PAAU2 REPRODUCCIÓ

1

12) Exercici 2A Les cèl·lules que experimenten el procés d’espermatogènesi humana (formació d’espermatozoides), mostren variacions en el nombre de cromosomes al llarg de les diverses fases del procés. 1) (1 punt) El gràfic mostra les variacions en la quantitat de DNA que s’observen al llarg de l’espermatogènesi humana. La taula permet relacionar la quantitat de DNA amb el nombre de cromosomes.

a) Els temps marcats en el gràfic com 1, 2 i 3, es corresponen a moments en què es produeix algun dels 2 tipus de divisió cel·lular (o bé mitosi, o bé meiosi). Identifiqueu quin d’aquests processos es produeix en cada moment. Justifiqueu la resposta. – 1 i 2 corresponen a mitosis (duplicació de la quantitat de DNA i recuperació de la quantitat inicial en el moment de la divisió –duplicació del DNA, manteniment del nombre de cromosomes, 46-). - 3 correspon a meiosi (duplicació de la quantitat de DNA abans de la primera divisió, segona divisió sense duplicació de DNA que condueix a una reducció del nombre de cromosomes per cèl·lula –23-) b) Les lletres A i B corresponen a dues fases dels processos de divisió cel·lular. Indiqueu de quina fase es tracta en cada cas.

Número de cromosomes Quantitat de DNA (picograms, 10 –12 g)

23 3,65

46 7,3

46 duplicats 14,6

- La lletra A correspon a l’anafase (o telofase) de la mitosi. - La lletra B correspon a l’anafase (o telofase) de la segona divisió meiòtica.

PAAU2 REPRODUCCIÓ

2

2) Els dibuixos representen diferentes fases de la meiosi. Expliqueu esquemàticament en l’espai corresponent quins processos s'esdevenen en els moments assenyalats amb els números 1 i 2.

1 : primera divisió meiòtica, més exactament en la profase i en la metafase. Els processos més importants que esdevenen són l’ aparició dels cromosomes, cada cop més condensats, l’ aparellament dels homòlegs, l’encreuament de les cromàtides i la formació de la placa equatorial que està constituïda per tètrades.

2 : segona divisió meiòtica, i inclou la metafase i l’anafase d’aquesta segona divisió. Els cromosomes, un cop distribuïts en la zona equatorial (un dels dos homòlegs en cada cèl·lula) s’escindeixen en les dues cromàtiques, que són arrossegades cap a pols oposats.

PAAU2 REPRODUCCIÓ

3

13) Exercici 3a Observeu la següent fotografia realitzada amb el microscopi òptic. S’hi poden observar cèl·lules vegetals en divisió per mitosi.

1) (1 punt)Feu un cercle, sobre la fotografia, al voltant d’una cèl·lula que estigui en ANAFASE. Expliqueu la vostra decisió. En la seva explicació l’alumnat haurà d’esmentar que en l’anafase es produeix el

desplaçament de les cromàtides en direcció als pols de la cèl·lula.

2) (1 punt)Al cos humà hi ha més de 200 tipus de cèl·lules diferents. No obstant, totes elles (excepte les sexuals) deriven per divisió mitòtica del zigot originat en la fecundació. 2a) Si la mitosi conserva el número de cromosomes i la informació genètica de la cèl·lula que es divideix, com s’explica aquesta diversitat cel·lular? La diferenciació, el procés de formació dels diversos teixits, no depèn ni del nombre de cromosomes ni de la quantitat ni del tipus de informació que tenen les cèl·lules, sinó de la informació que s’expressa en cada un dels diferents tipus de cèl·lules. 2b) Quin és el procés de divisió cel·lular que origina les cèl·lules sexuals ? Considerant la seva importància biològica, quines són les diferències fonamentals amb la mitosi? En el procés de formació de les cèl·lules sexuals intervé la meiosi. Pel que fa a les

diferències respecte a la mitosi, n’hi haurà prou amb que l’alumnat descrigui les següents : - la meiosi no conserva el nombre de cromosomes, sinó que el redueix a la

meitat - la meiosi no conserva la informació present en els cromosomes ja que els

processos de recombinació, que es donen al llarg de la primera de les divisions provoquen l’intercanvi de segments de DNA entre cromosomes homòlegs

PAAU2 REPRODUCCIÓ

4

14) Exercici 2 repetidors Observeu la fotografia següent feta amb un microscopi òptic. S’hi poden observar algunes cèl·lules vegetals que es troben en procés de mitosi.

