Meiosis 2011.pdf

Dra. Carolina Ceriani

División Celular No Reduccional
1 célula diploide (2n) 2 células diploides (2n)
División nuclear = MITOSIS
1 célula diploide (2n) 4 células haploides (n)
División nuclear = MEIOSIS

1. Reproducción Asexual:
Los organismos se multiplican por división no reduccional clones
La única posibilidad de variación son las MUTACIONES
Procariontes: en todos los casos
Plantas: vía asexual: vía agámica o reproducción vegetativa
Algunos animales (hidra: brotación), anémonas y gusanos marinos: disección
2. Reproducción Sexual:
Los organismos se multiplican por división reduccional gametas
y posterior fusión de las gametas formadas
Los descendientes son siempre GENETICAMENTE DIFERENTES

El ciclo reproductivo sexual
involucra una alternancia de
generaciones haploides de
células (con una dotación simple
de cromosomas) con
generaciones diploides de
células, que contienen un doble
juego de cada uno de los
cromosomas (los “cromosomas
homólogos” provistos por cada
uno de los progenitores).
La mezcla de genomas se realiza
mediante la fusión de dos células
haploides (las gametas, que
contienen un solo juego de
cromosomas) para formar una
célula diploide.
REPRODUCCIÓN SEXUAL

CÉLULAS SOMÁTICAS
CÉLULAS SOMÁTICAS
(LÍNEAS GERMINALES)
MITOSIS
MEIOSIS
CÉLULAS SOMÁTICAS
GAMETAS

En la mayoria de plantas y animales, cuando algunas celulas se dividen,
el resultado no es un par de nuevas celulas somaticas con la dotacion
cromosomicas completa (DIPLOIDE o 2n) sino que originas celulas con la
mitad del numero cromosomico (HAPLOIDE o n).
Estas celulas reproductivas son las GAMETAS y la division que
las origina es la MEIOSIS.
Cuando una gameta femenina se une con una gameta
masculina, forman un huevo o CIGOTA, con la
dotación cromosómica nuevamente DIPLOIDE.
REPRODUCCION SEXUAL

REPRODUCCIÓN SEXUAL
Las células haploides especializadas en la
fusión sexual se denominan gametas. La
gameta femenina es usualmente grande e
inmóvil en tanto que la gameta masculina es
habitualmente pequeña y móvil. En general hay
dos líneas celulares: una es la línea
germinal, de la cual provendrá la próxima
generación de gametas, y la otra está
representada por las células somáticas, que
formarán el resto del cuerpo y que no están
capacitadas para generar descendencia.
¿Cuáles son los beneficios que aporta? El reordenamiento genético
ayuda a una especie a sobrevivir ante variaciones ambientales
impredecibles. Si los padres producen muchos descendientes con
una amplia variación de combinaciones genéticas, hay una mejor
chance de que al menos uno de los descendientes disponga de la
dotación genética necesaria para la supervivencia en condiciones en
que la mayoría no pueda hacerlo.

Es típica de organismos eucariontes.
Durante la formación de las gametas, el numero de
cromosomas se reduce a la mitad, y se restaura cuando las
dos gametas se fusionan durante la fecundacion.
A excepcion de las GAMETAS, cada célula del cuerpo
o SOMATICA de un individuo posee un número idéntico de
cromosomas (46 en el caso del ser humano) los cuales se
presentan de a pares. Un núcleo diploide contiene dos
versiones muy similares de cada uno de los cromosomas
uno paterno y otro materno.
Las dos versiones se llaman HOMOLOGOS y se comportan como
entidades independientes. Asi, el ser humano tiene 23 pares de
Homologos.

•Los cromosomas homólogos se reconocen y aparean
•Se produce recombinación o “crossing over”
•Se producen dos divisiones consecutivas sin replicación de ADN
•Se obtienen 4 células haploides
I II III
IV

Reconocimiento de los cromosomas homólogos
Un núcleo diploide contiene dos versiones
muy similares de cada cromosoma
(paterno y materno): los cromosomas
homólogos (a la derecha, cariograma
humano con los homólogos agrupados).
Cuando cada cromosoma es duplicado
por replicación del ADN (fase S) las
copias de cada doble hélice se
denominan cromátidas hermanas. En
la mitosis, cada una de las cromátidas
hermanas se separa en la anafase y se
convierte en un cromosoma individual.
La meiosis requiere que cada par de homólogos se reconozcan y se
apareen físicamente antes de que se ubiquen en el huso mitótico. El
reconocimiento de ambos homólogos y su íntimo contacto hasta la metafase en
que se separan es esencial para asegurar la distribución equitativa de los
cromosomas homólogos. De no ser así los cromosomas se distribuirían al
azar y una célula hija podría recibir un par de homólogos y carecer en absoluto
de una copia de otros cromosomas, distribución que sería letal para ellas

