Manteniendo todo bajo control: La vida de una célula en el ciclo celular
Vocabulario:
2ºM
? PREGUNTAS CLAVE
Anafase: tercera fase de la mitosis; las cromátidas se separan y son tiradas por las fibras del huso hacia los polos opuestos de la célula
Ciclo celular: El patrón regular de crecimiento, de replicación del ADN y de división que ocurre en células eucariotas.
División celular: proceso por el cual una célula padre produce células hijas después de copiar el material genético
Punto de control: Mecanismo de control que asegura la fidelidad de la división celular.
Citocinesis: proceso por el cual se divide el citoplasma.
Gap 0: un período en el ciclo celular en el cual las células existen en un estado quiescente.
Gap 1: o subfase post-‐ mitótica; es un período del ciclo celular durante la Interfase, antes de la fase S; esta subfase es el principal período de crecimiento celular durante su vida.
Gap 2: o fase pre-‐mitótica; es la subfase 3ª y final durante la Interfase del ciclo celular, después de la cual procede directamente la división celular
Interfase: El tiempo durante el ciclo celular, en el cual la célula no está dividiéndose.
Metafase: segunda fase de la mitosis, los cromosomas se alinean a lo largo del ecuador de la célula
p53: Gen supresor de tumor que expresa la proteína p53.
Profase: Primera fase de la mitosis; la cromatina se condensa, la envoltura nuclear se descompone, los centrosomas migran hacia los polos opuestos.
Protooncogen: gen normal que puede llegar a ser un oncogén debido a mutaciones o a una sobre expresión.
Síntesis (Fase S): la parte del ciclo celular, durante Interfase, en la cual se replica el DNA, entre G1 y G2
Telofase: La última fase de la mitosis; se pone en los polos de la célula a un set completo de cromosomas, se vuelve a formar la envoltura nuclear, los cromosomas se desenrollan y se desmontan las fibras del huso.
• ¿Cuáles son los principales estados del ciclo celular, incluyendo al subestado de interfase? • ¿Qué son los Puntos de control y por qué son esenciales para el apropiado desarrollo de una célula antes, durante y después de la división celular? • ¿Cuál es el rol de los genes supresores de tumores y de los oncogenes en el desarrollo del cáncer?
TIEMPO ESTIMADO: • Preparación: ~45 minutos • Trabajo del estudiante: un período de 90 minutos
ESTILO DE APRENDIZAJE: • Visual, auditivo y kinestésico
RESUMEN DE LA LECCIÓN:
En esta actividad en equipo trabajarán en grupos pequeños de estudiantes (3-‐5) para rotular un ciclo celular en blanco con tres capas de "tarjetas para rotular." Cada capa de información aumentará el nivel de complejidad de la revisión, con el uso de pistas contextuales y de razonamiento deductivo con el fin de identificar finalmente las fases críticas del ciclo celular y cómo estas fases son controladas mediante cascadas de genes. Luego los estudiantes explorarán el papel de los genes supresores de tumores y de los oncogenes en la regulación del ciclo celular.
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Objetivos de aprendizaje:
EXTENSIÓN • Permita que los estudiantes interactúen con el juego del NoblePrize.org: Control the Cycle: http://www.nobelprize.org/educational/medicine/2001/index.html
Implementación Nota: Solo le tomará ~4 minutos jugar al “control the cell cycle” si todas las opciones correctas han sido hechas en la primera ronda; sin embargo, siendo realista, la mayoría de los estudiantes ocupa un tiempo de, al menos, 10 a 15 minutos para ejecutar el juego.
El alumno será capaz de ... 1. Utilizar pistas contextuales para determinar que el ciclo celular es una representación de los "acontecimientos de la vida de una célula" 2. Identificar los dos principales estados del ciclo celular (Interfase y división celular) y sus subfases. 3. Distinguir la actividad básica que ocurre en cada fase y subfase del ciclo celular. 4. Reconocer que los Puntos de control están presentes en tres lugares del ciclo celular para asegurar el crecimiento y proliferación de las células 5. Diagramar la conclusión de que una cascada de genes y las interacciones de proteínas son los responsables de la función de los puntos de control del Ciclo Celular.
