• Categories
• Meiosis
• Hormona luteinizante
• Reproducción
• Ciclo menstrual
• Biología del desarrollo

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La reproducción en los animales

OBJETIVOS 1. Definir el concepto de reproducción y diferenciar entre reproducción sexual y reproducción asexual. 2. Conocer los principales tipos de reproducción sexual y reproducción asexual, así como sus ventajas e inconvenientes. 3. Identificar los órganos que forman el aparato reproductor humano (masculino y femenino) y sus funciones. 4. Describir los procesos de la gametogénesis.

5. Conocer los tipos de fecundación en animales y sus etapas. 6. Describir las distintas fases del desarrollo embrionario y los tipos de desarrollo postembrionario en animales. 7. Comprender los diferentes tipos de ciclos biológicos. 8. Entender el proceso de la clonación, así como sus aplicaciones y repercusiones. 9. Conocer las técnicas de intervención humana en la reproducción.

CONTENIDOS CONCEPTOS

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

ACTITUDES

• El proceso de la reproducción. (Objetivos 1 y 2) • El aparato reproductor masculino y femenino. (Objetivo 3) • La estructura de los gametos y la gametogénesis. (Objetivo 4) • La fecundación. (Objetivo 5) • El desarrollo embrionario y postembrionario. (Objetivo 6) • Los ciclos biológicos. (Objetivo 7) • La clonación. Técnicas, aplicaciones y repercusiones. (Objetivo 8) • El control artificial de la reproducción. (Objetivo 9)

• Interpretación de esquemas de los aparatos reproductores humanos, los gametos o la gametogénesis. (Objetivos 3 y 4) • Dibujar e interpretar los diferentes ciclos biológicos y las etapas del desarrollo embrionario y postembrionario. (Objetivos 6 y 7) • Observación de un huevo de gallina. (Objetivo 6)

• Valoración de la importancia de la reproducción para la conservación de la vida en la Tierra. • Consideración de las ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual y asexual. • Adquirir una visión responsable de la reproducción humana, valorando desde un punto de vista ético y científico las nuevas técnicas de reproducción asistida.

Preguntas prueba 1

Preguntas prueba 2

Comprender los procesos de reproducción sexual y asexual, sus tipos y las ventajas e inconvenientes de cada uno. (Objetivos 1 y 2)

1, 2

1, 2

Identificar los órganos y las funciones del aparato reproductor humano. (Objetivo 3)

3

3

Conocer las etapas de la gametogénesis masculina y femenina explicando las principales diferencias entre ambas. (Objetivo 4)

4

4

Conocer los tipos de fecundación en animales y sus etapas. (Objetivo 5)

5, 6

5, 6

Describir las fases del desarrollo embrionario y postembrionario. (Objetivo 6)

7, 8

7, 8

Aprender los principales ciclos biológicos. (Objetivo 7)

9

9

Entender el proceso de la clonación y las técnicas de intervención humanas en la reproducción. (Objetivos 8 y 9)

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CRITERIOS DE EVALUACIÓN

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RESUMEN

El proceso de la reproducción La reproducción es el proceso por el cual los seres vivos producen nuevos individuos semejantes a los progenitores, asegurando la perpetuación de las especies. En los animales existen dos tipos de reproducción: sexual y asexual. En la reproducción asexual o multiplicación vegetativa participa un solo individuo. La unidad reproductora puede ser una célula o un grupo de células, dando lugar a un individuo genéticamente igual al progenitor. Existen diferentes tipos: la gemación, frecuente en poríferos y cnidarios, se realiza a partir de una protuberancia o yema que crece y se desarrolla hasta formar un nuevo individuo; la escisión o fragmentación consiste en la rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos, que darán lugar individuos completos, en los cnidarios se denomina estrobilación. En condiciones favorables tan solo se necesita un individuo para producir, en poco tiempo y sin muchas complicaciones, una gran cantidad de descendientes iguales al progenitor. En la reproducción asexual, salvo por mutaciones, no se produce variabilidad genética, dificultando la adaptación al medio y la evolución de las especies. La reproducción sexual se realiza mediante la unión de dos células provenientes de dos individuos distintos. Los descendientes son la mezcla de ambos progenitores, que suelen ser morfológicamente diferentes y pertenecientes a sexos diferentes: macho y hembra. En la reproducción sexual de los animales, los progenitores producen células haploides (n), llamadas gametos, que portan la información genética del individuo. La unión de ambos gametos se denomina fecundación, y tras ella se forma una célula huevo diploide (2n) denominada cigoto, a partir de la cual se desarrolla un nuevo individuo. La gametogamia, o reproducción por gametos, puede ser de dos tipos: partenogénesis, el nuevo individuo se desarrolla únicamente a partir del gameto femenino sin producirse fecundación, de las abejas hembras sin fecundar se originan machos; la anfigonia implica fecundación y fusión del material genético del núcleo de los dos gametos (cariogamia). Según las características de los gametos, se pueden distinguir tres tipos: isogamia, cuando los dos gametos son estructuralmente iguales, es frecuente entre protoctistas; anisogamia, si ambos gametos son similares pero sus tamaños son diferentes (macrogameto y microgameto); en la oogamia uno de los gametos es inmóvil y de gran tamaño (óvulo), y el otro es móvil y pequeño (espermatozoide). Los dos progenitores aportan sus características a los descendientes. Tras la fecundación se mezclan los materiales genéticos, dando lugar a nuevas y únicas combinaciones genéticas, que aumentan la variabilidad de las especies. Se favorecen los procesos de adaptación al medio y la evolución. En cambio, los procesos de formación y fusión de gametos o el encuentro de seres de distinto sexo implican una mayor dificultad y un mayor gasto energético.

Los aparatos reproductores en los animales Los animales que se reproducen sexualmente están provistos de un aparato reproductor, donde se forman los gametos y se posibilita la fecundación. Los órganos principales son las gónadas, donde se forman los gametos y las hormonas sexuales. Los gonoductos transportan los gametos al exterior, donde, en algunos casos, se produce la fecundación. Los aparatos reproductores masculino y femenino se diferencian por su morfología y función. Los animales que presentan ambos aparatos se denominan hermafroditas, como ocurre con muchos invertebrados sésiles (bastantes platelmintos), o entre los vertebrados (algunos peces). Las especies unisexuales presentan el aparato reproductor en individuos distintos.

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Anatomía del aparato reproductor masculino Existen muchos tipos de aparatos reproductores masculinos, desde los más sencillos en invertebrados hasta los más complejos de los vertebrados. Los testículos están constituidos por multitud de túbulos seminíferos en cuyas paredes se forman los espermatozoides. El epidídimo es un tubo retorcido situado a continuación de los túbulos seminíferos, donde se almacenan y maduran los espermatozoides. Le siguen el conducto deferente y el eyaculador. El órgano copulador es el pene. Anteriormente se localizan tres órganos secretores las vesículas seminales, la próstata y las glándulas de Cowper.

Anatomía del aparato reproductor femenino El aparato reproductor de las hembras de los mamíferos es una estructura bastante compleja. Las hembras de algunos insectos tienen unos receptáculos seminales como almacén de los espermatozoides que aporta el macho en la cópula, que irán fecundando a los óvulos maduros. Los ovarios, además de elaborar las hormonas femeninas, albergan los folículos primarios, que darán lugar a los óvulos. Los oviductos o trompas de Falopio son los conductos donde se produce la fecundación. El útero o matriz es el órgano donde se produce la gestación en los animales vivíparos. La vagina es el órgano copulador femenino. Externamente se localizan los genitales externos o vulva, cuya estructura cambia con las especies.

La estructura de los gametos En los mamíferos, los gametos masculinos y los femeninos son muy distintos tanto en su forma como en su tamaño y en su capacidad de desplazamiento. Los espermatozoides son células generalmente alargadas. Se pueden distinguir varias partes: la cabeza contiene el núcleo rodeado de poco citoplasma, el acrosoma contiene las enzimas necesarias para la digestión de las paredes del óvulo, el cuello acumula las mitocondrias, y la cola es la parte impulsora. Los espermatozoides de los turbelarios son biflagelados, en los crustáceos no tienen flagelos y se desplazan por medio de movimientos ameboides. Los óvulos suelen ser células grandes y esféricas o algo ovoidales. Se pueden distinguir las siguientes partes: el vitelo o citoplasma acumula gran cantidad de sustancias de reserva, los gránulos corticales, situados en la periferia, forman la membrana de fecundación; el núcleo es esférico y tiene uno o varios nucléolos; en la periferia hay tres envolturas, la primera es la membrana plasmática, la segunda está constituida por dos capas, la zona pelúcida, formada por glucoproteínas, y la corona radiada, agrupación de células foliculares que rodean al óvulo; y la tercera se forma por las secreciones de los oviductos o del mismo útero.

La gametogénesis Se denomina gametogénesis al proceso de formación de los gametos. Se lleva a cabo tanto en las gónadas masculinas como en las femeninas. Los gametos derivan de células germinativas mediante meiosis. Los procesos de formación de gametos masculinos y femeninos son similares. La espermatogénesis se desarrolla en las paredes de los túbulos seminíferos de los testículos, y la ovogénesis, en los ovarios. En la fase de proliferación y crecimiento las células germinales diploides comienzan la mitosis, en los machos se forman espermatogonias que aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer orden. Al nacer, cada hembra tiene un número concreto de ovogonias, tras aumentar de tamaño se transforman en ovocitos de primer orden. Estos comienzan la profase I meiótica y se paralizan antes de la metafase I, hasta la pubertad. El ovocito queda rodeado por una capa de células y forman el folículo primario. Con la pubertad, en cada ciclo sexual, uno o más ovocitos pasan a la siguiente fase.

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La fase de maduración en los espermatocitos de primer orden comienza con la primera división meiótica. Tras la meiosis se originan las espermátidas que son haploides. En las hembras, al finalizar la primera división meiótica, se origina un ovocito de segundo orden, y un corpúsculo polar. En la segunda división meiótica el ovocito de segundo orden bloquea la división en metafase, completándose tras la fecundación. En la mayoría de mamíferos los ovocitos no fecundados mueren, completando la meiosis al transformarse en óvulo fecundado. La espermiogénesis se produce en los machos. Las espermátidas se transforman en espermatozoides por diferenciación celular: el aparato de Golgi forma el acrosoma.

La fecundación en animales La unión de gametos de distinto sexo para dar un cigoto se denomina fecundación. Según el lugar donde se produzca, se distinguen dos tipos: la externa se realiza fuera del organismo materno (animales acuáticos y algunos terrestres), y la interna se produce mediante copulación. En animales hermafroditas se puede dar la autofecundación, que tiene lugar entre gametos originados por el mismo individuo, aunque la mayoría realizan la fecundación cruzada. Las etapas del proceso de la fecundación son: • Penetración del espermatozoide a través de la corona. Se realiza mediante la enzima hialuronidasa del acrosoma. Las membranas de ambos gametos se fusionan. • Activación del óvulo que completa la meiosis. Los gránulos corticales del óvulo producen la membrana de fecundación que impide la entrada de nuevos espermatozoides. • Unión de núcleos o cariogamia. El núcleo espermático o pronúcleo masculino se desplaza hacia el pronúcleo femenino, que también se mueve a su encuentro. El material genético de ambos pronúcleos quedan encerrados en el sincarion por una membrana común.

