Meiosis
Es una de las formas de reproducción celular. Es un proceso
divisional celular, en el cual una célula diploide (2n)
experimentará dos divisiones celulares sucesivas, con la
capacidad de generar cuatro células haploides (n).
Este proceso se lleva a cabo en dos
divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y
segunda división meiótica o
simplemente Meiosis
I y Meiosis II. Ambas comprenden Profase, Metafase,
Anafase y Telofase.
Durante la meiosis I, los miembros de cada
par homólogo de cromosomas se
unen primero y luego se separan y se distribuyen en diferentes
núcleos. En la Meiosis II, las cromátidas hermanas
que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen en los
núcleos de las células hijas. Entre estas dos
etapas sucesivas no existe la etapa S (duplicación
del ADN).
La meiosis no siempre es un proceso
preciso; a veces los errores en la meiosis son responsables de
las principales anomalías cromosómicas. La
meiosis consigue mantener constante el número de
cromosomas de las células de la especie para mantener la
información genética.
Homeostasis y
Transporte a través de membrana
Homeostasis
Es la tendencia a la estabilización
del cuerpo relacionado con los procesos
fisiológicos.
Los posibles cambios del medio interno se
pueden deber a:
Todas las actividades metabólicas
necesitan un suministro constante de materiales
(Oxígeno, nutrientes, sales minerales, etc.).
La actividad celular produce desechos que deben ser
eliminados.
El medio interno responde a los cambios del
medio externo que rodea al organismo.
Los cambios debidos a cualquier causa deben
ser neutralizados por medio de mecanismos fisiológicos de
homeostasis.
En los metazoos más complejos la
homeostasis se mantiene por las actividades coordinadas de los
sistemas
circulatorio, nervioso y endocrino.
Intervienen órganos que sirven de
intercambio con el medio externo, los riñones, los
pulmones o las branquias el tubo digestivo y la piel.
Transporte a través de la
membrana
El transporte
celular es el intercambio de sustancias entre el interior
celular y el exterior a través de la membrana
plasmática o el movimiento
de moléculas dentro de
la célula.
Transporte a través de la
membrana celular
La célula necesita este proceso
porque es importante para esta expulsar de su interior los
desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del
líquido extracelular, gracias a la capacidad de
la membrana celular que permite el paso o salida de
manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de
transporte a través de la membrana celular y los
mecanismos básicos para las moléculas de
pequeño tamaño son transporte pasivo y transporte
activo.
Permeabilidad
celular
La membrana plasmática desarrolla
una serie de funciones que
permiten el paso a través de ella diversas sustancias.
La
célula obtiene del medio que le rodea los materiales
necesarios para su mantenimiento
y crecimiento y, a la vez, expulsa al exterior los productos de
desecho resultado de sus actividades metabólicas. Esta
propiedad de
la membrana de ser atravesada por distintas sustancias en un
tiempo
determinado se conoce con el nombre de permeabilidad
celular.
Además de la permeabilidad, la
membrana posee la propiedad de selectividad, mediante la cual
puede seleccionar las sustancias que entran o salen del
citoplasma. Gracias a esta propiedad la célula "acepta"
las sustancias que le son útiles y "rechaza" la que son
perjudiciales.
Mitosis y
Meiosis
Mitosis
La mitosis es el
tipo de división celular por el cual se conservan
los orgánulos y la información
genética contenida en sus cromosomas, que pasa de
esta manera a las células hijas resultantes de la mitosis.
La mitosis es igualmente un verdadero proceso de
multiplicación celular que participa en el desarrollo, el
crecimiento y la regeneración del organismo. Este proceso
tiene lugar por medio de una serie de operaciones
sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para
facilitar su estudio han sido separadas en varias
etapas.
Fases:
Interfase
La célula está ocupada en la
actividad metabólica preparándose para la. Los
cromosomas no se disciernen claramente en el núcleo,
aunque una mancha oscura llamada nucleolo, puede ser visible. La
célula puede contener un centrosoma con un par
de centriolos los cuales son sitios de organización para los
microtúbulos.
Profase
Es la fase más larga de la mitosis.
Se produce en ella la condensación del material
genético, para formar unas estructuras
altamente organizadas, los cromosomas. Como el material
genético se ha duplicado previamente durante la fase S,
los cromosomas replicados están formados por dos
cromátidas, unidas a través del
centrómero por moléculas
de cohesinas.
Prometafase
La membrana nuclear se desensambla y
los microtúbulos invaden el espacio nuclear.
