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10 La reproducción de los animales Biología y Geología 1º Bachillerato IES Saavedra Fajardo
La reproducción de los animales
Diario de la Ciencia
Las hembras de dragón de Komodo se pueden reproducir en ausencia de machos Un grupo de científicos han detectado, en dos zoológicos de Gran Bretaña, que hembras de esta especie, que vivían en cautividad aisladas de los machos, han sido capaces de reproducirse mediante un proceso conocido como partenogénesis. El primer caso documentado de partenogénesis en dragones de Komodo, una especie en peligro de extinción, se ha registrado en abril del año 2006 en el zoológico de Londres, cuando Sungai puso once huevos. El segundo caso se ha producido cuando Flora, que vive en el zoológico de Chester, puso en mayo de ese mismo año una nidada de veinticinco huevos. Ninguna de las dos dragonas de Komodo, el mayor lagarto del mundo, había tenido contacto alguno con un macho de su especie en los últimos años.
Científicos, dirigidos por Phill Watt, de la Universidad de Liverpool, realizaron una serie de pruebas que han revelado que los huevos se habían desarrollado pese a no haber sido fecundados por esperma.
Tras examinar el material genético de las nidadas de ambas hembras han descubierto que este se correspondía exactamente con el de sus progenitoras. Tras más de siete meses han nacido los pequeños dragones, de entre 40 y 45 centímetros de largo y 100 a 125 gramos de peso. Las crías, cuatro de Sungai y cinco de Flora, crecerán hasta convertirse en adultos de unos tres metros de largo y 140 kilos de peso. «Aunque se sabe que otras especies de lagarto son capaces de formar huevos sin esperma del macho, esta es la primera vez que se tiene constancia de este proceso en un dragón de Komodo » ha reflejado un comunicado del zoológico de Chester.
Los científicos reconocen que este acontecimiento ha aportado una gran dosis de esperanza a la reproducción en cautividad de esta especie, de la que tan solo sobreviven 4 000 individuos en su hábitat natural, en las islas indonesias de Komodo, Flores y Rinca.
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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.
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1.- El proceso de 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.
1.1
Reproducción asexual (multiplicación vegetativa)
GEMACIÓN
Participa un solo individuo, de él se separa la unidad reproductiva que puede ser una célula o un grupo de células, dando lugar, tras su desarrollo, a un individuo genéticamente igual al progenitor. A partir de una protuberancia o yema se desarrolla un nuevo individuo que se separa del progenitor o pueden formar una colonia.
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ESCISIÓN O FRAGMENTACIÓN
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 produce en algunos cnidarios y en numerosos anélidos.
Regeneración: Un caso particular de escisión que ocurre en algunos animales después de una lesión. Un pequeño fragmento permite regenerar al individuo completo Estrobilación: en algunos cnidarios. Tipos de escisión donde el pólipo se fragmenta transversalmente varias veces y cada una de las partes o éfiras se diferencia en una medusa
Poliembrionía: caso especial de fragmentación. El embrión se divide en las primeras etapas del desarrollo embrionario. Es típico en el armadillo. En la especie humana da lugar a gemelos monocigóticos.
regeneración
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Estrobilación
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poliembrionía
A veces también se da en humanos como ocurre con los gemelos idénticos los cuales vienen de un mismo cigoto
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Ventajas e inconvenientes de la reproducción asexual
Ventajas: - 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. - Los procesos reproductores no son complejos.
Inconvenientes: - No hay variabilidad genética (salvo mutación), lo que dificulta la adaptación a otros ambientes y la evolución de las especies.
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1.2-
Reproducción sexual Se realiza mediante la unión de dos células provenientes de dos individuos distintos. Cada uno de los progenitores produce células haploides (n) llamadas gametos, que lleva información genética del individuo que la produce. 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 desarrollo un nuevo individuo. La reproducción por gametos se denomina gametogamia y puede ser de dos tipos: partenogénesis y anfigonia.
La reproducción de los animales 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 un tipo de reproducción sexual, ya que se producen gametos.
Partenogénesis
Típica de insectos como en abejas y hormigas.
