La reproducció es presenta sota dues modalitats: asexual i sexual.

Transcripción

1 BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Tema 1: Reproducció 1. LA FUNCIÓ DE REPRODUCCIÓ La reproducció pot definir-se com el procés pel qual un o dos organismes formen un de nou, assegurant, per una banda, la perpetuació i les característiques de l espècie i, per l altra banda, l augment del nombre d individus de la pròpia espècie, afavorint així la seva capacitat colonitzadora. Les funcions vitals dels éssers vius (nutrició, relació i regulació) tenen com a finalitat el manteniment de la vida de l organisme. La funció de reproducció, en canvi, tendeix a la conservació de l espècie, no de l individu. Qualsevol organisme pot viure sense òrgans reproductors, però si s aturés la funció reproductora tots els membres de l espècie estarien condemnats a l extinció. La reproducció confereix a la matèria viva una de les característiques més importants: la seva continuïtat, compensant així la desaparició dels individus produïda per malaltia o mort. 2. TIPUS DE REPRODUCCIÓ La reproducció es presenta sota dues modalitats: asexual i sexual. En la reproducció asexual es forma un nou individu a partir d un sol organisme progenitor sens la intervenció de cèl lules especialitzades i sense intercanvi de material genètic. La reproducció sexual, en canvi, es basa en la unió de dues cèl lules especialitzades, anomenades gàmetes, procedents de dos progenitors sexualment diferents, originant una cèl lula primera anomenada zigot que, per successives divisions mitòtiques, donarà lloc a un nou individu. REPRODUCCIÓ ASEXUAL Els descendents són còpies genèticament idèntiques al progenitor. Les còpies es produeixen per divisió de l organisme en dos porcions. L utilitzen generalment organismes unicel lulars. REPRODUCCIÓ SEXUAL Els descendents presenten una nova combinació de caràcters que els fa genèticament únics. Necessita de dos progenitors en la majoria dels casos. L utilitzen organismes pluricel lulars. 1

2 Tema 1: Reproducció BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA 3. REPRODUCCIÓ ASEXUAL La reproducció asexual és la forma més primitiva de reproducció i es basa essencialment en el mecanisme de la mitosi cel lular, per la qual cosa tots els descendents són genèticament iguals. La reproducció asexual ha estat adoptada per éssers vius de tots els regnes degut als seus avantatges: Es tracta d un procés relativament senzill en el qual només participa un individu. Es realitza d una manera ràpida i sota qualsevol condició ambiental amb la qual cosa s aconsegueix un increment d individus a curt termini i, per consegüent, un augment de les poblacions. El principal inconvenient de la reproducció asexual és l homogeneïtat genètica de la descendència, la qual cosa suposa un greu risc per a la supervivència de l espècie, ja que tots els individus es veurien afectats d igual manera per qualsevol canvi desfavorable de les condicions ambientals. REPRODUCCIÓ ASEXUAL D ORGANISMES UNICEL LULARS. Hi ha tres modalitats principals: Bipartició: la cèl lula mare es divideix en dues cèl lules filles iguals. És la modalitat més comuna i freqüent en bacteris. Gemmació: la cèl lula mare produeix cèl lules filles més petites o gemmes, que es desprenen o formen cèl lules semblants a la mare. És molt freqüent en llevats. Esporulació: el nucli es divideix moltes vegades, formant una cèl lula polinucleada que origina nombroses cèl lules filles. És la modalitat dels protozous esporozous. 2

3 BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Tema 1: Reproducció REPRODUCCIÓ ASEXUAL D ORGANISMES PLURICEL LULARS. En vegetals Per formació d espores S originen cèl lules en estructures especialitzades anomenades esporangis que quan es trenquen alliberen les espores que, després de dispersar-se, originaran nous individus quan l ambient sigui favorable. Aquest model de reproducció es dóna en algues, fongs, molses i falgueres. Per propàguls Consisteix en la formació de brots, gemmes i fragments que es desprenen de la planta o poden formar una de nova quan les condicions són favorables. Aquest mecanisme està àmpliament estès entre les fanerògames i troba aplicacions en horticultura i jardineria. Alguns dels tipus d aquest model de reproducció són: rizomes, tubercles, bulbs i estolons. Estoló Rizoma Tubercle Bulb En animals La capacitat de reproducció asexual en animals és proporcionalment menor com més gran és el grau evolutiu. En humans ha quedat reduïda a la bipartició del zigot, que produeix bessons idèntics. Per gemmació Consisteix en la reproducció per gemmes, individus més petits que es desprenen del cos del progenitor i formaran un individu adult. Per fragmentació 3

