Introducción MITOSIS MEIOSIS 1 2 3 4 5 6 7

Introducción
Es un tipo especial de división celular presente en organismos de reproducción
sexual, los cuales utilizan células sexuales o gametos, que al fusionarse
(fecundación) dan origen a un nuevo organismo. Así la meiosis garantiza que se
producirán gametos haploides que al fusionarse producirán un nuevo organismo
diploide. Sin meiosis la reproducción sexual sería imposible.
Diferencias entre Mitosis y Meiosis
MITOSIS
MEIOSIS
En células somáticas
1
En células germinales
Células hijas son diploides
2
Células hijas son haploides
Después de cada replicación
del ADN hay una división
3
Después de cada replicación
del ADN hay dos divisiones
Cada cromosoma con 2
cromátidas es independiente
4
Cada cromosoma con 2 cromátidas
se aparea con homólogo
Dura 1 a 2 horas
5
Constancia en material
genético (excepto mutaciones)
6
Varones dura 64 días, hembras
hasta varios años
Variabilidad en material genético
debido a recombinación génica
Organismos reproducción asexual
7
Organismos reproducción sexual
Consiste en una replicación del ADN seguida por 2 divisiones celulares
consecutivas, con lo cual se logra una reducción a la mitad del número de
cromosomas. Así, se originarán 4 células haploides. La fase S premeiótica se
prolonga más que la fase S premitótica.
Meiosis
La meiosis comprende 2 divisiones
celulares : división I y división II.
Morfológicamente la división I se
caracteriza por una profase muy
larga,
durante
la
cual
los
cromosomas homólogos se aparean
e intercambian material hereditario.
Por razones didácticas, los estadios
de la meiosis son :
dispone en filamentos muy finos que
llegan a formar asas cuyos extremos
se unen a la envoltura nuclear. Con
ME se observa que cada cromosoma está compuesto de dos
cromátidas.
Estos
filamentos
muestra
unos
engrosamientos
dispuestos a intervalos regulares
llamados cromómeros.
ESTADIOS
FASES
Profase I
leptoteno
cigoteno
paquiteno
diploteno
diacinesis
Metafase I
Anafase I
Telofase I
Aquí no hay interfase, el ADN no se duplica
Profase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II
Profase I
Período leptonémico (leptoténico)
Leptoténico viene de dos palabras
griegas : leptos, delgado y nema,
filamento; es decir, la cromatina se
Período cigonémico (cigoténico)
Cigonémico viene de la palabra
griega cygon, que significa adjunto.
Los cromosomas homólogos se
alinean y se aparean, proceso
llamado sinapsis, conformando una
estructura denominada complejo
sinaptonémico,
especialmente
nítida en relación directa con la
envoltura nuclear. El apareamiento
es muy exacto y específico, se
produce cromómero por cromómero
entre los pares homólogos. Cada
brazo está conformado por 2
cromátidas hermanas en cada
homólogo.
Meiosis
Se
considera
al
complejo
sinaptonémico como la estructura
básica del apareamiento de los
cromosomas homólogos meióticos.
Es evidente que el alineamiento de
las moléculas de ADN debió haber
empezado durante el período
anterior, pero es en este período en
que se hace visible. Aquí se utiliza
el término de tétrata para designar
el complejo formado por las 4
cromátidas. El final de la sinapsis
marca el final del cigonema e inicio
del paquinema..
La recombinación génetica o
crossing-over
(llamado
también
entrecruzamiento). Este proceso
consiste en un intercambio de
segmentos de cromátidas nohermanas de los cromosomas
homólogos, intercambio que se
efectúa mediante una ruptura y una
reunión
física
del
material
cromosómico.
Cromátidas de
un bivalente
Envoltura nuclear
nucléolo
Período paquinémico (paquiténico)
Período diplonémico (diploténico)
El nombre viene de la palabra
griega pachus, que significa grueso.