El desarrollo embrionario en los animales El desarrollo del animal hasta que llega al estado adulto consta de dos periodos, uno embrionario y otro postembrionario; el conjunto de ambos se llama ontogénesis. El desarrollo embrionario comienza en el momento en que se forma el cigoto, terminando con el nacimiento del individuo por eclosión del huevo o por parto. Dependiendo de dónde se produzca el desarrollo embrionario, se distinguen tres tipos de animales: • Ovíparos. Se desarrollan en huevos, que depositan en el medio donde viven. La fecundación puede ser interna o externa. • Ovovivíparos. Se desarrollan en huevos que son retenidos en el interior de la hembra, obteniendo el alimento a partir del vitelo. La fecundación siempre es interna. • Vivíparos. El embrión se desarrolla en los oviductos o en el útero de la madre, y obtiene el alimento directamente de ella. La fecundación es interna. Fases en el desarrollo embrionario: • Segmentación. El cigoto se divide por sucesivas mitosis, formando blastómeros que permanecen unidos. La masa esférica de estas células se denomina mórula. Los blastómeros emigran hacia la periferia formando la blástula. • Gastrulación. La blástula sufre una serie de plegamientos y cambios en la posición de las células que concluyen en un estado denominado gástrula. En el proceso se forman tres capas u hojas embrionales, que son el ectodermo, el mesodermo y el endodermo, originarias de los diferentes tejidos y órganos. Estas capas se pueden formar por embolia o epibolia. Los animales diblásticos, como poríferos y cnidarios, solo desarrollan dos hojas embrionarias. Los triblásticos desarrollan una tercera capa embrionaria, llamada mesodermo. Los animales

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triblásticos pueden originar, en el seno del mesodermo, una cavidad llamada celoma. Dependiendo de si desarrollan celoma o no, se distinguen tres tipos de animales: • Acelomados. Aquellos que no poseen celoma. El mesodermo se forma por proliferación de células endodérmicas y ectodérmicas de la gástrula. • Pseudocelomados. Poseen un falso celoma, ya que se produce una cavidad pero no está limitada por células del mesodermo. • Eucelomados. Con verdadero celoma. La formación del mesodermo y por tanto del celoma, se puede producir de dos formas: enterocelia y esquizocelia. La organogénesis es la asociación de los tejidos para formar órganos, comienza al terminar la gastrulación con la diferenciación histológica o histogénesis. Los distintos tejidos y órganos del individuo adulto se diferencian a partir de las tres hojas embrionarias: – Del ectodermo se desarrollan: la epidermis del tegumento, las formaciones tegumentarias, el recubrimiento de las aberturas naturales del cuerpo (boca, fosas nasales, etc.), el sistema nervioso central y los nervios periféricos. – Del endodermo se desarrollan: el tubo digestivo y sus glándulas anejas, el revestimiento interior de los pulmones y la vejiga urinaria y la cloaca en vertebrados. – Del mesodermo no celómico se desarrollan: la capa dérmica de la piel, los huesos del esqueleto y la musculatura esquelética. – Del mesodermo celómico se desarrollan: las gónadas, el aparato excretor y el circulatorio. Los anejos embrionarios son un conjunto de envolturas y cavidades cuya función es proteger y nutrir al embrión, sin formar parte del organismo adulto. Se desarrollan a partir de la gástrula, son especialmente importantes en reptiles, aves y mamíferos. El corion es la membrana más externa. El amnios que rodea al embrión y deja internamente una cavidad llena del líquido amniótico. El saco vitelino es una bolsa cargada de sustancias nutritivas. El alantoides es una membrana encargada del intercambio de gases. Los mamíferos vivíparos forman la placenta, estructura mixta formada por el corion, alantoides y las paredes del útero materno. El cordón umbilical, conecta la placenta y la zona ventral del embrión, se encarga de eliminar los productos de excreción y de la incorporación de nutrientes.

El desarrollo postembrionario Tras el nacimiento comienza el desarrollo postembrionario, en el que los animales completan su desarrollo. Acaba cuando llegan al estado adulto y el aparato reproductor es funcional. Existen dos tipos de desarrollo embrionario, según la complejidad del proceso: • Desarrollo postembrionario directo. Constituye un simple proceso de crecimiento. El animal que nace es igual que el adulto. Es característico de reptiles, aves y algunos grupos de insectos, también en animales vivíparos, como mamíferos. • Desarrollo postembrionario indirecto. El individuo nace en una fase muy temprana que se llama estado de larva, que sufre una serie de transformaciones estructurales y fisiológicas hasta llegar al estado adulto. El conjunto de transformaciones se llama metamorfosis. Cuando la larva adquiere mayor complejidad estructural se denomina metamorfosis progresiva. En animales parásitos es frecuente una metamorfosis regresiva, ya que la larva tiene mayor complejidad que el adulto.

Los ciclos biológicos Se denomina ciclo biológico al conjunto de procesos que sigue una especie desde la formación del cigoto hasta que vuelve a reproducirse. En la reproducción sexual se alternan dos fases: una de células haploides o haplofase, que como mínimo está representada por los gametos, y otra fase de células diploides o diplofase, que como mínimo está representada por el cigoto que se forma después de la fecundación.

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Esta alternancia de fases se da en todas las especies que tienen reproducción sexual, de manera que el paso de la diplofase a la haplofase se realiza mediante meiosis, y el paso de haplofase a diplofase se produce en la fecundación. Según el momento del ciclo en que se desarrolla la meiosis, se diferencian tres tipos:

Ciclo haplonte

Ciclo diplonte

Ciclo diplohaplonte

El cigoto diploide se divide por meiosis (meiosis cigótica) formando cuatro células haploides, que dan lugar a individuos adultos haploides. Estos por mitosis producen gametos, que tras la fecundación darán cigotos nuevamente diploides. Este ciclo se da en moneras, algunos protozoos, algas y hongos. En animales no se presenta en ninguna especie.

En este ciclo, la meiosis tiene lugar durante la gametogénesis (meiosis gamética). El cigoto diploide se divide por mitosis y da lugar a un individuo adulto constituido por células diploides. Los adultos producen gametos haploides por meiosis, que en la fecundación generarán nuevamente cigotos diploides. Este ciclo se da en animales, algunos protozoos, algas y hongos.

El cigoto diploide se divide por mitosis, originando un adulto diploide (esporofito), que se reproduce asexualmente por esporas haploides producidas mediante meiosis. Las esporas originan adultos haploides (gametófitos), que por mitosis forman gametos; estos tras la fecundación dan un cigoto diploide. Es característico de plantas, algunas algas y hongos.

La clonación La clonación es un proceso por el cual una célula se divide repetidas veces y forma un grupo de células, llamado clon, que tienen todas la misma información genética; por tanto, son células idénticas. En un organismo pluricelular, todas sus células proceden de una única célula madre o cigoto. Durante el desarrollo embrionario los grupos de células formados se especializan y diferencian, realizando funciones distintas. En ingeniería genética, clonar es aislar y multiplicar un gen, o de manera más general un fragmento de ADN. El término clonación también se puede aplicar a la formación de organismos idénticos a partir de un solo progenitor mediante reproducción asexual. Los organismos así formados se denominan clónicos, y se pueden obtener principalmente mediante dos técnicas distintas.

Técnicas de reproducción asistida en animales A comienzos del siglo XX se empezaron a desarrollar técnicas de reproducción asistida en animales para la mejora genética y con fines económico-productivos, tratando de conseguir la misma fertilidad que en la reproducción natural. Entre ellas destacan: • Inseminación artificial. Se extrae y congela el semen para su implantación en la matriz de la hembra en el momento de la ovulación. Esta técnica es ampliamente utilizada en el ganado vacuno, porcino, ovino, equino y otros, con individuos seleccionados para incrementar la producción de leche o carne. • Clonación de embriones. Se realiza a partir del núcleo de una célula adulta, como el caso de la oveja Dolly, o bien mediante la división de embriones. • Fecundación in vitro y transferencia de embriones. Se emplea en muchos animales con problemas de reproducción.

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FICHA 1

CONCEPTOS PARA COMPRENDER LOS TIPOS DE REPRODUCCIÓN

ADN. El ADN o ácido desoxirribonucleico es una larga molécula, parecida a un largo hilo de coser, que contiene la información de todas las características del individuo. Está formado por una sucesión de miles o millones de pequeñas moléculas denominadas nucleótidos. Existen cuatro tipos de nucleótidos, que se simbolizan con las letras A, T, C y G. Una secuencia de nucleótidos podría ser, por ejemplo, ...AAATCAGCTA... La secuencia de nucleótidos completa es la que contiene la información de todas las características del individuo, al igual que una determinada secuencia de letras constituye todo un mensaje o todo un libro. Cada una de las diferentes informaciones es un gen. Gen. En la mayoría de los casos, es un segmento de ADN que posee la información sobre un carácter biológico del individuo. Información genética. La información genética de un organismo es el conjunto de genes que posee. Cromosoma. Es un bastoncillo o cilindro, más o menos largo, constituido por una molécula de ADN que, con la ayuda de ciertas proteínas, se enrolla sobre sí misma, lo que evita la rotura de la molécula de ADN durante la división celular. Célula haploide y célula diploide. Las células tienen distintos tipos de cromosomas, unos tienen información sobre unos caracteres y otros sobre otros. Generalmente, unos son más largos que otros o tienen una forma di-

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RECURSOS PARA EL AULA

ferente. Si una célula solo tiene un ejemplar de cada tipo de cromosoma, se denomina célula haploide, y si tiene dos, célula diploide. Un ejemplo de célula haploide es un óvulo humano, que tiene 23 cromosomas, cada uno de ellos de un tipo diferente. Un ejemplo de célula diploide es una célula somática de mujer, que tiene 46 cromosomas, dos ejemplares de cada uno de sus 23 tipos de cromosomas. Un juego de 23 cromosomas diferentes lo recibió de su madre y el otro juego lo recibió de su padre. El número de tipos de cromosoma se simboliza con la letra «n». El valor de n de un óvulo humano es 23 y el valor de n de una célula somática de mujer también es 23. Así, se dice que las células haploides tienen n cromosomas y las células diploides tienen 2n cromosomas. Mitosis. Se denomina mitosis a la división celular en que de una célula 2n se obtienen dos células también 2n. Es decir, se obtienen dos células hijas con la misma información genética que la célula madre. Mitosis: 1 (2n) → 2 (2n) Meiosis. Se denomina meiosis a una doble división celular en la que de una célula 2n se obtienen cuatro células n. En la meiosis, las células finales no solo poseen la mitad de información genética que la célula madre, sino que cada una de ellas posee una información distinta de las demás. Meiosis: 1 (2n) → 4 (n)

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FICHA 2

RECURSOS PARA EL AULA

TIPOS DE PARTENOGÉNESIS

La partenogénesis puede ser gamofásica o cigofásica. • En la partenogénesis gamofásica hay dos tipos de individuos. Los que nacen a partir de un óvulo no fecundado, y son por ello haploides, que es el caso de los machos; y los que nacen a partir de óvulos fecundados (sin partenogénesis), y son por ello diploides, que son las hembras. Este tipo de reproducción se da en insectos sociales, como abejas, avispas y hormigas. Dado que permite a la hembra reproductora seguir una vía u otra, se llama partenogénesis facultativa. • En la partenogénesis cigofásica, el individuo nace a partir de un óvulo diploide. Ello se puede deber a que la célula huevo aparece por mitosis, lo que se denomina forma ameiótica (es una reproducción asexual), o mediante la unión de dos núcleos haploides (formados por meiosis), lo que se conoce como forma meiótica, como sucede en algunas polillas. Atendiendo a la frecuencia de la partenogénesis en una especie, se distinguen la constante y la cíclica.

• En la partenogénesis constante u obligada, todas las generaciones son de hembras, o casi no existen machos, como sucede en algunos rotíferos, nematodos, peces, lagartijas, y en el insecto palo, en el que solo hay un macho por cada 3 000 hembras. Suele ocurrir en poblaciones (no especies) en las que, por condiciones ambientales, han desaparecido los machos. Así se asegura la supervivencia de la población. • En la partenogénesis cíclica, tras varias generaciones de hembras (generaciones partenogenéticas), aparece una de machos y hembras (generación anfigónica) que se reproducen por fecundación. La presentan, por ejemplo, las pulgas de agua (Daphnia). A partir de un cigoto que ha pasado el invierno en estado latente surge una hembra que, por partenogénesis diploide (óvulos diploides no fecundados), da lugar a muchas hembras. En el otoño las hembras, por partenogénesis meiótica, generan machos diminutos y efímeros, que fecundan los óvulos haploides de las hembras de las cuales han nacido, y se forman de nuevo los cigotos diploides resistentes al frío invernal.

Actividades 1

Las hembras de los pulgones ponen óvulos diploides, que sin ser fecundados dan lugar a nuevos individuos, ¿qué tipo de reproducción siguen?