1. Les cèl·lules assenyalades amb la A i la B estan en la mateixa fase del procés. De quina fase de la mitosi es tracta? Justifiqueu la vostra resposta.A està en metafase perquè tots els cromosomes estan ubicats al pla equatorial de la cèl·lula. B està en metafase perquè es poden observar que les cromatides germanes dels cromosomes s’han separat i es desplacen cap a pols oposats de la cèl·lula.

2. La cèl·lula assenyalada amb la C està a la darrera fase del procés, amb dos

nuclis ben constituïts. En canvi l’assenyalada amb la D, amb un sol nucli, està a punt de començar la mitosi. Expliqueu les diferències que hi ha entre l’una i l’altra pel que fa a la quantitat i l’organització del material genètic.

La cèl·lula C ha experimentat una cariocinesis (repartiment dels cromosomes en dos nuclis) sense que encara s’hagi produït la citocinesi (divisió citoplasma) per tant és una cèl·lula 4n encara que cadascun del nuclis sigui 2n. En canvi la cèl·lula D és una cèl·lula 2n i el seu nucli també és 2n.

PAAU2 REPRODUCCIÓ

5

15) Exercici 1

Dos alumnes de segon de Batxillerat, el Marc i la Laia, es troben per estudiar biologia. 1. (1 punt) Tots dos tenen alguns dubtes, que es plantegen al diàleg següent:

Marc: Totes les nostres cèl·lules poden fer la divisió cel·lular per meiosi? Laia: No, per meiosi no, totes ho fan per mitosi. Marc: Un altre dubte... totes les meves cèl·lules no tenen la mateixa informació genètica, oi? Com que una neurona i una cèl·lula muscular són tan diferents...!

Identifiqueu les errades que apareixen i justifiqueu-ho. -Les úniques cèl·lules que poden fer el procés meiòtic són les que donen lloc als gàmetes, òvuls o espermatozoides.

-La informació genètica de les cèl·lules d’un mateix individu és idèntica, amb l’excepció dels gàmetes, obtinguts per meiosi. Totes les altres cèl·lules s’han obtingut per mitosi i per tant són genèticament idèntiques. La causa que diferents tipus cel·lules siguin tan diferents és que al llarg del procés de diferenciació cel·lular s’activen diferents gens en cèl·lules de distints teixits.

2. (1 punt) La conversa continua. Ara és la Laia la que planteja un dubte al Marc... Una persona és heterozigòtica per a dues parelles de gens situats als cromosomes 1 i 2 Tinc dubtes sobre aquestes figures de dues fases diferents de la meiosi: quina és l’anafase-I i quina l’anafase-II?

Figura 1 Figura 2

Contesteu la Laia, indicant quina figura correspon a una anafase-I i quina a una anafase-II. La figura 2 correspon a una anafase-I (anafase de la 1ª divisió meiòtica), doncs observen que s’estan separant cromosomes (amb dues cromàtides cadascun) homòlegs (Al·lels “A” en un i “a” en l’altre).

A la figura 1 es pot observar una anafase-II, doncs el que s’està separant són les cromàtides que a l’altre figura apareixien unides, formant part del mateix cromosoma.

3. (1 punt) Expliqueu, raonadament, quants gàmetes diferents pel que fa a aquest parell de gens, podrà formar la persona de la que parla la Laia a la pregunta anterior. És precisament mitjançant la meiosi que es pot explicar el nombre de gàmetes possibles a formar (prescindint de la recombinació). Si observem a la figura 2, veiem que la separació dels cromosomes homòlegs –que es disposen a l’atzar a la placa metafàsica- es podria haver donat també en sentit contrari (A/A a la dreta i a/a a l’esquerre). Es podrien haver format els gàmetes AB, Ab, aB, ab.

PAAU2 REPRODUCCIÓ

6

6.Exercici 1 Arran de la mort d’en Floquet de Neu (goril·la albí), un alumne d’ESO ha fet la següent pregunta: “S’hauria pogut clonar en Floquet de Neu?”. El professor ha esquematitzat a la pissarra els passos hipotètics que s’haurien de seguir. L’esquema mostra el que el professor ha anomenat “primera fase del procés”.

