (clones celulares). 22 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico - A nivel orgánico.- Mediante el proceso de la mitosis se lleva a cabo la reparación y regeneración tejidos, como son los casos de cicatrización y regeneración de la piel. La mitosis permite que todas las células de un organismo pluricelular, a excepción de las células sexuales, dispongan de idéntica información genética. La mitosis permite el crecimiento de los organismos pluricelulares por aumento del número de células que conforman su masa corporal constituida por los tejidos y los órganos que forman a los aparatos y sistemas. Tomado: http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/web/departamento/2BCH/PDFs/18Mitosis.pdf http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm Actividad 5 a) En forma individual, realiza una investigación documental sobre las etapas de la mitosis, detallando los sucesos que se llevan a cabo en cada una de ellas. Utiliza los esquemas del Apoyo No. 3. Consulta en textos de la biblioteca, o las páginas y videos que se recomiendan. Escribe los sucesos celulares de cada una de las etapas en los cuadros correspondientes y posteriormente discute la información recabada, escuchando con atención a tus compañeros y profesor. Páginas Web sobre Mitosis: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?GUID=38bd3b06-b982-47d8-8aa4c573a5c6a444&ID=136100&PT=1 http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/mitosis.htm Videos de Mitosis: http://fundacionannavazquez.wordpress.com/2008/04/29/las-etapas-de-la-mitosis/ http://www.youtube.com/watch?v=VlN7K1-9QB0 http://www.youtube.com/watch?v=m73i1Zk8EA0&feature=player_embedded (mitosis en tiempo real) http://www.youtube.com/watch?v=5uPC-HMFNMo&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=3KmzhpxIvZ8 http://www.youtube.com/watch?v=w4hey-7-sTg http://www.youtube.com/watch?v=6oAyXeQa1EU&feature=related b) Sintetiza la información y escríbela en los siguientes cuadros para cada etapa. PROFASE 23 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico METAFASE ANAFASE TELOFASE 24 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Esquemas de apoyo No. 3. Mitosis. http://normaverobiologia.webs.com/apps/blog/?view_type=0 c) De manera individual encuentra en la siguiente sopa de letras los conceptos característicos del proceso de mitosis. Elabora un glosario, agregando la definición de todos los conceptos claves en el proceso de la definición te ayude a comprender mejor el proceso. 25 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Puedes verificar tus conocimientos, realizando los ejercicios interactivos sobre mitosis de las siguientes páginas Web: http://www.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Media/JuegosBID/Ahorcado120/index.html http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/Tema4_1b/mitosis3.htm http://www.iesjovellanos.com/departamentos/cienciasnaturales/1bach/activbioygeo1.htm# En los organismos pluricelulares ¿Qué importancia tiene el ciclo celular? Procesos de crecimiento, reparación y renovación celular ¿Cómo beneficia a mi organismo y al de otros seres vivos, el que se lleve a cabo el ciclo celular? Seguramente alguna vez te has encontrado o has visto alguno de los casos que aparecen en las fotografías. 26 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico ¿Te has preguntado, cómo sanan las heridas? Actividad 6. Lee el siguiente texto y explica alguna situación en la que después de haberte herido hayas sanado gracias al proceso de mitosis. Desde un punto de vista evolutivo un organismo unicelular es simplemente una estructura dentro de la cual se realizan las funciones vitales básicas de nutrición y reproducción. En los organismos pluricelulares los tejidos, órganos y sistemas se especializan en una función determinada y cada célula diferenciada se especializa para realizar una actividad concreta. Para un organismo pluricelular, la división celular es un mecanismo cíclico que ocasiona el aumento del número de células y con ello el crecimiento del individuo, además, las nuevas células lograrán una especialización y una funcionalidad concreta. Heridas y cicatrización El proceso de cicatrización se realiza regenerando la herida ya sea formando tejido igual al que fue dañado o tejido cicatricial. En el proceso de cicatrización primero se forma un coágulo, más adelante las células adyacentes inician la mitosis para generar nuevas células. La herida se contrae y, paulatinamente se va reduciendo la presencia vascular y de agua en el tejido granular, que gana en consistencia y se transforma finalmente en el tejido cicatricial. La epitelización cierra el proceso de curación de la herida. Este proceso incluye la reconstitución de las células epidérmicas a través de la mitosis y la migración celular, principalmente desde los bordes de la herida. Tomado de: http://cybertesis.unmsm.edu.pe/ 27 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Escribe tu anécdota y el proceso que se llevó a cabo para que sanaras. Una vez resulté herido con… ¿Qué tipo de reproducción celular se llevó a cabo para que sanara tu herida? Comenta con el grupo tu anécdota y conclusiones, participando propositivamente y escuchando con respeto y atención. Actividad 7. Realiza una práctica experimental. LABORATORIO DE BIOLOGÍA I MITOSIS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. - Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. - Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. - Sintetiza evidencias obtenidas en la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. - Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. Propósito: Diferenciar las etapas de la mitosis, mediante una actividad experimental. Materiales Puntas de raíces de cebolla Microscopio Pinzas de disección Vidrio de reloj Portaobjetos. Cubreobjetos. Navajas o bisturí Mechero Papel absorbente Sustancias Agua Alcohol ácido (3ml de HCl y 97 ml de etanol 95%) Solución de aceto-orceína Aceite de inmersión 28 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Nota: Si el laboratorio del plantel cuenta con preparaciones permanentes de meristemo de raíces de cebolla, no será necesario la actividad extraclase de esta práctica, ni la preparación de preparaciones temporales. En la preparación permanente se identificarán las fases de la mitosis. Planteamiento del problema: Todos los organismos pluricelulares: plantas y animales tienen la capacidad de crecer. ¿Mediante qué proceso lo llevan a cabo? ¿Cuál es tu hipótesis al respecto, donde anticipes los resultados esperados en el desarrollo experimental? ______________________________________________________________________. Procedimiento: Actividad extraclase: - Diez días antes de la práctica requieres preparar el material biológico (cebolla) que utilizarás en la práctica: Puedes trabajar con cebolla de bulbo pequeño o grande. Si la cebolla tiene raíces, quítalas. Colocar tres palillos de dientes a manera de tripié y colocar la cebolla dentro de un recipiente con agua. Cuidar que el agua toque la base de la cebolla, pero el resto de la cebolla no debe estar sumergido en el agua, ya que se pudriría. Dejar la cebolla en agua para que crezcan las raíces que se utilizarán en la práctica. http:// www.ucol.mx/acerca/coordinaciones/cgd/.../mbiologia1.doc http://labbio.bligoo.com/tag/celula http://comps.fotosearch.com/comp/UNN/UNN583/microscopio-industria-silla_~u13544540.jpg 29 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico En el laboratorio: - Con una navaja corta tres o cuatro raíces de la cebolla. Con las pinzas toma dos raíces (siempre por el extremo cortado y no por la punta). Colócalas en un vidrio de reloj que contenga alcohol ácido (aproximadamente 0.5 ml) y déjalas de 10 a 20 minutos, evita que la preparación se evapore. - Seca las raíces con un trozo papel filtro y colócalas en un portaobjetos. - Con una navaja corta las puntas de la raíces de la cebolla en unos 2 mm y desecha los sobrantes. Agrega una gota de aceto-orceína. - Coloca una de las puntas de la raíz sobre un portaobjetos, la otra punta de la raíz déjala para hacer otra preparación por si en la primera no salen los resultados esperados. - Coloca sobre el portaobjetos otro portaobjetos y con el pulgar presiona sobre el portaobjeto con la raíz. Con el papel absorbente, retira el exceso de colorante. Levanta cuidadosamente el portaobjetos superior y agrega otra gota de colorante. Coloca encima un cubreobjetos. - Pon la preparación cerca del calor de la lámpara y déjalo reposar por 5 minutos. - Observa al microscopio con el objetivo de 10X y busca células en mitosis. Con el objetivo de 40X identifica algunas fases de la mitosis. Agrega una gota de aceite de inmersión y posteriormente con el objetivo 100X identifica al menos dos fases de la mitosis, utiliza las microfotografías que se presentan en esta práctica. Elabora un esquema de cada una. - http://labbio.bligoo.com/tag/celula - Dibuja en tu cuaderno las observaciones realizadas en los objetivos de 10X, 40X y 100X. - http://www.vcbio.sci.kun.nl/eng/virtuallessons/mitostage/ 30 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico ¿La interfase es una de las etapas de la mitosis? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ¿Por qué? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Determina las características que te permitieron identificar cada fase y descríbelas en tu cuaderno. Principales características: Profase Metafase Anafase Telofase Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1.- ¿Qué tipo de reproducción realizan las células del pelo, de las uñas y de la piel? 2.- ¿En qué etapa del ciclo celular ocurre fase (s)? ¿En qué etapa del ciclo celular ocurre la mitosis? Más información sobre mitosis: http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mitosis/mitosis.htm Práctica alternativa de mitosis: http://www.youtube.com/watch?v=Qx3WfD6UrTM Elabora un reporte si el profesor te lo solicita donde expliques el desarrollo de la práctica, incluyendo tus conclusiones al respecto. 31 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Lista de cotejo para actividades experimentales Actividad Experimental No. Bloque: I Integrantes del equipo: Nombre de la actividad: Mitosis Fecha: Grupo: Equipo No. Aspectos a evaluar Sí No Observaciones 1. Se integran con facilidad en el equipo de trabajo del laboratorio y colaboran en la realización de la práctica. 2. Aplican las reglas de seguridad del laboratorio, utilizando con cuidado el material del laboratorio 3. Redactan una hipótesis que pueden comprobar, utilizando un criterio científico con respecto al proceso de mitosis. 4. Identifica y describe las etapas de la mitosis al observar al microscopio células vegetales o animales en división. 5. Los resultados, observaciones y conclusiones son claros y explican lo ocurrido y comprobado en el laboratorio. Contestan correctamente el cuestionario. OBJETO DE APRENDIZAJE Meiosis ¿Qué células llevan a cabo la meiosis? Reproducción sexual Proceso que origina nuevos individuos a partir de dos células reproductoras o gametos provenientes de dos progenitores de diferente sexo. La condición primordial para que se lleve a cabo esta reproducción es que se unan dos células especializadas y distintas llamadas células reproductoras o gametos, una proveniente de organismo macho y la otra de una hembra. La unión de los gametos da lugar a la formación de una nueva célula, cuyo desarrollo conduce a la formación de un nuevo individuo de la especie. En la reproducción sexual participan individuos de distinto sexo. Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: 32 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico ¿Cuáles son las características de la reproducción sexual? A nivel de cromosomas, ¿qué diferencia existe entre una célula somática y una célula sexual? ¿Por qué es necesaria la meiosis? Actividad 8. Define los siguientes conceptos en tu cuaderno, consultando la lectura que aparece a continuación, al terminar comenta con tus compañeros las definiciones y confirma o corrige tus respuestas al escuchar la retroalimentación del profesor: Número cromosómico, diploide, haploide, cromátida, homólogos, entrecruzamiento Meiosis Uno de los objetivos de la meiosis es la reducción cromosómica. Las células diploides se convierten en haploides. Otro de sus objetivos es establecer reestructuraciones en los cromosomas homólogos mediante intercambios de material genético. Por lo tanto, la meiosis no es una simple división celular. La meiosis está directamente relacionada con la sexualidad y tiene un profundo sentido para la supervivencia y evolución de las especies. A nivel genético, la meiosis es una de las fuentes de variabilidad de la información. La meiosis es un mecanismo indispensable para asegurar la constancia del número específico de cromosomas en los organismos sexuados. La meiosis a diferencia de la mitosis requiere de dos divisiones celulares para que se realice la reducción cromosómica, se le conocen como 1ª. división meiótica o meiosis I y 2ª. división meiótica o meiosis II. Cada división meiótica, consta de las etapas de la mitosis, pero en la 1ª división meiótica, existen diferencias. Primera división meiótica (Meiosis I) Profase I Los cromosomas homólogos se aparean (formando tétradas, ya que cada cromosoma tiene dos cromátidas), a este proceso se le llama sinapsis. Los cromosomas apareados forman quiasmas que son los puntos para intercambiar genes entre las cromátidas de cromosomas homólogos, proceso que se conoce como entrecruzamiento o crossing-over; el entrecruzamiento da por resultado la recombinación de genes. La envoltura nuclear se desintegra y se forman las fibrillas del huso acromático. 33 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico . Imagen tomada de: http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/meiosis.htm Metafase I Los cromosomas homólogos apareados (tétradas) se alinean en el ecuador de la célula y cada pareja de homólogos se fija por su centriolo a una fibra del huso acromático. Los cromosomas del par de homólogos, se acomodan “mirando” hacia polos opuestos de la célula. http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/meiosis.htm Anafase I Los cromosomas homólogos se separa y un miembro de cada par se dirige hacia cada uno de los polos de la célula. Las cromátidas hermanas no se separan. Telofase I Desaparecen las fibras del huso acromático. Se forman dos conjuntos de cromosomas en los polos de la célula, cada conjunto tien un miembro de cada par de homólogos. Los núcleos resultantes son haploides ya que contienen la mitad del número cromosómico, pero cada cromosoma tiene dos cromatidas. La citocinesis ocurre en esta etapa. Puede no existir interfase entre la meiosis I y la meiosis II, o bien, ser muy corta, pero en este periodo no se realiza duplicación del ADN. 34 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Segunda división meiótica (Meiosis II) 1) Profase II Si los cromosomas se desintegraron después de la telofase I, se condensan de nuevo. Las fibras del huso acromático se forman nuevamente y se desintegra la membrana nuclear. 2) Metafase II Los cromosomas (con dos cromátidas) se alínean en el centro de la célula, se fija un cromosoma en cada fibra del huso acromático. 3) Anafase II Las cromátidas de cada cromosoma se separan emigrando a polos opuestos. 4) Telofase II Se forman nuevamente membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. Cada cromosoma estará formado por una sola cromátida. Existe citosinesis. Al final de la meiosis se obtienen 4 células haploides (células sexuales o gametos). 35 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Audersirk, T., et al. Biología, La vida en la tierra. Pearson Educación de México, 2008 p. 210-211 Ya se ha visto que las dos divisiones meióticas reducen la cantidad de cromosomas del número diploide (2n) (dos juegos de cromosomas) al haploide (n) (un juego de cromosomas), lo que posibilita la unión de dos tipos diferentes de gametos para originar un cigoto diploide (con los dos juegos de cromosomas). Si la producción de gametos se hiciera por mitosis, la fusión de ellos duplicaría el número cromosómico del cigoto. Así, en la especie humana con 46 cromosomas por célula, la unión del óvulo y el espermatozoide daría lugar a un huevo con 92 cromosomas. Además de garantizar la permanencia del número específico de cromosomas, la meiosis es muy importante porque provee la continuidad del material hereditario de una generación a la siguiente y, a la vez, contribuye a crear variabilidad en la descendencia. El "entrecruzamiento" de los cromosomas paternos y maternos durante la profase I y la "combinación al azar" de esos mismos cromosomas en la metafase I, determinan la producción de una gran variedad de gametos por cada progenitor. Como los gametos masculino y femenino también se unen al azar para formar un cigoto, se puede afirmar que este proceso de fusión y la meiosis que le precede, son importantes fuentes de variabilidad dentro de las especies que presentan reproducción sexual. La variación en la descendencia constituye la base de los cambios evolutivos que ocurren con el tiempo. Los individuos que, por sus características hereditarias, pueden adaptarse mejor a las condiciones ambientales tienen mayores oportunidades de sobrevivir y dejar más descendientes que los individuos con rasgos hereditarios menos favorables. Tomado de: http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/CelulaDivision.htm Meiosis y variabilidad genética 36 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico La reproducción sexual introduce una importante proporción de variaciones genéticas. La variabilidad genética es una medida de la tendencia de los genotipos (conjunto de genes de un organismo) de una población a diferenciarse. Cuanto mayor sea la diversidad de gametos formadas en cada progenitor, mayor será la probabilidad de originar combinaciones diferentes por fecundación, y mayor será la diversidad de los descendientes. Una célula diploide, con 2 pares de cromosomas homólogos, originará por meiosis 4 gametos haploides (uno de la madre y otro del padre). En la Metafase I se va a determinar en qué sentido migrarán en la Anafase I. Existen dos opciones: a. Puede ocurrir que los 2 cromosomas paternos migren juntos a un polo y los dos maternos al opuesto. b. Puede ocurrir que migren al mismo polo el cromosoma materno del par homólogo y el paterno del par homólogo. Los otros cromosomas, migran al polo opuesto. Todo sucede porque en la meiosis que experimenta cromosomas unos grupos denominados tetradas entrecruzamientos o intercambios entre las cromátidas los quiasmas se rompen (o separan) cada cromatida distinta a la de la célula madre. una célula madre se produce en sus lo que trae como consecuencia que se denominan quiasmas. Cuando tiene una riqueza genética cualitativa La meiosis es importante para la variabilidad genética, ya que gracias a ella existen diferencias de rasgos con respecto al padre y a la madre, permite una mezcla. Además la variabilidad permite la evolución de los organismos. Por tanto, las células generadas por meiosis imprescindiblemente deben combinarse con otra, lo cual siempre crea una mezcla de material genético nueva y única, que no existía en ninguna de las células originarias, incrementando la variabilidad genética Consecuencias genéticas de la Meiosis: 1. Reducción del número de cromosomas a la mitad: de una célula diploide (ej: 46 cromosomas en el ser humano) se forman células haploides (23 cromosomas). Esta reducción a la mitad es la que permite que el fenómeno siguiente de la fecundación mantenga el número de cromosomas de la especie. 