La Meiosis

Sesión 07
Reproducción Sexual. Meiosis
Y
Patrones de Herencia
Porqué la reproducción sexual?
•  Mezcla de genes de dos padres, entonces la
descendencia tiene una combinación única de
características, hereda los genes de ambos
progenitores
La diversidad genética obtenida por
reproducción sexual ofrece mayores
probabilidades de sobreviviencia a los
cambios ambientales, en relación con los
clones
Sexo y Adaptación
Un caracter adaptativo se propaga más facilmente en
una población que se reproduce sexualmente que en
una que no lo hace
•  En la reproducción asexual, las nuevas
combinaciones se alcanzan sólo por mutación
•  La reproducción sexual genera nuevas
combinaciones de características en menos
generaciones de lo que hace la mutación por sí sola
Reproducción Sexual en Plantas
•  En plantas con
flores, tubos de
polen con gametos
masculinos se
dirigen hacia el
ovario donde están
los gametos
femeninos.
Reproducción Sexual y Meiosis
•  Reproducción Asexual produce clones
•  Reproducción Sexual combina alelos de dos
padres
•  Meiosis es la base de la reproducción sexual,
es un mecanismo de división nuclear en
células reproductivas de los eucariontes.
Alelos
•  Células Somáticas: celulas de organismos
multicelulares que contienen pares de
cromosomas: uno del padre y otro de la
madre
•  Excepto para los cromosomas sexuales, los
dos cromosomas de cada par, llevan el mismo
conjunto de genes.
Alelos
•  Los dos genes de un par a
menudo no son idénticos:
los genes maternos y
paternos pueden codificar
para formas alternativas
(alelos) del mismo
producto del gen
Alelos
•  La mayoría de genes tienen varios alelos, por
ello, los individuos de una especie con
reproducción sexual no se parecen.
•  La descendencia de reproductores sexuales
hereda nuevas combinaciones de alelos. Esto
es la base de nuevas combinaciones de
características.
Variación genética debida a
mutaciones
•  Las mutaciones de ADN son la
fuente principal de la variabilidad
genética.
•  La mayoría de las mutaciones son
perjudiciales o letales; algunas son
neutras o incluso benéficas.
Variación genética debida a
mutaciones
•  Las mutaciones forman alelos.
•  Los alelos son formas distintas de
un gen determinado que confieren
variabilidad en la estructura o
función de los individuos.
Variación genética debida a
mutaciones
•  Los cromosomas homólogos
pueden tener los alelos iguales o
diferentes de genes individuales.
•  Cada cromosoma puede tener
un alelo diferente de un gen (por
ejemplo, el color de ojos).
Cromosomas homólogos pueden tener los alelos iguales
(izquierda) o diferentes (derecha) de genes individuales.
Cromosomas Homólogos
•  Un cromosoma en un par homólogo es heredado de la
madre y el otro del padre – las variantes del mismo gen se
llaman alelos
Qué hace la Meiosis?
•  La reproducción sexual involucra la fusión de
células reproductivas de los dos padres
•  La Meiosis reduce el número cromosómico
de las células reproductivas a la mitad, de
manera que la descendencia tenga el mismo
número de cromosomas que los padres.
Combinación de alelos progenitores
La reproducción sexual produce variabilidad
Dos gametos producidos por meiosis
contribuyen sus combinaciones únicas de
alelos para producir un nuevo descendiente.
• 
¿Cómo la división celular meiótica
produce células haploides?
- La meiosis separa los cromosomas
homólogos y produce núcleos hijos haploides.
- La división celular meiótica seguida por la
fusión de gametos mantiene constante el
número de cromosomas de una generación a
otra.
- Acontecimientos de la profase meiótica I.
- Acontecimientos de la metafase meiótica I.
- Acontecimientos de la anafase meiótica I y la
telofase meiótica I.
- Resumen de acontecimientos de la meiosis II.
La meiosis separa los cromosomas
homólogos
•  La meiosis es un proceso de
división celular especializada que
produce gametos haploides.
•  Cada gameto recibe a un
miembro de cada par de
cromosomas homólogos.
La meiosis separa los cromosomas
homólogos
•  La meiosis consta de un ciclo de
duplicación de ADN, seguido de
dos divisiones nucleares.
