División celular

4.- Con referencia a los procesos de división celular:

a. Tipo de célula en la que se forma el fragmoplasto.

SOL. En las células vegetales la citocinesis se lleva a cabo mediante la formación de un tabique o fragmoplasto, que divide la célula madre en dos células hijas, ya que la pared de celulosa no permite el estrangulamiento del citoplasma.

b. Tipo de célula en la que se forma el anillo contráctil o surco de división.

SOL. En las células animales, en la región situada entre los dos núcleos.

c. Orgánulo que origina la estructura que se forma en la citocinesis de las células vegetales.

SOL. El fragmoplasto se origina en la zona previamente ocupada por la placa ecuatorial a partir de la fusión de vesículas del aparato de Golgi (cargadas con los componentes de la pared celulósica) con los microtúbulos residuales del huso mitótico.

d. Nombre el periodo del ciclo celular en el que se duplican los cromosomas.

SOL. Durante la Fase S del ciclo celular se inicia la síntesis de ADN y la replicación de los cromosomas con el fin de que cada célula hija contenga una copia idéntica del genoma.

e) Indique cuatro diferencias entre la mitosis (M) y la meiosis (m) (1 punto). SOL. 

3.- Con respecto al ciclo celular:

a) Indique las etapas y describa brevemente los principales acontecimientos en cada una de ellas.

SOL. Fase G1: comienza inmediatamente después del nacimiento de la célula. Primera fase de crecimiento y se caracteriza por una intensa actividad biosintética, ya que los genes se transcriben y se traducen para sintetizar las proteínas necesarias para el crecimiento celular. En este periodo la célula evalúa el momento en que entrará en división. Si decide continuar porque la evaluación es positiva, está autorizada para entrar en división. Si resulta negativa, detiene su ciclo celular, deja de dividirse y entre en un estado de reposo o fase G0. No obstante algunas células pueden retornar desde esta fase a la fase G1 de nuevo.

Fase S: una vez que la célula ha doblado su tamaño, se inicia la síntesis de ADN y la replicación de los cromosomas.

Fase G2: segunda fase de crecimiento, donde se transcriben y se traducen ciertos genes para sintetizar determinadas proteínas necesarias para la división celular. Los cromosomas ya duplicados, empiezan a condensarse en estructuras más compactas.

Fase M: última etapa del ciclo, en la que los cromosomas y el contenido citoplasmático se distribuye equitativamente entre las células hijas (mitosis y citocinesis). Durante esta fase se detienen todos los procesos de biosíntesis.

La duración del ciclo celular de una célula humana es de 24h, repartidas en: 8h para la G1, 10h para la S, 5h para la G2 y tan sólo 1h para la M.

b) Explique en qué se diferencia la metafase mitótica de la metafase I de la meiosis.

SOL. La metafase meiótica es muy parecida a la mitótica aunque presenta una notable diferencia. En la placa ecuatorial no se sitúan díadas sino tétradas (cada par de cromátidas hermanas está enfrente de sus cromátidas homólogas), dispuestas de tal manera que el plano ecuatorial corta los quiasmas y separa las díadas paterna y materna, pero no atraviesa los centrómeros ni separa cromátidas hermanas.

Metafase mitótica

Metafase I de la meiosis

c) Describa los principales acontecimientos que tienen lugar durante la profase mitótica.

SOL. Desaparece la envoltura nuclear y la lámina fibrosa se disgrega, lo que permite la mezcla del citoplasma con el nucleoplasma. El nucléolo empaqueta toda su maquinaria de transcripción entre distintos cromosomas y se desintegra para reaparecer al finalizar la mitosis. Los cromosomas se condensan y comienzan a hacerse visibles con sus dos cromátidas. Se forma el huso mitótico.

d) Define los siguientes términos: citocinesis, cariocinesis, cromosoma acrocéntrico, quiasma.

SOL. Citocinesis: proceso que ocurre en la mayoría de las células, tras la mitosis, y en el cual el citoplasma de las células también se divide en dos partes, con la repartición aproximada de los orgánulos celulares. En las células animales se hace por estrangulación gracias a la formación de un anillo contráctil, mientras que en las vegetales se hace por el crecimiento de un tabique o fragmoplasto. El resultado final en ambos casos es que la célula madre se ha transformado en dos células hijas.

Cariocinesis: es la formación de los dos núcleos con que concluye habitualmente la mitosis. Sirve para repartir las cadenas de ADN de forma que todas las células hijas que se originan tengan la misma información genética que su madre y entre ellas. 

Cromosoma acrocéntrico:

Un cromosoma acrocéntrico es aquel cuyo centrómero se encuentra más cercano a uno de los telómeros, dando como resultado un brazo muy corto y el otro largo.

De los 23 pares de cromosomas humanos, el cromosoma 13,14 ,15 ,21 y 22 son acrocéntricos y actúan como organizadores nucleolares.

Quiasma: son los puntos donde ha tenido lugar el sobrecruzamiento entre cromátidas no hermanas. Este proceso se da durante la fase zigoteno, dentro de la profase I de la primera división meiótica. El resultado es la recombinación genética y, por tanto, desde este momento una de las dos cromátidas de cada cromosoma será mixta, estará formada por segmentos alternos paternos y maternos. 