2. Recombinación de información genética heredada del padre y la madre: el apareamiento de los homólogos y el consecuente entrecruzamiento permite que se intercambie la información. La consecuencia de este fenómeno es que ningún hijo heredará un cromosoma íntegro de uno de sus abuelos. 3. Segregación al azar de cromosomas maternos y paternos: la separación de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar, por lo que contribuyen al aumento de la diversidad genética. Tomando como ejemplo la especie humana podemos ver las consecuencias genéticas de la meiosis: Cada persona tiene dos juegos completos de 23 cromosomas, un juego que recibió de su madre y otro que recibió de su padre. Como los cromosomas de los dos juegos son distintos, y en la meiosis se reparten al azar, una persona puede dar lugar a 223 gametos diferentes (más de ocho millones). Además, su pareja también puede formar el mismo número de gametos 37 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico diferentes. Por tanto, la posibilidad de que de una pareja nazcan dos hijos iguales es prácticamente nula (1/246). Además, durante la profase I, los cromosomas de cada pareja de homólogos intercambian fragmentos entre sí, de modo que el número de posibles combinaciones de cromosomas es infinito. En conclusión: En este caso la variabilidad genética se produce cuando los cromosomas paternos y maternos se cruzan por el llamado entrecruzamiento o crossing over de genes. Este proceso permite que no haya dos personas idénticas (salvo que sean gemelas). Por este proceso todos los espermatozoides y todos los óvulos llevan diferente información. La variabilidad genética permite la evolución de las especies, ya que en cada generación solamente una fracción de la población sobrevive y se reproduce transmitiendo características particulares a su progenie. Más información en: http://www.biodiversidad.gob.mx/genes/vargenetica.html Ejemplos de variedad genética frutos y hortalizas: Videos recomendados: Meiosis http://www.youtube.com/watch?v=uIS6OxfLFSg&feature=related Fases de la meiosis http://www.youtube.com/watch?v=jtWctNQ_Vho&NR=1 Fases de la meiosis http://www.youtube.com/watch?v=uIS6OxfLFSg&feature=related Recombinación genética http://www.youtube.com/watch?v=wpMMP24cJlA&feature=related Mitosis y meiosis http://www.youtube.com/watch?v=mMncJS4nJ74&feature=related Actividad interactiva http://www.actiweb.es/consultorio/imagen23.jpg http://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/santiago_del_estero/adn/grfact4.htm 38 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico COMPETENCIA A DESARROLLAR: -Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. Actividad 9. Con lo que has aprendido hasta el momento, elabora un mapa conceptual en tu cuaderno con las siguientes palabras. Puedes consultar la siguiente página para saber más sobre: Reproducción asexual y sexual: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/2esobiologia/2quincena10/pdf/pdf_q10.pdf Actividad 10 a) Consulta las lecturas de apoyo No. 4 y No. 5 e indica las diferencias entre mitosis y meiosis, elaborando el siguiente cuadro en tu cuaderno. Aspecto Mitosis Meiosis 1. Tipos de células de un organismo en las que ocurren estos procesos 2. Diferencias entre las células hijas y las células madre en uno y otro caso 3. Significado de mitosis y meiosis en la gametogénesis El siguiente esquema representa una célula que iniciará la división, contesta las siguientes preguntas al respecto anotándolas en tu cuaderno. ¿Cuál es su número diploide? ¿Cuántos pares de homólogos tiene? ¿Cuántas cromátidas tiene? ¿Atravesó la fase S de la interfase? Explica por qué: ¿Por qué en la ovogenesis solamente se obtiene una célula sexual a diferencia de la espermatogénesis en la que se obtienen 4 gametos? 39 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico b) Organícense en equipos para investigar el proceso de la meiosis en sus variantes gametogénesis y espermatogénesis y elaboren un cuadro comparativo al respecto. Coméntenlo con el grupo y realicen una autoevaluación con ayuda y retroalimentación del profesor. Tabla de apoyo No. 4 Diferencias entre mitosis y meiosis Tabla comparativa: Mitosis – meiosis 1 2 3 MITOSIS La MITOSIS o cariocinesis se produce en células somáticas o formadoras del cuerpo. MEIOSIS La MEIOSIS se produce en células sexuales, germinales o gametas (espermatozoide y óvulo). En la MITOSIS, por cada célula madre diploide (2n) se originan 2 células hijas diploides (2n) con la misma cantidad o juego cromosómico que la célula madre, así las células hijas tienen la misma información genética y el mismo número de cromosomas que la célula madre. Las células hijas son idénticas entre sí. La MEIOSIS por cada célula madre diploide se originan 4 células hijas haploides (n) con la mitad del juego cromosómico que la célula progenitora. Es decir, las células hijas son genéticamente distintas a la célula madre y además tienen la mitad de cromosomas que ella. 4 La MITOSIS es un proceso de división celular corto (dura horas). Es un proceso continuo. Las células hijas son genéticamente distintas entre sí, con genes maternos y paternos mezclados al azar. La MEIOSIS es un proceso largo, puede llevar días, meses o años. 5 En la MITOSIS cada ciclo de duplicación del ADN es seguido por uno de división, las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. En la MITOSIS la síntesis del ADN se produce en el período S (síntesis) que es seguido por G2 (gaps) antes de la división. La MEIOSIS cada ciclo de duplicación del ADN es seguido por 2 divisiones (meiosis I o reduccional y meiosis II o ecuacional), y las 4 células hijas haploides resultantes contienen la mitad de la cantidad de ADN. En la MEIOSIS hay una síntesis premiótica de ADN que es mucho más larga que en la mitosis, la fase G2 es corta o falta. 7 En la MITOSIS cada cromosoma se comporta en forma independiente. En la MEIOSIS los cromosomas homólogos se entrecruzan en la profase I. 8 En la MITOSIS el material cromosómico permanece constante salvo que existen mutaciones o aberraciones cromosómicas. (No crea variabilidad genética). En la MEIOSIS ocurre variabilidad genética por la mezcla de genes y la distribución al azar de las cromátidas de los cromosomas homólogos. Debido a ello cada gameto porta información con variabilidad respecto a los otros gametos. 9 En la MITOSIS, los cromosomas de las células obtenidas tienen información de un solo progenitor. Los cromosomas de las células obtenidos por MEIOSIS tienen información de ambos progenitores. 10 En la MITOSIS no hay entrecruzamiento. 11 La MITOSIS puede haploides o diploides. En la MEIOSIS hay entrecruzamiento entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. MEIOSIS ocurre solamente en células con un número diploide de cromosomas (para producir células haploides). 6 ocurrir en células Video recomendado: Comparación entre meiosis y mitosis. http://www.youtube.com/watch?v=N4fcgu2nAyk 40 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Lectura de apoyo No.5. Gametogénesis. Gametogénesis: Es el proceso de formación de células gaméticas, gametos o células sexuales, el cual se realiza en las gónadas. Consiste en dos divisiones meióticas y al final se obtienen cuatro células haploides, que contienen la mitad del número de cromosomas de la especie. En la gametogénesis se forman de gametos (por definición haploides, n) a partir de la células haploides de la línea germinal. Dependiendo del tipo de gametos que se formen, puede ser ovogénesis o espermatogénesis. La espermatogénesis es el proceso de formación de espermatozoides por meiosis en las gónadas (órganos especializados conocidos que en los machos se denominan testículos). Al término de la meiosis, las células se diferencian transformándose en espermatozoides. La ovogénesis es el proceso de formación de un óvulo por meiosis en las gónadas femeninas u ovarios. Diferencias entre espermatogénesis y ovogénesis. Debe destacarse que si bien en la espermatogénesis las cuatro células derivadas de la meiosis se diferencian en espermatozoides, durante la ovogénesis el citoplasma y organelos van a una a una célula más grande: el óvulo y las otras tres (llamadas glóbulos polares) no desarrollan. En humanos, en el caso de las gónadas masculinas se producen cerca de 200,000,000 espermatozoides por día, mientras que las femeninas producen generalmente un óvulo mensual durante el ciclo menstrual. 41 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: Identifica las etapas del ciclo celular y considera las implicaciones de las desviaciones que este proceso puede presentar, como es el caso del cáncer. OBJETO DE APRENDIZAJE Enfermedades relacionadas con el desorden del ciclo celular COMPETENCIAS A DESARROLLAR: -Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. -Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. -Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. ¿La reproducción celular siempre beneficia a nuestro organismo? La leucemia es la principal causa de muerte por cáncer en niños entre 1 y 14 años de edad. La presencia de cáncer en un niño o en un adulto, conlleva una serie de efectos en la familia, en el círculo social en el que se desenvuelve, y aún en el sector salud que se encarga de buscar las soluciones médicas para tratar los problemas del paciente. Quieres saber más, consulta la siguiente página: http://www.amanc.org/ http://www.youtube.com/watch?v=0X31_qnoqQ4&feature=related Pero, ¿qué es el cáncer? Cáncer: es una enfermedad en la que el organismo produce un exceso de células malignas y éstas producen rasgos de un crecimiento incontrolado (crecimiento y división más allá de los límites, invasión y a veces metástasis) cuando se esparce por todo el cuerpo vía linfática o sanguínea. Estas tres propiedades diferencian a los tumores malignos de los benignos, los cuales son limitados, no invaden o producen metástasis. La mayoría de cánceres forman tumores, pero algunos como la leucemia no lo hacen. http://www.diariodeciencias.com.ar/imagenes/celulaCancerosa.jpg La palabra CÁNCER es de origen latín y significa CANGREJO. Se dice que las formas corrientes de cáncer que se extirpaban desde los tiempos primitivos adoptaban una forma con ramificaciones, que se adhiere a todo lo que invade, con la obstinación y en forma similar a la de un cangrejo. Se observó que los tumores tenían un patrón de invasión y adhesión firme a los tejidos y se les asoció a las patas de los cangrejos que pueden agarrar firmemente a sus presas. 42 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Actividad 11 a) Realiza en forma individual la lectura de apoyo No. 6 acerca del origen celular del cáncer. Forma equipos para responder las siguientes preguntas en tu cuaderno y coméntalas en clase, escuchando con respeto y atención los comentarios de tus compañeros y profesor: ¿Qué relación tiene el cáncer con la mitosis? ¿Cómo se genera el cáncer a nivel celular? ¿Qué factores desencadenan el crecimiento de células cancerosas? Lectura de apoyo No. 6. Cáncer. Uno de los componentes más importantes del desarrollo, es el crecimiento celular, el hombre puede llegar a tener 1015 células aproximadamente a partir de las sucesivas divisiones que tienen lugar en un simple huevo fertilizado. Mientras es joven, la multiplicación celular predomina sobre la muerte celular, lo cual se traduce en un aumento de tamaño. En el adulto, el proceso de división celular y el de muerte celular se encuentran en equilibrio dando lugar a un estado estacionario, donde el número de células permanece relativamente constante. El cáncer es un grupo de más de 100 enfermedades diferentes. El cáncer ocurre cuando las células llegar a ser anormales y permanecen dividiéndose y creando más células sin control u orden. Todos los órganos del cuerpo están hechos de células. Normalmente, las células se dividen para producir más células, solamente cuando el cuerpo los necesita. Este proceso ordenado ayuda a mantener un cuerpo sano. Si las células siguen dividiéndose cuando las nuevas células no son necesarias, una masa de tejido se forma. Esta masa de tejido extra, llamada un crecimiento o tumor, puede ser benigna o maligna. Los tumores benignos no son cáncer. Ellos comúnmente se pueden eliminar y, en la mayoría de los casos, ellos no vuelven. Y más importante, las células de los tumores benignos no se esparcen a otras partes del cuerpo. Los tumores benignos son rara vez una amenaza para la vida. Los tumores malignos son el cáncer. Las células de cáncer pueden invadir y dañar órganos y tejidos cercanos. También, las células de cáncer ir lejos de un tumor maligno y entrar en la corriente sanguínea o el sistema linfático. Así es como el cáncer se esparce desde el tumor original (primario) para formar nuevos tumores en otras partes del cuerpo. La diseminación del cáncer se llama metástasis. Cáncer a nivel celular Un cáncer es una proliferación descontrolada de células. En algunos casos es rápida, en otros, lenta, pero en todos los cánceres las células no dejan de dividirse. Esto distingue a los cánceres -tumores malignos- de crecimientos benignos como los lunares, donde las células eventualmente paran de dividirse. Los cánceres son clones. No importa cuántos miles de trillones de células estén presentes en el cáncer, todas ellas descienden de la célula ancestral. 43 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Los cánceres empiezan como un tumor primario. En ciertos puntos sin embargo, las células se separan del tumor primario y, viajando por la sangre y el linfa, establecen la metástasis en otros lugares del cuerpo. La metástasis es lo que usualmente mata al paciente. Las células cancerosas son normalmente menos diferenciadas que las células de los tejidos de donde se originan. Mucha gente siente que esto refleja un proceso de desdiferenciación (vuelta de las células a una condición general o primitiva), pero es dudoso. Más bien, los cánceres se originan en las células precursoras del tejido; son las células que normalmente están en período de rápida mitosis y por lo tanto no están enteramente diferenciadas. Las células cancerosas contienen varios genes mutados. Las mutaciones se encuentran en genes que están involucrados en la mitosis; esto es, en genes que controlan el ciclo celular. Estos genes son proto-oncogenes o genes supresores de tumores. Lo que probablemente sucede es: Una sola célula en un tejido sufre una mutación (línea roja) en un gene del ciclo celular. Esto da como resultado una leve ventaja para crecer sobre las demás células del tejido. Dicha célula se desarrolla en un clon, algunos de sus descendientes sufren una segunda mutación (línea roja) a un proto-oncogene o gene supresor de tumores. Esto favorece la pérdida de regularidad del ciclo celular de esa célula y sus descendientes. Como la proporción de mitosis en ese clon aumenta, las oportunidades de fomentar daño en el ADN se eleva. Eventualmente, muchas (quizá seis u ocho) mutaciones ocurrieron, haciendo que el crecimiento del clon sea completamente no regulado. El resultado: explosión de cáncer. La mayoría de los cánceres son nombrados por el tipo de célula o el órgano en el cual empiezan. Cuando el cáncer se disemina, el nuevo tumor tiene la misma clase de células anormales y el mismo nombre que el tumor primario. Por ejemplo, si el cáncer de pulmón se disemina al hígado, las células del hígado son células cancerosas del pulmón. Esta enfermedad es llamada cáncer metastático del pulmón (no es cáncer del hígado). El cáncer puede presentarse en personas de todas las edades, pero es más común en personas mayores de 60 años de edad. Una de cada tres personas padecerá cáncer en algún momento de su vida. Dado que las personas viven más años, el riesgo de contraer esta enfermedad se encuentra en aumento. La aparición del cáncer es un proceso prolongado que generalmente comienza con cambios genéticos en las células y continúa en el crecimiento de estas células con el transcurso del tiempo. El tiempo desde el cambio genético hasta la presentación del cáncer se llama el período de latencia. Dicho periodo puede prolongarse durante 30 años o más. Esto significa que algunos cánceres diagnosticados en la actualidad pueden ser el resultado de cambios genéticos que ocurrieron en las células hace mucho tiempo. En teoría, el cuerpo presenta células cancerosas todo el tiempo, pero el sistema inmune las reconoce como células extrañas y las destruye. La capacidad del cuerpo para protegerse del cáncer puede verse perjudicada por algunos medicamentos e infecciones virales. 44 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Tomado de: http://topnews.in/health/files/cancer-discovered.jpg http://www.maph49.galeon.com/cancer/Cancer.html Imagen tomada de: http://www.cancer.gov/espanol/cancer/entendiendo/genomica/ Slide50 b) En equipos realicen una investigación documental acerca de los efectos psicosociales en un individuo que provoca la presencia de cáncer. c) Cada equipo elabore un tríptico con la información obtenida, pueden apoyarse con las siguientes lecturas y videos. Lecturas recomendadas Generalidades del cáncer: http://www.taringa.net/posts/salud-bienestar/3074194/_Equot%3BCancer_Equot%3B--todo-lo-quedebes-saber-deel.html http://fundacionannavazquez.wordpress.com/el-cancer-preguntas-y-respuestas/ Efectos psicosociales del cáncer: http://www.mayoressincancer.org/doc.php?op=aspectos http://www.seom.org/seomcms/images/stories/recursos/infopublico/publicaciones/revista_contigo/n_11/ps icooncologia_11.pdf http://www.seom.org/seomcms/images/stories/recursos/infopublico/publicaciones/revista_contigo/n_ 6/psicooncologia.pdf Videos sobre cáncer: http://www.youtube.com/watch?v=QKdpr5Edpes http://www.dailymotion.com/video/xcdkx4_school?start=176 DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: -Reconoce los avances científico-tecnológicos que han permitido mejorar la calidad de vida. OBJETO DE APRENDIZAJE Avances científico-tecnológicos en el campo de la reproducción celular y sus implicaciones en la sociedad. 