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Anfigonia
Es el tipo más frecuente e implica fecundación y fusión del material genético 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.
Etapas: -Gametogénesis o formación de gametos. -Fecundación o fusión de los gametos formándose así el cigoto diploide. -Desarrollo embrionario del cigoto para originar un nuevo individuo
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Ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual Ventajas: - Los dos individuos progenitores aportan características a los descendientes. - Con la fecundación se mezclan los materiales genéticos de ambos gametos, lo que da lugar a nuevas y únicas combinaciones genéticas. - Las nuevas combinaciones genéticas favorece los procesos adaptación a cambios ambientales y facilita la evolución.
Inconvenientes: - Se tienen que formar gametos. - Se tienen que encontrar los individuos de sexos diferentes. - Tiene que haber fusión de ambos gametos.
- Tiene que producirse el desarrollo del zigoto. - Todos estos procesos implican gran gasto energético.
de
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2. El aparato reproductor masculino Los animales que tienen reproducción sexual están provistos de un aparato reproductor, donde se forman los gametos. Los órganos principales del aparato reproductor masculinjo son las gónadas (donde se forman los gametos), las hormonas sexuales y los gonoductos, que transportan los gametos al exterior. Unisexuales: individuos que tiene un solo tipo de gónada. Hermafroditas: individuos que tienen gónadas de ambos sexos.
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uréter Vejiga urinaria
3. El aparato reproductor femenino Además de las gónadas y los gonoductos pueden existir otros órganos complementarios que sirven para nutrir y contribuir al desarrollo del embrión. Algunos invertebrados tienen receptáculos seminales donde 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 del ovopositor.
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4. Estructura de los gametos 4.1
estructura del espermatozoide La forma de la cabeza de los espermatozoides es tan diversa que puede servir para identificar la especie animal o grupo taxonómico al que pertenece.
En general, son células alargadas, en las que se pueden distinguir: Acrosoma: contiene enzimas para la digestión de las paredes del óvulo
CUELLO
Con dos centriolos. En esta zona se acumulan gran número de mitocondrías situadas en espiral
COLA
CABEZA Con el núcleo rodeado de poco citoplasma
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4.2
estructura del óvulo
CITOPLASMA Está lleno de sustancias de reserva denominada vitelo. En la periferia se encuentran los gránulos corticales que forman la membrana de fecundación.
NÚCLEO Esférico con uno o varios nucleolos.
ENVOLTURA SECUNDARIA
Constituida por dos capas formadas por e folículo:
ENVOLTURA PRIMARIA Corresponde a la membrana plasmática o membrana vitelina
- La zona pelúcida formada por glucoproteínas. Se encarga de la protecci y alimentación del ovocito.
- La corona radiada. Provee de proteínas óvulo. La corona radiada aparece durante ovulación.
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Óvulo humano. Está recubierto por la zona pelúcida, que ayuda en la captura y unión de los espermatozoides. Tiene adheridas dos células residuales del folículo ovárico
Óvulo humano en el que se aprecia el núcleo y la a zona pelúcida, la envuelta que rodea al óvulo.
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Imagen de microscopía electrónica de barrido que muestra el desarrollo de los espermatozoides en el testículo. Los espermatozoides se desarrollan en los túbulos seminíferos de los testículos. Las espermátidas están incrustadas en las células de Sertoli, con sus colas hacia la luz de los túbulos. Estas espermátidas están en un estado avanzado de madurez
Imagen de microscopía óptica mostrando espermatozoides humanos
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Espermatozoides intentando fecundar un óvulo. Los espermatozoides se introducen en el entramado que forma la zona pelúcida intentando llegar a la membrana del óvulo.
Óvulo humano y espermatozoides. El óvulo es mucho más grande que el espermatozoide y está rodeado de células acompañantes y sustancias mucosas que forman la corona radiata alrededor de la superficie exterior (amarillo). La membrana que rodea al óvulo (marrón) es la zona pelúcida. La cabeza del espermatozoide lleva enzimas especiales para disolver la zona pelúcida, que es necesario para fecundar el óvulo.
