El ciclo celular http://www.bionova.org.es/animbio/anim/ciclocel.swf

¿Qué controla la vida y el desarrollo de una célula?

¿Por qué? Un antigua poesía dice "para todo hay un tiempo... un tiempo para nacer, tiempo para morir." Para las células, al párrafo se le podría agregar… "un tiempo para dividirse y un tiempo para crecer." En los organismos multicelulares, diferentes tipos de células tienen distintos roles y tienen que completar tareas específicas. Por ejemplo, una célula que no es lo suficientemente grande, no es útil para almacenar nutrientes y usarlos a futuro, pero una célula que es demasiado grande no será eficiente para el transporte de materiales en su interior. En esta actividad, aprenderás sobre las fases del ciclo de vida de una célula y, a su vez, entenderás mejor cómo funcionan los organismos.

Modelo 1 – El ciclo celular http://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/8-ciclo.php

G1

*

M

(incluyendo a la CITOCINESIS, aunque no es parte de la mitosis, pero sí del ciclo celular)

G2

S

1. ¿Cuántas fases hay en el ciclo celular mostrado en el diagrama del Modelo 1?

2. A partir de la célula marcada con asterisco del diagrama de arriba, ¿cuál es el orden de los

estados del ciclo de vida de una célula?

3. ¿Durante cuál (es) fase (s) aumenta el tamaño de la célula?

4. ¿Durante cuál (es) fase (s) aumenta el Nº de células?

5. Teniendo en cuenta tu respuesta a las preguntas 3 y 4, identifica dos formas mediante las cuales se pueda lograr el crecimiento de un organismo a través de los eventos del ciclo celular.

Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2016 1

6. El Cáncer o crecimiento incontrolado de células, a menudo da origen a un tumor o a una masa de células anormales. Algunos tumores cancerosos están formados por muchas células, las cuales son bastante más pequeñas, comparadas con aquellas que son consideradas normales. Según Modelo 1, ¿qué parte (s) del ciclo celular está, muy probablemente, siendo afectada que permita explicar el tamaño pequeño de muchas células que forman los tumores cancerosos?

7. En el Modelo 1, si la longitud de las cuatro flechas curvas que ilustran el ciclo, representa al tiempo que demora una célula en pasar por esa fase, entonces para aquellas células cancerosas (aludidas en la pregunta 6) que tienen un tamaño más pequeño comparado con las células normales, ¿qué sucede con el tiempo que es necesario para que completen el ciclo celular? ¿se acorta o se alarga? ¿Qué implicaciones podría tener esto para los médicos que tratan a pacientes con cáncer?

Modelo 2 – Datos del ciclo celular

Fase Proceso clave

Intervalo de tiempo (horas)

Set de DNA presente en cada célula al final de la fase

Nº de organelos en cada célula al final de la fase

Gap1 11 1 560

Síntesis 8 2 570

Gap2

Síntesis de Proteínas y de organelos

4 2 600

Mitosis División nuclear (y de la célula 1 1 300

Tiempo Total: 24

8. El Modelo 2 presenta datos del ciclo celular para una célula humana típica sometida a cultivo.

Usa el nombre de las fases del Modelo 2 para rotular las fases G, M y S del Modelo 1.

9. Concéntrate en la tercera columna del Modelo 2 y compara el tiempo durante el cual pasan en mitosis las células humanas, con el tiempo que pasan en gap1.Describe las diferencias.

10. Imagina a 100 células que fueron elegidas aleatoriamente de una muestra de tejido y luego examinadas bajo un microscopio. ¿En cuál fase del ciclo celular esperarías encontrar el mayor número de células? Explica.

Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2016 2

11. Vuelve a analizar el Modelo 2. Compara la cantidad de DNA al principio y al final de la fase S (síntesis). ¿Por qué cambió la cantidad de DNA?

12. Completa la columna “Proceso clave” para la fase de Síntesis del Modelo 2.

13. Cito = célula, kinesis = movimiento. Basándote en la etimología de cito y kinesis, deduce el evento

ocurre durante la citocinesis.