45 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico COMPETENCIAS A DESARROLLAR: -Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. - Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. - Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. - Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente. ¿Qué beneficios tienen los avances en el campo de reproducción celular en la vida cotidiana? ¿Cómo impactan a nuestra sociedad? Actividad 12. De manera individual realiza una consulta documental sobre los avances e implicaciones del conocimiento sobre reproducción celular y sus aplicaciones. Elabora un organizador gráfico de información en tu cuaderno u hojas blancas, en el que se integren los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en tu comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social. Comenta con tus compañeros tu reflexión al respecto, escuchando con respeto y atención los comentarios de los demás y la retroalimentación del profesor. Puedes realizar la consulta en libros o artículos recomendados por tu profesor o en páginas Web como las siguientes: Células madre: Entre la esperanza y la controversia: http://www.sindioses.org/sociedad/stemcell.html Consiguen simular la división celular con el superordenador del Virginia Tech: http://www.tendencias21.net/Consiguen-simular-la-division-celular-con-el-superordenador-delVirginia-Tech_a1378.html Material genético y reproducción celular: http://biologiasegungolgix.blogspot.com/2008/01/material-genetico-y-reproduccin-celular.html Grupo de Investigación Control de la División Celular: http://www.guiadeprensa.com/directorio/zindexs3empresa.php?id=3100 "Un gen inhibe la reproducción celular que al fallar da lugar al cáncer": http://ciberapitbiomedical.blogspot.com/2008/06/un-gen-inhibe-la-reproduccin-celular.html 46 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico PARÁMETROS PARA EVALUAR LOS PRODUCTOS DEL BLOQUE I PRODUCTO MUY BIEN 10 BIEN 9-8 Cuestionario diagnóstico Contestas explicando amplia y correctamente las 4 preguntas planteadas en el diagnóstico. Contestas correctamente 3 preguntas y parcialmente una. Ejercicios de tipos de reproducción Te organizas en equipo, escriben correctamente el nombre del tipo de reproducción y cómo se lleva a cabo. Participan activamente comentando y explicando su respuesta ante el grupo, tomando turnos y escuchando con atención las respuestas de los demás, contestan correctamente el resto de los ejercicios. Escriben correctamente el nombre del tipo de reproducción y cómo se lleva a cabo. Comentan su respuesta ante el grupo, tomando turnos y escuchando con atención las respuestas de los demás, contestan correctamente el resto de los ejercicios. Escribes correctamente el nombre de los 5 componentes del ADN, contestas correctamente las 8 preguntas Ejercicios sobre ADN Conclusión del ciclo celular Ejercicios de ciclo celular Cuadro etapas mitosis de de Realizas la lectura que se presenta y consultas la complementaria. Observas los videos propuestos. Redactas tu conclusión de manera detallada respecto a la importancia del ciclo celular de manera, lógica clara y coherente. -Numeras correctamente el esquema referente a interfase y mitosis. -Numeras correctamente los eventos del ciclo celular propuestos en el ejercicio. -Verificas las respuestas a nivel grupal participando activamente en la solución. Realizas de forma individual la investigación documental sobre las etapas de la mitosis, detallas los sucesos que se llevan a cabo en cada una de ellas. Utilizas los esquemas del Apoyo y consultas en textos de la biblioteca, o las páginas y videos que se recomiendan. Escribes los sucesos celulares de cada una de las etapas en los cuadros correspondientes. Discutes la información recabada, escuchando con atención a Escribes correctamente los nombres de la mayoría de los componentes del ADN presentados, contestando a su vez la mayoría de las preguntas. Realizas la lectura que se presenta. Redactas tu conclusión respecto a la importancia del ciclo celular de manera lógica, clara y coherente. -Numeras correctamente el esquema referente a interfase y mitosis. -Numeras correctamente los eventos del ciclo celular propuestos en el ejercicio. Escribes correctamente los sucesos celulares de cada una de las etapas de la mitosis en los cuadros correspondientes. Discutes la información recabada, escuchando con atención a tus compañeros y profesor. 47 REGULAR 7-6 Contestas correctamente 2 de las preguntas planteadas y parcialmente sin explicar ampliamente el resto. Escriben correctamente el nombre del tipo de reproducción y cómo se lleva a cabo. INSUFICIENTE 5-0 Contestas incorrectamente 2 de las preguntas planteadas. Escriben incorrectamente nombre del tipo reproducción. el de Escribes correctamente sólo 3 de los nombres de los componentes del ADN presentados, contestas solo 5 de las preguntas planteadas. Escribes correctamente solo 2 o menos de los componentes del ADN y solo contestas correctamente 4 preguntas. Redactas una conclusión lógica sobre la importancia del ciclo celular. La conclusión que redactas es parcial y faltante de información, no es lógica o le falta claridad. -Cometes dos errores al numerar el esquema referente a interfase y mitosis. -Numeras incorrectamente 2 de los eventos del ciclo celular propuestos en el ejercicio. -Cometes tres errores o más al numerar el esquema referente a interfase y mitosis. -Numeras incorrectamente 3 o más de los eventos del ciclo celular propuestos en el ejercicio. Escribes correctamente 3 de los sucesos celulares de cada una de las etapas de la mitosis en los cuadros correspondientes. Escribes correctamente solo 2 o menos de los sucesos celulares de cada una de las etapas de la mitosis en los cuadros correspondientes. BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico tus compañeros y profesor. Glosario Reporte de actividad experimental y desempeño Cuadro de conceptos de meiosis Mapa conceptual de tipos de reproducción Ejercicios comparativos entre mitosis y meiosis Encuentras de manera individual los conceptos característicos del proceso de mitosis en la sopa de letras. Elaboras el glosario agregando la definición de todos los conceptos claves que intervienen. Desarrollas todos los pasos del método científico, redactas una hipótesis que puedes comprobar sobre el proceso de mitosis, interpretas los resultados y elabora su conclusión. Participas activamente en el equipo de trabajo relacionándose efectivamente con sus compañeros en equipos heterogéneos. Muestras interés en la sesión de laboratorio y actividades en el aula, participando con responsabilidad. Aplicas las reglas de seguridad. Defines correctamente todos los conceptos, consultando la lectura que se presenta. Participas activamente comentando las definiciones. Escuchas de manera respetuosa la retroalimentación de tu profesor. Elaboras el mapa conceptual, realizando la lectura de los materiales de apoyo. Escribes correctamente todos los conceptos involucrados, manteniendo relaciones claras y coherentes entre ellas. Realizas la lectura de los apoyos recomendados. Indicas las diferencias entre mitosis y meiosis con relación a los siguientes aspectos: 1. Tipos de células de un organismo en las que ocurren estos procesos. 2. Diferencias entre las células hijas y las células madre en uno y otro caso. 3. Significado de mitosis y meiosis en la gametogénesis. Elaboras el glosario agregando la definición de todos los conceptos claves que intervienen en la mitosis. Elaboras el glosario omitiendo la definición de algunos de los conceptos claves que intervienen en la mitosis. Elaboras el glosario de manera parcial omitiendo muchos de los conceptos claves que intervienen en el proceso de la mitosis. Desarrollas los pasos del método científico, interpretas los resultados y elabora su conclusión. Participas en el equipo de trabajo relacionándose con sus compañeros. Muestras interés en la sesión de laboratorio y actividades en el aula. Aplicas las reglas de seguridad. Desarrollas algunos pasos del método científico, y elaboras parcialmente su conclusión. Participas en el equipo de trabajo. Acudes a la sesión de laboratorio. Aplicas las reglas de seguridad. No desarrollas los pasos del método científico. No participas en el equipo de trabajo. Defines correctamente mayoría de conceptos. Defines incorrectamente mayoría de conceptos. Defines correctamente todos los conceptos, consultando la lectura que se presenta. Escuchas de manera respetuosa la retroalimentación de tu profesor. Elaboras el mapa conceptual escribiendo correctamente todos los conceptos involucrados, manteniendo relaciones claras y coherentes entre ellas. Realizas la lectura de los apoyos recomendados. Indicas las diferencias entre mitosis y meiosis con relación a los siguientes aspectos: 1. Tipos de células de un organismo en las que ocurren estos procesos. 2. Diferencias entre las células hijas y las células madre en uno y otro caso. 3. Significado de mitosis y meiosis en la gametogénesis. 48 la los Elaboras el mapa conceptual, escribiendo incorrectamente algunos de los conceptos involucrados. Indicas las diferencias entre mitosis y meiosis, contestando incorrectamente alguno de los aspectos señalados. la los Elaboras el mapa conceptual, escribiendo incorrectamente la mayoria de los conceptos involucrados. Contestas incorrectamente 2 o más de los aspectos señalados sobre las diferencias de mitosis y meiosis. BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico Cuadro comparativo Investigación documental sobre cáncer Organizador gráfico Te organizas en equipos de trabajo colaborativo. Investigas el proceso de la meiosis en sus variantes gametogénesis y espermatogénesis y elaboran el cuadro comparativo correctamente con orden, claridad y limpieza. Participan activamente comentando la información del cuadro con el grupo Escuchan con respeto y atención los comentarios de sus compañeros y retroalimentación del profesor. Te integras en equipos colaborativos de trabajo. Realizan la investigación documental acerca de los efectos psicosociales en un individuo que provoca la presencia de cáncer. Elaboran un tríptico con la información obtenida. Se apoyan con las lecturas y videos recomendados, buscan información adicional respecto al tema. Realizas de manera individual una consulta documental en libros o artículos recomendados por tu profesor o en páginas Web, sobre los avances e implicaciones del conocimiento sobre reproducción celular y sus aplicaciones. Elaboras el organizador gráfico que integre los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en tu comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social. Comenta con tus compañeros tu reflexión al respecto escuchando con respeto y atención los comentarios de los demás y la retroalimentación de tu profesor. Elaboran el cuadro comparativo correctamente. Escuchan con respeto y atención los comentarios de sus compañeros y retroalimentación del profesor. Elaboran el cuadro comparativo con algunos errores. Realizan la investigación documental acerca de los efectos psicosociales en un individuo que provoca la presencia de cáncer. Elaboran un tríptico con la información obtenida. Realizan la investigación documental acerca de los efectos psicosociales en un individuo que provoca la presencia de cáncer. Elaboras el organizador gráfico que integre los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, así como los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en tu comunidad, estado o país, incluyendo el impacto social. Elaboras el organizador gráfico con la mayoría de los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, no incluyes los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología en tu comunidad, estado o país, ni el impacto social. Elaboran el cuadro comparativo totalmente de de manera incorrecta. No realizan la investigación ni el tríptico de manera correcta. Elaboras el organizador gráfico de manera parcial, no incluyes todos los puntos relevantes que sustentan los tipos de reproducción celular y de los organismos, ni los avances y las implicaciones de la ciencia y la tecnología. Nota: La escala de valores es con fines de autoevaluación. Los productos utilizados para la acreditación tendrán como valor máximo el indicado en el Plan de evaluación-acreditación. 49 BIOLOGÍA II Bloque I. Identificas los tipos de reproducción celular de los organismos, y su relación con el avance científico INSTRUMENTOS PARA LA AUTOEVALUACIÓN Y COEVALUACIÓN DE COMPETENCIAS GENÉRICAS Autoevaluación Bloque I: Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos y su relación con el avance científico Instrucciones: Contesta honestamente sí o no, marcando con una a los siguientes cuestionamientos. Nombre del alumno: Semestre: Grupo: ¿Qué debo Sí No mejorar? Indicador de desempeño: Asumí comportamientos y decisiones que me ayudaron a lograr los propósitos del bloque, comprendiendo la importancia del estudio de los diferentes tipos de reproducción para la perpetuación de las especies. Adquirí conocimientos sobre tipos de reproducción sexual y asexual y los mecanismos que permiten la perpetuación de las especies mediante división celular la mitosis y meiosis, su función e importancia. Expresé mis ideas en plenaria respecto a la importancia de la reproducción y temas relacionados como el cáncer y sus efectos, sustentando una postura personal, haciéndome entender en un diálogo respetuoso con mis compañeros y profesor. Utilicé las tecnologías de la información y comunicación en los trabajos que lo requerían para indagar sobre el cáncer y su relación con el ciclo celular, así como tipos y efectos. Mostré interés en las temáticas desarrolladas durante el bloque siendo consciente de la importancia del aprendizaje a lo largo de mi vida. Consulté información sobre los tipos de reproducción y cáncer en fuentes documentales, electrónicas confiables, y seleccione la más adecuadas para realizar un análisis y comprensión de las temáticas. Me integré con facilidad a un equipo para el trabajo colaborativo. Respeté las opiniones, creencias e ideas de mis compañeros y profesor. Coevaluación Bloque I: Identificas los tipos de reproducción celular y de los organismos y su relación con el avance científico Instrucciones: Contesta honestamente sí o no, marcando con una a los siguientes cuestionamientos, respecto al compañero a evaluar. Nombre del alumno: Semestre: Grupo: ¿Qué debe Sí No mejorar? Indicador de desempeño: Asumió comportamientos y decisiones que le ayudaron a lograr los propósitos del bloque, comprendiendo la importancia del estudio de los diferentes tipos de reproducción para la perpetuación de las especies. Adquirió conocimientos sobre tipos de reproducción sexual y asexual y los mecanismos que permiten la perpetuación de las especies mediante división celular la mitosis y meiosis, su función e importancia. Expresó sus ideas en plenaria respecto a la importancia de la reproducción y temas relacionados como el cáncer y sus efectos, sustentando una postura personal, haciéndose entender en un diálogo respetuoso con sus compañeros y profesor. Utilizó las tecnologías de la información y comunicación en los trabajos que lo requerían para indagar sobre el cáncer y su relación con el ciclo celular, así como tipos y efectos. Mostró interés en las temáticas desarrolladas durante el bloque siendo consciente de la importancia del aprendizaje a lo largo de su vida. Consultó información sobre los tipos de reproducción y cáncer en fuentes documentales, electrónicas confiables, y selecciono la más adecuadas para realizar un análisis y comprensión de las temáticas. Se integró con facilidad a un equipo para el trabajo colaborativo. Respetó las opiniones, creencias e ideas de sus compañeros y profesor. 50 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia BLOQUE Il RECONOCES Y APLICAS LOS PRINCIPIOS DE LA HERENCIA 51 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Bloque II RECONOCES Y APLICAS LOS PRINCIPIOS DE LA HERENCIA En este bloque comprenderás los principios fundamentales de la herencia, aplicando las leyes de Mendel a las características hereditarias de los organismos, así como las posibles desviaciones que pueden presentarse ocasionando problemas de salud. DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: Aplica el concepto de ADN, gen y cromosoma para establecer la relación entre los genes y las características de los individuos. OBJETO DE APRENDIZAJE Concepto de ADN, gen y cromosoma COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. - Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. - Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. Mira a tu alrededor. Imágenes tomadas de: http://www.las-terrenas-live.com,http://ecobuceo.wordpress.com,http://www.bayercropscience. http://quejalada.files.wordpress.com,http://media.parabebes.com,http://365plantas.blogspot.com, http://rienzie.com, http://www.lasballenas.info/la-ballena.jpg,http://la-adopcion.com/wp-content/uploads/2009/10/padres.jpg, http://bichos2000.blogspot.com, http://www2.uah.es,http://www.entrepadres.com, http://blogs.monografias.com, http://www2.uah.es 52 cl, BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia ¿Encuentras parecido entre los miembros de tu familia? ¿Por qué los hijos se parecen a sus padres y sin embargo son diferentes? ¿Cuál es la razón por la que podemos reconocer a las diferentes especies y variedades de animales y plantas? Observa el siguiente ejemplo de árbol genealógico. Actividad 1. Elabora tu propio árbol genealógico en una cartulina o papel rotafolio, en el que consideres a tus abuelos paternos y maternos, padres, hermanos, tíos y primos. Muéstralo a tus compañeros y participa en una lluvia de ideas para contestar las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1. ¿Encuentras parecido entre los miembros de tu familia? 