Esto se denomina mitosis abierta, y ocurre en una pequeña
parte de los organismos multicelulares. Los hongos y
algunos protistas, como las algas o
las tricomonas, realizan una variación denominada
mitosis cerrada, en la que el huso se forma dentro del
núcleo o sus microtúbulos pueden penetrar a
través de la membrana nuclear intacta.
Metafase
A medida que los microtúbulos
encuentran y se anclan a los cinetocoros durante la prometafase,
los centrómeros de los cromosomas se congregan en la
"placa metafásica" o "plano ecuatorial", una línea
imaginaria que es equidistante de los dos centrosomas que se
encuentran en los dos polos del huso.11Este alineamiento
equilibrado en la línea media del huso se debe a las
fuerzas iguales y opuestas que se generan por los cinetocoros
hermanos. El nombre "metafase" proviene
del griego µeta que significa
"después."
Anafase
Cuando todos los cromosomas están
correctamente anclados a los microtúbulos del huso y
alineados en la placa metafásica, la célula procede
a entrar en anafase.
Entonces tienen lugar dos sucesos. Primero,
las proteínas
que mantenían unidas ambas cromátidas hermanas
(las cohesinas), son cortadas, lo que permite la
separación de las cromátidas. Estas
cromátidas hermanas, que ahora son cromosomas hermanos
diferentes, son separados por los microtúbulos anclados a
sus microtúbulos al desensamblarse, dirigiéndose
hacia los centrosomas respectivos.
Telofase
La telofase es la reversión de los
procesos que tuvieron lugar durante profase y prometafase.
Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a
cinetocoros continúan alargándose, estirando
aún más la célula. Los cromosomas hermanos
se encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana
nuclear se reforma alrededor de ambos grupos
cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear
de la célula original. Ambos juegos de
cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se
descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado,
pero la división celular aún no está
completa.
Citocinesis
La citocinesis es un proceso independiente,
que se inicia simultáneamente a la telofase.
Técnicamente no es parte de la mitosis, sino un proceso
aparte, necesario para completar la división celular. En
las células animales, se
genera un surco de escisión que contiene un anillo
contráctil de actina en el lugar donde estuvo la
placa metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando
así los dos nuevos núcleos en dos células
hijas. Tanto en células animales como en plantas, la
división celular está dirigida por vesículas
derivadas
del aparato de Golgi, que se mueven a lo largo de los
microtúbulos hasta la zona ecuatorial de la
célula. En plantas esta estructura
coalesce en una placa celular en el centro
del fragmoplasto y se desarrolla generando una pared
celular que separa los dos núcleos. El fragmoplasto es una
estructura de microtúbulos típica de plantas
superiores, mientras que algunas algas utilizan un vector de
microtúbulos denominado ficoplasto durante la
citocinesis. Al final del proceso, cada célula hija
tiene una copia completa del genoma de la célula original.
El final de la citocinesis marca el final de
la fase M.
Meiosis
Meiosis es una de las formas de
reproducción celular. Es un proceso
divisional celular, en el cual una
célula diploide (2n) experimentará dos
divisiones celulares sucesivas, con la capacidad de generar
cuatro células haploides (n).
Este proceso se lleva a cabo en dos
divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y
segunda división meiótica o
simplemente Meiosis I y Meiosis II. Ambas
comprenden Profase, Metafase, Anafase y Telofase.
Durante la meiosis I, los miembros de cada
par homólogo de cromosomas se unen primero y luego se
separan y se distribuyen en diferentes núcleos. En la
Meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada
cromosoma se separan y se distribuyen en los núcleos de
las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no
existe la etapa S (duplicación del ADN).
Meiosis I
Profase I
La profase I de la
primera división meiótica es la etapa más
compleja del proceso y a su vez se divide en 5 subetapas, que
son: leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y
diacinesis.
Prometafase I
La membrana nuclear desaparece.
Un cinetocoro se forma por cada cromosoma, no uno
por cada cromátida, y los cromosomas adosados a
fibras del huso comienzan a moverse. Algunas veces las
tétradas son visibles al microscopio. Las
cromátida hermanas continúan estrechamente
alineadas en toda su longitud, pero los cromosomas
homólogos ya no lo están y
sus centrómeros y cinetocoros se encuentran
separados entre ellos
Metafase I
Los cromosomas homólogos se alinean
en el plano de ecuatorial. La orientación es al azar, con
cada homologo paterno en un lado. Esto quiere decir que hay un
50% de posibilidad de que las células hijas reciban el
homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma. Los
microtúbulos del huso de cada centriolo se unen a sus
respectivos cinetocoros.