2

Las hembras de las mariposas de la seda, si no hay machos, pueden dar lugar ellas solas a nuevos individuos. Es la llamada partenogénesis accidental. ¿En qué tipo de partenogénesis la incluirías?

3

Los óvulos del erizo de mar, mediante ciertas sustancias químicas, y los óvulos de rana, por contactos con un pincel, se desarrollan y dan lugar a individuos adultos: es la llamada partenogénesis inducida. ¿En qué tipo de partenogénesis la incluirías?

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FICHA 3

RECURSOS PARA EL AULA

EL CICLO MENSTRUAL EN LOS HUMANOS

b) Ovulación y secreción de progesterona. La ovulación generalmente es la rotura de un folículo maduro con la consiguiente liberación del óvulo. En los humanos, en realidad lo que se libera es el ovocito de segundo orden. La entrada en él de un espermatozoide es lo que estimula que se produzca la segunda división meiótica y que se forme el óvulo humano. La ovulación (en los humanos sería mejor decir ovocitación) se produce unos catorce días después de haberse iniciado el crecimiento del folículo, cuando la concentración creciente de la hormona hipofisaria LH (hormona luteinizante) supera la concentración decreciente de la hormona FSH. El ovocito primario es recogido por la trompa de Falopio, donde se transforma en óvulo maduro. El resto del folículo se transforma en una glándula endocrina temporal llamada cuerpo lúteo o cuerpo amarillo, que segrega la hormona progesterona.

En el sexo femenino, los órganos sexuales están sometidos a unas modificaciones periódicas que constituyen el llamado ciclo menstrual. En la especie humana, el ciclo menstrual dura generalmente 28 días y consta de las siguientes fases: a) Crecimiento del folículo y secreción de estrógenos. El ciclo menstrual comienza con el crecimiento de uno o varios folículos ováricos; normalmente cada 28 días solo un folículo de uno de los dos ovarios llega a madurar. A medida que va creciendo el folículo, las células que rodean a la cavidad folicular segregan una cantidad progresivamente mayor de estrógenos. Estas hormonas provocan un aumento del espesor de la mucosa uterina (endometrio). La maduración del folículo y la secreción de estrógenos son estimuladas por la hormona hipofisaria FSH (hormona estimuladora del folículo).

FSH LH

F

F

Ciclo de las hormonas de la hipófisis

El aumento de concentración de FSH estimula la maduración de un folículo y la producción de estrógenos.

La concentración de LH por encima de la de FSH induce la ovulación. La LH estimula después el cuerpo lúteo.

F

F

Ciclo ovárico Folículo madurando

Folículo

Folículo de Graaf

Óvulo

FEstrógenos Los estrógenos hacen que el endometrio se haga más grueso.

Endometrio

F

Ciclo menstrual

Degeneración del cuerpo lúteo

F Progesterona

F

La disminución de progesterona desencadena la menstruación.

Cuerpo lúteo

La progesterona hace que el endometrio se engruese al máximo.

Endometrio

Ovulación Días

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2

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4

5

6

Descamación Periodo estéril

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Proliferación Periodo fértil

Secreción Periodo estéril

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FICHA 4

RECURSOS PARA EL AULA

TIPOS DE HUEVOS

Los cigotos o células huevo se clasifican según la cantidad y distribución del vitelo. Estos factores determinan el tipo de segmentación que seguirá el cigoto. a) Según la cantidad de vitelo, los cigotos se clasifican en: • Oligolecíticos. Son los que tienen muy poco vitelo. Los presentan las esponjas, celenterados, equinodermos y mamíferos. • Mesolecíticos. Son los que tienen una cantidad mediana de vitelo. Los presentan los anfibios. • Polilecíticos. Son los que tienen mucha cantidad de vitelo. Los presentan las aves, peces, reptiles y artrópodos. b) Según la distribución del vitelo, los cigotos se clasifican en: • Isolecíticos u homolecíticos. Son los que tienen el vitelo repartido uniformemente. • Anisolecíticos o heteroleciticos. Son los que no presentan el vitelo uniformemente repartido. Se clasifican en: – Telolecíticos. Son los que presentan el vitelo situado en un polo, el denominado polo vegetativo, y el núcleo y, por tanto, el embrión, en el otro polo, el llamado polo animal. Lo presentan los peces, anfibios, reptiles, aves. – Centrolecíticos. Son los que tienen un núcleo central rodeado de vitelo. Los presentan los artrópodos.

Huevo oligolecito isolecítico

Huevo mesolecito heterolecítico

Huevo polilecito telolecítico

Huevo polilecito centrolecítico

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FICHA 5

PROBLEMAS ÉTICOS DE LA REPRODUCCIÓN ASISTIDA

Un primer principio ético es que no porque una cosa sea técnicamente posible, necesariamente ha de ser éticamente aceptable. El segundo es que la dignidad humana hace que algunas técnicas, éticamente aceptables para otras especies, no siempre lo son para los seres humanos. El tercero es que toda persona tiene el derecho a tener un padre y una madre, en una reproducción natural. El cuarto es que incluso la investigación científica ha de supeditarse al respeto de los principios éticos, y que definirlos no es tarea del investigador, sino del legislador, previamente asesorado. A un nivel más próximo a la reproducción asistida, las tendencias más generales en bioética son las siguientes: la fecundación in vitro (FIV) no se considera correcta si el fin es la mejora de la raza, el «niño a la carta», sino solo en casos de infertilidad o ante el peligro de transmitir una enfermedad grave al hijo. Ha de limitarse el número de donaciones de semen para evitar que haya muchos individuos que, sin saberlo, sean hermanos por parte de padre, con el consiguiente peligro de consanguinidad. No parece correcta la inseminación artificial (IA) tras la muerte del varón. Muchos de los problemas bioéticos de las técnicas de reproducción asistida no tienen respuesta indiscutible, por ello en el cuestionario adjunto se exponen diversas preguntas para contrastar las diferentes opiniones. 11. Dado que no hay seguridad de en qué momento puede considerarse un embrión humano como un nuevo individuo, lo más prudente sería referirse al primer instante. Esto plantea el siguiente problema: ¿Es éticamente aceptable la destrucción de los embriones no implantados? 12. ¿Por qué no se autoriza el uso de embriones humanos viables en la investigación con fines terapéuticos, siendo mucho más abundantes que los embriones de primates, que sí están autorizados?

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RECURSOS PARA EL AULA

13. Dado que en condiciones naturales más de la mitad de los embriones preimplantatorios (embriones de menos de 14 días que todavía no han anidado en el útero) se pierden, es decir, se abortan espontáneamente, ¿es éticamente aceptable la destrucción de los embriones no implantados? 14. ¿Qué ventaja ética comporta trabajar con cigotos congelados en los que el pronúcleo masculino no se ha llegado a unir con el pronúcleo femenino del futuro cigoto? 15. ¿Es la paternidad un derecho tan irrenunciable como para asumir la responsabilidad de generar embriones de incierto futuro? ¿No sería más ética la adopción, o la acogida temporal, habiendo tantos niños abandonados, tantos en condiciones de extrema pobreza? 16. ¿Es ético querer tener hijos cuando hay alta probabilidad de transmitir la incapacidad para engendrar? 17. ¿Podría ser una fuente de conflictos legales entre los padres y el equipo médico el nacimiento de hijos con anomalías? 18. ¿Es un derecho del niño nacer en una familia, es decir, tener padre y madre, como referentes naturales en su formación afectiva? ¿Se conculcaría este derecho autorizando la IAD en parejas homosexuales? 9. ¿A qué pueden ser debidos los frecuentes casos de embarazos múltiples en los últimos años? ¿Comporta ello algún problema para la madre o para los futuros hijos? 10. ¿Podría autorizarse la generación de algunos individuos con determinadas características para realizar tareas concretas muy necesarias para la humanidad?

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RECURSOS PARA EL AULA

ESQUEMA MUDO 1

ANATOMÍA DEL APARATO REPRODUCTOR MASCULINO

ESTRUCTURA DEL ESPERMATOZOIDE

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ESQUEMA MUDO 2

ANATOMÍA DEL APARATO REPRODUCTOR FEMENINO

ESTRUCTURA DEL ÓVULO

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RECURSOS PARA EL AULA

ESQUEMA MUDO 3

CICLOS BIOLÓGICOS

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RECURSOS PARA EL AULA

SUGERENCIAS

EN LA RED

LIBROS Y REVISTAS

PROGRAMA CONSERVACIÓN EX-SITU DEL LINCE IBÉRICO

Alternativas naturales al gran negocio de la salud KEVIN TRUDEAU. Ed. Temas de Hoy Este libro es una reflexión de cómo curamos nuestras enfermedades en la actualidad, profundizando en la alternativa natural como opción a los modelos usados por los sistemas de salud.

www.lynxexsitu.es/menu_inicio.htm Web que explica el estado de conservación del lince ibérico, así como los programas que intentan su reproducción.

AQUARIUM FINISTERRAE www.casaciencias.org/aquarium/ La web del acuario de La Coruña posee fotos e información de las especies que alberga.

LA REPRODUCCIÓN platea.pntic.mec.es/~jamunoz/fichas/ reprohum.htm Una aplicación muy completa del centro de recursos del MEC, nos introduce con gráficos, dibujos y esquemas claros en los mecanismos de la reproducción.

BIODIDAC biodidac.bio.uottawa.ca/index.htm Esta web alberga una de las colecciones más completas con dibujos de todas las clases de seres vivos, además de detalles de órganos, aparatos y sistemas de animales vertebrados e invertebrados.

BIOTECNOLOGÍA www.portaley.com/biotecnologia/bio1.shtml Portal de asesoramiento jurídico general con un enlace específico para analizar desde la ley la biotecnología y la bioética.

El reloj de la edad: ¿Por qué envejecemos? ¿Cómo envejecemos? ¿Cómo retrasar el reloj? JOHN MEDINA. Ed. Crítica Este doctor explica el proceso de envejecimiento de los seres humanos desde múltiples puntos de vista: el proceso, la fisiología o la genética. Principios integrales de Zoología VV.AA. McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A. Un libro recientemente actualizado, año 2006, que muestra aspectos generales de la zoología, es un buen manual para profundizar en los aparatos reproductores de los principales grupos. ¿Por qué los hombres se duermen después de darse un revolcón? MARK LEYNER, BILLY GOLDBERG. Ed. Península Tras el título, indudablemente insinuante, se esconde un libro de consulta con preguntas y respuestas sobre el cuerpo humano que se pueden usar para introducir las sesiones. Bioética Práctica: Al alcance de todos JOSÉ MARÍA PARDO SÁENZ. Ed. Rialp Este libro analiza los problemas éticos que plantean los avances científicos relacionados con los seres vivos, una obra densa que nos puede aportar las referencias adecuadas para un debate.

APARATOS REPRODUCTORES recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/ apararep/anafem.htm Aunque sea una página del MEC ideada para 3.o de ESO, sus esquemas y dibujos pueden ser usados para explicar en bachillerato, o como requerimiento conceptual mínimo.

DVD/PELÍCULAS Parque Jurásico Película de Steven Spielberg. Para analizar el regreso de los dinosaurios a nuestro tiempo mediante la clonación. En el vientre materno: gemelos, trillizos y cuatrillizos. National Geographic Documental que utiliza imágenes en 4D, generadas a través de ultrasonidos y por ordenador. Muestra las diferentes etapas de gestación de embarazos múltiples.

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EVALUACIÓN

PRUEBA DE EVALUACIÓN 1

1

Define los siguientes términos: a) Gemación. b) Partenogénesis.

2

Indica brevemente cuáles son las ventajas e inconvenientes de la reproducción asexual.

3

a) Completa el dibujo con el nombre de los órganos señalados del aparato reproductor masculino.

b) ¿Cuál es el órgano en el que se forman los espermatozoides? 4

Explica las fases de proliferación y crecimiento en la espermatogénesis y en la ovogénesis.

5

¿En qué consiste la autofecundación? ¿Se podría hablar de autofecundación en especies unisexuales?

6

¿Qué función desempeña la membrana de fecundación? ¿Cómo se forma esta membrana?

7

¿Qué ocurre en el desarrollo embrionario de los animales durante la segmentación?