•  Estos acontecimientos ocurren en
dos fases:
•  Meiosis I
•  Meiosis II
La meiosis separa los cromosomas
homólogos
•  Ambos miembros de cada par de
cromosomas homólogos se
duplican antes de la meiosis.
•  Después de la duplicación, cada
cromosoma consta de 2
cromátidas hermanas.
Reproducción Sexual
•  El proceso de la reproducción sexual
empieza con la meiosis en las células
germinales para producir los gametos
células germinales
•  Células reproductivas diploides que originan
los gametos haploides por meiosis
•  gametos
•  Células reproductivas maduras, haploides
(óvulos o espermatozoides)
Ciclo de vida humano
Órganos Reproductivos de una planta
Formación de
con flores
Gametos en
Flores
anteras (granos de
polen, masculinos )
ovario (esporas
sexuales originan
los óvulos
Fig. 12.3c, p. 176
Mantenimiento del Número de Cromosomas
Los gametos tienen un solo conjunto de
cromosomas, son haploides (n): su número
de cromosomas es la mitad del número
diploide (2n)
•  El número diploide se restaura en la
fertilización, cuando los dos gametos
haploides se fusionan para formar el cigoto,
que es la primera célula de un nuevo individuo
Meiosis I y Meiosis II
La meiosis inicia como la mitosis, pero genera cuatro
núcleos haploides
Interfase: El ADN se
replica antes de la
meiosis I
La Meiosis reduce a la mitad el número de
cromosomas
B Los pares homólogos se
separan. Los cromosomas aún
están duplicados y se distribuyen
en dos nuevos núcleos.
A En meiosis I, cada cromosoma
duplicado en el núcleo se aparea
con su par homólogo
C Las cromátidas hermanas se separan en la meiosis II. Los
cromosomas individuales (ya no duplicados) se distribuyen en
cuatro nuevos núcleos.
El Proceso de la Meiosis
La replicación del ADN antecede a la
meiosis, el núcleo es diploide (2n) con
dos conjuntos de cromosomas, uno de
cada progenitor
•  Durante la meiosis, los cromosomas de
un núcleo diploide, se distribuyen en
cuatro núcleos haploides (meiosis I y
meiosis II)
¿De qué forma la meiosis y la reproducción
sexual originan variabilidad genética?
•  La redistribución de homólogos crea
combinaciones nuevas de
cromosomas.
•  El entrecruzamiento crea
cromosomas con combinaciones
nuevas de genes.
•  La fusión de gametos aporta más
variabilidad genética a la
descendencia.
Combinaciones nuevas de
cromosomas
•  La variabilidad genética entre los
organismos es indispensable en un
ambiente que cambia.
•  Las mutaciones son la fuente
principal de la variabilidad genética,
pero rara vez ocurren.
Combinaciones nuevas de
cromosomas
•  La alineación aleatoria y la
separación de los cromosomas
homólogos en la metafase meiótica
I y en la anafase meiótica I
aumentan la variabilidad.
–  La cantidad de combinaciones posibles es
2n, donde n = número de pares homólogos.
Posible arreglo de cromosomas en la
metafase de la meiosis I
Entrecruzamiento
•  La variacion también aumenta
gracias a la recombinación
genética.
•  El entrecruzamiento de la profase
meiótica I crea cromosomas con
nuevas combinaciones de alelos.
Entrecruzamiento
•  Con la distribución aleatoria de la
metafase/anafase I, cada gameto
que se produce en la meiosis es
prácticamente único.
Fusión de gametos
• 
• 
• 
La fusión de gametos de dos personas
aumenta aun más las posibles
combinaciones 2n.
Los gametos de dos humanos podrían
producir aproximadamente 64 billones de
diferentes combinaciones 2n.
cada ser humano es genéticamente único.
Meiosis I Un núcleo diploide genera dos núcleos haploides
1
Profase I.
Membrana
plasmática
Fragmentación de
la membrana
nuclear
2 Metafase I.
huso
centrosoma
Un par de
cromosomas
homólogos
3 Anafase I.
4 Telofase I.
Meiosis II Dos núcleos haploides generan cuatro núcleos
haploides
5
Profase II. Los
cromosomas se condensan.
Cuando se rompe la
membrana nuclear los
microtúbulos del uso se
unen con cada una de las
cromátidas hermanas
6
Metafase II.