Anafase I
Los quiasmas se separan. Los
microtúbulos del huso se acortan en la región del
cinetocoro, con lo que se consigue remolcar los cromosomas
homólogos a lados opuestos de la célula, junto con
la ayuda de proteínas motoras. Ya que cada cromosoma
homólogo tiene solo un cinetocoro, se forma un juego haploide
(n) en cada lado. En la repartición de cromosomas
homólogos, para cada par, el cromosoma materno se dirige a
un polo y el paterno al contrario. Por tanto el número de
cromosomas maternos y paternos que haya a cada polo varía
al azar en cada meiosis. Por ejemplo, para el caso de una especie
2n = 4 puede ocurrir que un polo tenga dos cromosomas maternos y
el otro los dos paternos; o bien que cada polo tenga uno materno
y otro paterno.
Telofase I
Cada célula hija ahora tiene la
mitad del número de cromosomas pero cada cromosoma
consiste en un par de cromátidas. Los microtúbulos
que componen la red del huso mitótico
desaparece, y una membrana nuclear nueva rodea cada sistema haploide.
Los cromosomas se desenrollan nuevamente dentro de la cromatina.
Ocurre la citocinesis (proceso paralelo en el que se
separa la membrana celular en las células animales o la
formación de esta en las células vegetales,
finalizando con la creación de dos células hijas).
Después suele ocurrir la intercinesis, parecido a una
segunda interfase, pero no es una interfase verdadera, ya que no
ocurre ninguna réplica del ADN. No es un proceso
universal, ya que si no ocurre, las células pasan
directamente a la metafase II.
Meiosis II
Profase II Profase Temprana
II
Comienza a desaparecer la envoltura nuclear
y el nucleolo. Se hacen evidentes largos cuerpos filamentosos de
cromatina, y comienzan a condensarse como cromosomas
visibles.
Profase Tardía
II
Los cromosomas continúan
acortándose y engrosándose. Se forma el huso entre
los centriolos, que se han desplazado a los polos de la
célula.
Metafase II
Las fibras del huso se unen a los
cinetocoros de los cromosomas. Éstos últimos se
alinean a lo largo del plano ecuatorial de la célula. La
primera y segunda metafase pueden distinguirse con facilidad, en
la metafase I las cromátidas se disponen en haces de
cuatro (tétrada) y en la metafase II lo hacen en grupos de
dos (como en la metafase mitótica). Esto no es siempre tan
evidente en las células vivas.
Anafase II
Las cromátidas se separan en sus
centrómeros, y un juego de cromosomas se desplaza hacia
cada polo. Durante la Anafase II las cromátidas, unidas a
fibras del huso en sus cinetocoros, se separan y se desplazan a
polos opuestos, como lo hacen en la anafase mitótica. Como
en la mitosis, cada cromátida se denomina ahora
cromosoma.
Telofase II
En la telofase II hay un miembro de cada
par homologo en cada polo. Cada uno es un cromosoma no duplicado.
Se reensamblan las envolturas nucleares, desaparece el huso
acromático, los cromosomas se alargan en forma gradual
para formar hilos de cromatina, y ocurre la citocinesis. Los
acontecimientos de la profase se invierten al formarse de nuevo
los nucleolos, y la división celular se completa cuando la
citocinesis ha producidos dos células hijas. Las dos
divisiones sucesivas producen cuatro núcleos haploide,
cada uno con un cromosoma de cada tipo. Cada célula
resultante haploide tiene una combinación de genes
distinta. Esta variación genética tiene dos
fuentes: 1
– Durante la meiosis, los cromosomas maternos y paternos se
barajan, de modo que cada uno de cada par se distribuye al azar
en los polos de la anafase I. 2 – se intercambian segmentos de
ADN entre los homólogos paternos y maternos durante el
entrecruzamiento.
Función de
organelos
Nucleo
Es el organelo encargado de almacenar las
macromoléculas portadoras de la información, o
ADN.
Nucléolo
Es el organelo encargado de almacenar las
macromoléculas portadoras de la información para
producir los ribosomas, ya que en él se arman
estos.
Retículo endoplasmático
liso
Participa en las reacciones
metabólicas relacionadas con la síntesis
de ácidos
grasos y fosfolípidos. Importante también es la
detoxificación de drogas; en los
hepatocitos se encuentra muy desarrollado el REL.
Retículo endoplasmatico
rugoso
Sintetiza las proteínas que
forman parte de la membrana plasmática, aparato de Golgi,
lisosomas y del propio retículo.
Ribosomas
Tiene lugar en síntesis
proteica.
Lisosomas
Es responsable de los procesos de
digestión intracelular.
Vacuola
Almacenan gran cantidad de agua para
mantener la turgencia de los vegetales.