14. Además de la citocinesis, ¿qué ocurre con el DNA, que fue replicado en la Fase S, durante la

últimas fases de la mitosis? Pista: Considera los sets de DNA en cada una de las células hijas.

15. Analiza cuidadosamente la información que te aportan los Modelos 1 y 2. Completa en la

columna “proceso clave” de la tabla incluida en la página anterior, el proceso que ocurre en la fase G1, además de la síntesis de proteínas y de la replicación de organelos.

16. Si un cultivo mantenido en un laboratorio comienza con una célula humana, ¿cuántas células habrán después de 24 horas?

17. El tiempo total para las fases enumeradas en el Modelo 2 es de 24 horas. ¿cuántas células

humanas habrán en el cultivo después de otras 24 horas? Explica.

18. ¿”Muere” o desaparece la célula original después de completar la citocinesis? Explica tu respuesta.

19. Si una estrella de mar sufre daño en uno de sus brazos, a menudo crece uno nuevo. Si un humano adulto sufre daño en su médula espinal, la movilidad es, a menudo, afectada. Si una lagartija pierde su cola, puede crecer una nueva. ¿Qué tipo de célula es menos probable que pase por el ciclo celular después de ser dañada- las del brazo de la estrella de mar, las de la médula espinal humana, o las de la cola de una lagartija? Fundamenta tu respuesta.

20. De vez en cuando las células dejan de dividirse y entra en otra fase, G0. Si se daña tu hígado,

pueden ser producidas nuevas células hepáticas para sustituir hasta el 75% del hígado. Sin embargo, si sufres daño cerebral, tu cuerpo no produce nuevas células cerebrales. Explica esta observación usando lo que has aprendido sobre el ciclo celular.

El ciclo celular 3

21. Teniendo en cuenta los acontecimientos de cada parte del ciclo el celular, marca con una flecha doble en el Modelo 1, donde dichas células podrían (ya sea temporal o permanente) salir Ciclo Celular. Rotula esto como G0. ¿Por qué elegiste este lugar para G0? Sugerencia: piensa en un lugar del ciclo celular donde la célula esté funcionando normalmente, pero que no se prepare para dividirse.

22. Considera a una célula en G0. Usa la información de los Modelos 1 y 2) para responder las

siguientes preguntas.

a. Para que esta célula se divida normalmente, ¿Qué se necesitaría que ocurriera?

b. ¿Qué pasa si la fase que identificaste en la parte a de la pregunta 22 no ocurriera? ¿Cuál sería el resultado de la célula, en ese caso?

Modelo 3 – Radiación

Luz Ultravioleta

G1

*

M (incluyendo a la CITOCINESIS, aunque no es parte de la mitosis, pero sí del ciclo celular)

G2

S

23. De acuerdo con el Modelo 3, ¿en cuál fase del ciclo celular está afectando la luz ultravioleta?

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24. La luz Ultravioleta puede causar daño en el DNA, condición conocida como mutación. ¿Cómo deben afectar tales daños a los eventos que tienen lugar durante la fase de síntesis? Pista. Usa la información provista por el Modelo 2.

¡Lee esto! https://www.youtube.com/watch?v=jXouy_5tfmU El ciclo celular tiene un sistema de chequeo y de balance regular que previenen los daños o mutaciones que puedan sufrir las células antes de seguir a la siguiente fase. Una forma que tiene el organismo de enfrentar el problema es matando a la célula dañada antes de que dicho problema pase a sus células hijas. Esta solución es un proceso normal, al cual se le ha llamado apoptosis. (muchas tipos de células normales también pasan por este proceso).

25. ¿Cómo podría afectar el daño en el DNA al resto del ciclo celular en el caso de que no se produzca la apoptosis?

26. ¿Por qué puede ser beneficioso para un organismo que las células dañadas entren a G0 en lugar de dividirse?

27. ¿Qué pasaría a un organismo, después de muchos ciclos celulares, cuyas células dañadas no

entran a un proceso de apoptosis? En otras palabras, ¿y si una célula dañada que supuestamente debe morir, no lo hace?