8

Explica en qué consiste la metamorfosis compleja e indica un ejemplo de un grupo animal que posea este tipode desarrollo postembrionario.

9

a) Realiza un dibujo esquemático de un ciclo biológico haplonte. b) ¿Qué es un esporofito?

10 a) En cuanto a las técnicas de clonación, ¿cuál es la principal diferencia en el resultado obtenido en la división

de embriones y la transferencia de núcleos? b) Cita dos aplicaciones posibles de la clonación. c) ¿En qué consiste la inseminación artificial? ¿Se realiza únicamente en personas? 쮿 BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 1.° BACHILLERATO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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EVALUACIÓN

PRUEBA DE EVALUACIÓN 2

1

Define los siguientes términos: a) Escisión. b) Anfigonia.

2

Indica brevemente cuáles son las ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual.

3

a) Completa el dibujo con el nombre de los órganos señalados del aparato reproductor femenino. Vista lateral

b) ¿Cuál es el órgano en el que se forman los óvulos? 4

Explica la fase de maduración en la espermatogénesis y en la ovogénesis.

5

Indica cuáles son las ventajas e inconvenientes de la fecundación interna.

6

En relación a las etapas de la fecundación, explica en qué consiste la cariogamia.

7

¿Qué ocurre en el desarrollo embrionario de los animales durante la gastrulación?

8

Explica en qué consiste la metamorfosis sencilla e indica un ejemplo de un grupo animal que posea este tipo de desarrollo postembrionario.

9

a) Realiza un dibujo esquemático de un ciclo biológico diplonte. b) ¿Qué es un gametofito?

10 a) Explica una forma de obtener individuos clónicos entre sí y diferentes a sus progenitores.

b) Cita dos aplicaciones de las líneas celulares utilizadas en la clonación con fines terapéuticos. c) ¿En qué consiste la fecundación in vitro? ¿Se realiza únicamente en personas?

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ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

AMPLIACIÓN

1

La bipartición y la esporulación o esporogénesis son dos mecanismos de reproducción asexual. Averigua información sobre ellos e indica en qué consisten y qué organismos presentan cada uno de los dos tipos.

2

Indica la localización y función de los siguientes componentes del aparato reproductor masculino: uretra, próstata y glándulas de Cowper.

3

Las especies hermafroditas pueden presentar dos tipos de fecundación, ¿cómo se denominan? ¿Cuál de ellos favorece la variabilidad de los descendientes?

4

Realiza un dibujo sencillo de la gástrula de un embrión diblástico y triblástico e indica qué diferencias fundamentales existen entre ellos.

5

Los animales triblásticos pueden presentar dos modelos básicos de desarrollo: protóstomo y deuteróstomo. ¿A qué se refiere cada uno de estos términos?

6

La cantidad de vitelo y su localización permiten clasificar los cigotos en cuatro categorías. Indica cómo se denominan y explica brevemente cada una de ellas.

7

¿Qué representa el siguiente dibujo? Indica el nombre de las estructuras 1 y 2.

1

2

8

Durante el desarrollo embrionario en la especie humana se forma el saco amniótico, que es una doble membrana que cubre al embrión; la membrana interna, denominada amnios, contiene el líquido amniótico, y la externa, o corion, forma parte de la placenta. ¿Cuáles son las funciones del líquido amniótico? ¿Qué es la amniocentesis?

9

Completa la siguiente tabla:

Grupo

Reproducción asexual

Reproducción sexual (sexo separado/ hermafrodita)

Fecundación

Tipo de desarrollo

Lugar de desarrollo

Esponjas Anélidos Insectos Anfibios Aves

10 ¿En qué consiste la clonación terapéutica?

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ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

REFUERZO

1

¿Cuál es la diferencia entre una especie hermafrodita y otra unisexual? Cita un ejemplo en cada caso.

2

¿Qué tipos de reproducción sexual se diferencian según las características de los gametos? Explica brevemente cómo son los gametos y qué nombres reciben.

3

¿Por qué algunas hembras de insectos solo necesitan ser fecundadas una vez en su vida? ¿A qué denominamos ovopositor?

4

Nombra la etapas en las que puede dividirse el desarrollo embrionario de los animales.

5

Completa la siguiente tabla marcando con una cruz según corresponda:

Grupo animal

Diblásticos

Triblásticos

Equinodermos Esponjas Artrópodos Moluscos Celentéreos

6

a) ¿Qué es el celoma? b) Explica las semejanzas y diferencias entre enterocelia y esquizocelia.

7

¿Qué es el cordón umbilical? ¿Cuál es su función?

8

El siguiente esquema representa un tipo de desarrollo postembrionario indirecto.

a) ¿Cuál es el otro nombre que recibe este proceso? b) Rotula las partes señaladas en el esquema. 9

a) ¿Cuál es el criterio por el que se diferencian tres tipos de ciclos biológicos? b) Compara los tres ciclos en función de este criterio.

10 ¿En qué consiste la técnica de inyección intracitoplasmática de espermatozoides? ¿Cuándo se emplea esta técnica

en lugar de la conocida fecundación in vitro?

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Medusa

ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 1

Reproducción sexual

A continuación se presenta un esquema simplificado del ciclo vital de una medusa (Aurelia aurita). Observa con atención la imagen y contesta a las preguntas referidas a su reproducción. Larva

1. Explica los mecanismos de reproducción que poseen los individuos de esta especie. 2. Realiza una valoración sobre las ventajas e inconveniente de los distintos tipos de reproducción.

Pólipos Fragmentación

Análisis de los procesos de reproducción en animales a través de esquemas representativos Se trata de que a través de un ejemplo concreto expliques los dos tipos de reproducción que se dan en los animales basándote en las imágenes que ilustran la pregunta. 1. Los animales tienen reproducción sexual y, en algunos casos, reproducción asexual. Reproduce cuadro resumen como el siguiente de los tipos de reproducción en animales:

Reproducción asexual

Tipos de reproducción en animales

Gemación Escisión o fragmentación Partenogénesis

Reproducción sexual

Isogamia Anfigonia

Anisogamia Oogamia

En el ciclo vital de este celentéreo se aprecia la fase pólipo y la fase medusa. La fase pólipo (individuo sésil) es la forma asexuada, que se divide por estrobilación. La estrobilación es un tipo especial de reproducción asexual por escisión o fragmentación que da lugar a numerosas éfiras, que completarán su crecimiento hasta convertirse en adultos de la fase medusa. Las medusas son formas libres y nadadoras que poseen gónadas masculinas y femeninas que formarán, como puede verse en las imágenes, gametos masculinos y femeninos. La fecundación es externa, ocurre fuera del cuerpo del animal y por desarrollo embrionario forma una larva llamada plánula, que originará un pólipo que crece fijo al sustrato cerrando el ciclo vital. 2. Recuerda que cualquier tipo de reproducción sexual presenta como ventaja tener cierta variabilidad genética, lo que facilitaría una mejor adaptación frente a la selección natural. Sin embargo, exige formar los gametos previamente de distinto sexo y los mecanismos correspondientes para su encuentro y fecundación. Respecto de la reproducción asexual, resulta especialmente favorecida en casos donde es difícil el encuentro entre dos individuos de distintos sexos. En cambio, los individuos resultantes son genéticamente idénticos entre sí, lo que explica que no exista variabilidad genética y la desventaja que esto significa en términos evolutivos.

Practica

Estrella de mar

1 La plánula es una larva ciliada que se forma en el filum Fragmento regenerado

de los animales llamados celentéreos. Indica qué ventajas posee en organismos fijos coloniales, como los corales. 2 Observa el siguiente dibujo y explica el mecanismo

reproductivo que se pretende representar. Indica las ventajas e inconvenientes del mismo. Fragmento regenerado 쮿 BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 1.° BACHILLERATO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 2

Observa la siguiente secuencia de imágenes sobre el desarrollo embrionario en animales. La cronología de las distintas fases se indica por el orden alfabético. A continuación contesta a las cuestiones que se plantean. Blastocele

Ectodermo

Endodermo

G

Polo animal

Arquenterón

E

C

A B

D

Blastoporo

Polo vegetal

F

1. ¿Qué representa la estructura A? ¿Cómo se denomina la fase del desarrollo embrionario que se inicia en A y culmina con la formación de D? 2. Define el estadio E y G. 3. ¿En qué grupo o grupos animales su desarrollo embrionario finaliza en la fase G?

Interpretación del desarrollo embrionario en animales Se trata de que reconozcas y demuestres tus conocimientos sobre el desarrollo embrionario de los organismos animales y las fases más importantes que se pueden identificar en las ilustraciones. 1. Recuerda que el desarrollo embrionario siempre comienza con la célula huevo o cigoto (A), que resulta de la unión entre los gametos masculinos y femeninos. La segmentación consiste en una serie de divisiones sucesivas mitóticas de esa célula inicial –recuerda que son dos células resultantes a partir de la división de una– hasta que se llega a la formación de la mórula (D), que es esférica y repleta de células. La estructura comenzará a ahuecarse dejando una cavidad interna, llamada blastocele, rellena de líquido. Una vez que se forme completamente, se culminará la fase y se forma la estructura conocida como blástula (E). A continuación, la gastrulación se inicia con la invaginación de la pared de la blástula formando la gástrula (G), con dos hojas embrionarias, denominadas ectodermo y endodermo. El orificio que comunica el espacio interno, llamado arquénteron, con el exterior recibe el nombre de blastóporo. Aquí finalizaría el desarrollo embrionario representado en el ejercicio. En la mayoría de los animales el desarrollo embrionario no se detiene en la gástrula, sino que continúa y forma el mesodermo, la tercera hoja embrionaria, entre el ectodermo y el endodermo, que puede, a su vez, presentar celoma o no. 2. Recuerda que los animales se pueden clasificar en diblásticos o en triblásticos, atendiendo al número de hojas embrionarias que se formen en el desarrollo del embrión. Los animales diblásticos son aquellos cuyo desarrollo embrionario se detiene cuando se forma la gástrula con las dos hojas embrionarias (ectodermo y endodermo) de las que derivarían por organogénesis, todos los órganos que constituyen el cuerpo del animal. Son animales diblásticos los celentéreos y las esponjas.

Practica 1 Completa la secuencia de dibujos de la actividad

anterior para el caso de un desarrollo embrionario de un organismo triblástico. Indica el origen embrionario de los distintos aparatos y sistemas de un mamífero.

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2 Explica las fases del desarrollo embrionario de

una esponja marina. Apóyate en imágenes y define los distintos estadios que conozcas. 3 ¿Cómo sería el desarrollo embrionario

de un organismo partenogenético?

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SOLUCIONARIO

RECUERDA Y CONTESTA 1. La función de reproducción tiene como fin la formación de individuos semejantes a los progenitores y, por tanto, asegura la perpetuación de la especie. 2. El aparato encargado de la reproducción se denomina aparato reproductor. En general, el aparato reproductor consta de gónadas, gonoductos y órganos complementarios, que en el caso de mamíferos sirven para nutrir y contribuir al desarrollo del embrión. 3. Las células que se unen en la fecundación se denominan gametos y son células haploides. ACTIVIDADES 10.1. En la reproducción sexual intervienen células especializadas o gametos y, por tanto, se produce intercambio de material genético mientras que en la reproducción asexual no tiene lugar la unión de gametos. 10.2. En condiciones favorables, mediante una reproducción asexual, tan solo se necesita un individuo para producir, en poco tiempo, una gran cantidad de descendientes en los que se mantienen las características del progenitor. Además, los procesos reproductores, excepto en algunos casos, no son especialmente complejos. 10.3. Se denomina gametogamia a la reproducción por gametos, es siempre reproducción sexual pero puede ser de dos tipos; partenogénesis (el individuo se desarrolla a partir de un gameto sin fecundar) o anfigonia (es el tipo más frecuente e implica fecundación y fusión del material genético del núcleo de los gametos). 10.4. Los tipos de reproducción por gametogamia son: • Partenogénesis: el nuevo individuo se desarrolla a partir únicamente del gameto femenino sin producirse fecundación. • Anfigonia: es el tipo más frecuente e implica fecundación y fusión del material genético del núcleo de los gametos (cariogamia). Según las características de ambos gametos, se pueden distinguir tres modalidades: – Isogamia. Los dos gametos son estructuralmente iguales, se llaman isogametos y generalmente tienen estructuras locomotoras como cilios o flagelos. – Anisogamia. Los dos gametos (anisogametos) tienen formas similares, pero son de tamaños diferentes, El mayor se denomina macrogameto, y el menor, microgameto. – Oogamia. Podría ser considerada un tipo especial de anisogamia, en la que uno de los gametos es inmóvil y de gran tamaño (óvulo), y el otro es móvil y pequeño (espermatozoide). La oogamia es el tipo de gametogamia característica de los mamíferos. 10.5. Ovarios: forman los óvulos y elaboran algunas hormonas femeninas. Epidídimo: almacena y permite la maduración de los espermatozoides. Útero: es el órgano donde se produce la gestación en los animales vivíparos. Próstata: segrega un líquido alcalino a la uretra, neutralizando su pH.