REDISTRIBUCIÓN DE
CROMOSOMAS =2 n
REESTRUCTURACIÓN
DE CROMOSOMAS
Un par de
cromosomas homólogos
Entrecruzamiento
durante la profase I
Divisiones
meióticas I y II
Posibles gametas
maternos
paternos

Cual es entonces la diferencia con la mitosis?
En una mitosis común, las cromátides hermanas se unen al
huso y migran cada una a un polo de la célula, de esta
manera, cada célula hija hereda un juego de cromosomas
materno y uno paterno.
En la meiosis, se produce gametas HAPLOIDE que
contienen la mitad del número original de cromosomas.
Esto significa que van a tener:
un cromosoma de cada par de homologos.
Esto significa tambien:
Cada gameta tendrá la copia materna ó paterna de un gen,
No ambos!!

PROCESOS ESENCIALES DE LA MEIOSIS
REDUCCION DEL NUMERO DE CROMOSOMAS.
SEGREGACION AL AZAR DE LOS CROMOSOMAS
INTERCAMBIO DE INFORMACION, “CROSSING
OVER”

Redistribución génica
A menos que se trate de gemelos, que se
desarrollan a partir de una misma cigota,
ninguno de los hijos de una pareja de
progenitores es igual a otro. Esto se debe a
que, antes de que se produzca la fusión de las
gametas, se han producido dos clases de
recomposición genética durante la meiosis:
el reordenamiento del genoma y el
entrecruzamiento entre homólogos.
Reordenamiento del genoma
Lisa, Maggie & Bart Simpson
Es consecuencia de la distribución al azar de los cromosomas homólogos
maternos y paternos entre las células hijas durante la anafase de la división I
de la meiosis, como resultado de la cual cada célula obtiene una mezcla
diferente de cromosomas maternos y paternos. Simplemente por este proceso
de separación al azar de los homólogos uno puede obtener 2 n distribuciones
distintas, siendo n el número haploide de cromosomas: así, para la especie
humana cada individuo podrá producir 2 23 = 8,4 x 10 6 gametas diferentes

Ploidia:
indica el numero de copias del numero básico de cromosomas.
Se refiere al numero de “juegos” de cromosomas de una
Celula.
Haploide: células que tienen una sola copia de cada cromosoma.
Diploides: células que tienen dos “juegos” de alelos, uno por
cada progenitor (por ej. Celulas somaticas).
En humanos la mayoría de las células son diploides (2n),
a excepción de las sexuales que son haploides (n).
EUPLOIDIA o NUMERO EUPLOIDE es el número normal de
cromosomas de una especie por célula. Por ej. En humanos es 46.
22 pares de cromosomas autosómicos y un par sexual (XY ó XX).

Fases de la Meiosis
En la meiosis ocurren dos divisiones celulares sucesivas, Meiosis I
(Reducción) y Meiosis II (División). La Meiosis produce 4 células
haploides. A la meiosis también se la conoce como división
reduccional.
En Meiosis I se reduce el nivel de ploidía desde 2n a n (division
Reduccional)
En Meiosis II se divide el "juego" de cromosomas
remanente en un proceso similar a la mitosis (división ecuacional).
La mayor diferencia en el proceso ocurre durante la Meiosis I.

Durante la Profase I tiene lugar un evento clave el apareamiento
de los cromosomas homólogos.
PROFASE I:
Pueden reconocerse varios estadios:
LEPTONEMA: (del griego leptos: delgado y nema: filamento)
el núcleo aumenta de tamaño y los cromosomas comienzan a
visualizarse, sin embargo son diferentes a los de una mitosis ya
que son delgados, pese a que ya han duplicado su ADN
durante la fase S de la interfase y poseen 2 cromátidas cada uno.