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5.- La gametogénesis
La gametogénesis es el proceso de formación de los gametos y se lleva a cabo en las gónadas. Los gametos se forman por meiosis a partir de células madres llamadas células germinativas o germinales 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
La reproducción de los animales Espermatogénesis: proceso de formación de espermatozoides. Fases
Célula germinal (2n)
PROLIFERACIÓN: Las células germinales diploides (2n) de las paredes de los tubos seminíferos se multiplican por mitosis y originan espermatogonias (2n).
Espermatogonia (2n)
Espermatocito de primer orden (2n)
CRECIMIENTO: Las espermatogonias aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer orden (2n).
La reproducción de los animales Espermatocito de primer orden (2n) 1ª división meiótica
Espermatocitos de segundo orden (n)
2ª división meiótica
MADURACIÓN: Los espermatocitos de 1er orden terminan la primera división meiótica convirtiéndose en dos espermato- citos de 2º orden haploides (n), que comienzan la segunda división meiótica, dando cuatro espermátidas haploides (n).
Espermátidas (n)
Espermatozoides (n)
FASE FINAL (Espermiogénesis): Las espermátidas se transforman en espermatozoides (n) por diferenciación celular. El aparato de Golgi forma el acrosoma y el centriolo origina los microtúbulos del flagelo.
La reproducción de los animales Ovogénesis: proceso de formación de óvulos. Fases: Célula germinal (2n)
PROLIFERACIÓN:
Las células germinales (2n) aumentan su número y producen ovogonias por mitosis.
Ovogonia (2n)
CRECIMIENTO: Ovocito de primer orden (2n)
Al nacer, cada hembra tiene un número concreto de ovogonias, que aumentan de tamaño y acumulan vitelo, transformándose en ovocitos de primer orden (2n). 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.
1ª división meiótica Ovocito de 1er corpúsculo polar segundo MADURACIÓN: Cada ovocito finaliza la primera división orden (n) meiótica originando un ovocito de segundo orden (n), y un primer corpúsculo polar (n). En la segunda división meiótica el ovocito de segundo orden bloquea la división en metafase II, completándose en la fecundación. En la mayoría de mamíferos los ovocitos secundarios en metafase que no son fecundados, degeneran.
Óvulo
FASE FINAL: Corpúsculos polares
Si se completa la meiosis, se transforma en óvulo (n) y se produce un segundo corpúsculo polar (n). A su vez, el primer corpúsculo dará dos corpúsculos polares. Los tres corpúsculos producidos degeneran.
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6. La fecundación en animales Fecundación: unión de gametos de distinto sexo para dar un cigoto. Suele ser cruzada, en la que cada gameto procede de un individuo distinto. Según el lugar donde se produzca: Externa: Fuera del organismo materno. Característica de animales acuáticos y algunos terrestre (anfibios e insectos) En los animales acuáticos se vierten los espermatozoides y óvulos sin fecundar al exterior y se realiza el encuentro. -
-
Interna: Dentro del interior del aparato reproductor femenino. En algunos peces(tiburones) y la mayoría de animales terrestres.
En animales hermafroditas se puede dar la autofecundación, que tiene lugar entre gametos de distinto sexo originados por el mismo individuo, aunque la mayoría de animales hermafroditas realizan fecundación cruzada.
La reproducción de los animales Con el nombre de amplexo se denomina en biología el modo de acoplamiento propio de los anfibios anuros. Hembras y machos se reúnen en el agua, gracias a las sonoras llamadas de los machos, y se acoplan en un modo característico. El macho, generalmente más pequeño que la hembra, se abraza a ella sujetándola inmediatamente por debajo de sus extremidades anteriores o por encima de las posteriores. Los anfibios producen huevos sin cubiertas, salvo una cápsula mucosa, que son vertidos al agua sin fecundar. Los espermatozoides son liberados al medio a la vez, produciéndose inmediatamente la fecundación. El amplexo culmina necesariamente en el agua, incluso en aquellas especies, como el sapo común europeo (Bufo bufo), cuya vida adulta transcurre en el medio aéreo. Según las especies, el amplexo puede durar desde unos pocos minutos hasta varios días.