Glándulas de Bartolino: segregan un líquido que humedece las vagina. 10.6. Las mitocondrias proporcionan la energía necesaria para el desplazamiento del espermatozoide. 10.7. Forman parte de la envoltura del óvulo, pero la zona pelúcida está formada por glucoproteínas, mientras que la corona radiada está constituida por células foliculares que rodean al óvulo. 10.8. Al inicio de la espermatogénesis y ovogénesis se producen divisiones mitóticas hasta formarse los espermatocitos y ovocitos de primer orden respectivamente, a partir de ellos comienza la meiosis. 10.9. Se trata en ambos casos de procesos mediante los cuales se lleva a cabo la formación de gametos. La espermatogénesis tiene lugar en las paredes de los túbulos seminíferos de los testículos y la ovogénesis se desarrolla en los ovarios. Aunque esencialmente los procesos de formación de gametos masculinos y femeninos son similares, existen algunas diferencias significativas. En la espermatogénesis la fase de proliferación tiene lugar durante toda la vida fértil del individuo, continuamente entran en fase de crecimiento nuevas espermatogonias. En el proceso de ovogénesis, la fase de proliferación y crecimiento se produce durante el desarrollo embrionario,. Los ovocitos de primer orden formados se rodean de células foliculares, y originan los folículos primarios, los cuales detienen la actividad hasta la edad fértil. En la fase de maduración se forman dos espermatocitos de segundo orden por cada uno de primer orden durante la primera división meiótica, y tras la segunda división meiótica se obtienen cuatro espermátidas. En la ovogénesis se forma un ovocito de segundo orden y una célula degenerativa, que es el primer corpúsculo polar, y en la segunda división meiótica el ovocito de segundo orden da lugar a un único óvulo haploide. Los espermatozoides definitivos proceden de las espermátidas y se forman por diferenciación celular; el aparato de Golgi de la espermátida forma el acrosoma y el centríolo, más alejado del núcleo, origina los microtúbulos del flagelo. 10.10. En la fecundación externa, la unión del óvulo y del espermatozoide se lleva a cabo fuera de los cuerpos de ambos progenitores, debe ocurrir por tanto en un medio húmedo o los gametos se desecarían y, además, debido a que las células sexuales tienen una vida corta, los animales que desovan deben sincronizar sus comportamientos reproductivos tanto temporal como espacialmente. Como ventaja se puede señalar la presencia de numerosos gametos masculinos y femeninos en el agua con alta probabilidad de fusionarse. Sin embargo, la fecundación interna tiene lugar en el interior del aparato reproductor femenino y así se garantiza el medio acuoso en el que los gametos pueden sobrevivir y fusionarse. La fecundación interna aumenta la probabilidad de que la mayor parte de los óvulos sean fecundados, debido a que los espermatozoides son confinados a un espacio pequeño junto a los óvulos, en lugar de ser depositados en un gran volumen de agua. Como desventaja, solo se produce fecundación interna si durante el tiempo limitado en el que los espermatozoides están presentes en el interior del aparato reproductor femenino, los óvulos se encuentran maduros en el tracto reproductor femenino.

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SOLUCIONARIO

10.11. Los gránulos corticales del óvulo producen un cambio en su superficie formando la membrana de fecundación, que impide la entrada de nuevos espermatozoides. 10.12. Ovíparos: se desarrollan en huevos, que depositan en el medio donde viven. La fecundación puede ser interna o externa. Ovovivíparos: se desarrollan en huevos que son retenidos en el interior de la hembra, obteniendo el alimento a partir del vitelo. La fecundación siempre es interna. Vivíparos: el embrión se desarrolla en los oviductos o en el útero de la madre, obteniendo el alimento directamente de ella. La fecundación es interna. 10.13. La mórula es una masa esférica de células (blastómeros) resultado de la división del cigoto por sucesivas mitosis. Conforme avanza la segmentación, los blastómeros emigran hacia la periferia formando una pared externa, el blastodermo que deja una cavidad interior llena de fluido, llamada blastocele. Este estado se denomina blástula. 10.14. En esta fase, la blástula sufre una serie de plegamientos y cambios en la posición de las células que concluyen en un estado denominado gástrula. En el proceso se forman tres capas u hojas embrionales: el ectodermo, el mesodermo y el endodermo, a partir de las que se desarrollarán los diferentes tejidos y órganos. 10.15. Los animales diblásticos solo desarrollan dos hojas embrionarias: ectodermo y endodermo. Son los poríferos y cnidarios. El resto de los animales son triblásticos y continúan su desarrollo con la formación de una tercera capa embrionaria entre las dos anteriores, el mesodermo. 10.16. Hígado: deriva del endodermo. Bíceps: deriva del mesodermo no celómico. Estómago: deriva del endodermo. Riñones: derivan del mesodermo celómico. Cerebro: deriva del ectodermo. 10.17. Del ectodermo y el mesodermo derivan el corion y el amnios. Del endodermo y el mesodermo derivan el saco vitelino y el alantoides. 10.18. El desarrollo postembrionario comienza después del nacimiento y finaliza cuando los animales llegan al estado adulto y el aparato reproductor es funcional. En el desarrollo postembrionario los animales completan su formación. Existe dos tipos: directo e indirecto. 10.19. En la metamorfosis sencilla, la larva es muy parecida al adulto y las transformaciones se desarrollan de manera gradual mediante crecimiento por sucesivas mudas y sin periodos de inactividad. La poseen anfibios e invertebrados, como anélidos, moluscos, crustáceos y equinodermos, y algunos insectos, como los saltamontes. En la metamorfosis compleja, la larva es muy diferente al adulto. Pasa por una fase de inactividad, llamada pupa o capullo, en la que se destruyen tejidos y se forman otros nuevos. Es típica de muchos insectos, como lepidópteros en los que la larva se llama oruga, la pupa es la crisálida y el imago se denomina mariposa. 10.20. En un ciclo haplonte los adultos son haploides, los gametos haploides y el cigoto diploide. Y en un ciclo diplonte los adultos son diploides, los gametos haploides y el cigoto diploide.

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10.21. La meiosis esporogénica es aquella que produce esporas haploides en un individuo diploide con ciclo de vida diplohaplonte. Los individuos en los que se lleva a cabo la meiosis esporogénica se denominan esporofitos y es característica de plantas, algunas algas y hongos. 10.22. Un clon es un conjunto de células con la misma información genética, y por tanto idénticas entre sí, que se han formado tras divisiones repetidas a partir de una célula original. Una de las técnicas de clonación en individuos es la transferencia de núcleos. Se transfieren núcleos de células embrionarias no diferenciadas a óvulos a los que previamente se les ha quitado su núcleo. Los individuos producidos son idénticos al que se desarrollaría de las células embrionarias. También se pueden transferir núcleos de células somáticas a óvulos o cigotos, en cuyo caso los individuos obtenidos serán idénticos al adulto del que proceden los núcleos. 10.23. La pérdida de diversidad genética en la ganadería podría ocasionar que ante un cambio en las condiciones ambientales, los animales genéticamente iguales fueran desfavorecidos y desaparecieran por no encontrarse adaptados. 10.24. Las aplicaciones de la clonación son muy diversas, podemos citar: la obtención de animales clónicos transgénicos, con la ayuda de la ingeniería genética, para producir medicamentos y principios farmacéuticos útiles, así como la recuperación de especies protegidas; por ejemplo, el caso de algunas en vías de extinción que son difíciles de criar en cautividad. 10.25. La célula totipotente es un tipo de célula madre capaz de formar individuos completos, al no estar todavía diferenciadas, como es el caso del óvulo fecundado o los blastómeros. La célula pluripotente es capaz de diferenciarse en cualquier tejido. Se pueden dividir indefinidamente, al contrario de lo que ocurre con las células somáticas adultas que con el tiempo degeneran y mueren. La célula multipotente puede dar lugar a células del tejido del que proceden pero no de otros. 10.26. La terapia celular puede ser utilizada en el tratamiento de diversas enfermedades, como diabetes, enfermedad de Parkinson, lesiones medulares, infarto de miocardio, etc. 10.27. Para la fecundación in vitro se deben obtener ovocitos mediante punción transvaginal y aspiración folicular y fecundarlos con espermatozoides en el laboratorio. Los cigotos obtenidos se cultivan in vitro durante dos o cuatro días y posteriormente se implantan en el útero de la mujer en estado de blastocisto. 10.28. Algunas de las técnicas de reproducción asistida en animales son: la inseminación artificial, la clonación de embriones y la fecundación in vitro con transferencia de embriones. LABORATORIO 10.29. El gas que se desprende es dióxido de carbono. La cáscara contiene carbonato de calcio que al reaccionar con el ácido clorhídrico proporciona cloruro de calcio, agua y dióxido de carbono gas (CaCO2 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O).

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10.30. Las chalazas son condensaciones de clara que fijan la yema y la mantienen en la zona central del huevo mientras este es fresco. La cámara de aire se forma en las orillas del huevo, con las membranas inmediatamente pegadas a la cáscara. Se localiza en el polo obtuso o ancho del huevo. Es relativamente pequeña en el huevo recién puesto (3 mm) y aumenta de profundidad a medida que pasa el tiempo. Por tal motivo interviene de manera importante para determinar la calidad del huevo, cuanto más estrecha sea la cámara de aire, más fresco es el huevo.

10.35.

Conducto deferente Uretra Pene

Próstata

Testículo

Glándula de Cowper

Escroto

Epidídimo

Trompa de Falopio

Ovario

ACTIVIDADES DE REPASO 10.31. La gemación y la escisión o fragmentación son dos tipos de reproducción asexual, en los que participa un solo individuo, de él se separa la unidad reproductora, que puede ser una célula o un grupo de células, dando lugar, tras su desarrollo, a un individuo genéticamente igual al progenitor. La poliembrionía es un caso especial de escisión que ocurre cuando el embrión se divide en las primeras etapas del desarrollo embrionario. La gemación se realiza a partir de una protuberancia o yema que crece y se desarrolla dando lugar a un nuevo individuo que se separa del progenitor. Y la escisión consiste en la rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos, cada uno de los cuales dará lugar, tras su desarrollo a un individuo completo, adulto e independiente. 10.32. En la partenogénesis, el nuevo individuo se desarrolla a partir únicamente del gameto femenino sin producirse fecundación. Puede ser accidental o habitual y, a pesar de no haber fecundación, se considera como un tipo de reproducción sexual, ya que hay producción de gametos. 10.33.

Reproducción asexual

Reproducción sexual

Rápida y sencilla.

Variabilidad genética en la descendencia. Mayores posibilidades de supervivencia y reproducción. Facilita la evolución.

Inconvenientes Los individuos son idénticos, no hay variabilidad genética.

Necesita de células especializadas y su posterior fusión. Implica mayor gasto energético.

Ventajas

10.34. a) Forma óvulos: los ovarios. b) Forma espermatozoides: los testículos (en los túbulos seminíferos). c) Salida de espermatozoides al exterior: el pene. d) Gestación en vivíparos: el útero.

Vesícula seminal

Útero

Genitales externos (vulva)

10.36.