1) Observant aquest esquema, l’alumne pregunta: a) Per quina raó s’extrau i elimina el nucli procedent de l’òvul? b) Com que el citosol de l’óvul final vé d’una femella de goril·la, l’organisme descendent d’aquest òvul també serà femella? a)S 'elimina el nucli de l'òvul per eliminar tota la informació genètica de la femella, que ha de ser substituïda per la del Floquet de Neu. b) No. Allò que determina el sexe és la presència dels cromosomes sexuals (XX per a femella, XY per a mascle) els quals es troben, naturalment, al nucli. El citosol no determina el sexe de l’òvul 2) El professor ha explicat en què consistiria la segona fase del procés: - 1r, estimular la divisió de l’òvul que conté el nucli de la cèl·lula somàtica del Floquet, - 2n, implantar l’embrió resultant en una altra femella per tal que es produeixi la gestació. Després d’aquesta explicació l’alumne pregunta: “si el que volem és obtenir un goril·la albí, la goril·la en la que es produeix la gestació, no hauria de ser també albina?” Responeu aquesta qüestió i justifiqueu la resposta. La resposta és no. Justificació: Els caràcters dels individus venen determinats per la informació genètica i aquesta procedeix en la seva totalitat del nucli d'una cèl·lula somàtica de Floquet de Neu implantada en l'òvul, per tant n'és indiferent el caràcter de la goril·la.

3)3)3)3) L'albinisme, una alteració de la pigmentació de la pell, s'hereta per un al·lel recessiu poc freqüent localitzat a un autosoma. Tot i que Floquet de Neu ha tingut una descendència nombrosa cap dels seus fill

o filles ha resultat albí. Justifiqueu-ho. Per a que aparegui aquest caràcter, s'hauria d'aparellar amb una femella portadora d'aquest al·lel i això no és pas freqüent i així i tot la probabilitat d'obtenir un goril·la albí seria del 50%

PAAU2 REPRODUCCIÓ

7

1. Pregunta 2A

Observeu les figures següents, corresponents a dos dels principals cicles de vida eucariòtics:

1) Per a cada un dels dos cicles, expliqueu en forma de taula quines són les seves característiques pel que fa als següents aspectes: - tipus de cicle - moment del cicle en què es produeix la meiosi - moment del cicle en què es produeix la mitosi i el creixement de l'individu - quin dels dos estats, haplont o diplont, predomina.

FIGURA A FIGURA B

Tipus de cicle Cicle diplont Cicle haplont

Interval del cicle en què es dona meiosi i la fusió de cèl·lules haploides.

La meiosi es produeix a cèl·lules sexuals de l'individu diploide adult, i és molt posterior a la formació del zigot. Aquestes cèl.lules d'individus diferents es fusionen i formen un zigot diploide que es desenvoluparà per divisions mitòtiques fins formar un adult diploide pluricel·lular.

La meiosi es produeix molt ràpidament i amb posterioritat a la formació del zigot diploide, el qual s'origina per fusió de cèl·lules sexuals haploides

Moment del cicle en què es dona mitosi i creixement cel·lular

A partir de la formació del zigot, el qual es desenvoluparà per successives divisions mitòtiques fins formar un adult diploide pluricel·lular.

Posterior a la meiosi del zigot diploide, de forma que s'originen cèl·lules haploides que creixen i es desenvo- lupen per successives mitosis

Proporció relativa del cicle de vida entre l'estat haploide i diploide.

La major part del cicle consta de cèl·lules diploides

La major part del cicle consta de cèl·lules haploides

PAAU2 REPRODUCCIÓ

8

2) La meiosi i la mitosi són processos de divisió cel·lular propis d’organismes eucariotes. Raoneu en quin d’aquests dos processos i en quina fase divisional s'hi trobaria una cèl·lula de mamífer que presentés cinc cromosomes amb dues cromàtides cada un, col·locats al fus acromàtic. Justifiqueu-ho.

L'alumne/a ha de raonar que si hi ha cinc cromosomes, no hi ha homòlegs ja que és un nombre senar i, per tant, s'ha de concloure que la cèl·lula s'està dividint per meiosi. Com que els cromosomes estan duplicats (amb dues cromàtides) i en el centre del fus acromàtic, es pot dir que la cèl·lula es troba en METAFASE II .

3) Algunes espècies d'organismes, com ara l'alga unicel·lular Chlamydomonas poden reproduir-se de forma sexual o de forma asexual, en funció de les condicions del medi. La reproducció asexual tendeix a presentar-se en medis favorables i estables mentre que la taxa de reproducció sexual (amb la consegüent meiosi de les cèl·lules sexuals) augmenta en condicions inestables i/o desfavorables. Expliqueu per què aquesta característica ha estat afavorida per la selecció natural.

