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Unidad 5: Los pluricelulares [26] Biología de 2do año El origen de los organismos pluricelulares Cuando una célula crece, aumenta su volumen más que su superficie, Así, cada vez es menor la superficie de la membrana plasmática a través de la cual las células pueden incorporar nutrientes y eliminar desechos, por lo tanto, la relación entre superficie y volumen se hace "insostenible" y la célula se divide. Cuando las células obtenidas como producto de la división se mantienen unidas, originan organismos de mayor complejidad, como los pluricelulares. Se supone que los primeros organismos pluricelulares habrían surgido de esta manera hace unos 1.000 millones de años y que este surgimiento resultó fundamental en la historia de la vida en la Tierra. Existen tres propuestas que intentan explicar el origen de la pluricelularidad: la hipótesis colonial, la hipótesis plasmodial y la hipótesis de la fagotrofía. Hipótesis colonial: los primeros organismos pluricelulares tuvieron un nivel de organización colonial, es decir, eran un grupo de células que luego de la división celular se mantuvieron unidas formando una colonia, pero cada una de ellas funcionaba de manera independiente del resto. Hipótesis plasmodial: propone que la pluricelularidad se originó a partir de unas células llamadas plasmodios. Los plasmodios están formados por una única célula en cuyo citoplasma hay varios núcleos. En algún momento, un plasmodio ancestral habría formado varios compartimentos distintos debido a la invaginación de la membrana plasmática, y cada uno de ellos habría contenido un solo núcleo. Hipótesis de la fagotrofía: postula que los organismos pluricelulares surgieron como producto de la nutrición de los organismos unicelulares heterótrofos. Las primeras células que se encontraron en el planeta eran heterótrofas (incorporaban la materia orgánica disuelta en el medio acuático a través de su membrana celular); pero, cuando aumentó el número de estas células, los nutrientes no alcanzaron para todas. Entonces, algunas de ellas comenzaron a fagocitar células heterótrofas y, de esta manera, dejaron de depender de los escasos recursos del medio. Como adaptación a este tipo de nutrición, las células (que seguían incorporando materia orgánica del medio) se agruparon entre sí y formaron colonias. Este mecanismo de defensa evitó que fuesen fagocitadas. Especialización celular Los organismos pluricelulares poseen ciertas ventajas sobre los organismos unicelulares, por ejemplo, la especialización en diversos tipos de funciones. Los diferentes grupos de células especializan su función en diversas tareas, mientras que en los organismos unicelulares la única célula que poseen tiene que realizar todas las funciones. Para entender el concepto de la especialización celular, hagamos la siguiente comparación. En tu escuela hay diferentes grupos de personas que cumplen distintas funciones: los preceptores, los docentes, el cuerpo directivo, los alumnos y los auxiliares. Si bien cada uno de ellos cumple una tarea específica, la interacción que se produce entre cada una de sus tareas hace al funcionamiento coordinado y eficiente de la escuela. Pero ¿qué sucedería si una sola persona cumpliera todas esas funciones al mismo tiempo...? Es obvio que no sería tan eficiente, ¿no te parece? Hipótesis colonial Unidad 5: Los pluricelulares [27] Biología de 2do año Si bien todas las células poseen la misma información genética, en un determinado momento del desarrollo del organismo toman una forma que se relaciona con la tarea que van a realizar. Se pone en marcha un mecanismo por el cual una parte de la información genética que contiene las instrucciones para que la célula se diferencie hace cambiar su forma haciéndola más apropiada a su función, Entonces, una célula muscular adoptará una forma alargada y podrá contraerse; una célula nerviosa adquirirá prolongaciones que usará para transmitir información, y una célula del estómago comenzará a secretar jugo gástrico. Ventajas de la pluricelularidad Según Lynn Margulis (la científica que propuso la teoría endosimbiótica), la pluricelularidad se originó a partir de organismos unicelulares que luego de la división celular quedaron unidos formando largos filamentos, semejantes a cordones. Posteriormente, estos filamentos se fueron "entrecruzando" y formaron estructuras planas o estructuras coloniales de aspecto tridimensional. La aparición de la pluricelularidad otorgó, como ya te contamos, una serie de beneficios, como la división del trabajo. Diferentes grupos de células pasaron por un proceso de diferenciación y se especializaron en alguna función: algunas se encargaban de incorporar sustancias, otras de transportarlas, otras de eliminar desechos, etc. Según parece, la división del trabajo fue el comienzo de la especialización celular y de la formación de los tejidos, es decir, de un grupo de células que tienen la misma forma, que comparten las mismas características y que cumplen la misma función. En los organismos pluricelulares complejos, como los seres humanos, se encuentran varios tipos de tejidos que cumplen diversas funciones. La pluricelularidad no solo llevó a la formación de tejidos, sino también a la de niveles de organización más complejos, como el de órganos y el de sistemas de órganos. Si bien una de las ventajas de la pluricelularidad es la especialización del trabajo, también trajo consigo una desventaja: el alto grado de especialización celular implica que una célula no pueda vivir sola, fuera del organismo. Por otra parte, la reproducción también quedó a cargo de células especiales, los óvulos y los espermatozoides, llamados gametos. Otra ventaja de la pluricelularidad fue la aparición de organismos de mayor tamaño con una gran diversidad de formas y de posibilidades de adaptación a diferentes