LEPTOTENO ZIGOTENO PAQUITENO DIPLOTENO DIACINESIS
Envoltura nuclear
Cromosomas se
comienzan a
condensar
Formación de
bivalente
Complejo
sinaptonémico
Comienza la
sinapsis
Se completa la
sinapsis ocurre
crossing-over
Quiasma visible
Desaparece el
complejo
sinaptonémico;
quiasma visible
Fragmentación de la
envoltura nuclear
Bivalente
preparado para la
metafase

CIGONEMA: (del griego zygon: pareja) los cromosomas
homólogos replicados se alinean mediante el proceso de
sinapsis. La estructura resultante se denomina tétrada, por estar
formado por las dos cromátidas de cada cromosoma, y por lo
tanto cuatro en total denominado BIVALENTES.
La sinapsis resulta de la formación del complejo sinaptonémico
entre los cromosomas homólogos. Está formado por dos
componentes laterales formado por proteínas básicas como la
lisina y arginina y un componente central que tiene además ARN.
La sinapsis se realiza a través de filamentos transversales y la
red longitudinal del componente central. También aparecen
estructuras elipsoidales densas denominadas nódulos de
recombinación.

TIEMPO

Mantiene a los
cromosomas
homólogos en contacto
lineal y consiste en un
núcleo proteico (el
elemento central) en
forma de escalera de
mano, a cuyos costados
se alinean los dos
homólogos. Las
cromátidas hermanas
están mantenidas muy
juntas a uno de los dos
lados del eje proteico y
su ADN se encuentra
parcialmente extendido
formando una serie de
bucles. Los nódulos de
recombinación
funcionan como máquinas
de recombinación
enzimática que acerca
regiones equivalentes
de ADN materno y
paterno para que el
entrecruzamiento tenga
lugar.

Evidencias:
El número total de nódulos formados es igual al número total de quiasmas
observados.
La distribución de los nódulos es equivalente a la posición que ocupan los
quiasmas.
En mutantes de Drosophila en los que se disminuye la frecuencia de
recombinación se observa una correspondiente disminución del número de
nódulos
La recombinación genética implicaría una limitada síntesis de ADN en el lugar
del entrecruzamiento. La incorporación de nucleótidos marcados revela que los
mismos se incorporan preferentemente en la zona de los nódulos o en sus
vecindades.

Complejo sinaptonómico de
Solanum lycopersicum (tomate),
la flecha indica el nódulo de
recombinación
Meiosis de Solanum lycopersicum
(tomate), las flechas indican los
centrómeros con cinetocoros

PAQUINEMA: (del griego pachys: grueso) los cromosomas se
acortan y se completa el apareamiento de los homólogos. Lo más
importante es el fenómeno de entrecruzamiento o crossing-over.
El nódulo de recombinación sería el lugar donde se produce el
entrecruzamiento, ya que es un complejo multienzimático
encargado de reunir las comátidas paternas y maternas y producir
en ellas los cortes y empalmes necesarios.

DIPLONEMA: (del griego diploos: doble) los cromosomas
homólogos se separan,si bien todavía permanecen unidos a
nivel de los quiasmas (del griego khiasma: cruz). El complejo
sinaptonémico se desintegra.

DIACINESIS: la condensación de los cromosomas se acentúa aún más,
el nucleolo se disuelve, desaparece la membrana nuclear,
y se forma el huso mitótico.

METAFASE I:
En la Metafase I las tétradas se alinean en el ecuador de la célula.
Las fibras del huso se "pegan" al centrómero de cada par
homólogo y los eventos subsiguientes son similares a la mitosis.
ANAFASE I: las tétradas se separan y los cromosomas son arrastrados a los
polos opuestos por las fibras del huso. Los centrómeros permanecen intactos.

TELOFASE:
La Telofase I es similar a la mitosis, salvo que al final cada polo de la "célula"
solo posee un grupo de cromosomas replicados. Dependiendo de la especie,
se puede formar (o no) la nueva membrana nuclear. Algunos animales
pueden dividir sus centríolos durante esta fase.
La telofase puede estar ausente en algunas especies. De existir, está seguida
por una interfase denominada intercinesis; a diferencia de la interfase mitótica,
no hay duplicación de material genético ya que cada cromosoma ya tiene dos
cromátidas. La otra diferencia es que estas cromátidas hermanas ya no son
genéticamente idénticas, debido al fenómeno de entrecruzamiento.