Es el período más largo que los
anteriores, ya que si el leptonema y
cigonema puede durar algunas
horas, el paquinema dura días o
semanas. En este período, los
cromosomas
homólogos
se
mantienen estrechamente unidos y
ocurre entre ellos un proceso muy
importante:
Se inicia la separación de los
cromosomas que están en sinapsis,
quedando asociadas solo las
cromátidas que han experimentado
la recombinación genética. Estos
puntos específicos se unión se
llaman quiasmas. Es el período
más largo de la profase, ya que
puede durar semanas, meses o
años.
Meiosis
Micrografía que muestra un bivalente con tres quiasmas (flechas)
Los cromosomas adoptan una
configuración especial; cromosomas
plumados o en escobilla, debido a
que las fibras de cromatina forman
asas pareadas unidas a un eje
común.
Este
esqueleto
axial
contiene ADN con proteínas, siendo
inactivo en la transcripción. En la
base de las asas existe una
condensación formada por ADN y
proteínas
llamada
cromómero.
Asociado a las asas de ADN, existe
ARN
y
proteínas,
que
le
proporcionan una variedad de
formas al microscopio.
Período diacinema (diacinesis)
De griego dia que significa a través,
es decir, hilos que se extienden a
través del citosol. En este período
los cromosomas se preparan para
unirse a las fibras del huso. Los
cromosomas alcanzan su máxima
condensación, los bivalentes llegan
a ser cortos y gruesos.
Los quiasmas son evidentes,
aunque tienden a desaparecer y los
bivalentes individuales llegan a estar
relativamente
separados.
La
desaparición de los quiasmas se
produce por un deslizamiento a lo
largo del cromosoma, proceso
llamado
terminalización.
El
diacinema
termina
con
la
desaparición de los nucléolos, la
degradación de la envoltura nuclear
y la movilización de las tétratada
hacia la placa metafásica.
Meiosis
METAFASE I
ANAFASE I
Los pares homólogos forman 2
planos ecuatoriales, es decir, ambas
cromátidas del par homólogo se
encuentran orientados hacia el
mismo polo. Los cinetocoros de las
cromátidas
hermanas
están
orientados en la misma dirección,
así, el plano que pasa por los
cinetocoros es perpendicular a las
fibras del huso (en mitosis, los
cinetocoros de cada par homólogo
miran en dirección contraria). Los
microtúbulos del mismo polo se
unen a cromátidas hermanas.
Entonces,
ambas
cromátidas
(diada) de un cromosoma se
encuentran unidas a las fibras del
huso de un polo determinado.
Se inicia con la segregación de las
diadas (dos cromátidas de un par
de cromosomas homólogos) unidas
por un par de cinetocoros, hacia los
polos. Aparentemente cada célula
hija es haploide porque evidenciará
23 cromosomas, pero no hay que
olvidar que cada cromosoma es
DOBLE.
La orientación de los bivalentes es al
azar, esto significa que las células
hijas tendrán un 50 % de
posibilidades
de
obtener
un
bivalente materno o paterno.
Cada diada contiene 2 cromátidas
y cada cromátida corresponde a una
molécula de ADN; por consiguiente,
en este momento existe una
cantidad de ADN igual a la célula
original, es decir, aún no se ha
logrado la verdadera haploidía
nucleoproteica.
Meiosis
En ocasiones anormales, puede
movilizarse hacia un polo la tétrada
completa,
este
fenómeno
se
denomina no disyunción y se
apellida primaria porque ocurre en
la primera división meiótica. El
resultado de esta segregación
anormal será un cromosoma extra
en alguna de las células que
terminan
la
meiosis
y,
por
consiguiente,
una
célula
con
deficiencia de un cromosoma. Más
detalles en Aplicación clínica, al final
Normal
TELOFASE I
En muchas especies, incluyendo el
hombre, esta etapa es breve y los
núcleos pasan directamente a la
profase II, o aún, a metafase II. El
estadio entre las dos divisiones se
llama intercinesis, caracterizándose
por su corta duración. La envoltura
nuclear puede o no reconstruirse.