Cloroplastos
Realizan el proceso fotosintético
que produce glucosa y
oxígeno.
Mitocondrias
En ellas se produce la mayor parte de la
energía útil para el trabajo
celular. Se almacena en una molécula denominada
"Adenosín Trifosfato" (ATP).
Perixosomas
Participan en la degradación de
ácidos grasos y aminoácidos, como consecuencia de
esta actividad, generan un producto
tóxico llamado "Peróxido de Hidrógeno"
Aparato de Golgi
Regula el destino de las diferentes
proteínas sintetizadas en el RER, aquí se forman
los lisosomas, proteínas de la membrana
plasmática.
Centriolo
Al comenzar la división
celular, cada centriolo se rodea de fibras dispuestas radialmente
(aster).
También son asociados con la
generación de cilios y flagelos en ciertas células;
estos apéndices son utilizados para la locomoción o
para movilizar materiales.
Mapa conceptual
ramas de la biología
Clasificación de los
microorganismos
Virus
Los virus son
entidades no celulares de muy pequeño tamaño
(normalmente inferior al del más pequeño
procariota), por lo que debe de recurrirse al microscopio
electrónico para su visualización. Son agentes
infectivos de naturaleza
obligadamente parasitaria intracelular, que necesitan su
incorporación al protoplasma vivo para que su material
genético sea replicado por medio de su asociación
más o menos completa con las actividades celulares
normales, y que pueden transmitirse de una célula a otra.
Cada tipo de virus consta de una sola clase de
ácido nucleico (ADN o ARN, nunca ambos), con capacidad
para codificar varias proteínas, algunas de las cuales
pueden tener funciones enzimáticas, mientras que otras son
estructurales, disponiéndose éstas en cada
partícula virásica (virión) alrededor del
material genético formando una estructura regular
(cápsida); en algunos virus existe, además, una
envuelta externa de tipo membranoso, derivada en parte de la
célula en la que se desarrolló el virión
(bicapa lipídica procedente de membranas celulares) y en
parte de origen virásico (proteínas).
Bacterias
Una bacteria simplificada está
formada por tres capas externas que envuelven las estructuras
internas; la capa pegajosa protege la pared celular
rígida, que a su vez cubre la membrana celular
semipermeable. El flagelo es un medio de locomoción y los
pelos que se extienden por fuera de la cápsula ayudan a la
bacteria a sujetarse a las superficies. El material
genético está contenido en el ADN que forma el
nucleoide. Los ribosomas que flotan en el citoplasma intervienen
en la síntesis de proteínas.El material
genético de la célula bacteriana está
formado por una hebra doble de ADN circular (véase
Ácidos nucleicos). Muchas bacterias
poseen también pequeñas moléculas de ADN
circulares llamados plásmidos, que llevan
información genética, pero, la mayoría de
las veces, no resultan esenciales en la
reproducción.
Hongos
La mayoría de los hongos
están constituidos por finas fibras que contienen
protoplasma, llamadas hifas. Éstas a menudo están
divididas por tabiques llamados septos. En cada hifa hay uno o
dos núcleos y el protoplasma se mueve a través de
un diminuto poro que ostenta el centro de cada septo. No
obstante, hay un filo de hongos, que se asemejan a algas, cuyas
hifas generalmente no tienen septos y los numerosos
núcleos están esparcidos por todo el protoplasma.
Las hifas crecen por alargamiento de las puntas y también
por ramificación. La proliferación de hifas,
resultante de este crecimiento, se llama micelio. Cuando el
micelio se desarrolla puede llegar a formar grandes cuerpos
fructíferos, tales como las setas y los pedos o cuescos de
lobo. Otros tipos de enormes estructuras de hifas permiten a
algunos hongos sobrevivir en condiciones difíciles o
ampliar sus fuentes nutricionales. Las fibras, a modo de cuerdas,
del micelio de la armilaria color de miel
(Armillaria mellea), facilitan la propagación de esta
especie de un árbol a otro. Ciertos hongos forman masas de
micelio resistentes, con forma más o menos
esférica, llamadas esclerocios. Éstos pueden ser
pequeños como granos de arena, o grandes como
melones.