hábitats. Como te habrás dado cuenta, son varias las ventajas que poseen los organismos pluricelulares con respecto a los unicelulares, pero todavía queda por resolver una cuestión: ¿cómo se lleva a cabo la división celular que permitió el surgimiento de los organismos pluricelulares? Ciclo celular Antes de que una célula eucariótica pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su ADN, sintetizar histonas y otras proteínas asociadas con el ADN de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelas para las dos células hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis. Estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase, en la cual, a su vez, se distinguen tres fases: Fase G1: las moléculas y estructuras citoplasmáticas aumentan en número Fase S: los cromosomas se duplican Fase G2: comienza la condensación de los cromosomas y el ensamblado de las estructuras especiales requeridas para la mitosis y la citocinesis. El ciclo celular está finamente regulado. Esta regulación ocurre en distintos momentos y puede involucrar la interacción de diversos factores, entre Especialización celular Unidad 5: Los pluricelulares [28] Biología de 2do año ellos, la falta de nutrimentos y los cambios en temperatura o en pH, pueden hacer que las células detengan su crecimiento y su división. En los organismos multicelulares, además, el contacto con células contiguas puede tener el mismo efecto. En cierto momento del ciclo celular, la célula "decide" si va a dividirse o no. En algunos casos 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 G1 se completa rápidamente y, en la fase S, comienza la síntesis de ADN 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. Luego, la célula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe un segundo puntode control en el cual la célula "evalúa" si está preparada para entrar en mitosis. 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. La mitosis La mitosis es un proceso de reproducción celular en donde las células hijas son iguales a la célula madre, un mecanismo por el cual los pluricelulares crecen. Contribuye además al mantenimiento del organismo, ya que a través de la mitosis se renuevan los tejidos que se desgastan o reparan los que se dañan. Por ejemplo, la piel, las células que recubren el sistema digestivo, nuestras células sanguíneas se renuevan periódicamente por mitosis. La mitosis cumple la función de distribuir los cromosomas duplicados de modo tal que cada nueva célula obtenga una dotación completa de cromosomas. 1. Profase. Los centríolos empiezan a moverse en dirección a los polos opuestos de la célula, los cromosomas condensados son ya visibles, la envoltura nuclear se rompe y comienza la formación del huso mitótico. 2. Metafase Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula. 3. Anafase. Las cromátides se separan y son empujadas hacia polos opuestos de la célula. 4. Telofase. La envoltura nuclear se forma alrededor de cada grupo cromosómico. Los cromosomas se descondensan. Se forma la membrana nuclear y los nucléolos reaparecen. El huso mitótico se desorganiza y la membrana plasmática se invagina en un proceso que hace separar las dos células hijas, la citocinesis. Unidad 5: Los pluricelulares [29] Biología de 2do año Citocinesis La citocinesis es la división del citoplasma. En las células animales, durante la telofase temprana la membrana comienza a constreñirse alrededor de la circunferencia de la célula, en el plano ecuatorial del huso. La constricción se produce por la contracción de un anillo compuesto principalmente por filamentos de actina y miosina –el anillo contráctil- que se encuentra unido a la cara citoplasmática de la membrana celular. El anillo contráctil actúa en la membrana de la célula materna, a la altura de su línea media, estrangulándola hasta que se separan las dos células hijas. 1. Realiza 3 dibujos sobre el origen de la pluricelularidad. Uno que represente la hipótesis colonial, otro la hipótesis plasmodial y por último la hipótesis de la fagotrofia. 2. ¿Qué significa especialización célular? 3. Define tejido 4. Indica 2 ventajas y dos desventajas de la pluricelularidad 5. Realice un pequeño texto describiendo los que representa la imagen de la derecha 6. ¿Cual es la diferencia entre cromatina y cromosoma? 7. ¿Qué proceso es y qué representa cada dibujo? 8. Identifica el dibujo y señala las estructuras que se representan. Unidad 5: Los pluricelulares [30] Biología de 2do año 9. Determine si las siguientes frases son verdaderas o falsa. Corrija en el caso de que estén equivocadas. La interfase corresponde a una de las fases de la mitosis. El resultado de la mitosis es la obtención de dos células más grandes que la célula progenitora En la profase la cromatina se condensa y los cromosomas se hacen visibles. La fase en la que mejor se distinguen los cromosomas es la interfase. En la metafase desaparece la membrana nuclear En la interfase desaparece la membrana nuclear. El centriolo forma parte del cromosoma El cromosoma tiene solo forma de x En la anafase los cromosomas se alinean en el ecuador En la mitosis se produce la duplicación del ADN. En la telofase se forma nuevamente la membrana nuclear y desaparece el huso. En la interfase se produce el crecimiento celular. La mitosis no pertenece al ciclo celular. 10. Une con flechas donde corresponda 11. Marca con una X la respuesta correcta 1. Los cromosomas comienzan a ser visibles 2. Los centrómeros se dividen 3. Se forman los microtúbulos del huso 4. Desaparee el huso 5. Cromátidas son atraídas hacia los polos de la cel. 6. Los centriolos se van separando 7. Aparece el huso 8. Se duplica el ADN 9. Las cromátidas dejan de ser visibles 10. Se contraen los microtúbulos arrastran la cromátidas 11. Se forman ribosomas 12. Aparece la interfase 13. Comienza la mitosis
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