4 Tema 1: Reproducció BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA És la reproducció per divisió d un individu en dos o més parts, cada una de les quals es transforma en un nou individu. És comú en animals senzills com les anemones de mar i les planàries (cucs plans). Una modalitat de la fragmentació és la regeneració, que es produeix quan un individu reconstrueix un fragment que ha perdut del seu cos per un traumatisme. Aquesta capacitat varia en els diferents grups zoològics, així l estrella de mar pot, no només regenerar un braç trencat, sinó tot l individu a partir d un braç; la sargantana pot regenerar la cua; i en els mamífers la regeneració es redueix a la cicatrització de ferides, la qual cosa no constitueix una forma de reproducció sinó de reparació cel lular. 4. REPRODUCCIÓ SEXUAL Per a aquest tipus de reproducció calen dues cèl lules especialitzades en la reproducció, anomenades gàmetes. La fusió d aquestes dues cèl lules formarà el zigot, que serà la primera cèl lula de l organisme pluricel lular. Els gàmetes que s utilitzen en la reproducció sexual poden provenir d organismes diferents o d'un mateix organisme. Si cada tipus de gàmeta és produït per individus diferents, diem que aquella espècie té mascles i femelles, mentre que si són fabricats per un mateix individu es parla d'hermafroditisme. El fet de que per la reproducció sexual s hagin de trobar cèl lules diferents, així com la necessitat de desenvolupament de la nova cèl lula entranya dificultats i, per tant, la reproducció sexual és un mètode més lent i menys eficaç en quant a producció de descendència que la reproducció asexual. Els inconvenients de la reproducció sexual es veuen compensats per l enorme avantatge que suposa l intercanvi de material genètic que genera individus diferents, la qual cosa representa un avenç evolutiu molt important, ja que la diversitat augmenta la 4

5 BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Tema 1: Reproducció possibilitat d adaptació i, per tant, la capacitat de supervivència de les espècies davant de canvis ambientals adversos. En la reproducció sexual poden destacar-se tres fases clarament definides: Formació de gàmetes Els gàmetes són cèl lules especialitzades que transporten la informació genètica dels progenitors. Els gàmetes són cèl lules haploides, tenen la meitat de cromosomes, i es formen per meiosi. Molt sovint el gàmeta masculí és mòbil i el femení és sèssil o immòbil. D'altra banda, el femení és unes 1000 vegades més gran que el masculí, ja que ha de contenir tot el vitel de l'ou. Formació del zigot Després de produir-se la unió dels gàmetes (fecundació) i la unió dels nuclis (cariogàmia), es forma una cèl lula, el zigot, amb el nombre de cromosomes característic de l espècie. La fecundació pot efectuar-se fora del cos dels animals, fecundació externa; o bé a l'interior del cos d'un d'ells, fecundació interna. Quan la fecundació es dóna entre individus diferents es parla de fecundació creuada i si es produeix entre gàmetes produïts per un mateix individu es parla d'autofecundació. Normalment, els hermafrodites tenen fecundació creuada per tal d'assegurar la variabilitat. Si no fos així i es poguessin autofecundar, els seria més còmode i molt més barat utilitzar la reproducció asexual ja que en tots dos casos els descendents serien idèntics al progenitor. Desenvolupament del zigot El zigot es divideix per mitosi d acord amb les noves instruccions genètiques per formar un organisme pluricel lular. Fins que els òrgans no estan diferenciats, l organisme que s estan reproduint rep el nom d'embrió. 5

6 Tema 1: Reproducció BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA 5. MEIOSI La meiosi és el procés de divisió cel lular mitjançant el qual s obtenen els gàmetes, tant masculins com femenins, amb la meitat de cromosomes. La meiosi té lloc mitjançant dues divisions cel lulars que anomenem meiosi I i meiosi II, cada una de les qual presenta les quatre fases que ja coneixem de la mitosi: profase, metafase, anafase i telofase. En el cas dels homes, a partir d una cèl lula mare anomenada espermatòcit, s obtenen quatre espermatozoides; i en el cas de les dones, a partir de l ovòcit, s obté un únic òvul. Aquesta diferència es produeix perquè, en la dona, la resta de cèl lules resultants de la meiosi degeneren i moren. MEIOSI I. En aquesta primera divisió es produeix la reducció del nombre de cromosomes a la meitat. De cada parell de cromosomes homòlegs, un cromosoma anirà cap a una de les cèl lules filles i l altre cromosoma anirà cap a l altra. Recordem que cada cromosoma té dues cromàtides, és a dir, dues còpies d ell mateix. Aquest procés de duplicació es va dur a terme durant la interfase. Durant la meiosi I, les dues cromàtides de cada cromosoma romanen unides. Un fenomen molt important que es produeix durant la meiosi I és l entrecreuament dels cromosomes homòlegs i la consegüent recombinació gènica, és a dir, l intercanvi de material genètic entre ells. Al final de la primera divisió meiòtica obtenim dues cèl lules haploides, és a dir amb n cromosomes, amb dues cromàtides (les dues còpies) per cromosoma. 6