Materiales: • • • • •
Diagrama grande del ciclo celular en blanco (en cartulina), 1 por grupo Diagrama grande del ciclo celular para ser proyectado en datashow 3 set de tarjetas por grupo, para ocuparlas en la rotulación del diagrama del Ciclo Celular (cada set debe estar impreso en papel de diferentes colores) Cinta adhesiva y Marcadores de tinta permanente (debe ser traída a clases por cada grupo) Clave de respuestas del profesor (Diagrama del Ciclo Celular Completado)
Información Básica: Los siguientes sitios web pueden fueron usados para preparar la lección. Una visión superficial sería suficiente para dar las instrucciones de esta lección: Control del ciclo celular: http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_control_cell_cycle.swf Causes, Smoking: p53 http://teachercenter.insidecancer.org/view/Causes%20and%20Prevention/960/Causes,%20Smoking:%20p53.html Las etapas del ciclo celular http://www.cancerquest.org/index.cfm?page=58&lang=spanis (click en “próxima sección”)
Preparación:
1. 2. 3. 5. 6.
Revisa la información básica del ciclo celular y de los Puntos de control Imprime las Hojas de trabajo Ten preparado todos los materiales señalados anteriormente en esta misma hoja, arriba. Pide a algún alumno que te ayude a cortar las tarjetas de rotulado para cada grupo, previo a la clase. Ten preparado un diagrama en blanco en tu computador para proyectarlo en clases y generar una discusión. Baja el video de YouTube “It’s Too Late to Apoptize”, si no tienes acceso a internet en tu clase (https://www.youtube.com/watch?v=mHOX43-‐4PvE )
Procedimiento con tiempo estimado: 1.
2.
(Al inicio de la clase) Distribuya el diagrama, de tamaño grande, del ciclo celular en blanco. ¡Alumnos! tengan a mano la cinta adhesiva. (1-2 min) Instruya a los estudiantes que lo que harán es una actividad en equipo en la cual activarán su conocimientos básicos del ciclo celular/división celular (mitosis) y usarán razonamiento deductivo para rotular partes del ciclo celular en las que ellos probablemente no estén familiarizados. (4 min) Distribuya a cada grupo el primer set de tarjetas para rotulado y anúncieles que tendrán tres minutos para pegar con la cinta adhesiva la tarjeta de rotulado correcta en la parte correspondiente del ciclo celular (Interfase, división celular, profase, metafase, anafase, telofase, citocinesis) a. Circule alrededor de la sala y asegúrese que cada grupo esté rotulando correctamente el diagrama (esto debiese ser revisado, pero igualmente tiene que ayudar en el trabajo a cada grupo, si es necesario) 3.
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4.
5.
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(4 min) Distribuya a cada grupo el segundo set de tarjetas para rotulado y deles 3 a 4 minutos para que lean las descripciones de cada tarjeta, las pareen con la correcta fase del ciclo celular y peguen ambas tarjetas en el correspondiente segmento del diagrama del ciclo celular en blanco. (Gap1 (G1), tarjeta descriptiva Gap 1, Gap 2 (G2), tarjeta descriptiva Gap 2, Síntesis (Fase S), tarjeta descriptiva Síntesis) a. Circule alrededor del aula y asegúrese que cada grupo rotule correctamente el diagrama; guíe a los alumnos en la dirección correcta, si fuese necesario. (4 min) Distribuya a cada grupo el tercer set de tarjetas para rotulado e instruya a los estudiantes a colocar correctamente G0 en el diagrama (después de Gap 1). Concédales ~3-‐4 minutos para que lean las descripciones de cada Punto de control, y las peguen al correcto “semáforo” en el diagrama. a. Circule alrededor del aula y asegúrese que cada grupo rotule correctamente el diagrama; guíe a los alumnos en la dirección correcta, si fuese necesario.. b. Distribuya a cada grupo, durante este round, las siguientes dos tarjetas “Apoptosis” y la tarjeta que describe la Apoptosis. i. Discuta con los estudiantes, en grupos pequeños o con toda la clase, el proceso de destino celular durante el punto de control de restricción. NOTA PARA EL PROFESOR: “Destino celular es la frase que usamos para simplificar el proceso de una célula para desarrollar apoptosis, entrar a G0 o continuar a través del ciclo celular para otro round de división celular. (8-10 min) Revise el rotulado de cada sección/Punto de control junto con la clase, usando el diagrama en blanco que en una proyección con datashow. Llame al frente a estudiantes por separado para que le ayuden. También puede asignar una fase a cada grupo para que compartan su trabajo. (10-15 min) Proyecte a los estudiantes la animación “Role of Cancer Genes” www.yourgenome.org/downloads/animations.shtml; explique a la clase algunos conceptos si fuese necesario con el objeto de que los estudiantes sean capaces de determinar el rol de los Protooncogenes y de los genes supresores de tumores. a. Asegúrese de destacar cuántas mutaciones son necesarias en cada tipo de gen para causar mutaciones (dos mutaciones para inactivar un Gen supresor de Tumores y una mutación para convertir un Protooncogén en un oncogén). NOTA PARA EL PROFESOR: Una diferencia importante entre los oncogenes y los Genes supresores de tumores es que los oncogenes resultan de la activación (prendido) de Protooncogenes, mientras que un Gen supresor de Tumores causa cáncer cuando se inactivan (apagado). b. Luego entregue a los estudiantes la tarjeta de genes. Dele un tiempo de 10 minutos para investigar en internet con el objeto de determinar si cada gen es Protooncogén o un Gen supresor de tumores. c. Instruya a los estudiantes pegar los genes en los rectángulos correctos al final del diagrama. (3 min) Y para concluir esta lección muestre a los estudiantes el video “It’s Too Late to Apoptize” en http://youtu.be/mHOX43-‐4PvE y pregúnteles por qué es relevante que ellos hayan estudiado la lección de hoy.