7
Anafase II.
8
Telofase II.
Vista General de la Meiosis
Comparación entre mitosis y meiosis
Videos
http://www.cancerquest.org/images/FLV/fullDocumentary/
Spanish/fullDocumentarySpanish.swf
https://www.youtube.com/watch?v=4jPXTm8Xi8g
http://www.dailymotion.com/video/xc3qp9_interruptoresgeneticos-genes-hox-w_school
Patrones de Herencia
Mendel, guisantes y los patrones de la
herencia
•  Gregorio Mendel,
Un monje austríaco
(1822-1884),
investigó rigurosa y
cuidadosamente
cómo ciertas
características en
plantas de guisantes
(Pisum sativum) se
transmiten
hereditariamente.
Enfoque Experimental de Mendel
•  Mendel inició sus cruces con plantas que son “líneas
puras” para un caracter particular, que permanecía
constante de generación en generación.
•  Cuando Mendel fertilizaba entre sí plantas con
diferentes características, éstas, aparecían de
manera predecible
•  Luego de miles de cruces, Mendel concluyó
que la información hereditaria es transmitida
de generación en generación en “unidades
discretas”
Fertilización cruzada
B
A
carpelos
anteras
A flor de guisante, cortada a la mitad.
Experimentadores pueden controlar la trasferencia de
material de una flor a otra al eliminar las anteras para
prevenir la autopolinización, y al llevar el polen de otra
flor a sus carpelos
C
B En este ejemplo, el polen de una planta de flores
violeta es llevado al carpelo de una planta de flores
blancas.
C Más tarde, las semillas se desarrollan en un embrión y
luego en una planta madura.
D Cada planta que se obtiene de este cruce tiene flores
violetas. Los patrones predecibles como éste, son
evidencia de cómo funciona la herencia.
D
Herencia en Términos Modernos
•  Hoy en día, se sabe que los individuos de una
especie, comparten ciertos caracteres porque
sus cromosomas llevan los mismos genes. La
descendencia tiende a parecerse a sus
progenitores porque contienen sus genes.
•  locus
•  Localización de un gen en un cromosoma
Loci de Algunos Genes Humanos
Proteína prion
Receptor de LDL
(Enfermedad de
(enfermedad de
ARN ribosomal
Creutzfeldt–
arterias coronarias)
(Enfermedad de Canavan) Receptor de insulina
Jakob)
p53 ántigeno antítumoral color del pelo café
Pigmentación piel
oxitocina
NF1
fibrilina 1
Transportador serotonina
color verde/azúl de ojos
GHRH
(Síndrome Marfan)
(neurofibromatosis)
(resistencia a la Warfarina
(acromegalia)
BRCA1 cáncer
(Enfermedad
HCG,
cadena
β
ovario, mama)
de Tay–
LH, cadena β
Hormona de
Sachs)
20
15
17 Crecimiento
19
distrofina
(distrofia muscular)
(displasia ectodermica
hipohidrótica)
IL2RG (SCID-X1)
XIST X inactivación
del cromosoma X
X
(hemofilia B)
(hemofilia A)
(ceguera al color
rojo)
(ceguera al color
verde)
Genes en los
Cromosomas
•  Diferentes
alelos pueden
resultar en
diferentes
versiones de
una
característica
Genes se dan en pares en
los cromosomas
homólogos
los miembros de cada par de
genes pueden ser idénticos,
o pueden ser ligeramente
diferentes (alelos)
Herencia en Términos Modernos
•  Las células diploides tienen pares de genes, en
pares de cromosomas homólogos
•  Los dos genes de un par pueden ser idénticos,
(homocigotos), o pueden ser ligeramente
diferentes, tener diferentes alelos (heterocigotos)
•  Homocigotos
•  Tiene alelos idénticos en un gen
•  Heterocigotos
•  Tiene dos alelos diferentes en un gen
Herencia en Términos Modernos
•  El conjunto particular de alelos que un
individuo lleva es su genotipo, y sus
caracteres observables, tales como color de
flor, son su fenotipo
•  genotipo
•  El conjunto particular de alelos llevados por
un individuo
•  fenotipo
•  La apariencia física de un individuo
Herencia en Términos Modernos
•  La descendencia que resulta de un cruce
o apareamiento entre individuos
homocigotos con diferentes
características son híbridos
•  A menudo, la expresión de un alelo
influencia la expresión del otro, y el
producto es visible en el fenotipo híbrido
Herencia en Términos Modernos
•  Un alelo es dominante cuando su efecto oculta el
efecto del alelo recesivo con el que forma par
•  Dominante
•  Alelo que oculta el efecto del alelo recesivo con el
que forma par (se indica en letras mayúsculas
itálicas: A )
•  Recesivo
•  Alelo cuyo efecto es ocultado por el alelo
dominante del cromosoma homólogo (minúsculas
itálicas: a)
Ley de Segregación de Mendel
•  Mendel realizó cruzas controladas entre plantas de
línea pura para flores violeta y plantas de línea pura
para flores blancas. En este caso, toda la
descendencia tuvo flores violeta.