Protozoos
Los protozoos se
incluyen en el reino Protistas, junto con otros organismos
unicelulares cuyo núcleo celular está rodeado de
una membrana. Los protozoos no tienen estructuras internas
especializadas a modo de órganos o, si las tienen,
están muy poco diferenciadas. Entre los protozoos se
suelen admitir varios grupos: los flagelados del grupo de los
Zoomastiginos, con muchas especies que viven como
parásitos de plantas y de animales; los ameboides del
grupo Sarcodinos, que incluyen a los
Foraminíferos y Radiolarios, y que son componentes
importantes del plancton; los Cilióforos,
que son ciliados, con diversos representantes que poseen
estructuras especializadas que recuerdan a la boca y al ano de
los organismos superiores; los Cnidosporidios,
parásitos de invertebrados, de peces y de
algunos reptiles y anfibios, y los Esporozoos, con
diversas especies parásitas de animales y también
de seres humanos. Se conocen más de veinte mil especies de
protozoos, que incluyen organismos tan conocidos como los
paramecios y las amebas.
Microbiología de los alimentos, del
suelo y del agua
Microbiología de los
alimentos
En contra de la idea de que todos los
microorganismos son dañinos, los yogures y los quesos son
ejemplos de alimentos a los
que se añaden éstos para, por ejemplo, agriar la
leche y
producir yogur, u obtener la cubierta blanca
característica del queso Brie o el color azul del queso
Roquefort. De un tamaño más o menos similar es el
sector de frutas y verduras, en el que los productos pueden no
haber sufrido ninguna alteración o estar enlatados,
congelados, refrigerados o fritos.
Biotecnología con
alimentosActualmente, existen muchos otros productos
químicos que se obtienen por fermentación (un
término técnicamente restringido a los procesos
que ocurren en ausencia de aire, como la producción de
alcohol por levaduras, aunque este término a menudo se
utiliza de forma más amplia). Estos productos incluyen
el ácido oxálico utilizado en tintes y
colorantes, el ácido propenoico (ácido
acrílico) utilizado como intermediario en la
producción de plásticos, o el ácido
láctico empleado para acidificar alimentos y como
anticongelante. Los microorganismos se han usado,
así mismo, en la obtención de diferentes
enzimas utilizadas para aplicaciones tan diversas, como la
eliminación de manchas en los tejidos (gracias a la
incorporación de enzimas en los detergentes que atacan
proteínas y ácidos grasos), o la
conversión de harina de maíz en sirope
(utilizado para endulzar refrescos, galletas y
pasteles).
Microbiología de los
suelos
Existe una gran diversidad de
microorganismos que viven en el suelo. El
número y tipos de microorganismos presentes en el suelo
dependen de diversos factores ambientales como son los
nutrientes, humedad, aireación, temperatura,
pH,
prácticas agrícolas, etc. Existen del orden de
varios miles de millones de bacterias por gramo de suelo. La
mayor parte son heterótrofos, siendo comunes los bacilos
esporulados, los actinomicetos que son los responsables del olor
a tierra mojada,
y en la rizosfera (región donde el suelo y las
raíces de las plantas entran en contacto) especies de los
géneros Rhizobium y Pseudomonas.
Microbiología del
agua
Tratamientos de aguas
usadas
Tres de cada cuatro humanos hoy día
tienen problemas para
el suministro de agua potable.
El agua es
insana para su consumo cuando
posee desechos de animales u otros contaminantes. Los pasos
básicos para obtener agua potable son:
Sedimentación, filtración y clorinación.
Durante la sedimentación se remueven hojas,
partículas y gravas en tanques. Luego se le añaden
diversos compuestos químicos para formar agregados
llamados flocus. Estos están compuestos de materia
orgánica y microorganismos que luego son precipitados y
removidos del agua. El agua que queda pasa por el segundo paso
que es la filtración. Los materiales más comunes
usados para filtrar y atrapar microorganimso están
compuestos de capas de arena y grava. Un filtro lento de arena
puede purificar sobre 3 millones de galones de agua por
día. Un filtro rápido de arena contiene
partículas de grava, con este tipo de filtro se pueden
purificar hasta 200 millones de galones de agua por día.
Este tipo de filtro es comunmente usado en plantas de tratamiento
municipales. Estos filtros pueden remover aproximadamente el 99%
de los microoganismos encontrados en el agua. El paso final en el
tratamiento de aguas usadas es la clorinación, aquí
se le añade cloro al agua. El cloro es un agente oxidante
activo que reacciona con materia orgánica en el agua. Lo
usual es añadir 0.2 a 1.0 ppm (partes por millón),
esta concentración mata a los microoganismos a los 30
minutos. El agua potable puede suavizarse al removerle sales y
minerales. Además puede añadírsele floruro
para prevenir la caries dental.
El principio básico del tratamiento
de aguas usadas es separar el agua de la materia orgánica
o basura. El
material sólido es degradado por microoganismos a
compuestos simples y devueltos al suelo y agua.
Autor:
Juan Diego Zúñiga
Jiménez
Colegio la Salle Villavicencio
2010-02-10
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