Cal que l'alumnat entengui que la reproducció asexual s'associa a la dispersió i de les espècies en medis estables i que la reproducció sexual augmenta la variabilitat genètica de qualsevol població donant-li més probabilitat d'èxit en medis poc favorables. La reproducció asexual genera una població d'organismes idèntics que, en condicions favorables (nutrients abundants...), poden sobreviure sense dificultats i multiplicar-se ràpidament amb la qual cosa es produeix una dispersió ràpida de l'espècie. En un medi estable no "cal" la reproducció sexual. En condicions desfavorables la reproducció sexual incrementa la variabilitat genètica de la espècie, donat que la meiosi origina noves combinacions de cromosomes, l'entrecreuament crea nous cromosomes i la fusió de gàmetes augmenta la variabilitat genètica de la descendència. L'increment de variabilitat genètica pot fer possible que alguna nova combinació, la més favorable, afavoreixi la supervivència de l'espècie en les noves condicions adverses.

2. Exercici 1 Lynn Margulis és una investigadora que ha tractat de reescriure la història de l’evolució de les espècies sobre la Terra. La seva aportació fonamental és la teoria endosimbiont: totes les cèl·lules que formen els fongs, els animals i les plantes provenen de l’associació de diferentes cèl·lules primitives. En un llibre recent (Què és el sexe?), diu: "El sexe, activitat que ha fet anar de bòlit la humanitat, va sorgir dels bacteris. La repetició de la sexualitat aporta més variabilitat genètica." 1) Coneixeu algun mecanisme que posi de manifest la sexualitat bacteriana? Descriviu-lo - conjugació bacteriana: mitjançant unes estructures cel·lulars anomenades fímbries o pèls sexuals, que són com una mena de flagels molt prims por on es transfereix el DNA. - transducció: mitjançant virus portadors de fragments de DNA bacterià que poden infectar altres bacteris i integrar els seus gens (junt amb els fragments de DNA bacterià) al genoma de l'hoste - plasmidis: petits fragments de DNA circular que es repliquen amb independència del cromosoma bacterià i que es transmeten per contacte entre dues cèl·lules. - transformació: incorporació al genoma bacterià de DNA lliure

2)Els bacteris ja manifestaven fenòmens de sexualitat fa milions d’anys. Raoneu quin avantatge té la reproducció sexual sobre la reproducció asexual des del punt de vista evolutiu..

La reproducció asexual genera individus genèticament iguals als seus progenitors, mentre que la reproducció sexual genera individus genèticament diferents als dels pares: permet la barreja del material genètic de dos individus de l’espècie. La variabilitat dels descendents permet l'acció de la selecció natural, amb la qual cosa l’evolució avança.

3) Esmenteu dos tipus d’orgànuls d’una cèl·lula vegetal que probablement es varen originar en cèl·lules bacterianes, i que haurien establert relacions simbiòntiques amb la cèl·lula hoste. Quins indicis (morfològics, bioquímics…) semblen corroborar aquesta hipòtesi ? Mitocondris i cloroplasts. Ambdós ténen DNA, i la maquinària (ribosomes, etc) necessària per traduïr-lo. També hom pot parlar de la similitud en la composició de les membranes internes de mitocondris i cloroplasts amb les d'alguns procariotes.

PAAU2 REPRODUCCIÓ

9

3. Exercici 4B 1. a) Les cèl·lules diploides dels gossos tenen 78 cromossomes. - Quants cromossomes tindrà una cèl·lula del ronyó d’un gos? Justifica la teva resposta - Quants cromossomes hi haurà en un espermatotzou de gos? Justifica la teva resposta La cèl·lula del ronyó tindrà 78 cromosomes, perquè es tracta d’un exemple de cèl·lula somàtica i aquestes són diploides L’espermatozou de gos tindrà 39 (o la meitat de 78) cromosomes, perquè es tracta d’un exemple de cèl·lula reproductora (sexual o germinal) i aquestes són haploides b) Les cèl·lules haploides dels cireres tenen 24 cromossomes. - Quants cromossomes tindrà un òvul de cirerer? Justifica la teva resposta - Quants cromossomes hi haurà en una cèl·lula d’una fulla de cirerer? Justifica la teva resposta L’òvul de cirerer tindrà 24 cromosomes, perquè es tracta d’un exemple de cèl·lula reproductora (sexual o germinal) i aquestes són haploides. La cèl·lula de la fulla de cirerer tindrà 48 (o el doble de 24) cromosomes, perquè es tracta d’un exemple de cèl·lula somàtica i aquestes són diploides. 2. El gràfic és un esquema del cicle biològic propi dels animals. Per a cadascuna de les afirmacions següents encercleu l’opció correcta i justifique la seva validesa A) La fase haploide del cicle biològic dels animals: a) es produeix després de la fecundació i immediatment abans de la meiosi b) correspon a una dotació de 23 cromossomes c) s’expressa amb el terme 2n d) correspon als espermatozous i als òvuls d) - la fase haploide s’inicia amb la meiosi i finalitza amb la fecundació. La meiosi produeix espermatozous i òvuls (gàmetes, cèl·lules reproductores, sexuals o germinals) i en la fecundació aquestes es fusionen en una sola cèl·lula diploide. - la fase haploide correspon als espermatozous i als òvuls perquè són les cèl·lules que participen en la fecundació. - la fase haploide correspon als espermatozous i als òvuls perquè són les cèl·lules que s’originen en la meiosi. - en el cicle biològic diplont dels animals, els espermatozous i òvuls són les úniques cèl·lules haploides. B) El gràfic mostra un cicle diplont, que es caracteritza perquè: a) els organismes pluricel·lulars son diploides b) alternen els individus aduls haploides i diploides c) la meiosi produeix el creixement dels individus d) els gàmetes tenen 2n cromosomes a) - en el cicle diplont els organismes són diplonts, és a dir, estan formats per cèl·lules diploides (excepte els gàmetes, cèl·lules reproductores, sexuals o germinals). - perquè en aquest cicle els espermatozous i els òvuls són haploides i la resta de les cèl·lules (o cèl·lules somàtiques) són diploides. - els organismes pluricel·lulars es formen per mitosi a partir del zigot, que és diploide. Per tant, les cèl·lules de l’organisme pluricel·lular també seran diploides