2. ¿Por qué algunos miembros de tu familia tienen parecido entre sí y otros son diferentes? 3. A nivel celular, ¿quién se encarga de definir las características? 4. A nivel molecular, ¿qué determina que las características entre los individuos sean iguales o diferentes? 53 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. - Identifica ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. - Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. - Relaciona los niveles de organización Química, Biológica, Física y Ecológica de los seres vivos. Lee la siguiente información: Formación y diferenciación El ciclo vital de la célula se diferencia en un periodo de estabilidad denominado interfase y uno de división o mitosis. En la interfase, las moléculas de ADN, asociadas a algunas proteínas y a las de ácido ribonucleico (ARN), aparecen como una masa de estructura indefinida, denominada cromatina. Cuando la división va a comenzar, la cromatina se hace compacta. Ello es debido a que el ADN duplica su conformación molecular y adopta una configuración en espiral en dos secuencias sucesivas. El resultado final son los cromosomas, con forma de bastoncillos que poseen una constricción denominada centrómero, en posición central, que los divide en dos brazos. Cada cromosoma está compuesto de dos fibras longitudinales unidas por el centrómero. Las unidas aisladas se llaman cromátidas y representan dos hebras idénticas de ADN duplicado. Las cromátidas: Son estructuras idénticas en morfología e información ya que contienen cada una molécula de ADN. Las cromátidas están unidas por el centrómero. Morfológicamente se puede decir que el cromosoma bivalente es el conjunto de dos cromátidas y genéticamente cada cromátida tiene el valor de un cromosoma. Estructuralmente, cada cromátida está constituida por un esqueleto muy compactado el ADN y las proteínas que forman el cromosoma. El centrómero: Es la región que se fija al huso acromático durante la mitosis. Se encuentra en un estrechamiento llamada constricción primaria, que divide a cada cromátida del cromosoma en dos brazos que pueden ser de igual tamaño o variar en tamaño. En el centrómero se encuentran los cinetócoros: zonas discoidales situadas a ambos lados del centrómero que durante la división celular tienen como función hacer que los microtúbulos del huso se unan a los cromosomas. Los cinetócoros son también centros organizadores de microtúbulos, igual que los centriolos o el centrosoma de las células vegetales. Los telómeros: Se denomina así, al extremo de cada brazo del cromosoma. El telómeros no se transcribe y en cada proceso de división celular se acorta. telómeros desaparecen el cromosoma sigue acortándose y la célula pierde genética útil y degenera. Los telómeros serían, por lo tanto, una suerte de "reloj determinaría el número de ciclos celulares que puede tener una célula. ADN de los Cuando los información celular" que En las células cancerosas, una enzima, la telomerasa, regenera los telómeros; esta es la razón, al parecer, de que estas células puedan dividirse indefinidamente. El organizador nucleolar (NOR): En algunos cromosomas se encuentra la región del organizador nucleolar. En ella se sitúan los genes que se transcriben como ARNr, con lo que se 54 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia promueve la formación del nucléolo y de los ribosomas. Esta zona no se espiraliza tanto y por eso se ve más clara. El satélite (SAT): Es el segmento del cromosoma entre el organizador nucleolar y el telómero correspondiente. Sólo poseen satélite aquellos cromosomas que tienen NOR. El cromosoma contiene el ácido nucleico (ADN), que se divide en pequeñas unidades llamadas genes que (1) Cromátida, cada una de las partes determinan las idénticas de un cromosoma luego de características la duplicación del ADN. (2) Centrómero, el lugar del cromosoma hereditarias de la célula u en el cual ambas cromátidas se tocan. organismo. Las células (3) Brazo corto. de los individuos de una (4) Brazo largo. especie determinada suelen tener un número fijo de cromosomas, que en las plantas y animales superiores se presentan por pares. A esta duplicación, que aparece con la forma de una X, se llama cromosoma a esta cadena duplicada de ADN, que aparece constituida por dos partes idénticas, denominadas cromátidas, que se unen a través de una zona de menor densidad, y un centro llamado centrómero. Los elementos separados por el centrómero hacia arriba y hacia abajo de cada cromátida reciben el nombre de brazos (corresponden a la mitad de una cromátida). Diagrama de un cromosoma eucariótico duplicado y condensado (en metafase mitótica). Clasificación El tamaño de los cromosomas es variable y su forma es diversa. Sin embargo, estos filamentos presentan un punto de constricción llamado centrómero, que divide el cromosoma en dos brazos de igual o distinta longitud. De acuerdo a la posición del centrómero se los clasifica como: a) Cromosomas metacéntricos: El centrómero es central y los brazos son iguales. b) Cromosomas submetacéntricos o acrocéntricos: El centrómero no es central y los brazos son desiguales. c) Cromosoma submetacéntrico con zona de satélite. d) Cromosoma acrocéntrico. e) Cromosomas telocéntricos: El centrómero ocupa uno de los extremos y sólo hay un brazo. Normalmente existen 46 cromosomas en cada célula humana. Cada cromosoma contiene miles de segmentos de información o instrucciones. Estas instrucciones son llamadas "genes". Por lo tanto, los cromosomas son paquetes de genes los cuales dirigen el desarrollo del cuerpo. Por ejemplo, existen genes que dicen si una persona va a tener ojos azules o cafés, cabello café o rubio. Un gen también codifica o lleva la información de un producto específico, como por ejemplo, una proteína. Dicha proteína estará involucrada en algún proceso específico que determinará un rasgo o característica particular. 55 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Toda la información que el cuerpo necesita para trabajar proviene de los cromosomas. Los cromosomas contienen los planos para el crecimiento y el desarrollo. Dispersos entre los 23 pares de cromosomas existen cerca de 30.000 genes. Incluso una parte muy pequeña de un cromosoma puede contener diferentes genes. La ubicación exacta o aun el número exacto de todos los genes es todavía desconocida. Los estudios de cromosomas no incluyen una evaluación detallada de cada gene. Tomado de: http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/cromosomas.htm ¿A quién me parezco y por qué? Actividad 2 a) Observa las ilustraciones que aparecen a continuación y de manera individual analiza la relación que existe entre gen-ADN-cromosoma. Comenta tus respuestas con tus compañeros y mencionen la importancia de esta relación en el mecanismo de la herencia y cómo contribuyen los genes a las características de los individuos. Redacta tus conclusiones en tu cuaderno. Opcionalmente previo a la clase, si te lo indica tu profesor, diseña un modelo tridimensional que represente la cadena del ADN y sus componentes, muéstralo al resto del grupo al momento de la explicación, mostrando respeto y atención en cada participación. Imágenes tomadas de: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/cromosoma.gif http://www.nia.nih.gov/NR/rdonlyres/45996FC4-F6DE-4D75-A661-6941BB809219/2505/dna1.jpg http://gneticahumana.blogspot.com Redacta las siguientes conclusiones en tu cuaderno: 56 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Relación gen-ADN-cromosoma: Importancia de esta relación para los procesos de la herencia: b) Sé autodidacta, completa el texto, utilizando las palabras que están al inicio del texto, los términos se pueden repetir. Autoevalúate al escuchar la explicación del profesor. HERENCIA GENES CÉLULAS ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO 23 PARES HIJOS OVÚLO ESPERMATOZOIDE MEZCLAN CARACTERÍSTICAS SEXUAL CROMOSOMAS Todos los seres vivos tienen ; por ejemplo: las plantas y los animales y tú también. Los .de las plantas son los que dicen qué forma tendrán sus hojas; en los de los perros está la información sobre cuál será el color de su pelo. Tus genes nos dicen cómo es el color de tu cabello o tu piel. Los genes son las unidades de la y se trasmiten de padres a . Son como un “libro” donde están escritos los rasgos o características de cada uno de nosotros. Estos se encuentran en los y se colocan en línea a lo largo de cada uno de ellos. Cada cromosoma contiene miles de genes, ocupando una posición definida dentro de él. Los cromosomas están dentro del núcleo de las y son estructuras formadas por ___________________________________ y proteínas. Los cromosomas se agrupan en parejas; en el ser humano hay 46 cromosomas que se estructuran en . La la componen todas las características que heredas de tus padres. Los genes son los responsables de que te parezcas a tus padres, a tus hermanos o a tus primos. La transmisión de las características hereditarias cuando se crea un nuevo ser, un bebé, es consecuencia de la unión de una célula del padre, el , con una célula de la madre, el ____________________. Las cuáles son las únicas del organismo que sólo tienen la mitad de cromosomas. En él están las características o rasgos del padre. En él están las características o rasgos de la madre. Cuando estas células se unen, también se unen sus cromosomas; los genes se mezclan, y se forma un nuevo “libro”, donde estarán escritas las ____________________ del futuro bebé. Por tanto, todos los seres vivos con reproducción ___ somos una mezcla de los genes de nuestros padres. La mitad de la información genética que contienen tus células viene de tu padre, y la otra mitad, de tu madre. DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: Diferencia las características genotípicas de las fenotípicas que pueden presentar los seres vivos. OBJETO DE APRENDIZAJE Características genéticas (Fenotipo, Genotipo, Homocigoto, Heterocigoto, Dominante, Recesivo, Alelo, Locus) ¿Has notado que todas nuestras características fueron heredadas por nuestros padres? ? 57 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Por ejemplo si el color de ojos del padre es café oscuro y el de la madre castaño claro, entonces cuando tienen un hijo uno de los 2 colores será el que domine y el que define el color de ojos, si en este caso el dominante es el color café oscuro, el otro color no es "eliminado", queda codificado en el ADN del hijo y puede suceder que alguno de sus descendientes, tenga el color de ojos castaño claro. Por eso dicen que los nietos "abuelean" o que los rasgos hereditarios se saltan una o más generaciones. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. - Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. - Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. Actividad 3. En forma individual, elabora un glosario en tu cuaderno u hojas blancas sobre: Fenotipo, Genotipo, Homocigoto, Heterocigoto, Dominante, Recesivo, Alelo, Locus, y Variaciones cromosómicas. Consulta en textos de la biblioteca o en las siguientes páginas Web: http://biologia.uab.es/base/base.asp?sitio=cursogenetica&anar=concep&item=genfen http://eniah.galeon.com/enlaces840731.html http://www.institutoroche.es/Recursos_glosario/Vh.html http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Herencia_y_genetica.html http://www.biodiversidad.gob.mx/genes/vargenetica.html http://morfologiaunefa.blogspot.com/2007/09/variaciones-cromosomicas.html ¿Quién estudió las características hereditarias? DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: Describe las leyes que rigen la herencia de las características biológicas de los seres vivos. OBJETO DE APRENDIZAJE Las leyes de Mendel COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. - Identifica ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. - Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. - Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. 58 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Lee lo siguiente: Simbología mendeliana Gregorio Mendel, monje agustino, inició a mediados del siglo XIX experimentos de cruzamientos con guisantes efectuados en el jardín del monasterio lo que le permitió descubrir las tres leyes de la herencia o leyes de Mendel, gracias a las cuales es posible describir los mecanismos de la herencia. Mendel ideó una simbología que le permitió representar y entender los mecanismos que hacen posible la transmisión de las características hereditarias. Los rasgos estudiados por Mendel tenían siempre dos posibles expresiones fácilmente distinguibles, por ejemplo: el tamaño de la planta: alto o bajo, la textura de las semillas: lisa o rugosa, además observó que una de las alternativas de expresión podía dominar a la otra (dominante y recesivo respectivamente). Usaba dos letras para representar los "factores" que controla cada característica estudiada, para el tamaño de la planta, "A" representa el gen para tallo alto y "a" el gen para tallo corto. La característica dominante se denota siempre con letra mayúscula y la recesiva con la misma letra pero minúscula. La genética actual, a partir del trabajo de Mendel, ha desarrollado algunos conceptos que son clave para entender los mecanismos de la herencia: Fenotipo, genes alelos y genotipo, entre otros. Tomado de: http://www.madrimasd.org/blogs/universo/wp- content/blogs.dir/42/files/405/o_mendel.gif Videos recomendados para reforzar el tema: http://www.youtube.com/watch?v=3lJ4BL4W7jM&feature=related (1/3) http://www.youtube.com/watch?v=a7Ihc45yER0&feature=related (2/3) http://www.youtube.com/watch?v=tY8-8_rgFl4&feature=related (3/3) Definiciones de Mendel Fenotipo: Son las características que se expresan en un organismo, todo lo que podemos observar. El fenotipo es la expresión de la información genética, como son el color de cabello, de la piel, la estatura, la complexión, el color de las flores, la forma de las hojas entre otras. Genotipo: Es la constitución genética de un ser vivo que determina su fenotipo. Está constituido por el conjunto de caracteres que están codificados en los cromosomas de un individuo. El genotipo no es observable directamente, aunque sí se puede inferir a partir del análisis de las proporciones fenotípicas. Genes: Son segmentos específicos del ADN que determinan una característica hereditaria. Un gen está constituido por un conjunto de nucleótidos. Cromosomas homólogos: Par de cromosomas que tienen el mismo tamaño, la misma estructura y que contienen genes para los mismos caracteres acomodados en la misma secuencia. Un cromosoma del par es de procedencia paterna y el otro es de procedencia materna. Alelos: Genes que codifican el mismo carácter y que están localizados la misma posición en el par de cromosomas homólogos. Por ejemplo, el gene para el color de pelo se encuentra en cada uno de los cromosomas homólogos. En los estudios de Mendel los factores "A" y "a" son alelos porque ambos codifican para la misma característica (color de ojos), aunque con expresiones distintas: café y verde respectivamente. 59 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Locus: Es el lugar que ocupa un gene en el cromosoma. Los alelos ocupan la misma posición en el par de homólogos. Homocigoto: Alelos idénticos para un carácter. Los alelos homocigotos para el color de ojos tienen codificado el mismo color, por ejemplo en los dos genes está codificado el color verde. Existen dos tipos de homocigotos: dominantes (AA) y recesivos (aa). Cuando el individuo porta genes alelos distintos (Aa), se dice que su genotipo es heterocigoto. Heterocigoto: Alelos para el mismo carácter que difieren. Por ejemplo los alelos para el color de ojos codifican colores diferentes (Aa) A= café, a= verde y este caso indica que el color café es dominante y el verde recesivo. Se recomienda ver el video de leyes de Mendel: http://www.youtube.com/watch?v=OWTdgGOD0XQ Actividad 4. Apóyate en las definiciones de Mendel para resolver el siguiente crucigrama y confirma tus respuestas, realizando una autoevaluación comentándolas en clase y compáralas con las definiciones que aparecen a continuación. 60 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia De manera grupal y con la coordinación de tu profesor lean la siguiente información: Primera Ley de Mendel o Ley de la Segregación. En sus trabajos, Mendel centró su atención en un solo rasgo cada vez, y no en todas las características de la planta. Seleccionó caracteres de la planta de chícharo que se distinguían fácilmente. Utilizó líneas puras (homocigotas) para cada carácter que quería estudiar. Cruzó dos variedades puras de chícharo para la característica elegida, plantas con flores rojas (RR) que solo podrán formar gametos (R) y plantas con flores blancas (rr) que solo formarán gametos (r), a la descendencia de esta cruza se la llamó primera generación filial o F1. Los individuos de la F1 son híbridos porque son producto del cruzamiento de dos líneas puras y contienen en su genotipo los dos colores. Mendel observó que en la primera generación los híbridos presentaban siempre solo una de las características (en este caso rojo). Al carácter (color) que se expresaba en la F1 Mendel lo llamó carácter dominante (rojo) y al carácter que no se expresó en la F1 lo llamó recesivo (blanco). En esta generación se dice que el fenotipo es rojo y el genotipo es heterocigoto (Rr). Las plantas de la F1 pueden formar 2 tipos de gametos (R) y (r) y al permitir que se autofecundarán, Mendel obtuvo la descendencia de la segunda generación filial o F2 con los resultados siguientes: 75% de los descendientes presentaron fenotipo dominante (rojo) y 25%, fenotipo recesivo (blanco), que indica una relación de 3:1 en el fenotipo (3 para el carácter dominante y 1 para el recesivo). Sin embargo, la relación del genotipo es de 1:2:1, ya que un descendiente es RR (homocigoto para el rojo), dos son Rr (heterocigotos) y uno es rr (homocigoto para el blanco). 