Preguntas de extensión http://www.cancerquest.org/es/centro-educativo/recursos-para-educadores/animaciones-de-biologia-de-cancer# (14 cortos videos bajo “cancer biology)

28. El ciclo celular de los distintos tipos celulares que posee un organismo está muy controlado y coordinado. Sin embargo, en algunas ocasiones ocurren errores en ciertas células que se escapan a tales regulaciones del ciclo celular y se dividen sin control, dando como resultado a las células cancerosas. Señala, por cada fase del ciclo celular, al menos una forma de errores que se cometen durante el ciclo celular y que podría dar como resultado algún tipo de problemas.

G1

S

G2

M

G0

29. Algunos tipos de cáncer son tratados con radiación, similar a la luz ultravioleta. ¿Por qué podría ser beneficioso irradiar las células cancerosas?

Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2016 5

30. Los mohos plasmodiales son un ejemplo de una célula multinucleada. Pueden ser considerados como "una enorme masa citoplasmática con muchos núcleos", tal como se ilustra a la derecha. ¿Qué parte del Modelo 1 se omite en la formación de dicha célula? Explica tu respuesta.

31. La quimioterapia utiliza productos químicos que interrumpen varias partes del ciclo celular, el atacar a las células que crecen rápidamente. Paclitaxel (Taxol) es uno de tales medicamentos capaces de prevenir que se lleve a cabo la fase de la mitosis. http://www.cancercenter.com/video/cancer-types/medanim/chemotherapy/ (traducción del texto después de la pregunta 31b)

a. Explica cómo este fármaco es útil como tratamiento para el cáncer.

b. Las células cancerosas se caracterizan porque se dividen muy rápidamente - a una tasa mucho más alta que la mayoría de las células de nuestro cuerpo. Los medicamentos quimioterapéuticos funcionan al dirigir el tratamiento a esa característica típica de las células cancerosas. Basándote en los antecedentes previos aportados en este párrafo, ¿qué tienen en común las células de los folículos capilares y la que tapizan la boca y el estómago que permitan explicar los efectos secundarios comunes de la quimioterapia, tales como la pérdida de cabellos y las náuseas?

Traducción del texto de la animación cuyo url es el siguiente: http://www.cancercenter.com/video/cancer-types/medanim/chemotherapy/

El cuerpo humano está compuesto de millones de células que varían en forma, tamaño y función. En los tejidos sanos, se crean nuevas células durante la división celular, en un proceso llamado mitosis. Cuando las células envejecen, "se autodestruyen" y mueren, usando un proceso llamado apoptosis. Debe existir un delicado equilibrio entre la velocidad a la cual se crean nuevas células y la velocidad a la cual se mueren las células viejas. El cáncer se desarrolla cuando se rompe este tipo de homeostasis y las células crecen fuera de control. La quimioterapia es un tipo de tratamiento que utiliza medicamentos fuertes para detener el crecimiento de las células cancerosas. La quimioterapia se puede administrar de varias maneras: Se puede administrar como una píldora, dada como una inyección o administrada por vía intravenosa a través de una vía central. Una vez que los medicamentos entran en el cuerpo, destruyen las células cancerosas, impidiendo que crezcan y se multipliquen durante la mitosis. Dependiendo de la etapa del cáncer de un paciente, la quimioterapia se puede utilizar tanto para curar el cáncer, para detener la propagación de las células cancerígenas o para aliviar sus síntomas. La quimioterapia se puede aplicar sola o en combinación con otras terapias, tales como cirugía o radiación. Desafortunadamente, la quimioterapia también daña a las células sanas, especialmente células que se dividen rápidamente. Estas incluyen a las células de los folículos pilosos, de la sangre, de la médula ósea, de los órganos reproductivos y del tracto digestivo El daño a las células sanas es lo que causa los efectos secundarios. Algunos efectos secundarios pueden incluir la pérdida de cabello, náuseas y vómitos, fatiga, supresión del sistema inmune y anemia.

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Algunos chistes sobre el ciclo celular

Célula Madre, retando a su hija