Vagina

Corona radiada

Cabeza

Núcleo

Núcleo Cuello Acrosoma Zona pelúcida Membrana vitelina

Flagelo

Vitelo

10.37. a) Se trata de la formación de espermatozoides. b) El proceso de formación de espermatozoides se llama espermatogénesis. c) Las principales fases son: fase de proliferación y crecimiento, fase de maduración y espermiogénesis. d) Fase de proliferación y crecimiento: las células germinales diploides de los túbulos comienzan la mitosis y forman espermatogonias, que aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer orden. Fase de maduración: los espermatocitos de primer orden terminan la primera división meiótica convirtiéndose en dos espermatocitos de segundo orden, que comienzan la segunda división meiótica, dando dos espermátidas con un número haploide de cromosomas. Espermiogénesis: las espermátidas se transforman en espermatozoides por diferenciación celular: el aparato de Golgi forma el acrosoma y el centríolo más alejado del núcleo origina los microtúbulos del flagelo. 10.38. Huesos Hígado Sistema nervioso Aparato excretor

Endodermo Mesodermo no celómico Ectodermo Mesodermo celómico

10.39. La cariogamia es la unión de los núcleos del espermatozoide y del óvulo tras la fecundación. El núcleo y un centríolo del espermatozoide penetran en el citoplasma del óvulo. El núcleo espermático recibe ahora el nombre de pronúcleo masculino, se desplaza hacia el pronúcleo femenino, que también se mueve a su encuentro, desde la zona donde ha tenido lugar la segunda división meiótica, y se produce la cariogamia. El material genético de am-

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SOLUCIONARIO bos pronúcleos quedan encerrados por una membrana común, formándose el sincarion, y constituyendo un cigoto diploide. La cariogamia se produce solo entre dos núcleos porque una vez que el espermatozoide ha penetrado en el óvulo, los gránulos corticales del óvulo producen un cambio en su superficie formando la membrana de fecundación que impide la entrada de nuevos espermatozoides.

10.40. a) El dibujo representa la formación del cono de fecundación que engloba al espermatozoide que se encuentra en contacto con el óvulo. b) El óvulo y el espermatozoide son células haploides. c) La polispermia se podría definir como la fecundación de un óvulo por varios espermatozoides. La polispermia se evita gracias a la membrana de fecundación que se produce por los gránulos corticales del óvulo una vez que un espermatozoide ha penetrado en él. 10.41. Blastómero: cada una de las células que resultan de las sucesivas divisiones por mitosis del cigoto, según planos meridianos y perpendiculares. Mórula: es una masa celular esférica constituida por los blastómeros. Blastodermo: es la pared externa de la blástula, constituida por blastómeros que han migrado a la periferia. Blastocele: es la cavidad interior de la blástula, llena de fluido. Blástula: estado de desarrollo embrionario constituido por el blastodermo y el blastocele. Gástrula: estado embrionario que surge por plegamientos y cambios en la posición de las células de la blástula. Embolia: es un modo de gastrulación en el que se produce una invaginación de parte de la pared de la blástula, que se acerca a la pared opuesta. Epibolia: es un modo de gastrulación en el que se produce un crecimiento rápido de una zona de la blástula, formada generalmente por micrómeros. Celoma: cavidad que se forma en el seno del mesodermo en algunos animales triblásticos. 10.42. En reptiles y aves los anejos embrionarios son los siguientes: • Corion: es la membrana más externa, y se forma a partir del ectodermo y el mesodermo. • Amnios: queda por debajo del corion y rodea al embrión, en su interior deja una cavidad llena del líquido amniótico que baña al embrión y lo protege. Se forma del ectodermo y el mesodermo. • Saco vitelino: es una bolsa situada en la parte ventral del embrión y cargada de sustancias nutritivas que se consumen durante el desarrollo. Se forma a partir del endodermo y el mesodermo. • Alantoides: es una membrana encargada del intercambio de gases durante el desarrollo embrionario y la acumulación de los productos de desecho del embrión. Se forma a partir del endodermo y el mesodermo. • Cáscara: el conjunto de embrión y anejos embrionarios se encuentran dentro de una cáscara producida por glándulas especiales. En los mamíferos vivíparos, las envueltas extraembrionarias anteriores se modifican. El corion emite nume-

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rosas prolongaciones o vellosidades coriales, que contactan íntimamente con las paredes del útero, el alantoides se extiende por debajo y se forman vasos sanguíneos que establecen uniones con los de la madre para permitir el transporte de compuestos nutritivos hacia el embrión. La estructura mixta formada por el corion, el alantoides y las paredes del útero materno se llama placenta. A su vez, el saco vitelino queda muy reducido y sin vitelo. El cordón umbilical conecta la placenta y la zona ventral del embrión. Tiene estructura tubular y engloba vasos sanguíneos a través de los cuales se eliminan productos de excreción del embrión, se intercambian gases para la respiración y se incorporan nutrientes. 10.43. En la metamorfosis sencilla, la larva es muy parecida al adulto y las transformaciones se desarrollan de manera gradual mediante crecimiento por sucesivas mudas y sin periodos de inactividad. La poseen anfibios, e invertebrados, como anélidos, moluscos, crustáceos y equinodermos, y algunos insectos, como los saltamontes. En la metamorfosis compleja, la larva es muy diferente al adulto. Pasa por una fase de inactividad, llamada pupa o capullo, en la que se destruyen tejidos y se forman otros nuevos. Es típica de muchos insectos, como lepidópteros, en los que la larva se llama oruga, la pupa es la crisálida y el imago se denomina mariposa. 10.44. Las técnicas de reproducción asistida utilizadas en la especie humana son: • Inseminación artificial. Consiste en la introducción artificial de semen en el útero de la mujer. Requiere la estimulación hormonal de la ovulación en la mujer, y la selección y concentración de espermatozoides móviles y desarrollados. • Transferencia intratubaria de gametos. Se transfieren espermatozoides y óvulos a las trompas de Falopio, donde se produce una fecundación natural. • Fecundación in vitro. Se obtienen ovocitos mediante punción transvaginal y aspiración folicular. Estos son fecundados con espermatozoides en el laboratorio. Los cigotos obtenidos se cultivan in vitro durante dos o cuatro días y posteriormente se implantan en el útero de la mujer en estado de blastocisto. En este técnica se obtienen varios embriones, de los cuales solo se implantan algunos. Los demás se conservan congelados, lo que permite realizar un nuevo implante si el primero no resulta eficaz, ya que no existen riesgos de malformaciones por haber sido crioconservados. • Inyección intracitoplasmática de espermatozoides. Se puede considerar una variante de la fecundación in vitro. Por micromanipulación se introduce un solo espermatozoide directamente en el interior del ovocito. Es empleada cuando el número de espermatozoides es muy bajo o su motilidad escasa. 10.45. Los gemelos monocigóticos proceden de la división de un cigoto, por tanto, la información genética que contienen es la misma, puesto que proceden de la fecundación de un óvulo por parte de un espermatozoide. En la reproducción asexual, el individuo progenitor origina uno o varios descendientes idénticos genéticamente a él.

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ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN 10.46. a) Las abejas poseen reproducción sexual, pero puede ser de dos tipos: anfigonia, si los espermatozoides fecundan a los óvulos y se originan individuos diploides o partenogénesis, en la que los óvulos se desarrollan sin ser fecundados y originan individuos haploides. b) La determinación del sexo en abejas depende de si el individuo se desarrolla a partir de un óvulo fecundado, que originará una hembra, o a partir de un óvulo sin fecundar, que dará lugar a un macho. c) El ciclo biológico de las abejas es diplonte, por tanto la meiosis tiene lugar durante la gametogénesis (meiosis gamética) y el cigoto diploide se divide por mitosis y origina un individuo adulto constituido por células diploides. Los adultos producen gametos haploides por meiosis, que en la fecundación generarán nuevamente cigotos diploides. La única excepción es que si el individuo se desarrolla a partir de un óvulo sin fecundar (por partenogénesis) no es diploide sino haploide. 10.47. La poliembrionía es un tipo especial de reproducción vegetativa o asexual, en concreto se trata de un tipo de fragmentación que ocurre cuando el embrión se divide en las primeras etapas del desarrollo embrionario. En el caso del armadillo, todos los cachorros originados por poliembrionía será del mismo sexo, pues proceden del mismo embrión. 10.48. a) b) c) d) e) f)

Óvulo: haploide. Ovocito de primer orden: diploide. Ovocito de segundo orden: haploide. Células foliculares: diploides. Célula germinal: diploide. Ovogonia: diploide.

10.49. La ordenación temporal por orden cronológico es: 1-k) Células germinales. 2-e) Ovogonias. 3-a) Ovocitos de primer orden. 4-d) Ovocitos de segundo orden y f) Corpúsculos polares. 5-i) Pronúcleo femenino. 6-g) Sincarion. 7-j) Mórula. 8-b) Blástula. 9-h) Gástrula. 10-c) Celoma. 11-l) Anejos embrionarios. 10.50. a) Adulto n

Mitosis

Meiosis

Gameto n Células n

Cigoto 2n

b) La única estructura diploide en un ciclo haplonte es el cigoto. El resto de las estructuras son haploides. c) En un ciclo diplonte el cigoto también es diploide. d) El cigoto es diploide y su dotación cromosómica es 2n. En el ciclo diplonte el cigoto es también 2n. 10.51. a) La oveja Dolly llevaba la información genética de la oveja A, puesto que de esta célula se obtuvo el núcleo, que es donde se alberga la información genética. b) Lo que se pretendía era obtener una oveja genéticamente idéntica a la oveja de la que se extraía el núcleo de una de sus células somáticas (de la glándula mamaria). Las células embrionarias, por el contrario, son pluripotentes y capaces de diferenciarse en células de cualquier tejido. c) Las aplicaciones de la clonación animal están relacionadas con la medicina, la producción ganadera o la ecología. La clonación de animales permite disponer de copias idénticas que pueden servir de modelo para investigar sobre algunas enfermedades. También permitiría recuperar especies en vías de extinción. En las personas, las posibles aplicaciones de la clonación estarían relacionadas con fines terapéuticos. 10.52. Las células madre embrionarias son pluripotentes; es decir, capaces de diferenciarse en cualquier tejido. Y las células madre adultas son multipotentes, por tanto, pueden dar lugar a células del tejido del que proceden pero no de otros. No es lo mismo células madre que líneas celulares, estas últimas proceden del cultivo de células madre embrionarias o de células madre de tejidos adultos, que se han programado convenientemente con el fin de desarrollar células de tejidos distintos del que proceden. Normalmente, la líneas celulares utilizadas en investigaciones biomédicas son de origen embrionario, por tanto, pluripotentes y capaces de diferenciarse en cualquier tejido. Sin embargo, las células de cada uno de los tejidos de una persona ya han sufrido una diferenciación y están especializadas en determinadas funciones según el tejido al que pertenezcan. 10.53. a) Porque los individuos originados por clonación son una copia genética idéntica o casi idéntica al original. b) Otras técnicas de reproducción asistida en especies animales son: la inseminación artificial, la transferencia intratubaria de gametos, la inyección intracitoplasmática de espermatozoides y la clonación de embriones. c) En España se aplica al lince ibérico. d) Sí merece la pena, puesto que todas las especies forman parte de la riqueza biológica existente en nuestro planeta y debe conservarse siempre que sea posible. 10.54. a) Se representa la fecundación in vitro. b) A: Obtención de ovocitos mediante punción transvaginal y aspiración folicular. B y C: Fecundación de ovocitos con espermatozoides. D: Cultivo de los cigotos obtenidos in vitro durante dos o tres días. E: Implantación de cigotos en estado de blastocito en el útero de la mujer.

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SOLUCIONARIO c) La fecundación in vitro es una técnica biomédica de reproducción utilizada en la actualidad en la especie humana en el caso en que uno o los dos miembros de una pareja sean estériles. La aplicación de la técnica comienza por la obtención de ovocitos mediante punción transvaginal y aspiración folicular. Estos son fecundados con espermatozoides en el laboratorio. Los cigotos obtenidos se cultivan in vitro durante dos o cuatro días y posteriormente se implantan en el útero de la mujer en estado de blastocisto. En la fecundación in vitro se obtienen varios embriones, de los cuales solo se implantan algunos. Los demás se conservan congelados, lo que permite realizar un nuevo implante si el primero no resulta eficaz, ya que no existen riesgos de malformaciones por haber sido crioconservados. La actual Ley española de Reproducción Asistida permite conservarlos hasta un máximo de cinco años.

ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 10.55. a) Se representa un ciclo biológico diplonte. b) Es un ciclo monogenético, puesto que no existe alternancia de generaciones, los individuos son diploides y solo sus gametos son haploides. c) El número 1 representa el individuo diploide que origina los gametos por meiosis, y el 4, el cigoto diploide formado tras la unión de dos gametos en la fecundación. d) El número 3 representa el proceso de unión de los gametos o fecundación, y el número 2, la gametogénesis o meiosis gamética mediante la que un individuo diploide origina gametos haploides. e) En la especie humana el ciclo biológico es diplonte y monogenético. PRUEBA DE EVALUACIÓN 1 1. a) Gemación: proceso de reproducción asexual, es frecuente en poríferos y cnidarios. Se realiza a partir de una protuberancia o yema que crece y se desarrolla dando lugar a un nuevo individuo que se separa del progenitor. En ocasiones pueden quedar unidos formando una colonia. b) Partenogénesis: proceso de reproducción sexual, el nuevo individuo se desarrolla a partir únicamente del gameto femenino sin producirse fecundación. Puede ser accidental o habitual y, a pesar de no haber fecundación, se considera como un tipo de reproducción sexual, ya que hay producción de gametos. Es típica de insectos como las abejas, en las que la hembras sin fecundar dan origen a machos. También se da en algunos crustáceos y otros invertebrados. 2. En condiciones favorables, mediante una reproducción asexual, tan solo se necesita un individuo para producir, en poco tiempo, una gran cantidad de descendientes en los que se mantienen las características del progenitor. Además, los procesos reproductores, excepto en algunos casos, no son especialmente complejos. Sin embargo, la reproducción asexual, salvo por mutaciones, no produce variabilidad genética, lo que dificulta la adaptación a nuevos ambientes y la evolución de las especies.

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3. a)

Vesícula seminal Conducto deferente

Próstata Cuerpos cavernosos

Epidídimo

Glándula de Cowper Uretra

Glande

Testículo Escroto

Prepucio

b) Los espermatozoides se forman en los túbulos seminíferos de los testículos. 4. Durante las fases de proliferación y crecimiento de la espermatogénesis, las células germinales diploides de los túbulos comienzan la mitosis y forman espermatogonias, que aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer orden. En la ovogénesis la fase de proliferación comienza desde la formación de los ovarios, las células germinales diploides aumentan su número y producen ovogonias por mitosis. Cada hembra nace con un número concreto de ovogonias que en la fase de crecimiento aumentan de tamaño y acumulan vitelo transformándose en ovocitos de primer orden. Estos comienzan la profase I meiótica y se paralizan antes de la metafase I, hasta la pubertad. El ovocito queda rodeado de una capa de células que forman el folículo primario. Con la pubertad, en cada ciclo sexual, uno o más ovocitos crecen rápidamente y acumulan vitelo pasando a la siguiente fase. 5. La autofecundación es la unión de dos gametos diferentes (masculino y femenino) del mismo individuo. Solo se puede producir en especies hermafroditas, cuyos individuos poseen gametos de distinto sexo. Las especies unisexuales son aquellas en las que los individuos poseen un único aparato reproductor que forma gametos de un sexo, por tanto, nunca se puede llevar a cabo la autofecundación. 6. La membrana de fecundación evita la entrada de otros espermatozoides en un óvulo que ha sido fecundado ya por un espermatozoide. La membrana de fecundación se forma por los gránulos corticales del óvulo que producen un cambio en la superficie de este, evitando así la entrada de nuevos espermatozoides. 7. Una vez formado, el cigoto se divide por sucesivas mitosis, según planos meridianos y perpendiculares, originando 2, 4, 8… células, cada vez más pequeñas denominadas blastómeros que permanecen unidas. La masa esférica de estas células se denomina mórula, y no aumenta de tamaño con respecto al cigoto. Conforme avanza la segmentación, los blastómeros emigran hacia la periferia formando una pared externa, el blastodermo, que deja una cavidad interior llena de fluido, llamada blastocele. Este estado se denomina blástula. La cantidad de vitelo del huevo determina el tipo de segmentación y el tamaño del blastocele. 8. En la metamorfosis compleja la larva es muy diferente al adulto, pasa por una fase de inactividad, llamada pupa o capullo, en la que se destruyen tejidos y se forman otros nuevos. Es típica de muchos insectos, como lepidópteros en los que la larva se llama oruga, la pupa se denomina crisálida y el imago es la mariposa.

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9. a) Adultos n

Mitosis

Célula n

sis eio M

Gametos n

Fecundación Cigoto 2n

b) En un ciclo biológico diplohaplonte el esporofito es el adulto diploide, que se reproduce asexualmente por esporas producidas mediante meiosis. 10. a) En la división de embriones se obtienen seres idénticos entre sí pero diferentes genéticamente a los individuos progenitores. En la técnica de transferencia de núcleos, los individuos producidos son idénticos al que se desarrollaría de las células embrionarias de las que se han obtenido o bien si se extraen de células somáticas, serían genéticamente iguales al adulto del cual proceden los núcleos. b) Algunas de las posibles aplicaciones de la clonación son investigación biológica básica, producción ganadera, recuperación de especies protegidas, obtención de animales clónicos transgénicos y usos terapéuticos. c) La inseminación artificial es una técnica de control de la reproducción, consiste en la introducción artificial de semen en el útero de la mujer. Requiere la estimulación hormonal de la ovulación en la mujer, y la selección y concentración de espermatozoides móviles y desarrollados. Esta técnica también se lleva a cabo en animales, se extrae y congela el semen para su implantación en la matriz de la hembra en el momento de la ovulación. La inseminación artificial es ampliamente utilizada en el ganado vacuno, porcino, ovino, equino y otros, con individuos seleccionados para incrementar la producción de leche o carne. PRUEBA DE EVALUACIÓN 2 1. a) Escisión: es un mecanismo de reproducción asexual, consiste en la rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos, cada uno de los cuales dará lugar, tras su desarrollo a un individuo completo, adulto e independiente. Se da en algunos cnidarios y numerosos anélidos. También se da en algunos cnidarios, mediante un proceso llamado estrobilación. El pólipo se fragmenta transversalmente varias veces y cada una de las partes o éfiras se diferencia en una medusa adulta. b) Anfigonia: es el tipo más frecuente de reproducción sexual e implica fecundación y fusión del material genético del núcleo de los gametos (cariogamia). Se forma un cigoto que posee ambas informaciones genéticas, y a partir del cual se desarrolla un individuo con caracteres de ambos progenitores. Según las características de los gametos, se pueden distinguir tres modalidades: isogamia, anisogamia y oogamia. 2. En la reproducción sexual son dos los individuos progenitores que aportan características a los descendientes. Cuando se produce la fecundación se mezclan los materiales genéti-

cos de ambos gametos, lo que da lugar a nuevas y únicas combinaciones genéticas. De esta forma, los individuos resultantes de una reproducción sexual manifiestan una mezcla única de características que proceden de dos progenitores. Esto implica la aparición constante de nuevas combinaciones de caracteres, lo que aumenta la variabilidad de las especies, favorece los procesos de adaptación a cambios ambientales y facilita la evolución. Sin embargo, para que tenga lugar este tipo de reproducción es necesario que se formen células especializadas (los gametos), que se encuentren dos individuos de sexos diferentes, que se desarrollen mecanismos para el encuentro y la fusión de ambos gametos, y el desarrollo posterior del cigoto. Estos procesos implican una mayor dificultad y un mayor gasto energético que en la reproducción asexual. 3. a) Trompa de Falopio Ovario Útero Cuello uterino

Vagina

Clítoris

Labios menores Labios mayores

b) Los óvulos se forman durante el proceso de ovogénesis que tiene lugar en los ovarios a partir de los folículos primarios. 4. Durante la fase de maduración de la espermatogénesis, los espermatocitos de primer orden terminan la primera división meiótica, convirtiéndose en dos espermatocitos de segundo orden, que comienzan la segunda división meiótica, dando dos espermátidas con un número haploide de cromosomas. En la fase de maduración de la ovogénesis cada ovocito de primer orden finaliza la primera división meiótica, originando un ovocito de segundo orden, y un primer corpúsculo polar, de tamaño muy pequeño. En la segunda división meiótica, el ovocito de segundo orden bloquea la división en metafase, completándose en la fecundación. En la mayoría de mamíferos los ovocitos secundarios en metafase que no son fecundados, degeneran y mueren. Si completa la meiosis, se transforma en óvulo y se produce un segundo corpúsculo polar muy pequeño. A su vez, el primer corpúsculo polar, si no ha degenerado, dará dos corpúsculos polares. Los tres corpúsculos polares producidos no son funcionales y degeneran. 5. La fecundación interna tiene lugar en el interior del aparato reproductor femenino y así se garantiza el medio acuoso en el que los gametos pueden sobrevivir y fusionarse. La fecundación interna aumenta la probabilidad de que la mayor parte de los óvulos sean fecundados, debido a que los espermatozoides son confinados a un espacio pequeño junto a los óvulos, en lugar de ser depositados en un gran volumen de agua. Como desventaja, solo se produce fecundación interna si durante el tiempo limitado en el que los espermatozoides están presentes en el interior del aparato reproductor femenino, los óvulos se encuentran maduros en el tracto reproductor femenino.

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6. La cariogamia es la unión de los núcleos de los gametos, como fase final del proceso de fecundación. El núcleo y un centríolo del espermatozoide penetran en el citoplasma del óvulo. El núcleo espermático recibe ahora el nombre de pronúcleo masculino, se desplaza hacia el pronúcleo femenino, que también se mueve a su encuentro, desde la zona donde ha tenido lugar la segunda división meiótica, y se produce la cariogamia. El material genético de ambos pronúcleos queda encerrado por una membrana común, formándose el sincarion, y constituyendo un cigoto diploide. 7. En esta gastrulación, la blástula sufre una serie de plegamientos y cambios en la posición de las células que concluyen en un estado denominado gástrula. En el proceso se forman tres capas u hojas embrionales que son el ectodermo, el mesodermo y el endodermo, a partir de las que se desarrollarán los diferentes tejidos y órganos. En el proceso de gastrulación, lo primero que se forma es el ectodermo (capa externa) y el endodermo (capa interna). Por dentro del endodermo, la gástrula posee una cavidad, el arquénteron, que comunica con el exterior por el blastóporo. La formación de estas capas puede realizarse por embolia o epibolia. A los animales, como poríferos y cnidarios, que solo desarrollan estas dos hojas embrionarias, se les llama diblásticos. El resto continúa su desarrollo con la formación de una tercera capa embrionaria entre las dos anteriores, el mesodermo. Estos animales se llaman triblásticos. 8. En la metamorfosis sencilla, la larva es muy parecida al adulto y las transformaciones se desarrollan de manera gradual mediante crecimiento por sucesivas mudas y sin periodos de inactividad. La poseen anfibios, invertebrados (como anélidos, moluscos, crustáceos, equinodermos) y algunos insectos, como los saltamontes. 9. a)

Fecundación

n

Cigoto 2n

n Meiosis gamética Adulto 2n

b) En un ciclo biológico diplohaplonte el gametofito es el individuo adulto haploide, procede de una espora haploide y por mitosis forma gametos que tras la fecundación darán un cigoto diploide. 10. a) Para obtener individuos clónicos entre sí y diferentes a sus progenitores se utiliza la técnica de división de embriones. Se realiza en un estado inicial del desarrollo en el cual todavía las células del embrión no se han diferenciado y son totipotentes. Cada una de las divisiones del embrión puede producir un individuo completo. Este mecanismo conduce a la formación de seres idénticos entre sí, pero diferentes a los individuos progenitores. Es un proceso similar a la formación de gemelos monocigóticos. b) Las líneas celulares pueden provenir de células madre embrionarias o de células madre de tejidos adultos. Los tejidos cultivados a partir de células madre de tejidos adultos