No disyunción
SEGUNDA DIVISION MEIOTICA
Gametos con
cromosomas
normales
Gameto con Gameto con
cromosoma cromosoma
extra
de menos
La meiosis II es descrita generalmente como una división mitótica,
debido a que sus etapas son
similares a los eventos convencionales de distribución cromosómica de una mitosis. Así, en la
metafase II los cromosomas con dos
cromátidas se ubican en un solo
plano en el ecuador de la célula.
Meiosis
Luego, en la anafase II, se separan
las cromátidas migrando hacia cada
uno de los polos. Termina con la
telofase II cuando las cromátidas
(ahora
llamadas
cromosomas)
quedan
encerradas
por
una
envoltura nuclear que se ha
reorganizado. Los productos de esta
segunda
división
son
células
haploides tanto en cromosomas
como en moléculas de ADN.
Espermatogénesis
Es el proceso de formación de los
gametos
masculinos
llamados
espermatozoides que ocurre en los
tubos seminíferos de los testículos.
Cuando nace un niño, sus
testículos
contienen
cordones
seminíferos formados por dos tipos
celulares : espermatogonias y
células de Sertoli. Al llegar la
pubertad,
las
espermatogonias
inician un proceso de división
mitótica y crecimiento que dará lugar
a células grandes denominadas
espermatocito I. Esta célula viene
recién de un período S de un ciclo
celular, por lo tanto, contiene :
⇒ 46 cromosomas dobles
⇒ 92 cromátidas
⇒ 92 moléculas de ADN
Cuando ocurre la primera división
meiótica, este espermatocito I se
divide en dos células de igual
tamaño llamadas espermatocito II.
Cada una de ellas contiene :
⇒ 23 cromosomas dobles
⇒ 46 cromátidas
⇒ 46 moléculas de ADN
Como se observa, al comparar
estas cantidades con una célula
normal (46 cromosomas y 46
moléculas de ADN), NO se ha
logrado aún la reducción en la carga
genética.
Seguidamente, estos espermatocitos II se dividen a través de la
segunda división meiótica originando
dos células de igual tamaño
denominadas espermátidas Cada
una de ellas contiene :
⇒ 23 cromátidas (cromosomas)
⇒ 23 moléculas de ADN
Por último, a través de un proceso
de diferenciación celular, estas
espermátidas sufren una transformación compleja para convertirse en
espermatozoides. Aquí no hay
ningún tipo de división celular. Por
otro lado, en cada una de las
divisiones mencionadas anteriormente, las células quedan unidas
por puentes intercelulares, lo que
deduce que ocurrió una citocinesis
incompleta.
Meiosis
Espermatogénesis
46
92
92
Espermatocito I
46 cromosomas dobles,
92 cromátidas
92 moléculas de ADN
Meiosis I
23
46
46
Espermatocito II
23
46
46
Meiosis II
23
23
23
23
Espermátidas
23
23
Diferenciación
Esper matozoides
23
23
Meiosis
Ovogénesis
46
92
92
Ovocito I
Detenido en Profase I
46 cromosomas dobles,
92 cromátidas
92 moléculas de ADN
Meiosis I
23
46
46
Ovocito II
(Se completa un poco
antes de la ovulación)
23
23
46
46
46
46
Primer cuerpo polar
Detenido en Metafase II
Meiosis II
23
23
Ovulo
23
23
23
23
(Se completa en fecundación)
23
23
23
23
23
23
23
Segundos cuerpos polares
Meiosis
Ovogénesis
Es el proceso de formación de los
gametos femeninos que ocurre en
los ovarios.
Cuando nace una niña, sus ovarios
ya contienen los ovocitos I(*)
detenidos en el período de
diacinesis de la profase I. Es decir,
que la serie de divisiones mitóticas
que llevaron a las ovogonias a
producir los ovocitos I se produjo en
su etapa fetal. Esta célula viene
recién de un período S de un ciclo
celular, por lo tanto, contiene :
⇒ 46 cromosomas dobles
⇒ 92 cromátidas
⇒ 92 moléculas de ADN
Al llegar la pubertad, se inician los
ciclos menstruales y con ello las
ovulaciones. Un poco antes de
producirse una ovulación, el ovocito
I completa la primera división
meiótica convirtiéndose en dos
células de distinto tamaño : la más
grande se denomina ovocito II y la
más pequeña, primer cuerpo polar.