La reproducción de los animales Todos los peces cartilaginosos, como los tiburones y las rayas, tienen fecundación interna, es decir, el macho deposita las células reproductoras en la cloaca de la hembra, en lugar de liberar el esperma en el agua. El órgano sexual del tiburón macho es una parte modificada de la aleta pélvica que actúan como guías para los espermatozoides cuando penetra en el oviducto de la hembra.
6.1. -
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Etapas de la fecundación Penetración del espermatozoide:
Penetración del espermatozoide:
La enzima hialuronidasa, presente en el acrosoma de la cabeza del espermatozoide, digiere la corona radiada del óvulo, llegando así los espermatozoides a la membrana pelúcida a la cual se adhieren primero y luego la atraviesan gracias también a enzimas del acrosoma. De esta manera, se ponen en contacto las membranas de ambos gametos y se fusionan.
Activación del óvulo:
En el punto de contacto con el espermatozoide, el citoplasma del óvulo produce un cono de fecundación que engloba paulatinamente al espermatozoide y se retrae. La fusión de los gametos inicia la activación del óvulo, que completa la meiosis. Los gránulos corticales del óvulo provocan un cambio en su superficie formando la membrana de fecundación que impide la entrada de nuevos espermatozoides (polispermia). El núcleo, un centríolo y algunas mitocondrias del espermatozoide penetran en el citoplasma del óvulo.
Unión de núcleos o cariogamia:
El núcleo del espermatozoide, que 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 quedan encerrados por una membrana nuclear común, formándose el sincarion, y constituyendo un cigoto diploide.
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7. El desarrollo embrionario en los animales Ontogénesis: conjunto del periodo embrionario (desde el zigoto hasta que nace) y postembrionario (desde el nacimiento hasta el estado adulto).
Tipos de animales según su desarrollo embrionario
OVÍPAROS:
embrión se desarrolla en huevos que depositan en el medio. Fecundación interna o externa. Peces, aves y reptiles.
OVOVIVÍPAROS
El embrión se desarrolla en huevos que son retenidos en el interior de la hembra, obteniendo el alimento a partir del vitelo. Fecundación interna. Ejemplos: tiburones, rayas, serpientes y lagartos. VIVÍPAROS El embrión se desarrolla en los oviductos o en el útero de la madre, obteniendo el alimento directamente de ella. Fecundación interna. Mamíferos.
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FASES DEL DESARROLLO EMBRIONARIO (aunque las transformaciones del embrión se suceden ininterrumpidamente) 1. Segmentación 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.
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2. Gastrulación Consiste en una serie de desplazamientos de células y de plegamientos que llevan a la formación de las hojas embrionarias. La estructura que se forma es la GÁSTRULA. En ella se diferencia el arquénteron (futuro tubo digestivo) que comunica con el exterior por el blastoporo. En el proceso de gastrulación de los organismos diblásticos se forman 2 hojas embrionales: - ectodermo: capa externa - endodermo: capa interna Los organismos triblásticos además se diferencia en mesodermo
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3. Formación del mesodermo Los organismos triblásticos desarrollan una tercera hoja embrionaria, el mesodermo. Algunas células endodérmicas emigran hacia el interior y se multiplican, formando dos cordones celulares que se transforman en láminas del mesodermo. Estas se desdoblan y forman cavidades celómicas, que en algunos animales puede originar una cavidad llamada celoma.
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4. Organogénesis : proceso de formación de órganos a partir de tejidos originados de células indiferenciadas de la gástrula. El ECTODERMO originará: - Epidermis. - Pelos, plumas, etc. - Recubrimiento aberturas naturales del cuerpo. - Sistema nervioso central y periférico. El MESODERMO originará: - Dermis de la piel.
- Esqueleto y musculatura. - Gónadas, aparato excretor y circulatorio.
El ENDODERMO originará: - Tubo digestivo y glándulas anejas. - Revestimiento interior de los pulmones y la vejiga urinaria y la cloaca en vertebrados.