•  Una planta con dos alelos P (PP) tiene flores violeta,
y una con dos alelos p (pp) tiene flores blancas.
•  El alelo para violeta (P) es dominante sobre el alelo
para flores blancas (p), entonces el heterocigoto (Pp)
también tiene flores violeta.
Ley de Segregación de Mendel
•  Cuando los cromosomas homólogos se separan
durante la meiosis, los pares de genes en esos
cromosomas también se separan.
Cada gameto que se forma lleva solo un gen del par
•  Plantas homocigotas dominantes (PP) generan
gametos (P)
•  Plantas homocigotas recesivas (pp) generan
gametos (p)
•  Plantas heterocigotas (Pp) generan números
iguales de gametos de (P) y de (p)
Ley de Segregación de Mendel
•  Cuando se cruzan plantas homocigotas dominantes
y recesivas (PP X pp), solo un resultado es posible:
•  Un gameto con un alelo P se une con un gameto con
un alelo p, toda la primera generación (F1) será
heterocigota
Genotipo = Pp
Fenotipo = violeta
Segregación
de Genes
Replicación del ADN
meiosis I
2
1
meiosis II
3
gametos (P)
gametos (p)
Gametos masculinos
cigoto (Pp)
4
Gametos femeninos
Cuadro de Punnett
• Diagrama usado para predecir el resultado
genético y fenotípico de un cruce
Gametos masculinos
4
Gametos femeninos
Cruce de Prueba
Cruce de Prueba
•  Método de determinación del genotipo en el
cual un individuo de genotipo desconocido
(pero con caracter dominante) es cruzado
con un individuo que se conoce que es
homocigoto recesivo.
•  El patrón de descendencia que resulta
permite revelar si el individuo de prueba es
homocigoto o heterocigoto.
Cruce Monohíbrido
Es otro experimento reproductivo que
comprueba la relación de dominancia entre
alelos de un mismo gen
•  Cruce monohíbrido
•  Se cruzan individuos heterocigotos
idénticos para un gen determinado.
•  La frecuencia de los caracteres entre la
descendencia ofrece información sobre las
relaciones de dominancia entre los alelos
Cruce Monohíbrido
•  En un cruce monohíbrido entre dos plantas Pp (Pp X Pp), los
dos tipos de gametos pueden unirse en cuatro vías:
Espermatozoides P se unen a óvulos P → cigoto genotipo PP
Espermatozoides P se unen a óvulos p → cigoto genotipo Pp
Espermatozoides p se unen a óvulos P → cigoto genotipo Pp
Espermatozoides p se unen a óvulos p → cigoto genotipo pp
•  La probabilidad de que la segunda generación
(F2) tendrá flores violeta es en una proporción
de 3:1
Un Cruce Monohíbrido
Planta
homocigota
para flores
violeta
Planta
homocigota
para flores
blancas
PP
pp
Híbrido
Pp
P
p
Dos tipos de gametos
P
p
P
PP
Pp
p
Pp
pp
B Un cruce entre la descendencia F1 es un
cruce monohíbrido. La proporción fenotípica
en la descendencia F2 es 3:1 (3 violeta a 1
blanca).
