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LABORATORIO 9: MITOSIS
¿Qué es la mitosis? ¿Cómo se preparan células para ver la mitosis?
¿Cuáles son las etapas de la mitosis?
¿Cuál es la importancia de la mitosis?
Profesor: Luis Francisco Moreno B. Biólogo, M. Sc. Biología.
La mitosis es el proceso de división celular asexual, por el cual se conserva la
información genética contenida en sus cromosomas, y pasa inalterada a las células
hijas a las que la mitosis da origen, de generación en generación. La mitosis es un
proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la
regeneración del organismo. Este proceso natural, también puede hacerse en un
laboratorio de cultivo de tejidos, para formar tejidos de implante, de relleno y para
desarrollar embriones clonados, entre otros aspectos.
El proceso mitótico tiene lugar por medio de una serie de pasos sucesivos que se
desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido
separadas en varias etapas.
El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la información hereditaria de
la célula madre en cada una de las dos células hijas. El genoma se compone de
una determinada cantidad de genes organizados en cromosomas, hebras de ADN
muy enrolladas que contienen la información genética vital para la célula y el
organismo. Dado que cada célula debe contener completa la información genética
propia de su especie, la célula madre debe hacer una copia de cada cromosoma
antes de la mitosis, de forma que las dos células hijas reciban completa la
información. Esto ocurre durante la Interfase, es decir, el período que alterna con la
mitosis en el ciclo celular, y en el que la célula, entre otras cosas, se prepara para
dividirse.
Tras la duplicación del ADN, cada cromosoma consistirá en dos copias idénticas de
la misma hebra de ADN, llamadas cromátidas hermanas, unidas entre sí por una
región del cromosoma llamada centrómero. Cada cromátida hermana no se
considera en esa situación un cromosoma en sí mismo, sino parte de un cromosoma
que provisionalmente consta de dos cromátidas.
En células de animales y de plantas, pero no siempre en hongos o protistas, la
envoltura o membrana nuclear que separa el ADN del citoplasma se desintegra,
desapareciendo la frontera que separaba el contenido nuclear del citoplasma. Los
cromosomas se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, perpendicular a un eje
definido por un huso acromático. Éste es una estructura cito esquelética compleja,
de forma ahusada, constituido por fibras que son filamentos de micro túbulos. Las
fibras del huso dirigen el reparto de las cromátidas hermanas, una vez producida su
separación, hacia los extremos del huso.
Por convenio científico, a partir de este momento cada cromátida hermana sí se
considera un cromosoma completo, y empezamos a hablar de cromosomas
hermanos para referirnos a las estructuras idénticas que hasta ese momento
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llamábamos cromátidas. Como la célula se alarga, las fibras del huso “tiran” por el
centrómero a los cromosomas hermanos dirigiéndolos cada uno a uno de los polos
de la célula.
En las mitosis más comunes, llamadas abiertas, la envoltura nuclear se deshace al
principio de la mitosis y se forman dos envolturas nuevas sobre los dos grupos
cromosómicos al acabar. En las mitosis cerradas, que ocurren por ejemplo en
levaduras, todo el reparto ocurre dentro del núcleo, que finalmente se estrangula
para formar dos núcleos separados.
Se llama cariocinesis a la formación de los dos núcleos con que concluye
habitualmente la mitosis. Es posible, y ocurre en ciertos casos, que el reparto
mitótico se produzca sin cariocinesis (endomitosis) dando lugar a un núcleo con el
material hereditario duplicado (doble el número de cromosomas).
La mitosis se completa casi siempre con la llamada citocinesis o división del
citoplasma. En las células animales la citocinesis se realiza por estrangulación: la
célula se va estrechando por el centro hasta que al final se separa en dos. En las
células de las plantas se realiza por tabicación, es decir, las células hijas
“construyen” una nueva región de pared celular que dividirá la una de la otra dejando
puentes de citoplasma (plasmodesmos). Al final, la célula madre se parte por la
mitad, dando lugar a dos células hijas, cada una con una copia equivalente y
completa del genoma original.
Cabe señalar que las células procariotas experimentan un proceso similar a la
mitosis llamado fisión binaria. No se puede considerar que las células procariotas
experimenten mitosis, dado que carecen de núcleo y únicamente tienen un
cromosoma sin centrómero.