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5. Anejos embrionarios: envueltas y cavidades cuya función es proteger y nutrir al embrión, pero que no van a formar parte del organismo adulto. Ovovivíparos, como aves y reptiles
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Mamíferos vivíparos
Formada por el corion, alantoides y paredes del útero materno. Necesaria para la nutrición, respiración y excreción del embrión. Conecta la placenta y el embrión gracias a sus vasos sanguíneos.
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8.- El desarrollo postembrionario DIRECTO
El animal que nace es igual que el adulto y tan solo hay un simple proceso de crecimiento. Ocurre en animales con mucho vitelo: reptiles, aves, mamíferos y algunos insectos.
INDIRECTO
periodo que va desde el nacimiento hasta el estado adulto, donde el aparato reproductor es funcional. Existen dos tipos de desarrollo postembrionario.
El individuo nace en una fase muy temprana, que se llama estado de larva, la cual sufre una serie de transformaciones estructurales y fisiológicas hasta llegar al estado adulto, que en insectos se llama imago. Este conjunto de transformaciones se llama metamorfosis.
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8.1. metamorfosis
- Regresiva: la larva tiene mayor complejidad que el adulto. Aparece en animales parásitos.
- Progresiva: la larva tiene menor complejidad que el adulto
- Sencilla - Compleja
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, equinodermos y algunos insectos, como los saltamontes.
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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, crisálida y el imago, mariposa.
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SANTILLANA
Profesor: Javier Pérez
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9. Los ciclos biológicos
Conjunto de procesos que sigue una especie desde la formación del cigoto hasta que vuelve a reproducirse. Según el momento del ciclo en que se produzca la meiosis se diferencian tres tipos: Ciclo haplonte
Ciclo diplonte
Ciclo diplohaplonte
La reproducción de los animales Ciclo haplonte
El cigoto diploide se divide por meiosis formando cuatro células haploides, que originan individuos adultos haploides, estos por mitosis producen gametos que tras la fecundación darán cigotos nuevamente diploides. En animales no se presenta en ninguna especie
La reproducción de los animales Ciclo diplonte
La meiosis tienen 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 tras la fecundación generarán nuevamente cigotos diploides.
Ciclo diplohaplonte
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El cigoto diploide se divide por mitosis originando un adulto diploide (esporofito), que por meiosis reproduce esporas haploides. Las esporas originan adultos haploides (gametófitos), que por mitosis forman gametos, estos tras la fecundación dan un cigoto diploide. En las plantas con flores el gametofito(n) es microscópico y se encuentra dentro del esporofito (2n)
10. La clonación
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Clonar: obtener copias idénticas de algún organismo de forma asexual. En un organismo pluricelular, todas su células proceden de una única célula madre o cigoto. En el desarrollo embrionario los grupos de células se especializan y realizan funciones distintas. - Técnica de clonación por transferencia de núcleos a partir de células somáticas: - Técnica de clonación por división de embriones:
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Técnica de clonación por división de embriones: Se realiza en un estado inicial de 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.
La reproducción de los animales Técnica de clonación por transferencia de núcleos a partir de células somáticas: Se transfieren núcleos de células embrionarias no diferenciadas a ovocitos a los que previamente se les ha quitado su núcleo (enucleados). Los individuos producidos son idénticos al que se desarrollaría de las células embrionarias.
Obtención de un ovocito
Extracción del núcleo
Extracción de células mamarias Inserción del núcleo de la célula mamaria en el ovocito y desarrollo del embrión
Implantación del embrión en una tercera oveja Nacimiento de Dolly (clón de la oveja que donó el núcleo)
La reproducción de los animales Aplicaciones de la clonación -
Conocer los mecanismos del ciclo celular y el control de la diferenciación celular.
-
Producción ganadera de ejemplares con buenos rendimientos en la producción de carne, leche, etc.
-
Reproducir especies protegidas en vías de extinción.
-
Obtener animales clónicos transgénicos para producir medicamentos.
-
Obtener células madre embrionarias.
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11. El control artificial de la reproducción - Inseminación artificial - Transferencia intratubaria de gametos
- Fecundación in vitro - Inyección citoplasmática de espermatozoides
La reproducción de los animales
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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 económicos-productivos, tratando de conseguir la misma fertilidad que en la reproducción natural. Entre ellas: - 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.