PAAU2 REPRODUCCIÓ

10

4. Exercici 2 L’esquema següent mostra el cicle vital d’una alga del gènere Codium. Es tracta d’un cicle diploide.

1. a) Responeu les qüestions següents en relació al cicle diploide.

Característiques pròpies del cicle

diplont.

Fase diploide predominant, amb mitosis que originen un pluricel·lular.

Fase haploide comprenent només els gàmetes, sense mitosi.

Nom del procés de divisió cel·lular A Meiosi

Nom del procés de divisió cel·lular D Mitosi

b. Encercleu els gàmetes en el gràfic. Justifique la vostra decisió. Els gàmetes són les dues cèl·lules flagel·lades que es formen després de la meiosi (A). Aquestes són les cèl·lules que es fusionene durant la fecundació (B) originant el zigot. 2. Feu un esquema d’un cicle biològic haploide. En l’esquema heu d’assenyalar la posició que ocupen:: la meiosi,; la mitosi,; la fecundació,; els gàmetes.

PAAU2 REPRODUCCIÓ

11

5. Exercici 4A En aquests tres esquemes es representa, de manera simplificada, els tipus de cicles biològics dels ésser vius.

1. Indiqueu el tipus de cicle de què es tracta en cada cas i identifiqueu (posant la lletra que

correspongui) on tenen lloc els processos següents: fecundació, meiosi i mitosi. Indiqueu també un exemple d’organisme per a cada cicle biològic.

Tipus de cicle Fecundació Meiosi Mitosi Exemple d’organisme Cicle 1

diplont B A C Animals, protozoos algues i fongs

Cicle 2

haplont E F D bacteris, algues i fongs

Cicle 3

diplohaplont I K G H J plantes, algues i fongs

PAAU2 REPRODUCCIÓ

12

6. Exercici 2 La Caulerpa taxifolia és una alga que ha envaït la mediterrània. Es pot multiplicar tant sexualment com asexualment mitjançant fragments dels frondes o de l’estoló.

1) El cicle biològic d’aquesta alga és haplont. Realitzeu un esquema d’aquest cicle situant-hi: - gàmetes - alga adulta - zigot - alga juvenil - fase haploide - fase diploide - meiosi - fecundació - (n) - (2n) 2) Caulerpa taxifolia també es pot dividir asexualment. Expliqueu quins avantatges i inconvenients presenta aquest tipus de reproducció davant la reproducció sexual. La reproducció asexual presenta els següents avantatges respecte la sexual (es considerarà màxima puntuació si assenyalen dos d’ells): - major poder de colonització - menor temps entre fecundacions - estalvi d’energia perquè no produeixen cèl·lules especialitzades - no cal dos individus - pas de tota la informació genètica de l’individu progenitor desavantatges: - no hi ha variabilitat genètica als descendents i per tant hi ha un major risc de l’espècie davant d’un canvi sobtat a l’ambient - es redueix el canvi genètic a només les mutacions ja que no hi ha intercanvi durant la profase I de la meiosi (la meiosi és pròpia de la reproducció sexual per fabricar els gàmetes); ni distribució a l’atzar dels cromosomes homòlegs, ja que només hi ha un progenitor.