3. Con referencia a la mitosis:

a) Indique en qué región del cromosoma se unen las cromátidas hermanas.

SOL. En el centrómero.

b) ¿En qué etapa se forma el huso mitótico y cuál es su función?

SOL. Se forma durante la profase. Es un extraordinario sistema de microtúbulos que sirve para arrastrar las cromátidas de cada cromosoma para que éstas vayan hacia los polos opuestos de la célula.

c) Si una célula contiene 40 cromátidas en metafase,  ¿Cuántos cromosomas

tendrán cada una de las células hijas?

SOL. Como se reparte el material entre las dos células hijas tendrá cada una de ellas 20 cromátidas y, por lo tanto, 10 cromosomas.

d) ¿En qué fase se vuelve a originar la envoltura nuclear?

SOL. Durante la telofase.

e) Indique los principales acontecimientos que tienen lugar durante la profase mitótica.

SOL. Explicado en la pregunta anterior.

4.- El dibujo representa una célula en un momento concreto de su ciclo.

a) Indique el tipo de división celular y la fase representada (0,5 puntos).

SOL. Estamos observando la anafase de la mitosis de una célula.

b) Identifique y defina los tipos de cromosomas representados (1 punto).

SOL. Durante esta fase las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan bruscamente, desplazándose hacia los polos de la célula en sentidos opuestos, arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos.

Podemos pensar que los dos cromosomas situados más al norte sean acrocéntricos, es decir, aquellos cuyo centrómero se encuentra más cercano a uno de los telómeros, dando como resultado un brazo muy corto y el otro largo.

c) Razone si se trata de una célula animal o vegetal (0,5 puntos).

SOL. Se trata de una célula vegetal ya que no hay presencia de centriolos, orgánulos exclusivos de la célula animal que participa en este proceso.

4.- Con referencia al proceso de meiosis en la especie humana (2n=46):

a. ¿Cuál es el número de bivalentes/tétradas que se forman en la profase I?

SOL. 23 tétradas ya que lo que se juntan son parejas de cromosomas homólogos paterno y materno.

b. ¿En qué fase se producen células haploides?

SOL. En la telofase II (de la segunda división meiótica), la cual es simultánea a la citocinesis.

c. Número de cromosomas en las células resultantes

SOL. 23 cromosomas, ya que el resultado son células haploides.

d. Nombre el proceso por el cual se separa el citoplasma

SOL. Citocinesis.

b) Realice un esquema rotulado de una anafase mitótica en una célula animal 2n=2 y explique los principales acontecimientos que tienen lugar durante la misma (1 punto).

SOL. Durante esta fase las cromátidas hermanas de cada cromosomas se separan bruscamente, desplazándose hacia los polos de la célula en sentidos opuestos, arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos.

En el caso de esta célula animal, llegaría a cada polo 2 cromátidas, una por cada cromosoma que posee.

5.- Con referencia a los procesos de división celular:

a) Identifique el tipo de división celular y las fases representadas en los dibujos A y B (0,75 puntos).

SOL. En ambos casos estamos en el proceso de meiosis, ya que se observa en el dibujo la presencia de tétradas (cuatro cromátidas) o cromosomas bivalentes. Éstas se forman durante el proceso de sinapsis que tiene lugar en la profase I de la primera división meiótica, y tiene lugar mediante la formación de una estructura proteica entre los cromosomas homólogos paterno y materno, denominada complejo sinaptonémico. Este complejo permite la yuxtaposición de cada gen con su homólogo, situado en el cromosoma opuesto, de modo que el resultado es la formación de las tétradas. 

El dibujo A corresponde a la metafase I de la primera división meiótica, en la cual las tétradas se sitúan en la placa ecuatorial, dispuestas de tal manera que el plano ecuatorial corta los quiasmas (puntos donde se ha producido el sobrecruzamiento) y separa las díadas materna y paterna, pero no atraviesa los centrómeros ni separa cromátidas hermanas.

El dibujo B corresponde a la anafase de la primera división meiótica, donde empieza la separación de los pares de cromosomas que forman los bivalentes porque se han roto los quiasmas. Cada homólogo se desplaza a un polo opuesto de la célula (recordar que una cromátida conserva su naturaleza inicial, ya sea materna o paterna, pero que la otra es mixta, pues es recombinada).

b) Indique el número de células resultantes del proceso y el nivel de ploidía de la célula inicial y de las células hijas (0,75 puntos).

SOL. Partimos de una célula madre diploide 23n, es decir, con 23 pares de cromosomas. Al final del proceso de la meiosis y citocinesis tenemos cuatro células hijas haploides, es decir, con 23 cromosomas cada una de ellas. Estas células no son genéticamente iguales entre ellas ni con respecto a la célula madre.  

c) Razone si se trata de una célula animal o vegetal (0,5 puntos). 
SOL. Se trata de una célula animal ya que hay presencia de centriolos, orgánulos exclusivos de la división celular animal.