Durante la Profase II, la membrana nuclear (si se formó durante la Telofase I)
se disuelve, y aparecen las fibras del huso, al igual que en la profase de la mitosis.
En realidad la Meiosis II es muy similar a la mitosis.

La Metafase II es similar a la de la mitosis, con los cromosomas en el plano
ecuatorial y las fibras del huso pegándose a las caras opuesta de los
centrómero en la región del cinetocoro.
Durante la Anafase II, el centrómero se divide y las entonces cromátidas,
ahora cromosomas, son segregadas a los polos opuestos de la célula.

La Telofase II es idéntica a la Telofase de la mitosis.
La citocinesis separa a las células.

Reducción del número de cromosomas a la mitad: de una célula diploide
(ej: 46 cromosomas en el ser humano) se forman células haploides (23 cromosomas).
Esta reducción a la mitad es la que permite que el fenómeno siguiente de la
fecundación mantenga el número de cromosomas de la especie.
2. Recombinación de información genética heredada del padre y la madre:
el apareamiento de los homólogos y consecuente crossing- over permite que se
intercambie la información. La consecuencia de este fenómeno es que ningún
hijo heredará un cromosoma íntegro de uno de sus abuelos.
3. Segregación al azar de cromosomas maternos y paternos: la separación
de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II,
se realiza completamente al azar, por lo que contribuyen al aumento de la
diversidad genética.

COMPARACION ENTRE LA MITOSIS Y LA MEIOSIS
La Mitosis mantiene el nivel de ploidía mientras que la meiosis lo reduce.
La Meiosis puede considerarse como una fase de reducción del número de
cromosomas seguida de una mitosis ligeramente diferente.
La Meiosis solo ocurre en relativamente pocas células de un organismo multicelular,
mientras que la mitosis es mas común

Diferencias esenciales entre la mitosis y la meiosis:
MITOSIS MEIOSIS
Células somáticas Células sexuales
Cada replicación del ADN es
seguida por una división
celular.
Síntesis del ADN en fase S,
seguida de G2
Cada cromosoma evoluciona
en forma independiente
Cada replicación del ADN
es seguida de dos
divisiones celulares
Síntesis de ADN en fase S,
G2 corta o falta.
Los homólogos se aparean
y se recombinan
Dura 1 hora aprox. En el hombre dura 70 días,
y en la mujer años.
No hay variabilidad Variabilidad genetica.

Las células germinales primordiales
migran a las gónadas transformándose en
ovogonias, se dividen por mitosis, y luego se
diferencian en ovocitos primarios. Se inicia
la primera división meiótica, en cuya
profase el ovocito primario puede
mantenerse de unos días a varios años
antes de proseguir con la división.
La maduración del ovocito primario
(luego de la madurez sexual) implica la
síntesis de la cubierta, la acumulación de
granos corticales y demás material
necesario para el desarrollo embrionario.
Avanza la meiosis generando dos células
conteniendo la mitad del número de
cromosomas: una célula pequeña (primer
cuerpo polar) y el ovocito secundario. La
segunda división meiótica produce el segundo
cuerpo polar (pequeño y destinado a
desaparecer como el anterior ) y el óvulo
maduro. En la mayoría de los vertebrados la
maduración del ovocito secundario se detiene
en la la metafase II y es liberado del ovario; si
se produce la fecundación, es estimulado a
completar la meiosis.
INICIO MEIOSIS ANTERIOR AL
NACIMIENTO
MADUREZ SEXUAL
FECUNDACION

OVOGENESIS

La espermatogénesis difiere de la
ovogénesis en que no comienza hasta la
pubertad (depende de la secreción de la
testosterona) y se produce de manera
continua en la capa epitelial de los
túbulos seminíferos, dentro de los
testículos.
En la capa más externa del túbulo
seminífero se encuentran las
espermatogonias, que luego se
diferencian en espermatocitos
primarios. Estas células sufren la primera
división meiótica para dar dos
espermatocitos secundarios, haploides
y con un cromosoma X o un Y.
Los dos espermatocitos primarios sufren la
segunda división meiótica y generan cuatro
espermátidas, con un número haploide de
cromosomas. Estas espermátidas todavía
deben diferenciarse (espermiogénesis) en
espermatozoides, que son conducidos
hacia el epidídimo, un tubo que rodea los
testículos, donde sufren la maduración final
y son almacenados.

Fecundación

Fecundación