7 BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Tema 1: Reproducció MEIOSI II. Tot just acabada la telofase I, i sense que els cromosomes s hagin descondensat per formar la cromatina, les dues cèl lules resultats de la meiosi I comencen la segona divisió meiòtica, que és idèntica a una mitosi, tot i que només hi participen la meitat dels cromosomes. En aquesta divisió se separen les dues cromàtides (les dues còpies) de cada cromosoma. Al final de la segona divisió meiòtica obtenim cèl lules haploides, és a dir, amb n cromosomes, amb una sola cromàtide a cada un. GAMETOGÈNESI. La gametogènesi és el procés de formació dels gàmetes (cèl lules sexuals) mitjançant el procés de la meiosi. En els animals la cèl lula que es divideix s anomena espermatòcit de primer ordre si origina espermatozoides i ovòcit de primer ordre si origina òvuls. Les cèl lules mare dels espermatòcits es diuen espermatogonis i les dels ovòcits, ovogònies o oogònies. 7

8 Tema 1: Reproducció BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA 6. TIPUS DE CICLES BIOLÒGICS El cicle biològic d una espècie amb reproducció sexual és el conjunt d esdeveniments que tenen lloc des que es forma un zigot fins que aquest s origina de nou. Segons en quin moment de la vida d un organisme es produeix la meiosi, els éssers vius presenten diferents cicles biològics: Cicle haplont: La meiosi s esdevé just després de formarse el zigot, que és l única fase diploide, per la qual cosa la majoria del temps els organismes són haploides. Es dóna en organismes poc evolucionats, com en algunes algues i fongs unicel lulars. Cicle diplont: La meiosi es produeix només en cèl lules que originaran gàmetes, de manera que els organismes són diploides i únicament són haploides les cèl lules encarregades de la reproducció. Es dóna en tots els animals, així com en alguns tipus d algues, fongs i en molts protozous. Cicle diplohaplont: És una combinació dels dos cicles anteriors. A partir d un organisme adult diploide, anomenat esporòfit, es formen mitjançant meiosi unes cèl lules, que no són gàmetes, anomenades meiòspores. A partir de les meiòspores es formen organismes haploides anomenats gametòfits. Aquests últims donen lloc als gàmetes que, en aquest cas, no es formen mitjançant meiosi, ja que els gametòfits són haploides. La unió dels gàmetes donaria lloc de nou a l esporòfit, amb la qual cosa començaria una altra vegada el cicle. En el cicle diplohaplont es produeix allò que s anomena alternança de generacions, donat que s alternen dos tipus d organismes adults: un de diploide, l esporòfit, que es reprodueix asexualment, i un altre d haploide, el gametòfit, que es reprodueix sexualment. Aquest cicle es dóna en els vegetals, en moltes algues i en alguns fongs. Esquemes dels diferents cicles biològics. Fixa t bé on es produeix la meiosi (fletxa groga). 8

9 BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Tema 1: Reproducció 7. DIFERÈNCIES ENTRE REPRODUCCIÓ I SEXUALITAT La reproducció és la generació de nous individus, mentre que la sexualitat, en el seu estricte sentit biològic, és la donació i recepció de material genètic (ADN). Per tant, pot haver reproducció sense sexualitat i sexualitat sense reproducció. La reproducció sense sexualitat és l anomenada reproducció asexual, per exemple: un fragment d alga que es fixa a un substrat i origina un nou individu algal, un tros de tija (esqueix) que queda soterrat i genera una nova planta, la gemmació d una hidra d aigua dolça, etc. La sexualitat sense reproducció té lloc quan un individu dóna un fragment d ADN a un altre, o tots dos donen i reben fragments d ADN, i després continuen la seva vida sense generar nous individus. En són exemples: la conjugació en protozous i els fenòmens de parasexualitat en bacteris (conjugació, transformació i transducció). En els organismes pluricel lulars la sexualitat ve lligada a la reproducció ja que les seves cèl lules somàtiques no tenen la capacitat d acceptar ADN extern de manera natural (sí ho fan mitjançant tècniques d enginyeria genètica). Només els gàmetes ho fan, i quan succeeix és per produir un nou individu. La sexualitat en un sentit més ampli també inclou les activitats dirigides a la reproducció, com ara el festeig, la preparació del niu o cau, etc. En els humans la reproducció sexual no és un mer acte fisiològic, sinó que precisa d'un context d'afectivitat i compromís entre les dues persones perquè psíquicament sigui satisfactori per a ambdós. Això és una de les característiques de la sexualitat humana. 9