INTERFASE
Es el estado en que se encuentra la célula cuando no está en el
proceso de división. Durante este periodo la célula duplica su
material genético, crece y prepara las estructuras y proteínas
necesarias para llevar a cabo la mitosis.
PROFASE
Es la fase más larga de la mitosis. Se produce
la condensación del material genético (ADN) (que normalmente
existe en forma de cromatina), con lo que se forman los
cromosomas y el desarrollo bipolar del huso mitótico. Uno de los
hechos más tempranos de la profase en las células animales es la
migración de dos pares de centriolos. Previamente debe duplicarse
el existente, hacia extremos opuestos de la célula. Se forma un huso acromático
hecho de haces de micro túbulos que son las fibras del huso. Los centriolos actúan
como centros organizadores de micro túbulos, controlando la formación de esas
fibras. En la profase tardía, desaparece el nucléolo y se desorganiza la envoltura
nuclear.
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METAFASE
Durante esta fase, las cromáticas hermanas, las cuales se
encuentran conectadas a cada polo de la célula por los micro
túbulos unidos a los centrómeros, comienzan a moverse
continuamente, hasta que migra a la zona media de la célula o
plano ecuatorial, en la que forman una estructura llamada placa
ecuatorial.
ANAFASE
Es la fase más corta de la mitosis. En ella, los micro túbulos
del huso rompen los centrómeros longitudinalmente, lo que da
lugar a la separación de las cromátidas hermanas, las cuales
se dirigen a polos opuestos.
TELOFASE
En la telofase, el nuevo núcleo se organiza: se reconstituye la
cromatina, el ADN adopta su forma helicoidal (ya no hay
cromosomas), aparece el nucléolo, y se reconstruye la
membrana nuclear a partir del retículo endoplasmático.
2. OBJETIVOS
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Conocer una metodología de observación de células en división activa.
Conocer un tejido meristemático.
Reconocer las etapas de la división celular en células vegetales.
Conocer los primeros tejidos que se forman a partir del meristemo.
2. MATERIALES
3.1 Guía de laboratorio
3.2 Microscopio compuesto
3.3 Portaobjetos
3.4 Cubreobjetos
3.5 Jabón
3.6 Papel cocina
3.7 Papel de arroz
3.8 Limpia lentes
3.9 Pipetas Pasteur
3.10 Vasos
3.11 Tubos de ensayo
3.12 Vidrio de reloj X 3
3.13 Pinzas
3.14 Cuchillas
3.15 Cebollas de huevo (Allium cepa)
3.16 Raíces de cebolla de huevo.
3.17 Acetorceína
3.19 HCL 1M
3.18 Solución fijadora (una parte de Ácido
Acético glacial y tres de alcohol etílico al 95%).
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3. MÉTODO Y RESUTADOS
3.1 TÉCNICA PARA OBTENER CÉLULAS DE CEBOLLA EN DIVISIÓN
Tomar bulbos de cebolla, colocarlos en vasos con agua, durante mínimo 6 meses,
para que produzcan raíces. Entre el agua y la cebolla debe haber una capa de aire,
porque el contacto directo con el agua pudre la cebolla. Dibujar en el siguiente
espacio un vaso de agua, con la cebolla y sus raíces. Señale cebolla, vaso, raíces
con meristemo secundario, agua, aire, meristemo secundario y las funciones de
cada uno.
Fig. 9-1: ________________________________________________________________________
Las puntas de las raíces son el tejido meristemático, que es el tejido formado por
células toti potenciales, indiferenciadas y de núcleos grandes, porque están en
activa división celular, para producir tejidos para la raíz y nuevas células
meristemáticas. Los meristemos de las puntas de las raíces, están protegidos por
un tejido de parénquima llamado cofia o piloriza, de color lechoso.
Los meristemos (células madre de las plantas) y las células madre animales, son
objeto de cultivos, por parte de empresas agropecuarias, para clonar plantas en
grandes cantidades o animales de fenotipos y genotipos deseables comercialmente.
El cultivo de esas células sigue el proceso de división celular mitótica.
Cosechar las raíces de la cebolla y ponerlas durante una o dos horas en un tubo de
ensayo que contengan el agente antimitótico 8-hidroxiquinolina, con el fin de
obtener un buen número de células en metafase. Luego se sacar las raíces y
ponerlas durante un mínimo de 24 horas en tubos de ensayo que contengan
solución fijadora. Dibujar en el siguiente espacio una raíz separada de la cebolla e
identificar: Extremo basipetal, extremo apical, tejidos, meristemo y cofia. Indicar las
funciones en cada caso.