61 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Actividad 5 a) Con la información anterior y con la lectura de apoyo No. 1, elabora en tu cuaderno u hojas blancas un esquema de los resultados de la F1 y F2 si se cruzan organismos homocigotos para el color de la piel: blanca y morena, siendo la piel morena el carácter dominante. Lectura de apoyo No. 1. Ejemplos prácticos donde se observan las leyes de Mendel. Las Leyes de Mendel son un conjunto de reglas básicas sobre la transmisión por herencia de las características de los organismos padres a sus hijos. Estas reglas básicas de herencia constituyen el fundamento de la genética. Dos conceptos de vital importancia a comprender son: Genotipo: es el genoma específico de una especie, contiene el código genético. Fenotipo: es la expresión del genotipo combinada con otras modificaciones generalmente debido a factores del medio en el que vive, comprende las características visibles y no visibles de un ser vivo. Ambiente + Genotipo = Fenotipo Primera Ley: Ley de la segregación Esta ley establece que durante la formación de los gametos cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Si se cruzan dos razas que tienen determinado carácter en común, y son puros (ejemplo: dos blancos puros, es decir que sus progenitores fueron todos blancos), los descendientes tendrán el mismo genotipo y el mismo fenotipo entre sí (serán todos blancos) y serán iguales en fenotipo a alguno de sus progenitores (por ejemplo un hijo igual a su madre). Esto último se refiere a que serán igual en fenotipo SOLO A UNO DE SUS PROGENITORES, ya que por ejemplo si se cruzan dos razas puras, una madre de raza blanca pura y el padre de raza negra pura, sus hijos serán todos negros (ya que el negro puro predomina ante el blanco puro, no hay posibilidad de que el hijo sea blanco, pero “OJO” los hijos serán negros, pero no negros puros, ya que también contienen genes de blanco, aunque éstos no se manifiesten por ser recesivos), y que cada hijo será igual solo a uno de sus progenitores (en este caso el padre), FENOTÍPICAMENTE, ya que todos serán negros, pero no GENOTÍPICAMENTE ya que en sus genes son distintos al padre, porque el padre es negro puro, pero sus hijos serán negros heterogénicos (ya que contienen genes de blanco). 62 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Ejercicio de albinismo El albinismo se presenta cuando el cuerpo es incapaz de producir o distribuir un pigmento, llamado melanina, debido a uno de varios defectos genéticos posibles. Este defecto es la causa de una ausencia parcial o total de la pigmentación de la piel, el cabello y los ojos. El albinismo oculocutáneo, las personas afectadas aparecen con cabello, piel y color del iris blanco o rosado, al igual que defectos en la visión. Este tipo de albinismo se hereda a través de un proceso recesivo autosómico. El albinismo ocular y puede ser heredado o ligado al cromo-soma X o un proceso recesivo autosómico. En esta forma, el color de la piel es usualmente normal y el color del ojo puede estar en el rango normal; sin embargo, el examen del ojo muestra que no hay pigmento en la retina. 63 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Segunda Ley: ley de la segregación de caracteres independientes: Cuando dos o más pares de genes son heredados unos de otros y no existe relación entre ellos, entonces el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Establece que un gen está formado por 2 alelos, cuando dos razas se cruzan, la célula divide por meiosis (dando origen a gametos, en el caso de los humanos un óvulo o espermatozoide) y cada gameto posee genes con UN SOLO ALELO, esto da la posibilidad que al combinarse con el gameto proveniente del otro sexo, los alelos se junten y formen gen con 2 alelos. Es decir para cada gen, un alelo proviene del padre y el otro de la madre. se un de un Por ejemplo, si se combinan una flor lila con una blanca: M = gen dominante que da el color lila m = gen recesivo que da el color blanco Una flor lila heterocigótica: es decir Una flor blanca homocigótica: es decir Mm mm La flor lila pone un alelo y la blanca el otro, es decir las posibles cruzas son: Mm Mm mm mm Flor lila heterocigótica Flor lila heterocigótica Flor blanca homocigótica Flor blanca homocigótica De esta forma hay 50% de que la flor hija sea lila y 50% de que sea blanca. Esta ley postula que al combinarse los alelos materno y paterno en los descendientes se asegura la variación en la especie. . Lo anterior no se aplica a la reproducción asexual. Una bacteria al dividirse da lugar a dos bacterias hijas, las cuales serán una copia de la bacteria madre. En las especies sexuales como el caso del humano al aportar información el padre y la madre, los hijos siempre irán variando y no son genotípicamente iguales que a ninguno de sus progenitores. b) Utilizando la información de la Ley de la Codominancia y ayudándote con el esquema, resuelve el cuadro anexo sobre la identificación del fenotipo y genotipo. ¿Se cumplirá siempre en la naturaleza la dominancia de la primera ley de Mendel? 64 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Escribe el genotipo de los gametos de los padres (flor) color rojo __________ y la de color blanco __________ Determina el fenotipo de los descendientes de la F1 __________________________ ¿Por qué hay codominancia? _________________ Determina la proporción del fenotipo de de la F2 ______________________________________ Determina la proporción del genotipo de de la F2 ______________________________________ ___ ¿Por qué sucede así? Lee lo siguiente: Variación de la primera Ley de Mendel: Ley de la Codominancia En la primera ley de Mendel al cruzar organismos homocigotos para un carácter, el carácter dominante se expresa tanto en los homocigotos como en los heterocigotos. Sin embargo puede existir una variación a esta ley, esto sucede cuando no existe una relación de dominancia y recesividad, lo que indica que las dos variedades para el carácter tienen la misma oportunidad para expresarse en los organismos heterocigotos y se dice que existe codominancia. En el ejemplo utilizado en la primera ley de Mendel, flores homocigotas para el color blanco y para el rojo, el color rojo actúa como dominante, pero en el caso que exista codominancia entre los colores de las flores, el color rojo y el blanco tienen la misma oportunidad para expresarse dando por resultado en la generación F1 la combinación de los dos colores es decir, flores heterocigotas (RB) de color rosa. En la ley de la codominancia al cruzar flores rosas heterocigotas de la F1 se obtienen los resultados que se muestran en el esquema superior. 65 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia La primera Ley de Mendel se considera solamente la trasmisión de un carácter. ¿Se cumplirá la primera ley de Mendel si se considerará la trasmisión de 2 caracteres? c) Utilizando la información para la Segunda Ley de Medel, ayudándote con el siguiente esquema y la lectura de apoyo No. 1, resuelve el ejercicio anexo en tu cuaderno, comenta tus respuestas en clase escuchando con respecto y atención los comentarios de tus compañeros y profesor. Resuelve en tu cuaderno lo siguiente: Determina la proporción del fenotipo de la F2 ¿Qué porcentaje hay de cada fenotipo? Determina la proporción del genotipo de la F2 Segunda Ley de Mendel o Ley de la Segregación o Distribución Independiente En las dos variantes de la primera ley, Mendel consideró la trasmisión de un carácter. Al seguir realizando estudios Mendel buscaba determinar qué sucedía si consideraba la trasmisión de dos caracteres, si estos caracteres interferían entre sí en su trasmisión o no lo hacían. Para su investigación, Mendel consideró dos caracteres: el color y la textura de las semillas del chícharo. Obtuvo líneas puras (homocigotas) para semillas con los caracteres: amarillo y liso (AABB) y verde y rugoso (aabb), las primera producían gametos AB y las segundas, gametos ab. Cruzó estas plantas y en la primera generación F1 obtuvo semillas heterocigotas amarillas y lisas (AaBb). Las plantas de la F1 pueden formar cuatro tipos de gametos: AB, Ab, aB y ab. Al cruzar entre sí a las plantas de la F1, en la segunda generación (F2) obtuvo 4 diferentes fenotipos: 66 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia amarillo y liso, amarillo y rugoso, verde liso y verde rugoso. A partir de estos resultados, Mendel demostró que los dos caracteres (color y textura) se trasmiten en forma independiente. OBJETO DE APRENDIZAJE Variaciones genéticas (Dominancia incompleta, Codominancia, Alelos múltiples) COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. - Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. - Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. - Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos. - Identifica ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. - Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. Herencia no mendeliana No todas las características se heredan de una manera tan simple como el color de las semillas y su textura. En realidad hemos analizado que la herencia simple, en la que solamente interviene un par de genes, es la excepción y no la regla. Cabe preguntarnos: ¿Mendel se equivocó? No fue así. El material que Mendel seleccionó para trabajar arrojó resultados que concordaban con lo que sus hipótesis le hacían esperar. Pero con otros materiales no se puede llegar a los mismos resultados. Hoy, entonces, se considera que existen genes que se comportan respondiendo a la herencia mendeliana, mientras que otros no se comportan de esa forma, como es el caso de: dominancia incompleta, alelos múltiples y codominancia. Actividad 6 Individualmente, investiga las características de las variaciones genéticas y elabora un resumen, resaltando los conceptos de dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples. Páginas Web recomendadas: http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/genet2.htm http://www.genomasur.com/lecturas/Guia13.htm http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mendelismo/Mendelismo%20complejo%202.htm http://www.elergonomista.com/biologia/genetica.htm http://genmolecular.wordpress.com/mecanismos-de-interaccion-genica/ DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: - Realiza ejercicios de cruzas relacionadas con la ley de la segregación y la ley de la distribución, independiente de los caracteres hereditarios. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: 67 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia - Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. - Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. ¿Qué probabilidad existe que hubieras tenido alguna característica diferente a las que posees, y tus hermanos? ¿Cómo puedes calcular estas probabilidades? Puedes consultar el procedimiento para elaborar cuadros de Punnet que se encuentra en la siguiente página: http://arango-vogel.blogspot.com/ O puedes generar cuadros de Punnet de manera interactiva: http://www.changbioscience.com/ genetics/punnett.html Imagina lo que sucedería si se cruzaran perros de raza similar y diferente, ¿cómo serían los cachorros? Actividad 7 De manera individual extraclase, resuelve los ejercicios de cruzas en tu cuaderno u hojas blancas, en los que se verán involucrados uno o dos caracteres. La lectura de apoyo No. 2 te indica la forma de realizar las cruzas por medio de cuadros de Punnett. En cada caso determina el tipo de gametos de los progenitores, el genotipo y fenotipo de la F1, la relación del genotipo y fenotipo de la F1 y si se te indica que obtengas resultados de la F2 determinarás los gametos de los progenitores, también, el genotipo y fenotipo de la F2, así como la relación de cada uno, al terminar tus ejercicios, elaboren una conclusión grupal acerca de la distribución de caracteres hereditarios, así como la impacto de la condición homocigótica y la heterocigótica. Puedes ver ejemplos de cruzas en la siguiente página: http://sites.google.com/site/estrategiagenetica/modelosencruzasmendelianas Lectura de apoyo No.2 Ejemplo de cuadro de Punnet 68 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia El cuadro de Punnett es un diagrama utilizado para resolver problemas de cruzas, está constituido por columnas y filas, en la primera fila se colocan el o los alelos por estudiar de uno de los progenitores, en la primer fila se colocan el o los alelos del otro progenitor. El cuadro de Punnettt permite realizar las combinaciones posibles y sus resultados. En las leyes estudiadas anteriormente, se utilizaron cuadros de Punnett. Toma en consideración lo siguiente: Por definición, el carácter dominante se manifiesta tanto en los homocigotos como en los heterocigotos. Los individuos que manifiestan un carácter recesivo han de ser necesariamente homocigotos. Ejemplo: Si el color de ojos de tu mamá es verde y el de tu papá café. Se pueden presentar 3 condiciones: 1. Si suponemos que tu mamá es homocigota recesiva, ya que la gente de ojos claros es minoría en comparación de la gente con ojos cafés, entonces tenemos que su genotipo es: cc. Si tu padre es homocigoto dominante entonces asumiremos que presenta un solo tipo de gametos que son C,C, para el cuadro quedaría de la siguiente manera: C C c Cc Cc c Cc Cc La descendencia es 100% heterocigota, con ojos cafés todos. 2. Ahora bien, si tu padre es heterocigoto de este tipo Cc y, tu mamá homocigota, produce un solo tipo de gametos que son c,c: c c C Cc Cc c cc cc En este caso la mitad de sus hijos tendrían los ojos verdes y la otra mitad cafés. La mitad será hetercigota y la otra mitad será homocigota recesiva. 3. Por último, si los dos fueran heterocigotos entonces presentaran dos tipos de gametos que serán: C, c. C c C CC Cc c Cc cc 69 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Solo la cuarta parte tendrá los ojos verdes y las otras tres cuartas partes tendrán los ojos cafés. Ahora bien 25% será homocigoto dominante, 50% heterocigoto y 25% homocigoto recesivo, ya de esos porcentajes son las probabilidades. Dominante letra mayúscula, en este ejemplo: C Recesiva letra minúscula, en este caso: c Es decir: CC= Cc = cc = Ojos cafés (homocigótica = con el mismo carácter) Café (heterocigótico) (con caracteres diferentes, los ojos serían cafés porque el café domina sobre el verde) ojos verdes (homociótica) PROBLEMARIO Problema 1: En cierta especie de plantas el color azul de la flor (A), domina sobre el color blanco (a). ¿Cómo podrán ser los descendientes del cruce de plantas de flores azules con plantas de flores blancas, ambas homocigóticas? Haz un esquema de cruzamiento o un cuadro de Punnet al respecto, y da tu conclusión. Problema 2: Ciertos tipos de miopía en la especie humana dependen de un gen dominante (A); el gen para la vista normal es recesivo (a). ¿Cómo podrán ser los hijos de un varón normal y de una mujer miope, heterocigótica? Haz un esquema de cruzamiento, cuadro de Punnet y escribe la conclusión. Problema 3: En la especie humana el pelo en pico depende de un gen dominante (P); el gen que determina el pelo recto es recesivo (p). ¿Cómo podrán ser los hijos de un varón de pelo en pico, homocigótico, y de una mujer de pelo recto, homocigótica? Haz un esquema de cruzamiento, cuadro de Punnet y escribe la conclusión. Problema 4: En la especie humana el poder plegar la lengua depende de un gen dominante (L); el gen que determina no poder hacerlo (lengua recta) es recesivo (l). Sabiendo que Juan puede plegar la lengua, Ana no puede hacerlo y el padre de Juan tampoco ¿Qué probabilidades tienen Juan y Ana de tener un hijo que pueda plegar la lengua? Haz un esquema de cruzamiento, cuadro de Punnet y escribe la conclusión. Problema 5: En los guisantes, el gen para el color de la piel tiene dos alelos: amarillo (A) y verde (a). El gen que determina la textura de la piel tiene otros dos: piel lisa (B) y rugosa (b). Se cruzan plantas de guisantes amarillos-lisos (AA, BB) con plantas de guisantes verdes-rugosos (aa, bb). De estos cruces se obtienen 1000 guisantes. ¿Qué resultados son previsibles? Haz un esquema de cruzamiento, cuadro de Punnet y escribe la conclusión. Problema 6: Cobayas negras heterocigotas (Bb) se aparearon con cobayas blancas recesivas homocigotas (bb). Indicar las proporciones genotípicas y fenotípicas esperadas del retrocruzamiento de un descendiente de la F1 de color negro con: -El parental negro: Bb x Bb -El parental blanco Bb x bb 70 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Problema 7: Dos plantas de dondiego (Mirabilis jalapa) son homocigotas para el color de las flores. Una de ellas produce flores de color blanco marfil y la otra, flores rojas. Señala los genotipos y fenotipos de la descendencia al cruzar ambas plantas que B es el gen responsable del color marfil, R es el gen que condiciona el color rojo y que los genes R y B son equipotentes (herencia intermedia o codominante). Problema 8: Dos condiciones anormales en el hombre, las cataratas y la fragilidad de huesos, son debidas a alelos dominantes. Un hombre con cataratas y huesos normales cuyo padre tenía ojos normales, se casó con una mujer sin cataratas pero con huesos frágiles, cuyo padre tenía huesos normales. Indicar la probabilidad de tener: -Un descendiente normal -Un descendiente con cataratas y huesos normales -Un descendiente con ojos normales y huesos frágiles -Un descendiente que padezca ambas enfermedades Problema 9: El color de ojos castaño es un alelo dominante respecto a los ojos azules. Una mujer de ojos castaños cuyo padre tenía ojos azules se casa con un hombre de ojos azules. Halla los posibles colores de ojos de su hijo y las probabilidades de cada caso. Problema 10: En el tomate el color púrpura del tallo está determinado por un alelo autosómico dominante A. El alelo recesivo a determina tallo de color verde. Otro gen autosómico independiente controla la forma de la hoja: el alelo dominante C determina hoja con borde recortado mientras que el alelo recesivo c determina hoja con borde entero. Elabora el esquema de entrecruzamiento y el cuadro de Punnet para el cruce de las plantas: AaCc x AaCc e indica las proporciones del fenotipo. Te puedes apoyar en la siguiente página para la resolución de los problemas: http://cmapspublic.ihmc.us/rid=1LHPY5R8L-CZ5LV4-XH0/4%20Leyes%20de%20Mendel.cmap http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esobiologia/4quincena6/4quincena6_contenidos_4b.ht m http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esobiologia/4quincena6/ventanas/leyes_mendel.htm DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: - Reconoce las anormalidades hereditarias ligadas a los cromosomas sexuales como la hemofilia, albinismo. OBJETO DE APRENDIZAJE Teoría de Sutton y Morgan. Lee lo siguiente: Cuando Mendel realizó sus experimentos, no se conocía la existencia de la molécula de ADN ni que ésta se encontrara en los cromosomas. Investigadores a principios del siglo XX elaboraron la teoría cromosómica de la herencia mendeliana, según la cual los genes residen en los cromosomas. En 1902, Walter Sutton, en EE.UU., y Theodor Boveri, en