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son trasplantados o injertados para sustituir o regenerar tejidos dañados. De esta forma, no existe rechazo, ya que las líneas celulares implantadas proceden del mismo paciente. Esta técnica puede ser utilizada en el tratamiento de diversas enfermedades, como diabetes, enfermedad de Parkinson, lesiones medulares, infarto de miocardio, etc. c) La fecundación in vitro consiste en la obtención de ovocitos mediante punción transvaginal y aspiración folicular. Los ovocitos son fecundados con espermatozoides en el laboratorio. Los cigotos obtenidos se cultivan in vitro durante dos o cuatro días y posteriormente se implantan en el útero de la mujer en estado de blastocisto. En esta técnica se obtienen varios embriones, de los cuales solo se implantan algunos. Los demás se conservan congelados, lo que permite realizar un nuevo implante si el primero no resulta eficaz, ya que no existen riesgos de malformaciones por haber sido crioconservados. También se emplea esta técnica en muchos animales con problemas de reproducción. AMPLIACIÓN 1. La bipartición consiste en la división del núcleo (cariocinesis) seguida de la división del citoplasma (citocinesis) dando lugar a dos células hijas idénticas. Se lleva a cabo en bacterias, levaduras, algas unicelulares y protozoos. Durante la esporulación se produce la división del núcleo en varios fragmentos, y por una división celular asimétrica una parte del citoplasma rodea cada nuevo núcleo, dando lugar a las esporas. Dependiendo de cada especie, se puede producir un número variable de esporas y a partir de cada una de ellas se desarrollará un individuo independiente. Este proceso ocurre en hongos, amebas, líquenes, algunos tipos de bacterias, protozoos esporozoos (como el Plasmodium causante de malaria), y es frecuente en vegetales (especialmente algas, musgos y helechos), grupos de muy diferentes orígenes evolutivos, pero con semejantes estrategias reproductivas, todos ellos pueden recurrir a la formación células de resistencia para favorecer la dispersión. 2. La uretra es un conducto común al aparato urinario y al aparato reproductor. Por tanto, su función es llevar al exterior tanto la orina como el líquido seminal. En los hombres, la uretra parte de la zona inferior de la vejiga, pasa por la próstata y forma parte del pene. La próstata es un órgano glandular del aparato urinario y excretor, exclusivo de los hombres, localizado debajo de la vejiga urinaria. Contiene células que producen parte del líquido seminal que protege y nutre a los espermatozoides contenidos en el semen. Las glándulas de Cowper son dos glándulas que se encuentran debajo de la próstata y su función es secretar un líquido alcalino que lubrica y neutraliza la acidez de la uretra antes del paso del semen en la eyaculación. 3. Las especies hermafroditas pueden presentar fecundación cruzada o autofecundación. Si los gametos que se unen proceden de individuos diferentes, se denomina fecundación cruzada, y si los gametos masculino y femenino son del mismo individuo, se llama autofecundación. La fecundación cruzada es la que favorece la variabilidad genética en la descendencia, puesto que los gametos pertenecen a diferentes individuos. Siempre que es posible las especies hermafroditas se reproducen por fecundación cruzada.

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4.

Mesodermo

Arquenterón

géneas y se distribuye de manera desigual; las granulaciones más gruesas se acumulan cerca del polo vegetativo, y las más pequeñas, cerca del polo animal o germinativo, próximas al núcleo. Son huevos característicos de anélidos, moluscos (excepto cefalópodos), teleósteos y anfibios. • Telolecíticos. Contienen una gran cantidad de vitelo que se reúne en una masa que relega al citoplasma y al núcleo al polo germinativo, con lo que se origina una zona bien diferenciada, el disco germinativo. Los óvulos son voluminosos y son característicos de los cefalópodos, selacios, reptiles, aves y mamíferos prototerios. • Centrolecíticos. El vitelo es muy abundante y forma una masa central rodeada por el citoplasma, que se extiende por toda la periferia, donde también se sitúa el núcleo. Son típicos de los artrópodos.

Endodermo Ectodermo Blastoporo DIBLÁSTICO

TRIBLÁSTICO

En el embrión diblástico la gástrula presenta dos hojas embrionarias: el ectodermo y el endodermo. El endodermo delimita el arquénteron que comunica con el exterior por el blastóporo. En el embrión triblástico aparece una tercera hoja embrionaria, el mesodermo, entre el ectodermo y el endodermo, el celoma aparece limitado por el mesodermo como una cavidad general del cuerpo de los organismos triblásticos.

7. El dibujo representa el tránsito de mórula (estructura 1) a blástula (estructura 2). La mórula se forma por sucesivas mitosis del cigoto según planos meridianos y perpendiculares, originando células cada vez más pequeñas, denominadas blastómeros, la mórula no aumenta de tamaño con respecto al cigoto. Conforme avanza la segmentación, los blastómeros emigran hacia la periferia, formando una pared externa, el blastodermo, que deja una cavidad interior llena de fluido, llamada blastocele. Este estado se denomina blástula.

5. En los animales triblásticos denominados protóstomos la boca del nuevo individuo se forma a partir del blastoporo. Son los anélidos, los moluscos y los artrópodos. En los deuteróstomos la boca se abre posteriormente en un lugar diferente al blastóporo. Son de desarrollo deuteróstomo los equinodermos y los cordados. 6. • Isolecíticos u oligolecíticos. Contienen poco vitelo, el cual se presenta en forma de finas granulaciones distribuidas de manera uniforme por todo el citoplasma. Poseen este tipo de huevos las esponjas, los cnidarios, la mayoría de los moluscos, los equinodermos, los cefalocordados y los mamíferos. En este último caso se habla a veces de huevos alecíticos, porque están prácticamente desprovistos de vitelo, ya que, gracias a que el desarrollo embrionario está facilitado por la placenta, carece de utilidad. • Heterolecíticos o mesolecíticos. Tienen una cantidad más abundante de vitelo que forma granulaciones más hetero-

Grupo

Reproducción asexual

Reproducción sexual (sexo separado/ hermafrodita)

8. El líquido amniótico cumple numerosas funciones: protege al feto de lesiones al amortiguar golpes o movimientos bruscos, permite el movimiento libre del feto, mantiene al feto a una temperatura relativamente constante, permite el desarrollo de los pulmones y constituye un ambiente óptimo para el crecimiento y desarrollo fetal. La amniocentesis es la extracción de una muestra de líquido amniótico con el fin de obtener información con respecto al sexo, el estado de salud y la madurez del feto. 9.

Fecundación

Tipo de desarrollo

Lugar de desarrollo

Esponjas

Escisión

Sí / Sí

Interna/Externa

Indirecto

Ovíparos

Anélidos

Escisión

Sí / Sí

Interna/Externa

Indirecto

Ovíparos

Insectos

No

Sí / No

Interna (espermatóforos)

Indirecto (sencillo o complejo)

Ovíparos y ovovivíparos (pulgones)

Anfibios

No

Sí / No

Externa

Indirecto

Ovíparos

Mamíferos

No

Sí / No

Interna

Directo

Vivíparos

10. La clonación terapéutica consiste en transferir un núcleo de la célula adulta de un paciente a un ovocito al que se le ha extraído previamente su núcleo, con el fin de reprogramar su crecimiento celular y tratar de reorientarlo hacia la creación de órganos o tejidos que luego puedan ser trasplantados al paciente para combatir alguna patología. REFUERZO 1. Un individuo hermafrodita es aquel que presenta aparato reproductor masculino y femenino. Encontramos numerosas especies hermafroditas en invertebrados sésiles, platelmintos, gasterópodos pulmonados, algunos anélidos y diversos peces.

Las especies en las que cada tipo de aparato reproductor se encuentra en individuos distintos se denominan unisexuales. Los artrópodos, la mayoría de los peces y el resto de vertebrados son unisexuales. 2. Según las características de los gametos, se pueden distinguir tres modalidades: • Isogamia: los dos gametos son estructuralmente iguales, se llaman isogametos y generalmente tienen estructuras locomotoras, como cilios o flagelos. No es típica de animales, pero es frecuente en muchos protoctistas. • Anisogamia: los dos gametos (anisogametos) tienen formas similares, pero son de tamaños diferentes. El más gran-

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de se denomina macrogameto, y el más pequeño, microgameto. • Oogamia: podría ser considerada un tipo especial de anisogamia, en la que uno de los gametos es inmóvil y de gran tamaño (óvulo), y el otro es móvil y pequeño (espermatozoide). Se da en la mayoría de los animales. 3. Las hembras de algunas especies de insectos presentan unos receptáculos seminales en los que se almacenan los espermatozoides que aporta el macho en la cópula. Cuando la hembra produce óvulos, va liberando espermatozoides y realiza una puesta de huevos por medio de un órgano denominado ovopositor. 4. En el desarrollo embrionario de los animales pueden distinguirse cuatro fases: segmentación, gastrulación, formación del mesodermo y celoma y organogénesis. 5.

Grupo animal

Diblásticos

Equinodermos Esponjas

Crisálida (pupa)

X X X

Moluscos

X X

6. a) El celoma es la cavidad general del organismo de los animales triblásticos en la que se alojan los principales órganos internos; se forma a partir del mesodermo. b) La enterocelia y esquizocelia son dos procesos de formación del celoma en aquellos animales que poseen un verdadero celoma (eucelomados). La enterocelia es el proceso por el cual las células del arquénteron (tubo digestivo embrionario) proliferan hacia el blastocele originando el mesodermo, a partir del cual se formará el celoma. En la pared del arquénteron se forman una o varias bolsas. Cada una de ellas se desprende como un compartimento celómico, y sus paredes constituyen el mesodermo. En ciertos casos, el mesodermo surge de las paredes del arquénteron como hojas o láminas macizas que posteriormente se ahuecan para formar el celoma. Sin embargo, en la esquizocelia las células situadas entre el endodermo y ectodermo proliferan y emigran hacia el blastocele, formando el mesodermo, a partir del cual se origina el celoma. 7. El cordón umbilical es un tubo que une un embrión en vías de formación a su placenta, se forma en el desarrollo embrionario de los mamíferos placentarios. El cordón umbilical contiene vasos sanguíneos a través de los cuales se eliminan productos de excreción del embrión, se in-

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8. a) También se denomina metamorfosis. En concreto se representa una metamorfosis progresiva, puesto que la larva va adquiriendo mayor complejidad estructural hasta llegar a adulto. Además, la metamorfosis es compleja; la larva es muy diferente al adulto y pasa por una fase de inactividad denominada pupa o capullo, en la que se destruyen tejidos y se forman otros nuevos, la pupa se transformará finalmente en el adulto o imago. Huevos b) Oruga

Triblásticos

Artrópodos

Celentéreos

tercambian gases para la respiración entre el embrión y la placenta y se incorporan nutrientes necesarios para el desarrollo embrionario.

Imago

9. a) Se diferencian tres tipos de ciclos biológicos, según el momento en el que se produzca la meiosis. Así, el ciclo biológico puede ser haplonte, diplonte o diplohaplonte. b) En el ciclo biológico haplonte el cigoto diploide se divide por meiosis, por tanto, esta se denomina meiosis cigótica y origina cuatro células haploides que darán lugar a individuos adultos haploides. En el ciclo biológico diplonte la meiosis tiene lugar durante la gametogénesis, se denomina meiosis gamética; consiste en la formación de los gametos haploides desde una célula diploide en la que se produce meiosis, además de diferentes transformaciones hasta llegar a los gametos definitivos. En el ciclo biológico diplohaplonte existen dos tipos de individuos adultos, pero es el diploide o esporofito el que por meiosis, denominada meiosis esporofítica, origina esporas haploides. 10. En realidad, la inyección intracitoplasmática de espermatozoides puede considerarse como una variante de la fecundación in vitro, por tanto, es una forma de control artificial de la reproducción en la especie humana. Consiste en la introducción de un solo espermatozoide, por micromanipulación, directamente en el interior del ovocito y posteriormente, al igual que en la fecundación in vitro, se procede a la transferencia embrionaria en el útero de la madre. La inyección intracitoplasmática de espermatozoides es empleada cuando el número de espermatozoides es muy bajo o su motilidad escasa.

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