EXTENSIÓN • Hay una estupenda animación con más detalles sobre la función de la p53: www.dnalc.org/view/960-‐causes-‐Smoking-‐p53.html
• Muestre la animación del ciclo celular con el comportamiento de los puntos de control tanto anormal como normal: http://outreach.mcb.harvard.edu/animations/cellcycle.swf http://outreach.mcb.harvard.edu/animations/biochem.swf
Sugerencia de evaluación:
• •
El profesor podría recolectar la Hoja de trabajo para evaluar los objetivos de aprendizaje. Los estudiantes podrían construir un mapa conceptual usando el vocabulario de esta lección para mostrar las conexiones entre el estado del ciclo celular, los mecanismos físicos de la célula y el control en los puntos de control.
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HOJA DE TRABAJO GRUPAL
Ciclo Celular (Hoja en blanco) Nota: Esta imagen debe ser ampliada en un papel de cartulina a un tamaño suficiente para que las etiquetas de rotulación quepan en ella. Considere la posibilidad de laminación para su uso futuro.
Gen supresor de tumores Protooncogén
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PÁGINAS DEL PROFESOR
Tarjetas para rotular a usar por los estudiantes
Set uno: Lo básico
Note: Imprima en papel de color (preferentemente de uno diferente al color usado en los set 2 y 3) y córtelos en “tarjetas.” Cada grupo necesitará un set completo. Considere la posibilidad de laminación para su uso futuro.
Interfase
Profase
División
Celular
Metafase
Anafase Telofase
Citocinesis
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PÁGINAS DEL PROFESOR
Tarjetas para rotular a usar por los estudiantes
Set dos: Estado de Interfase
Note: Imprima en papel de color (preferentemente de uno diferente al color usado en los set 1 y 3) y córtelos en “tarjetas.” Cada grupo necesitará un set completo. Considere la posibilidad de laminación para su uso futuro.
• Las células crecen
Gap 1 (G1)
• Los Organelos son replicados
• Las células ejecutan sus funciones normales, dependiendo del tipo de célula
• Las células crecen
Gap 2 (G2)
• Las células ejecutan sus funciones normales, dependiendo del tipo de célula
• Las células se preparan para dividirse
Síntesis
(Fase S)
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El DNA es replicado
PÁGINAS DEL PROFESOR
Tarjetas para rotular a usar por los estudiantes Set Tres: Puntos de control Note: : Imprima en papel de color (preferentemente de uno diferente al color usado en los set 1 y 2) y córtelos en “tarjetas.” Cada grupo necesitará un set completo. Considere la posibilidad de laminación para su uso futuro.
Punto de restricción
• Determina si una célula debiera dividirse, entrar a G0 o aplazar la división por un corto período de tiempo.
• Considera si el ambiente es apropiado para la proliferación celular
Post Replicación
• Detecta mutaciones en el DNA
Formación del huso mitótico
• Monitorea la interacción entre cinetocoros inapropiadamente conectados y los microtúbulos del huso
• Controlado por la medición de la tensión entre los cinetocoros hermanos
G0
• Función celular normal hasta que sea requerida la reproducción celular.
Apoptosis
• Muerte celular programada
• Esta puede ocurrir cuando una célula llega a dañarse o a desregularse, tal como sucede durante el desarrollo de tumores.
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a
Tarjetas rotuladas para los estudiantes
Genes
Note: Imprimir en papel de color y cortar las "tarjetas". Cada grupo tendrá un juego completo. Considere la posibilidad de laminación para su uso futuro.
HER-‐2 p53
Rb BRCA-‐1
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APC
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