Alemania, observaron que había un paralelismo entre la herencia de los factores hereditarios y el comportamiento de los 71 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia cromosomas durante la meiosis y la fecundación, por lo que dedujeron que los factores hereditarios residían en los cromosomas. Esta afirmación sirvió de base para la formulación de la teoría cromosómica de la herencia unos años más tarde. En 1909, Wilhelm Johannsen designó “el factor hereditario” de Mendel con el término gen. En 1910,Thomas Hunt Morgan, observó en sus experimentos con la mosca del vinagre que los machos de esta especie tenían tres pares de cromosomas homólogos, llamados autosomas, y un par de cromosomas parecidos, pero no idénticos, a los que designó con las letras X e Y y denominó heterocromosomas o cromosomas sexuales, ya que son los responsables del sexo. Más tarde, Morgan descubrió que muchos caracteres hereditarios se transmiten juntos, como por ejemplo, el color del cuerpo de la mosca, el color de los ojos, el tamaño de las alas, etc. Después de efectuar numerosos cruces comprobó que había cuatro grupos de genes que se heredaban ligados. Se llegó a la conclusión de que los genes estaban en los cromosomas y que estos se encontraban en el mismo cromosoma tendían a heredarse juntos, por los que se les denominó genes ligados. Posteriormente, Morgan determinó que los genes se localizan sobre los cromosomas de forma lineal y que el intercambio de fragmentos de cromosomas se corresponde con el fenómeno de la recombinación. También afirmó que los cromosomas conservan la información genética y la transmiten de generación mediante la mitosis. Todas estas observaciones permitieron a Morgan elaborar la teoría cromosómica de la herencia. En la actualidad sabemos muchas cosas que desconocían los genetistas de principio de siglo sobre todo que los genes son porciones concretas de ADN. Por ello, hoy nos parece evidente que los genes estén en los cromosomas, ordenados linealmente. Tomado de: http://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/6.htm COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. - Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. - Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. - Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. Actividad 8 a) Explica qué adelantos tiene la teoría cromosómica en relación a las Leyes de Mendel y representa la teoría cromosómica de Sutton, Boveri y Morgan, comenta al grupo la importancia de esta teoría, mostrando una actitud positiva de colaboración y respeto. Escribe tus conclusiones en el cuaderno respecto a: - Adelantos en relación a Mendel Importancia 72 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia OBJETO DE APRENDIZAJE Anomalías humanas ligadas a los cromosomas sexuales (hemofilia, albinismo, daltonismo, entre otras) COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. - Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. - Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. - Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. ¿Sabes cómo se determina el sexo de los bebés? ¿A qué se asocia la determinación del sexo? Determinación del sexo: Los seres vivos tienen un número de cromosomas que es fijo para cada especie, cada célula de los organismos durante la mitosis constituye el número de cromosomas de su especie. En el caso de la especie humana el número cromosómico es 46, esto es para cada una de sus células: del pelo, piel, sangre, hígado, pulmón, etc. En los organismos que provienen de procesos de reproducción sexual, el número cromosómico se constituye por la dotación de cromosomas heredados por los gametos del padre y de la madre. Los gametos por ser resultado de la meiosis, contienen sólo la mitad del número cromosómico: 23 a lo que se le conoce como número haploide (n), en tanto que la dotación de 46 cromosomas, se le denomina número diploide (2n) formado por 23 pares de cromosomas, cada par constituido por cromosomas homólogos. 73 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia De los 46 cromosomas 44 (22 pares) son autosomas o cromosomas somático, y 2 cromosomas (un par) son cromosomas sexuales o heterocromosomas. A diferencia de otros caracteres, la determinación del sexo no está dada por alelos, sino por el par de cromosomas sexuales, así la fórmula cromosómica del hombre es 44 XY y la fórmula cromosómica de la mujer es 44XX, la diferencia está dada por que los cromosomas XX de la mujer son idénticos, es decir son homólogos, en tanto que los cromosomas sexuales del hombre son XY que indica que en este par los cromosomas no son homólogos, ya que el cromosoma Y es más pequeño que el cromosoma X. Las células antecesoras de los gametos son diploides (2n) y durante el proceso de la gametogénesis reducen su número cromosómico mediante la meiosis, dando por resultados gametos haploides (n). Así, la fórmula cromosómica de las células antecesoras de los espermatozoides es 44XY y durante la espermatogénesis (en la que existe meiosis) reducen a la mitad su número cromosómico dando por resultado dos tipos de espermatozoides: 22X y 22Y. La fórmula cromosómica de las células antecesoras de los óvulos es 44XX y durante la ovogénesis (que se efectúa por meiosis) reducen a la mitad su número cromosómico, dando por resultado un sólo tipo de óvulos: 22X. Ya que la mujer solo produce un tipo de gameto (22X). ¿Qué determinará que el descendiente sea niño o niña? Escribe tu respuesta en el cuaderno. Observa los esquemas que están a continuación y autoevalúa tu respuesta. Si es necesario corrígela. 74 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Lee lo siguiente: En algunas familias existen padecimientos que se van heredando de generación en generación o que existe la posibilidad de que si alguno de los padres lo tiene se lo herede generalmente a los hijos varones. En la naturaleza existen anomalías que son padecidas por el hombre, sin embargo es la mujer quien la trasmite, aunque no la padece. ¿Cuál será la causa? Plantea tu hipótesis: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Actividad 9. Valida tu hipótesis después de revisar la siguiente información, lee de manera individual y subraya las ideas principales, posteriormente de manera grupal bajo la coordinación de tu profesor validen la hipótesis. Herencia ligada al sexo: Las enfermedades hereditarias autosómicas se heredan a través de los cromosomas no sexuales (autosomas), son los pares 1 al 22. Esas enfermedades se heredan a través de uno de los cromosomas sexuales X o Y (heterocromosomas). La herencia ligada al sexo y ha sido estudiada ampliamente en varios organismos como la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster), y el hombre. Puedes encontrar más información para reforzar el tema en la siguiente página: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/contenidos11.htm Herencia ligada al sexo en Drosophila melanogaster: El descubrimiento de los genes ligados al sexo en Drosophila melanogaster fue hecho por T. H. Morgan y Sutton, en 1910. La metodología experimental utilizada por este biólogo revela la rigurosidad científica y la capacidad interpretación de los resultados obtenidos que debe poseer un investigador. Durante sus investigaciones seleccionó y crió moscas de ojos rojos. Dentro de esta cepa encontró una variedad de moscas con ojos blancos, las que aisló y crió hasta obtener una cepa pura para el color de ojos blancos, es decir, una cepa donde solo existen genes para este color de ojos. La forma clásica ante investigar cómo se hereda una característica, en este caso el color de ojos de las moscas, es hacer cruzamientos dirigidos y analizar el número y tipo de descendientes. En sus trabajos, realizaron cruzamientos entre machos ojos blancos con hembras de ojos rojos. En la primera generación filial o F1, todos los individuos de ambos sexos tenían ojos rojos. Cuando las moscas de F1 de ojos rojos se cruzan entre sí, 25% de los descendientes de la generación filial o F2 presenta ojos blancos y 75% restante ojos rojos. Estos resultados 75 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia permiten inferir que la característica color de ojos está controlada por dos genes (alelos), en donde el gen que determina el color rojo es dominante sobre el gen para el color blanco. Si se analiza el sexo y color de ojos de los individuos de la F2, se puede comprobar que todas las hembras son de ojos con coloración roja, en tanto que los machos, sólo la mitad es de ojos color rojo y la otra mitad, de color blanco. Herencia ligada a los cromosomas sexuales en el hombre Le herencia ligada al sexo se debe a que los genes para ciertos caracteres, se ubican en cualquiera de los dos cromosomas sexuales: X o Y. En el hombre se distinguen rasgos hereditarios ligados al cromosoma X y rasgos ligados al cromosoma Y. Las proporciones obtenidas en la descendencia variarán si el gen en cuestión se ubica en uno o en otro cromosoma sexual. Herencia de genes ligados al cromosoma X En el hombre se han definido más de doscientos rasgos cuyos genes se ubican en el cromosoma X. Algunos ejemplos de anomalías hereditarias son: atrofia óptica o degeneración del nervio óptico, glaucoma juvenil, estenosis mitral del corazón, daltonismo, hemofilia y algunas formas de retardo mental. Actividad 10 En las siguientes actividades aparece la información relacionada a algunas anomalías hereditarias. En extraclase, de manera individual lee la información correspondiente a la anomalía que: padezca alguna persona que conoces, la que más te haya llamado la atención o la que te haya asignado el profesor, según el caso. Puedes además leer la lectura de apoyo No. 3. Subraya las ideas principales de tu lectura, puedes hacer un esquema para ayudarte a organizar la información y comprenderla mejor, así como seguir las instrucciones y actividades que se sugieren para el caso que te tocó. Con la coordinación del profesor programen una sesión de clase para agruparse en equipos según la anomalía que hayan analizado, compartan opiniones, realizando sus comentarios al respecto e intercambiando información y elaborando la actividad que se señale para la anomalía analizada, así como contestando las respectivas preguntas, realicen en plenaria de grupo los cometarios generales escuchando con atención a los demás o puede también cada equipo explicar al resto del grupo lo analizado y sus conclusiones. Lectura de apoyo No. 3. Mutaciones como fuentes de variación genética A partir del descubrimiento del ADN y de su estructura, se aceleraron los avances en genética. Al mismo tiempo que se relacionó al ADN con la trasmisión de los caracteres hereditarios, se le asoció también con los cambios que se presentan en los descendientes, sean éstos benéficos o perjudiciales. Inicialmente se denomina mutación a los cambios en el ADN. Más adelante se descubrió que existen varios factores que causan mutaciones: 76 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Mutación génica o molecular: Existe cambio en la secuencia de nucleótidos en las bases de ADN, lo que afecta la información del gen. http://sedin-notas.blogspot.com/2009_04_01_archive.html Mutación en el número de cromosomas. El número cromosómico tiene errores debido a la mala distribución de los cromosomas durante el proceso de mitosis de las células del cuerpo del individuo, o bien al error de distribución de los cromosomas durante la formación de gametos. http://1.bp.blogspot.com/_NpyhZqDaUUE/SSduLFwHOzI/AAAAAAAAAB8/DpzGCG6fuq0/s400/2-Cariotipo-humanoXX.bmp 77 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2bch/B4_INFORMACION/T411_MUTACIONES/diapositivas/Diapositi va41.JPG Mutación en la estructura del cromosoma. Existen cambios en la estructura de uno o más cromosomas por diferentes causas: Mutación en la estructura del cromosoma Causa Explicación Delección Pérdida de un fragmento del cromosoma Un fragmento del cromosoma rota 1800, si sucede en fragmentos que están a Inversión los lados del centrómero se le llama inversión pericéntrica y si sucede alejada del centrómero inversión paracéntrica Duplicación Se repite un fragmento del cromosoma Un fragmento del cromosoma cambia de posición a su cromosoma homólogo Translocación o a otro que no sea su homólogo (heterólogo) Imagen tomada de: http://www.hiru.com/biologia/las-mutaciones 78 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Las mutaciones pueden ser: espontáneas o inducida. Las mutaciones espontáneas suceden al azar por error, ya sea durante la duplicación del ADN, o en la repartición de los cromosomas en la anafase. Las mutaciones inducidas se deben a organismos o células expuestas a agentes mutágenos. a) Consulta la página electrónica que aparece al pie de las siguientes imágenes, observa detenidamente las imágenes y determina el número qué observas dentro de cada círculo. Comenta las siguientes preguntas en clase: ¿Puedes distinguirlo? ¿Padeces daltonismo?¿Alguien en tu familia lo padece?¿Alguno de tus compañeros es daltónico? Imagen tomada de: http://1.bp.blogspot.com/_6WtoCBcTwbQ/R7yeO7VrGpI/AAAAAAAABJc/J1E72wLX9Wk/s400/daltonismo92.jpg ¿Qué es daltonismo? Es una alteración en la percepción de los colores que consiste en la incapacidad de distinguir el rojo del verde. La percepción de los colores está a cargo de un grupo de células nerviosas, ubicadas en la retina, llamadas conos. Existen tres clases de conos que contienen distintos pigmentos, de origen proteico, los que absorben la luz de distinto color unos absorben la luz azul, otros la roja y otros la verde. Los genes para los pigmentos que absorben la luz roja y verde se encuentran en el cromosoma X, por lo que su herencia está ligada al sexo del individuo. Los genes de los pigmentos que absorben la luz azul se encuentran en el cromosoma número siete, por lo que su herencia es autosómica o no-ligada al sexo. Un hombre incapaz de distinguir el rojo del verde, porta un gen recesivo alterado en el cromosoma X que transmitirá a sus hijas. Debido a que el gen es recesivo, las mujeres que llevan un cromosoma X con el gen alterado no presentan daltonismo pero son portadoras. Ellas lo transmitirán a la mitad de sus hijas que serán portadoras y a la mitad de sus hijos que serán daltónicos. 79 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia b) Recuerda alguna ocasión en que te hayas cortado, comenta las siguientes preguntas: ¿Sangraste mucho? ¿O coaguló rápidamente? ¿Conoces a alguien que tenga hemorragias frecuentes porque su sangre no coagula bien? ¿A qué se debe esto? Hemofilia: En algunos miembros de la realeza europea se propagó esta enfermedad, un caso es el de la familia del último zar de Rusia Nicolás II Romanov. Su esposa Alix de Hesse-Darmstad princesa alemana, al casarse, cambió su nombre por Alejandra Fiodorovna Romanov. Alejandra nieta de la Reina Victoria, al igual que su abuela, era portadora de la hemofilia, enfermedad que se caracteriza por la incapacidad de la persona para coagular la sangre, lo que causa hemorragias frecuentes frente a cualquier herida. El único hijo varón (Alexis Nikolayevich Románov) del último zar de Rusia padecía hemofilia. La hemofilia se manifiesta en forma de hemorragias, que pueden ser espontáneas o producidas por algún golpe o trauma. Las hemorragias internas que pueden empezar de forma espontánea sin causa aparente, si tardan en controlarse pueden dañar las articulaciones y los músculos. Este tipo de hemorragia puede ser incluso más grave que las hemorragias que afloran al exterior, aunque éstas sean más llamativas. A nivel molecular, la hemofilia es una alteración de las reacciones que conducen a formación de fibrina que, junto a los elementos figurados en la sangre, forma un "tapón" en la herida. Durante estas reacciones interviene en factores proteicos que participan en la transformación de un precursor en otro. Los hemofílicos no fabrican el factor VIII y IX de la coagulación, con lo que la serie de reacciones no se completa ni sintetiza fibrina. Dependiendo del factor proteico que le falta, la hemofilia puede ser tipo A (deficiencia del factor VIII) o B (deficiencia del factor IX). La ausencia de estos factores se debe a la acción de un gen recesivo ligado 80 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia al cromosoma X. La hemofilia "A" es la más frecuente, representa en general 85 % de los pacientes, la hemofilia B se presenta en 15%. En la mayoría de los casos, hay antecedentes hereditarios conocidos en la familia, y los varones heredan la hemofilia de sus madres, aunque ellas generalmente ni la padecen, ni saben en muchos casos que son portadoras de la hemofilia. Las personas con hemofilia transmiten la enfermedad a sus hijas exclusivamente, las cuales no la padecen, pero al ser portadoras la pueden transmitir a 50% de sus descendientes. Imágenes tomadas de: http://www.umm.edu/esp_ency/article/002051.htm http://www.monografias.com/trabajos/geneticacym/geneticacym.shtml http://hemofilia2.blogspot.com/ ¿Por qué son tan blancos? Observa las siguientes fotografías: Imágenes tomadas de: http://80.34.38.142:8080/cronicadecantabria/noticias/fotos/20091120120410.jpg,http://farm4.static.flickr.com http://media.eresmas.com, http://lh6.ggpht.com,http://www.marulo.com/,http://img5.xooimage.com c) Analiza el problema que se dio de ejemplo anteriormente sobre albinismo y revisa, la información que lo acompaña, cométalo en clase con tus compañeros. ¿Qué es el albinismo? 81 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia d) En la mayoría de los casos de enfermedades ligadas al sexo, la mujer es portadora y el hombre es quien padece la enfermedad. Explica cuándo una mujer además de ser portadora, puede padecer la enfermedad. Utiliza el siguiente esquema para encontrar la respuesta. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ . http://hemofilia2.blogspot.com/ e) Complementaria opcional. Existe otra enfermedad ligada al sexo, la distrofia muscular. Investiga cuáles son sus síntomas, coméntalo con tus compañeros. Lecturas recomendadas: http://kidshealth.org/teen/en_espanol/enfermedades/muscular_dystrophy_esp.htmlhttp://kidshealth.org/te en/en_espanol/enfermedades/muscular_dystrophy_esp.html http://espanol.ninds.nih.gov/trastornos/distrofia_muscular.htm DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: - Reconoce agentes mutágenos más comunes en nuestro ambiente, sus efectos y prevención. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. - Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. 