10 Tema 1: Reproducció BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA 1. Indica en l esquema següent on es produeix: a) Separació de cromosomes. b) Duplicació de l ADN. c) Separació de cromàtides. d) Aparellament de cromosomes homòlegs. e) Recombinació gènica. f) Formació de gàmetes haploides. 2. En quina fase de quin procés es troba la següent cèl lula? Justifica la resposta. 3. Indica les conseqüències principals de la meiosi. 10

11 BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Tema 1: Reproducció 4. El dibuix representa una cèl lula a punt de reproduir-se: a) Quin és el nombre diploide de la cèl lula? b) Quants parells de cromosomes homòlegs conté? c) Quantes cromàtides hi ha? d) Dibuixa les cèl lules filles que s'obtindran si es divideix per mitosi. e) Dibuixa les cèl lules filles que s'obtindran si es divideix per meiosi. 5. Ordena cronològicament les següents etapes de la meiosi: 11

12 Tema 1: Reproducció BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA 6. Quin avantatge biològic aporta la reproducció sexual respecte de l asexual? 7. Omple els espais buits amb una de les següents paraules: espermatogonis meiosi espermatogènesi espermatozoides haploide espermatòcits L aaaaaaaaa aaaaa a és la formació de gamets masculins o aaaaaaa aaa aaa a partir d unes cèl lules anomenades aaaaaaaaaaaaaaaaaa que es transformen en unes altres cèl lules més grans anomenades aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa. Pel procés de aaaaaaaaaaaaaaaaaaa, aquests produiran espermatozoides, que tenen un nombre aaaaaaaaaaaaaaaaa de cromosomes. 8. Cert individu poseeix 0,8 pg d ADN en les seves cèl lules somàtiques en interfase. Raona quina serà la quantitat d ADN existent en les següents cèl lules d aquest individu: a) Espermatozoides. b) Una cèl lula a l inici de la mitosi (profase). c) Una cèl lula a l inici de la meiosi (profase de la meiosi I). d) Una cèl lula al final de la meiosi. 9. Cerca informació sobre la partenogènesi i explica en què consisteix. 12

13 BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Tema 1: Reproducció 10. Observa la il lustració, que mostra el cicle biològic d un briòfit (molsa), i completa la taula que tens a continuació. Definició Individu que produeix gàmetes. Individu que produeix espores. Individu haploide. Individu diploide. Tipus de cicle. Nom 11. Explica en la taula les característiques de cada cicle representat en els esquemes següents: Tipus de cicle Moment en què es produeix la meiosi Moment en que es produeix la mitosi i el creixement de l individu A B 13

14 Tema 1: Reproducció BLOC III: REPRODUCCIÓ I GENÈTICA Indica la resposta correcta. 1.. Les cromàtides germanes se separen durant la Les cèl lules especialitzades en la reproducció s anomenen: a Meiosi I. b Meiosi II. c Mitosi. d Els apartats b i c són correctes. e Els apartats a i b són correctes. 2.. Després de la telofase I de la meiosi cada cèl lula és... a b c d Diploide i cada cromosoma té una cromàtida. Diploide i cada cromosoma té dues cromàtides. Haploide i cada cromosoma té una cromàtida. Haploide i cada cromosoma té dues cromàtides. 3.. Un esdeveniment de la profase de la meiosi que la distingeix de la mitosi és: a b c d Pèrdua de la membrana nuclear. Entrecreuament i recombinació gènica. Desplaçament dels cromosomes cap a la placa equatorial. Aparellament dels cromosomes homòlegs. 4.. La conjugació d alguns protozous és un exemple de: a b c d Reproducció sexual. Reproducció asexual. Reproducció sense sexualitat. Sexualitat sense reproducció. a b c d Somàtiques. Gàmetes. Cromàtides. Cromosomes. 6.. La cèl lula que posseeix una doble dotació cromosòmica s anomena: a b c d Cromàtida. Gàmeta. Haploide. Diploide. 7.. Després de la meiosi es produeixen: a b c d e Dues cèl lules idèntiques. Cèl lules filles amb la meitat de cromosomes que la cèl lula mare. Organismes diploides. Cromosomes homòlegs formats per quatre cromàtides. 8.. El cicle biològic propi de les plantes és el cicle... a b c d e f Haplont. Diplont. Diplohaplont. Haplodiplont. Els apartats c i d són correctes i signifiquen el mateix. Els apartats c i d són correctes, encara que no signifiquen el mateix. 14