Fig. 9-2: _______________________________________________________________________
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3.2 PREPARACIÓN DE LAS RAÍCES DE CEBOLLA
Esta preparación se hace en parejas. Un alumno lee y el otro procede. Se colocan
2 raíces en un vidrio de reloj, se corta un centímetro de la punta donde está la cofia,
se cubre con acetorceína y se calientan, pasándolas al calor por la llama de un
mechero, tocando el vidrio cada vez que las pasa, para sentir en la piel si el calor
no es excesivo. Hacerlo hasta sentir el olor fuerte del colorante. Si hay exceso de
calor, las células se dañan. Si no hay algo de calor, el colorante no penetra el
material genético para hacerlo visible.
Sacar cada raíz con un estilete y colocarla sobre un portaobjeto, con algo de
colorante. Cubrir con la laminilla y presionar con un borrador de nata o con el pulgar,
teniendo cuidado de no romper el cubreobjetos, a fin de expandir las células y evitar
su amontonamiento. Si no se expanden no se verán las células.
Fig. 9-3: Preparación de la raíz para ver las células al microscopio.
Observar al microscopio en 100X. Dibujar y fotografiar tejidos y células en diferentes
estados mitóticos. Identificar: xilema, parénquima, epidermis, meristemo y colocar
las funciones de cada uno.
Fig. 9-4: ________________________________________________________________________
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Enfocar el meristemo en 400X e identificar las células que pueda en los diferentes
estadios mitóticos. Hacer un barrido completo identificando estadios.
Fig. 9-5: ________________________________________________________________________
4. ANÁLISIS
(Para consultar, reforzar y entender lo aprendido)
5.1 Definir brevemente: mitosis, meristemo, célula madre, toti potencialidad celular,
célula indiferenciada, cromosoma, ADN, cultivo de tejidos, genoma, genes,
cromátida, centrómero, plano ecuatorial celular, huso, cariocinesis, citocinesis,
plasmodesmo, acetorceína, interfase, profase, metafase, anafase y telofase.
5.2 ¿Cuál es la importancia de la mitosis en las empresas agropecuarias?
5.3 Esquematizar los siguientes pasos de un cultivo in vitro de meristemos:
obtención de yemas o meristemos, limpieza y desinfección de los meristemos,
fraccionamiento de meristemos, preparación del medio de cultivo, cultivo de los
fragmentos de meristemo, formación de callos, fraccionamiento de callos, nuevo
cultivo de fracciones de callos… aplicación de hormonas, obtención de plántulas
clonadas, trasplante a bolsas y trasplante al cultivo.
5.4 ¿En qué casos se justifica clonar especies vegetales o animales?
5.5 Identificar en la fig. 9.3 cada célula, con la inicial de la fase de división celular en
la que se encuentre.
5.6 Contar en la fig. 9.3 cuántas células hay de cada una de las fases de división
celular.
5.7 Bajar de la red fotografías de células meristemáticas de cebolla en diferentes
estadios mitóticos y anexarlas a este guía, con nombres de partes, funciones y
leyendas.
5. CONCLUCIONES
6.1 Concluir sobre el grado de cumplimiento de los objetivos
6.2 Mencionar las aplicaciones del tema a la carrera que sigue, dando uno o más
ejemplos concretos.
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6. FUENTES DE CONSULTA
Moreno, L. F. (productor). 2016. ¿Cómo ver células madre vegetales al
microscopio? Colombia.
https://www.youtube.com/watch?v=KHLonuPTqhU
Recuperado de www.YouTube.com Canal: Biología Aplicada.
Moreno, L. F. (productor). 2016. La clonación vegetal como negocio. Colombia.
https://www.youtube.com/watch?v=kK980wvZJHo
Recuperado de www.YouTube.com Canal: Biología Aplicada.
7. FUENTES CONSULTADAS
Autores consultados para profundizar y analizar (desarrollar el cuestionario) la guía del
presente laboratorio.
En cada idea consultada debe citar la fuente consultada. Apellido, iniciales del
nombre, año, título de la publicación, país, editorial. O el link que conduzca a la
fuente. En cada respuesta al cuestionario, se debe colocar entre paréntesis, la
fuente consultada.
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