82 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia - Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. - Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. - Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. - Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. - Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. http://www.vopus.org/es/images/articles/Diccionario/razas_humanas.jpg En esta la ilustración de la raza humana tienes una prueba de la variación genética, y si nos afocamos a una sola raza como la endémica de América. ¿Existen diferencias entre los integrantes de sus diversas comunidades? 83 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia http://www.maximsnews.com/107mnun155246.jpg http://webspace.webring.com/people/hh/hjpena.geo/mayas.jpg http://farm4.static.flickr.com/3634/3477027370_acb5619bb4.jpg http://www.taringa.net/posts/noticias/2184206/Lo-que-se-devoraron.html Aún entre los miembros de una familia existe variación entre los hermanos. Reflexiona las siguientes preguntas: ¿Cuántos hermanos tienes? ¿Existen características comunes entre ustedes? Escribe en tu cuaderno las características que consideras te hacen diferentes a tus hermanos y después a nivel grupal con la guía de tu maestro, discutan sus respuestas y determinen cuál es la respuesta que brinda mayor información. ¿Por qué suceden las mutaciones? ¿Realmente son errores de la naturaleza? ¿Cuáles benefician y cuáles son perjudiciales? ¿Si no se dieran las mutaciones, ¿existiría la diversidad de especies y cambios en las poblaciones de nuestro planeta? Imágenes tomadas de: http://www.depediatria-sanfelipe.org,https://0nwvpw.bay.livefilestore.com ,http://3.bp.blogspot.com/ http://2.bp.blogspot.com.jpg\ http://www.elblogdegatos.com/,http://www.accomf.org/ http://img22.xooimage.com,http://4.bp.blogspot.com/, http://www.emisterios.com/ http://www.kan-naim.co.il,http://www.terra.com.,http://fahyser.files.wordpress.com/ Muchas veces has visto en los medios de comunicación, noticias sobre niños peces, sin cerebro, bicéfalos, o con padecimientos como la espina dorsal bífida, así también encontramos 84 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia cerca a nuestros hogares familias donde los niños nacen con deficiencia mental, con el síndrome de Down, o enfermedades extrañas, algunas causan la muerte, otras le permiten vivir con capacidades diferentes. “¿Por qué sucede todo esto?” se pregunta la gente que ignora sobre genética, y atribuyen las causas a fenómenos sobrenaturales o “castigos divinos”: sin embargo todas tienen su explicación. http://www.borealidad.com.ar/wp-content/uploads/2008/02/n_ojosazules.jpg https://ekf5lw.bay.livefilestore.com http://www.ciencia-activa.org/Imagenes/TriticumPloidy.jpg No todas las mutaciones ocasionan problemas, algunas son deseables e incluso provocadas intencionalmente por el hombre en distintas especies de animales y plantas. Observa las fotografías, dos de ellas son organismos que han mutado. ¿Cuáles son las fotos de los organismos mutantes? Imágenes tomadas de: http://mujer-bonita.net, http://www.razasdeperrosygatos.com, http://www.stammer.nl/, http://farm1.static.flickr.com, http://www.bedri.es/ 85 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Lectura de apoyo No. 4. Origen de las mutaciones. A lo largo de la historia de la humanidad, el hombre ha ido sufriendo mutaciones en sus genes, en sus cromosomas, ha perdido parte de ellos, se trastoca la información llevándose los genes tan importantes para la vida, se invierte la información etc. Hay genes que mutan y se convierten en no deseables, tanto a nivel humano como de otros animales y existen hasta aquellos que se conocen como letales, que no permiten ni que el animalito, ni el niño lleguen a nacer. ¿Cómo ocurrieron estas mutaciones? Son muchas las causas que debieron intervenir. Y aún hoy día sabemos que uno de los factores es la contaminación ambiental. Las mutaciones son cambios que tiene el material hereditario, pueden ser: a nivel de ADN por cambio en la secuencia de los nucleótidos, o bien, a nivel de los cromosomas. Las mutaciones a nivel de cromosomas pueden ser a su vez: estructurales o de número. Las mutaciones estructurales cambian, se pierde o duplica una parte de un cromosoma y pueden ser por: translocación, inversión, duplicación, delección. En las mutaciones cromosómicas por número lo que cambia es el número de cromosomas de la especie, ya sea que aumente o disminuyan uno, dos o tres cromosomas, o bien que se sume al número diploide uno o más paquetes haploides, es decir el organismo resulta triploide, tetraploide en lugar de diploide. Las causas de las mutaciones pueden ser: Mutaciones naturales o espontáneas: Son las que se producen en condiciones normales de crecimiento y del ambiente. Representan la base de la evolución biológica. Mutaciones inducidas: Son las mutaciones provocadas artificialmente por algún agente exógeno generalmente conocido llamado agente mutágeno. Los agentes mutágenos son de tres tipos: Agentes físicos: Radiaciones ionizantes: rayos ultravioleta, los rayos X, partículas alfa, beta y gama de fuentes radiactivas como el radio, uranio, cobalto y rayos cósmicos. Choque térmico. Ultrasonidos de altísima energía. Agentes químicos: Análogos de bases de ácidos nucléicos como la 5-bromouracilo. Alcaloides como la cafeína. Agentes que atacan al ADN (formalina), ácido nitroso. Agentes alquilantes como el gas mostaza. Colorantes de acridina (proflavina, acridina). Carcinógenos (benzopireno), sulfato de cobre, ácido bórico, ácido fórmico, colchicina, uretano, Drogas como el LSD, nicotina y otros químicos. Agentes biológicos: Virus y bacterias. Ninguno de los agentes mutágenos produce mutaciones específicas. Entre los efectos de las mutaciones encontramos: Efectos nocivos: Son especialmente peligrosas en los gametos, cigotos o células de un embrión del que pueden surgir individuos u órganos anómalos. Si afecta a células en continua división puede surgir un cáncer, al alterar los oncogenes o los genes supresores. La mayoría de las mutaciones son letales, pero también pueden producir numerosas enfermedades hereditarias, congénitas y enfermedades 86 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia crónicas en el adulto. Muchos de los contaminantes ambientales son agentes mutagénicos que no sólo afectan al ser humano sino también a los componentes biológicos de los ecosistemas, provocando en muchos casos severos desequilibrios y daños permanentes. Efectos beneficiosos: Las mutaciones pueden inducir cambios que adaptan los seres vivos al medio ambiente. Una sustitución de un nucleótido en la secuencia del ADN puede pasar desapercibida, pero también puede producir alteraciones importantes en la función biológica de una proteína. http://enciclopedia.us.es/index.php/Mutaci%C3%B3n COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. - Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. Actividad 12 Completa el siguiente esquema, anotando las causas o agentes que provocan mutaciones genéticas; guíate con la lectura de apoyo No.4, o en la bibliografía recomendada por tu profesor, comenta tu información con tus compañeros, confirma o corrige tu esquema, escuchando con respeto y atención la retroalimentación de tu profesor. 87 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Imágenes tomadas de: http://agaudi.files.wordpress.com/2007/08/limon.jpg http://www.onda92.com/ tomategigante.jpg http://www.educared.org.ar/comunidades/tamtam/mmages/mutatois.jpg http://fotos.infojardin.com/subida-imagen/images/bfi1243378753h.JPG http://www.agroterra.com/foro/foros/imagenes_publicadas/20080513_111313_zanahorias.jpg http://bligoo.com/media/users/1/81104/images/Nueva%20imagen.JPGhttp://img97.imageshack.us/i/dsc005084lp.jpg/ Mutaciones causadas por agentes físicos y químicos DESEMPEÑO A DEMOSTRAR: - Reconoce que las mutaciones genéticas pueden provocar cambios adaptativos en una población. OBJETO DE APRENDIZAJE Padecimientos comunes relacionados al número anormal de cromosomas (aneuploidía y poliploidía) en cromosomas sexuales y autosomas. ¡Cuándo las amenazas se convierten en lo cotidiano! Hiroshima borrada hace 65 años, EE.UU. lanzó sobre la ciudad japonesa la primera bomba atómica, matando a más de 140 mil personas. El dolor sigue vivo. Las consecuencias de la explosión de la bomba atómica en Hiroshima todavía se sienten 65 años después, porque los sobrevivientes y las nuevas generaciones presentan variaciones y mutaciones genéticas debido a la radiación a la cual estuvieron expuestos. Según un estudio a cargo de la Fundación para la Investigación de Efectos de la Radiación en Hiroshima, las bombas atómicas alteraron los cromosomas de algunos sobrevivientes, quienes desarrollaron cáncer de la tiroides. El principal autor de esta investigación, Kiyohiro Hamatani afirma que el cáncer de la tiroides está vinculado con la exposición interna y externa a la radiación y que ese efecto ha quedado demostrado con otras explosiones, como la de la planta nuclear de Chernobil en 1986. La principal conclusión del mencionado estudio es el vínculo entre la edad y el cáncer, porque mientras más joven era la persona que estuvo en contacto directo con las bombas tuvo más probabilidades de que se le declarara cáncer de tiroides en la adultez. http://www.talcualdigital.com/Especiales/Viewer.aspx?id=38791 88 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia ¿Cuáles son los agentes que pueden alterar la información genética? ¿Qué efectos pueden causar en los organismos? Plantea una hipótesis: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Las radiaciones son solo una de las causas de agentes que pueden provocar mutaciones. El proceso de la reproducción permite a los seres vivos perpetuarse y las especies conservan sus características de generación en generación debido a la replicación del ADN, ya sea en forma espontáneo o inducida por diversos agentes, la secuencia de las bases del ADN, la estructura de los cromosomas y aún el número cromosómico pueden sufrir variaciones y ocasionar alteraciones en la información. Actividad 13. A continuación tienes una serie de artículos acerca de este tema, puedes basarte en ellos o buscar información en otras citas. El profesor, te indicará si se selecciona un solo agente causante de mutaciones para ser estudiado por el grupo, o si se consideran varios agentes para ser repartidos entre equipos que deberán ser los agentes mutágenos más comunes en nuestro ambiente y sus efectos, es decir la relación entre las mutaciones y los cambios que ha presentado el ser humano. Elaboren extraclase un periódico mural o cómic con la información que deberá incluir una reflexión, sobre cómo puedes prevenir la producción de agentes mutagénicos como resultado de actividades humanas, siendo integrante de la comunidad, también incluyan la contraparte presentada por la necesidad de las mutaciones como parte del proceso de diversidad y sobrevivencia de las especies, de ser posible exhiban su periódico mural en lugares donde la población escolar pueda tener acceso a él. Efectos tóxicos a largo plazo de los plaguicidas. http://tramites.semarnat.gob.mx/Doctos/DGGIMAR/Guia/07-015AD/efectos.pdf Neoplasias causadas por el tabaco http://www.euskonews.com/0124zbk/gaia12402es.html Lesiones causadas por radiación https://www.msdsalud.es/manual-merck-hogar/seccion-2/lesiones-causadas-radiacion.html La guerra química en Vietnam http://marcelob.galeon.com/guerraquimica.htm Lecturas de apoyo: http://es.wikipedia.org/wiki/Mut%C3%A1geno http://www.educa.madrid.org/web/ies.sanisidro.madrid/Cienciasnaturales/2BIO/2bio_pdf/2bio_pdf16/muta ciones.pdf 89 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. - Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue. - Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. - Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. - Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. - Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. Lee lo siguiente: De acuerdo a las leyes de la herencia la trasmisión de las características hereditarias siguen un patrón, sin embargo las mutaciones tanto de número de cromosomas, como de su estructura, se reflejan en los descendientes. Observa las fotos y describe qué diferencias observas. ¿Cuál será la causa? Plantea tu hipótesis: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ http://viviendoconlarealidad.blogspot.com/2010/03/hoy-es-el-dia-internacional-del.html http://www.movildelujo.com/2008/09/11/el-43-de-los-ninos-entre-6-y-11-anos-tienen-un-movil/ http://4.bp.blogspot.com/_jHiPGQxAOKA/SwVXAY-DM2I/AAAAAAAAEZg/WMNli8gAamM/s1600/sindrome.jpg http://www.portaldefotos.com/yZFkyNxiYJwot/Sindrome-de-patau---Pataus-syndrome-trisomy-13/ http://www.livingwithtrisomy13.org/images/Trisomy13-Natalia-Kinder.jpg ¿Sabías que? Los cambios en el número de cromosomas: pueden ser por aneuplodia o euploidía (poliploidias). 90 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Actividad 14 Lee la información correspondiente a aneuploidía y sus respectivos síndromes, llena los siguientes cuadros retomando los datos requeridos. En actividad grupal, coordinada por el profesor, revisarán los resultados. Si es necesario corrige tus respuestas. Síndrome Aneuploidías en los autosomas Mutación Características fenotípicas más significativas Trisomía en el cromosoma 21 Síndrome de Edwards Trisomía en el cromosoma 18 Boca y nariz pequeñas, deficiencia mental, lesiones cardíacas, membrana interdigital. Poca viabilidad. . Síndrome de Patau Síndrome Aneuploidías en los cromosomas sexuales Mutación Características fenotípicas Síndrome de Klinefelter Síndrome de Turner Monosomía del cromosoma X Dos cromosomas Y (XYY) Varones de estatura elevada, se relaciona con una mayor agresividad. Bajo coeficiente mental. Síndrome de la supermujer Aneuploidía Son cambios en el número de cromosomas, que pueden dar lugar a alteraciones genéticas, pueden darse tanto en los autosomas, como en los heterocromosomas. Las causas que dan lugar a la aneuploidía son: - Un retraso en la meiosis de un cromosoma, que conlleva una pérdida de dicho cromosoma en la anafase. - Una no disyunción ocurre en la primera o segunda división meiótica cuando los cromosomas homólogos no se separan. En este caso podemos tener en la meiosis, machos con gametos XX o gametos sin cromosomas (00). En el humano las aneuploidías pueden ser: - Nulisomía, en la que falta un par de cromosomas homólogos (0 0) - Monosomía en la que falta un cromosoma de la pareja de homólogos (X 0), ejemplo síndrome de Turner. 91 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia - Trisomías: se tienen una copia extra para un determinado par de homólogos, es decir, hay tres cromosomas homólogos (X X X), ejemplo síndrome de super mujer (X X Y) ejemplo de síndrome de Klinefelter. En el humano las aneuploidías causan síndromes (conjunto de caracteristicas que causan condiciones patológicas, con un cuadro clínico específico). Estas anomalías pueden ser observables en un cariotipo (organización de los cromosomas por sus características. Entre las aneuploidías de los autosomas están: Síndrome de Down: Ocurre por un error de la naturaleza, el óvulo o el espermatozoide aporta 24 cromosomas en lugar de 23 que, unidos a los 23 de la otra célula germinal, suman 47. Y ese cromosoma de más (extra) pertenece a la pareja nº 21 de los cromosomas autosómicos. De esta manera, el padre o la madre aportan 2 cromosomas 21 que, sumados al cromosoma 21 del cónyuge, resultan 3 cromosomas del par 21. Por eso, esta situación anómala se denomina trisomía 21, término que se utiliza también para denominar al síndrome de Down. Los síntomas del síndrome de Down varían de una persona a otra y pueden ir de leves a severos. Sin embargo, tienen una apariencia ampliamente reconocida. La cabeza puede ser más pequeña de lo normal y anormalmente formada. Los signos físicos comunes son: Retraso en el desarrollo mental, disminución del tono muscular, exceso de piel en la nuca, nariz achatada, orejas pequeñas, ojos inclinados hacia arriba, manos cortas y anchas con dedos cortos pliegue único en la palma de la mano, el desarrollo físico es a menudo más lento de lo normal y la mayoría no alcanzan su estatura adulta promedio. Cariotipo donde se observa la trisomía 21 que ocasiona el síndrome de Down. Imágenes tomadas de: http://3.bp.blogspot.com/_W3QQ-I5EL54/SrIHEktMdaI/AAAAAAAADLc/r2yoGYYH5fY/s400/trisomia21.jpg http://www.laopinon.cl/admin/render/noticia/10923 http://pfizer.adam.com/content.aspx?productId=102&pid=6&gid=17226 92 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Síndrome de Patau: Es una enfermedad congénita originada por un cromosoma 13 suplementario, es decir, tres cromosomas. Pocos niños llegan a cumplir el año de vida pues las malformaciones son variadas combinadas con un retraso psicomotor severo. La edad de concepción es superior a los treinta años, es fundamental la realización del cariotipo y se dará un consejo genético para evitarlo en futuros embarazos. Entre las anormalidades que se presentan están: retraso mental, ojos pequeños (microftalmia), defectos del cuero cabelludo, defectos del iris, mano con pliegue simiano, alargamiento de extremidades, dilatación de la bifurcación ventricular, presentan un retraso psicomotor muy agudo, cociente intelectual bajo y a medida que crecen disminuye cada vez más aunque en algunos casos logran aprender algunas capacidades mencionadas. El bebé puede presentar una arteria umbilical única y existen enfermedades congénitas cardiacas como: defecto del tabique ventricular, defecto del tabique auricular, ubicación anormal del corazón y conducto arterioso persistente, irregularidades gastrointestinales y hemisferios cerebrales fusionados. Imágenes tomadas de: http://blogpeques.com/el-sindrome-de-patau/ http://www.livingwithtrisomy13.org/MemoriesofSebastian.htm http://www.ghente.org/ciencia/genetica/trissomia13.htm 93 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Entre las aneuploidías de los heterocromosomas están: Síndrome de Klinefelter: El síndrome de Klinefelter ocurre sólo en los hombres y se caracteriza por tener al menos un cromosoma X extra. Por lo general, esto se presenta debido a un cromosoma X adicional (escrito como XXY), sin embargo se pueden presentar dos cromosomas X adicionales (XXXY). El síndrome de Klinefelter es considerado la causa más frecuente de hipogonadismo. Es un trastorno endocrinológico caracterizado por: la presencia de unos testículos muy pequeños y consistencia firme, ginecomastia o aumento de los pechos en los varones, hipogonadismo o escaso desarrollo de los caracteres sexuales secundarios, concentraciones sanguíneas elevadas de la hormona folículo estimulante (FSH), esterilidad debido a que no se producen espermatozoides o se producen en concentraciones extremadamente bajas. Discapacidad para el aprendizaje, pliegue simiesco (un solo pliegue en la palma de la mano), vello púbico, axilar y facial disminuido. Estatura alta, y proporción corporal anormal (piernas largas, tronco corto). http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000382.htm http://sindromeklinefelter.blogspot.com/2008/11/que-es-el-sindrome-de-klinefelter.html http://sindromeklinefelter.blogspot.com/2008/11/que-es-el-sindrome-de-klinefelter.html Síndrome de Turner En el síndrome de Turner, el cual solo ocurre en las mujeres, a las células les falta todo o parte de un cromosoma X. Lo más común es que la paciente femenina tenga solo un cromosoma X; mientras que otras pueden tener dos cromosomas X, pero uno de ellos está incompleto. Algunas veces, una mujer tiene algunas células con los dos cromosomas X, pero otras células tienen solo uno. Los posibles síntomas en los pequeños abarcan: manos y pies hinchados. bebés En las niñas mayores, se puede observar una combinación de baja estatura, párpados caídos, ojos resecos, cuello ancho y unido por membranas, baja implantación del cabello y orejas, tórax plano y ancho en forma de escudo, codos deformados, 94 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia desarrollo retrasado o incompleto de la pubertad, incluye mamas pequeñas y escaso vello púbico, carencia de la humedad normal en la vagina; relaciones sexuales dolorosas. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000379.htm Imágenes tomadas de: http://adolfoneda.com/wp-content/uploads/2009/06/Image1413.jpg http://www.kscience.co.uk/as/module2/dna_structure/DNA_files/History%20of%20DNA%20research_files/turners.gif Síndrome XXX o síndrome de la superhembra: Las niñas y mujeres que tienen el síndrome 47 XXX, tienen tres cromosomas X en lugar de dos. El cromosoma X extra se obtuvo durante la formación del esperma o del óvulo que más tarde se unieron para formar el feto, o durante el desarrollo temprano del feto poco después de la concepción. Este cromosoma extra no puede ser removido nunca. El síndrome 47 XXX ocurre al azar. No hay fenotipo típico pero las niñas tienden a ser más altas que el promedio. Muchas mujeres son asintomáticas y a menudo son diagnosticadas incidentalmente al ser investigadas por otras causas. Las mujeres con este síndrome que presentan síntomas son afectadas por retraso cognitivo y motor, así como problemas psicológicos como depresión. El CI puede ser 10 a 15 puntos más bajo que los hermanos. La adaptación adulta tiende a ser normal con vida independiente. http://biogenetica-imaroca.blogspot.com/2009/12/sindrome-triple-x.html http://www.prematuro.cl/genetica/trisomiaXGenetica.htm 95 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Puedes investigar más sobre otros síndromes relacionados con alteraciones del número cromosómico, como son el síndrome de Edwards y el síndrome YY. Actividad 15 Lee la información que aparece a continuación, subrayando las ideas principales y en equipo realicen la técnica del cadáver exquisito para recopilar las palabras claves que definan lo que es la poliploidía. Los humanos, al igual que muchos otros organismos, tenemos una dotación haploide de los cromosomas de cromosomas en los gametos, es decir tenemos un cromosoma del par homólogo en cada una de las series, pero los organismos poliploides tienen más dos o más en cada una de sus series. Pueden ser tetraploides (4n), hexaploides (6n), octaploides (8n), etc. La forma más común son los 4n, pero en plantas pueden existir especies con números impares de conjuntos cromosómicos; las cuales son estériles, pero pueden vivir por reproducción asexual, frecuentemente con la ayuda del hombre (por ejemplo, el plátano que es triploide). En el caso de los humanos, la poliploidía es incompatible con la vida, así como en otros animales, aunque pueden existir fetos poliploides, su desarrollo no avanza ya que los fetos son abortados. Aproximadamente 47% angiospermas (plantas con flores) y 95% de los helechos son poliploides. Muchas de las plantas cultivadas por el hombre también lo son: plátano (3n), papa (4n), trigo (6n). Por el contrario esta alteración es rara entre las gimnospermas, pinos, abetos y cedros, aunque la sequoia, es poliploide. Frecuentemente se observa que las plantas poliploides son más grandes y vigorosas, debido a que sus células son más grandes, se dividen más lentamente y sus niveles de constituyentes bioquímicos son generalmente más altos. Quizás sean capaces de colonizar ambientes más hostiles y esto explique su abundancia y diversidad. La poliploidía es un fenómeno relativamente raro en animales porque rompe el equilibrio entre los cromosomas sexuales y los autosomas; que es http://www.uc.cl/sw_educ/biologia/bio100/imágenes/7db3dc34b4df esencial en la determinación del sexo. ilenameD1314typeimagejpeg.jpg Pero hay algunos animales naturalmente poliploides, tales como los hermafroditas (lombriz de tierra, planaria) y las especies que tienen hembras partenogenéticas (algunos escarabajos, polillas, cochinillas, gambas, carpín dorado, camarones, salamandras). La poliploidía, con frecuencia, tiene su origen en organismos diploides, a partir de errores en la primera etapa de la meiosis (fallas de disyunción) dando lugar a la formación de gametos 2n. Si una planta con tales gametos diploides se puede autofecundar dará origen a organismos 4n. Estos organismos por autofecundación o por cruzas entre hermanos pueden dejar establecida 96 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia una población tetraploide. La poliploidía ha sido utilizada por el hombre induciéndola de manera artificial. De esta forma se ha conseguido plantas más grandes, con su correspondiente beneficio agronómico, o también para conseguir híbridos que reúnan características de varias especies. En animales, también se ha logrado inducir la poliploidía, sobre todo en piscifactorías y con animales que soporten medianamente bien, bajos niveles de poliploidía (ejemplo: en las piscifactorías de trucha se suele inducir la triploidía, los animales son más grandes y no tienen desarreglos fisiológicos incompatibles con la vida). http://docencia.udea.edu.co/cen/mecanismos-evolucion/origen_var11a.htm http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/mutacionescro/mutacionescrosomicas.htm#poliploidia Coloca en los primeros 3 espacios del primer círculo palabras que describan la poliploidía, posteriormente en los últimos espacios del círculo escribe otras 3 palabras que describan las anteriores. Al final elabora una definición de poliploidía. Léela a tus compañeros y discutan en clase su importancia, mencionando ejemplos relacionados a su vida cotidiana. Definición de poliploidía: 97 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia COMPETENCIAS A DESARROLLAR: - Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades. - Identifica las actividades que le resulten de menor y mayor interés y dificultad, reconociendo y controlando sus reacciones frente a retos y obstáculos. - Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. Actividad 16. Realiza en equipos un simposio o una representación teatral de los términos abordados en este bloque: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples (que presentan algunas características hereditarias), mutaciones, alteraciones genéticas, padecimientos en la alteración de los cromosomas, relacionándolos con el contexto en el que vives. Realicen una coevaluación de su trabajo, siguiendo los criterios establecidos en la escala de valor. PARÁMETROS PARA EVALUAR LOS PRODUCTOS DEL BLOQUE II PRODUCTO Árbol genealógico Texto para completar sobre herencia y genes Glosario MUY BIEN 10 -Lo elaboras de manera individual utilizas cartulina o papel rotafolio, cumples con los siguiente aspectos: -Consideras tus abuelos paternos y maternos, padres, hermanos, tíos y primos. -Lo elaboras con creatividad, orden y limpieza. -Lo muestras a tus compañeros, explicándolo brevemente. -Participas activamente en la lluvia de ideas al respecto. -Contestas todas las preguntas que se plantean. -Elaboras el ejercicio, escribiendo en los 15 espacios correspondientes las palabras que completen correctamente el texto. -Lo elaboras en forma individual, incluyes los siguientes términos: fenotipo, genotipo, homocigoto, heterocigoto, dominante, recesivo, alelo, locus, y variaciones cromosómicas. -Consultas en textos de la biblioteca o en páginas Web confiables. -Lo realizas con orden y limpieza. BIEN 9-8 REGULAR 7-6 INSUFICIENTE 5-0 -Lo elaboras de manera individual utilizas cartulina o papel rotafolio, cumples con los siguiente aspectos: -Consideras tus abuelos paternos y maternos, padres, hermanos, tíos y primos. -Lo elaboras con creatividad, orden y limpieza. -Lo muestras a tus compañeros, explicándolo brevemente. -Contestas todas las preguntas que se plantean. -Elaboras el árbol genealógico, cumpliendo parcialmente con dos de los criterios solicitados. -Elaboras el genealógico incompleto. -Elaboras el ejercicio presentando entre 14 y 12 aciertos. -Elaboras el ejercicio presentando entre 11 y 10 aciertos. -Elaboras el ejercicio presentando 9 o menos aciertos. -Elaboras el glosario con solo 7 términos de los solicitados o defines de manera parcial algunos de ellos. -Elaboras el glosario con solo 5 términos de los solicitados o defines de manera parcial varios de ellos. -Lo elaboras en forma individual, incluyes los siguientes términos: fenotipo, genotipo, homocigoto, heterocigoto, dominante, recesivo, alelo, locus, y variaciones cromosómicas. -Lo realizas con orden y limpieza. 98 árbol BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Crucigrama Ejercicios leyes Mendel de de Resumen y Cuadro de grupos sanguíneos Problemas Esquema de causas y agentes de mutaciones Periódico mural o cómic sobre mutaciones -Lo elaboras, apóyandote en las definiciones de Mendel. -Escribes correctamente las 8 respuestas. -Participas activamente comentando tus respuestas con el resto del grupo. -Escuchas con respeto y atención las respuestas de tus compañeros. -Lo elaboras apóyandote en las definiciones de Mendel. -Escribes correctamente las 8 respuestas. Realizas correctamente todos los ejercicios propuestos de las leyes de Mendel. - Individualmente, investigas las características de las variaciones genéticas. -Elaboras un resumen resaltando los conceptos de dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples. Investigas en qué consiste la diferencia de los grupos sanguíneos. Llenas el cuadro correctamente. -Participas activamente en la plenaria discutiendo tu información. -Escuchas con respeto las opiniones de los compañeros de grupo. Resuelves de manera correcta los 10 problemas propuestos desarrollando el procedimiento requerido. -De manera individual, consultas el material de apoyo y bibliografía confiable. -Anotas correctamente en el esquema las causas o agentes que provocan mutaciones genéticas. -Participas activamente comentando tu información con tus compañeros. -Escuchas con respeto y atención la retroalimentación de tu profesor. Realizas el periódico mural, cumpliendo los siguientes criterios: -Te organizas en equipos de trabajo colaborativo. -Establecen en el trabajo claramente la relación entre las mutaciones y los cambios que ha presentado el ser humano. -Explican al grupo su trabajo de manera clara, coherente. -Escribes correctamente entre 7 y 5 respuestas. -Escribes correctamente solo 4 respuestas. -Realizas correctamente la mayoría de los ejercicios propuestos de las leyes de Mendel. -Comentes varios errores al contestar las preguntas en relación a los ejercicios de Mendel. -Más de la mitad de tus respuestas sobre los ejercicios de Mendel son erróneas. -Individualmente, investigas las características de las variaciones genéticas. -Elaboras un resumen, resaltando los conceptos de dominancia incompleta, la codominancia y los alelos múltiples. Investigas en qué consiste la diferencia de los grupos sanguíneos. Llenas el cuadro correctamente. Elaboras parcialmente el resumen. Llenas el cuadro presentando algunos errores. Resuelves de manera correcta entre 9 y 8 problemas propuestos desarrollando el procedimiento requerido. Resuelves de manera correcta entre 7 y 6 problemas propuestos desarrollando el procedimiento requerido. Resuelves de manera correcta 5 o menos de los problemas propuestos. De manera individual, consultas solamente el material de apoyo, anotas en el esquema las causas o agentes que provocan mutaciones genéticas. Anotas en el esquema las causas o agentes que provocan mutaciones genéticas, omitiendo alguna de ellas. Omites en el esquema 2 o más de las causas o agentes que provocan mutaciones genéticas. Realizas el periódico mural cumpliendo los siguientes criterios: -Te organizas en equipos de trabajo colaborativo. -Establecen en el trabajo la relación entre las mutaciones y los cambios que ha presentado el ser humano. -Explican al grupo su trabajo de manera clara, -Realizan el periódico mural relacionando los cambios que ha presentado el ser humano debido a las mutaciones pero no lo explican. -El trabajo no presenta una clara relación de los cambios que ha presentado el ser humano y las mutaciones. No lo explican. 99 El resumen carece de la información básica y la mayoría de la información presentada en el cuadro es errónea. BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia Simposium o representación teatral -Enfocan sus comentarios a las acciones requeridas para promover el cuidado de la salud y evitar mutaciones. -Escuchan con respeto y atención las opiniones de sus compañeros y retroalimentación del profesor. Lo realizas, cumpliendo los siguientes criterios: -Te organizas en equipos heterogéneos de trabajo. -Utilizan los términos abordados en el bloque: ADN, gen, herencia, características genéticas, dominancia incompleta, codominancia, alelos múltiples (que presentan algunas características hereditarias), mutaciones, alteraciones genéticas, padecimientos en la alteración de los cromosomas. -Relacionan los términos con el contexto en que viven. -Su presentación es clara y coherente. coherente. -Se organizan en equipos de trabajo, su presentación es clara pero omiten mencionar 1 o 2 de los términos señalados. -Se organizan en equipos de trabajo, al realizar su presentación omiten mencionar 3 o 4 de los términos señalados. -En su presentación se observa desorganización y omiten mencionar 5 o más de los términos señalados. Nota: La escala de valores es con fines de autoevaluación. Los productos utilizados para la acreditación tendrán como valor máximo el indicado en el Plan de evaluación-acreditación 100 BIOLOGÍA II Bloque II. Reconoces y aplicas los principios de la herencia INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN DE COMPETENCIAS GENÉRICAS Autoevaluación Bloque II: Reconoces y aplicas los principios de la herencia Instrucciones: Contesta honestamente sí o no, marcando con una a los siguientes cuestionamientos. Nombre del alumno: Semestre: Grupo: Indicador de desempeño: Sí No ¿Qué debo mejorar? Asumí comportamientos y decisiones que me ayudaron a lograr los propósitos del bloque comprendiendo los mecanismos de la herencia, la aplicación de las leyes de Mendel así como las estructuras involucradas en ellos. Adquirí conocimientos sobre leyes de Mendel, la importancia en las mutaciones como para la adaptación de los organismos así como sus aspectos negativos y las principales causas que las generan. Exprese mis ideas en plenaria respecto a los impactos positivos y negativos de las mutaciones en el ser humano y otros organismos, sustentando una postura personal, haciéndome entender en un dialogo respetuoso con mis compañeros y profesor. Utilicé las tecnologías de la información y comunicación en los trabajos que lo requerían para indagar sobre las mutaciones y los agentes físicos y químicos que las pueden provocar, reflexionando sobre el papel del ser humano como causante de dichas alteraciones. Mostré interés en las temáticas desarrolladas durante el bloque siendo consciente de la importancia del aprendizaje a lo largo de mi vida, para mantenerme informado. Consulte información sobre los tipos de mutaciones, síndromes, herencia ligada al sexo, en fuentes documentales y electrónicas confiables, seleccionando las más adecuadas para realizar un análisis y comprensión de las temáticas. Me integré con facilidad a un equipo para el trabajo colaborativo. Respete las opiniones, creencias e ideas de mis compañeros y profesor. Coevaluación Bloque II: Reconoces y aplicas los principios de la herencia Instrucciones: Contesta honestamente sí o no, marcando con una a los siguientes cuestionamientos respecto al compañero a evaluar. Nombre del alumno: Semestre: Grupo: ¿Qué debe Sí No Indicador de desempeño: mejorar? Asumió comportamientos y decisiones que le ayudaron a lograr los propósitos del bloque comprendiendo los mecanismos de la herencia, la aplicación de las leyes de Mendel así como las estructuras involucradas en ellos. Adquirió conocimientos sobre leyes de Mendel, la importancia en las mutaciones como para la adaptación de los organismos así como sus aspectos negativos y las principales causas que las generan. Expreso sus ideas en plenaria respecto a los impactos positivos y negativos de las mutaciones en el ser humano y otros organismos, sustentando una postura personal, haciéndose entender en un diálogo respetuoso con sus compañeros y profesor. Utilizó las tecnologías de la información y comunicación en los trabajos que lo requerían para indagar sobre las mutaciones y los agentes físicos y químicos que las pueden provocar, reflexionando sobre el papel del ser humano como causante de dichas alteraciones. Mostró interés en las temáticas desarrolladas durante el bloque siendo consciente de la importancia del aprendizaje a lo largo de su vida, para mantenerse informado. Consultó información sobre los tipos de mutaciones, síndromes, herencia ligada al sexo, en fuentes documentales y electrónicas confiables, seleccionando las más adecuadas para realizar un análisis y comprensión de las temáticas. Se integró con facilidad a un equipo para el trabajo colaborativo. Respetó las opiniones, creencias e ideas de sus compañeros y profesor. 101