Caracteres de Plantas de Guisantes
•  Mendel encontró que
todos esos
caracteres en las
plantas de guisantes
se heredaban en el
mismo patrón en las
generaciones F1 y F2
Ley de la Segregación de Mendel
Las proporciones de 3:1 en la
descendencia F2 de un cruce
monohíbrido está a la base de la ley de
la Segregación de Mendel
•  Ley de Segregación
•  Durante la meiosis, los dos miembros
de cada par de genes, localizados en
los dos cromosomas homólogos, se
separan en los diferentes gametos
Ley de la distribución independiente de Mendel
Durante la meiosis,la distribución en los gametos de
los integrantes de un par de genes en cromosomas
homólogos, es independiente de la distribución de
otros pares de genes.
•  Entonces, en los gametos, los pares de genes en un
cromosoma se distribuyen independientemente de
los pares de genes en otros cromosomas
•  El Cuadro de Punnett puede ser usado para predecir
los patrones de herencia de dos o más genes
simultáneamente
Cruce Dihíbrido
•  En un cruce dihíbrido, individuos
idénticamente heterocigotos para alelos
de dos genes (dihíbridos) se cruzan, y se
observan las características de la
descendencia
•  La frecuencia de características en la
descendencia, brinda información
sobre las relaciones de dominancia
entre los pares de alelos
Un Cruce Dihíbrido
•  Inicia con un padre de pura línea para flores
violeta y tallos altos (PPTT ) y otro pura línea
para flores blancas y tallos cortos (pptt)
•  Cada planta genera solo un tipo de gameto
(PT or pt)
•  Toda la descendencia F1 serán dihibridos
(PpTt) y tendrán flores violeta y tallos altos
Un Cruce Dihíbrido
•  Cruce de dos plantas F1: un cruce dihíbrido (PpTt X PpTt)
•  Cuatro tipos de gametos pueden combinarse en 16 vías
posibles
•  En plantas F2, cuatro fenotipos resultan en una proporción de
9:3:3:1
•  9 altas con flores violeta
•  3 bajas con flores violeta
•  3 altas con flores blancas
•  1 bajas con flores blancas
Ley de la Distribución Independiente
•  Mendel descubrió la proporción 9:3:3:1
en sus experimentos dihíbrido, y notó
que cada rasgo individual aún mantiene
la proporción 3:1
•  Cada característica (par génico) se
distribuye en los gametos de manera
independiente de otros caracteres (pares
génicos)
Ley de la Distribución Independiente
A Dos pares de cromosomas homólogos en el
núcleo de una célula reproductiva diploide
(2n). Los cromosomas maternos y paternos,
ya están duplicados.
B Cualquier cromosoma de cada par puede unirse
a cualquiera de los polos del huso durante la meiosis
I. Para dos pares de cromosomas homólogos existen
dos posibles formas por las cuales los cromosomas
maternos y paternos pueden unirse a los polos
opuestos del núcleo.
C. En cualquiera de los escenarios, el
resultado será la formación de dos núcleos,
por lo tanto, hay cuatro posibles
combinaciones de cromosomas parentales
en los núcleos que se forman después de la
meiosis I
D Cuando las cromátidas hermanas se
separan durante la meiosis II, los
gametos que resultan tienen una de las
cuatro posibles combinaciones de los
cromosomas maternos y paternos
Genotipo de los gametos:
o
meiosis I
meiosis I
meiosis II
pt
meiosis II
PT
pT
Pt
Cruce Dihíbrido
planta
planta
homocigota
homocigota
para flores
para flores blancas
y tallos
violeta y tallos
cortos
largos
pptt
PPTT
1
pt
PT
2
PT
4
PT
Pt
pT
pt
PP
PPTT
PPTt
PpTT
PpTt
Pt
PPTt
PPtt
PpTt
Pptt
pT
PpTT
PpTt
ppTT
ppTt
pt
PpTt
Pptt
ppTt
pptt
PpTt
dihíbrido
Pt
pT
pt
3 Cuatro tipos de gametos
Contribución de Entrecruzamientos
•  Genes que están lo suficientemente lejos en un
cromosoma tienden a distribuirse
independientemente en los gametos porque ocurren
entrecruzamientos entre ellos muy frecuentemente.
•  Genes que están muy cercanos en un cromosoma
se dicen que están ligados, es decir, que no se
distribuyen independientemente debido a que el
cruce entre ellos se dá muy raramente
•  Grupo de ligamiento
•  Todos los genes en un cromosoma