El propósito de esta citocinesis
desigual es conservar en una célula
la mayor cantidad de nutrientes que
permita el desarrollo durante sus
primeras etapas. El propósito del
primer cuerpo polar es eliminar un
juego de cromosomas sobrantes. En
resumen, la célula ovulada es un
ovocito II.
(*) también suelen llamarse oocitos
Este ovocito II ha avanzado en la
segunda división meiótica hasta la
metafase II y tiene dos destinos :
puede o no puede ser fecundado por
un espermatozoide. En caso de no
ser fecundado, degenerará al cabo
de unas 24 a 36 horas. En el caso
de ser fecundado, completa la
segunda
división
meiótica,
produciendo dos células de diferente
tamaño : la más grande se
denomina óvulo y la más pequeña
segundo cuerpo polar.
En el momento en que la
membrana de un espermatozoide
toca la membrana del ovocito II se
completa la segunda división
meiótica. Como una forma de
impedir que otros espermatozoides
penetren al óvulo, se ha detectado
un aumento en los niveles de Ca+2
que produce una acumulación de
vesículas debajo de la membrana y
que al ser exocitadas alteran el
espacio extracelular bloqueando la
entrada de otros espermatozoides.
Otra consecuencia de los elevados
niveles de Ca+2 es que activa los
sistemas
de
proteólisis
que
degradan tanto la ciclina B como el
Mos. La inactivación del MPF
conduce a la completación de la
segunda división meiótica, con una
citocinesis asimétrica.
La fusión de los pronúcleos
femenino y masculino restablece la
diploidía. Esta célula se llama cigoto
Meiosis
En el caso de la ovogénesis, una
no-disyunción en la primera o en la
segunda división meiótica, resultará
siempre un óvulo anormal (n+1 ó
n-1).
Aplicaciones clínicas
En el humano, el número normal
de cromosomas es de 46 agrupados
en 22 pares de autosomas y un par
de cromosomas sexuales llamados
gonosomas. El contenido de
cromosomas de un varón se puede
expresar en la siguiente fórmula
cariotípica 46,XY y
el de una
hembra en 46,XX
Hay casos en que los cromosomas
homólogos no se separan durante la
meiosis I ó las cromátidas hermanas
no se separan durante la meiosis II.
En cualquier caso, los gametos
resultantes contendrán un cromosoma extra o uno de menos.
En el caso de ocurrir una nodisyunción en la meiosis I de la
espermatogénesis, todos los espermatozoides resultarán anormales,
ya que la mitad de ellos contendrán
un cromosoma de más y la otra
mitad uno de menos.
Si ocurre una no-disyunción en la
meiosis II, la mitad de los
espermatozoides resultará normales
y la otra mitad anormales (n+1 y n-1)
Para comprobar lo expresado
anteriormente, rellene los círculos
con las figuras cromosómicas
correspondientes a la espermatogénesis.
Meiosis I
Meiosis II
Exprese
ahora
con
dibujos
similares, lo correspondiente a la
ovogénesis.
Meiosis
Ahora bien, si uno de esos
gametos n+1 su fusiona con un
gameto normal resultará un cigoto
con tres cromosomas de la misma
clase, lo cual se denomina una
trisomía, que puede ser autosómica
o gonosómica, según se trate de 3
cromosomas autosómicos o 3
cromosomas sexuales.
Ahora viene un ejercicio. Muestre
con esquemas similares a la página
anterior, cómo podría obtenerse una
trisomía 21 y cómo podría obtenerse
un sindrome de Klinefelter.
Entre las trisomías autosómicas
más
frecuentes
se
pueden
mencionar :
• trisomía 21, conocida como el
sindrome de Down, presente en los
niños mongólicos. Su fórmula
cariotípica puede ser 47,XY+21 ó
47,XX+21, dependiendo si es varón
o hembra, respectivamente.
• trisomía 18, conocida como el
sindrome de Edwards, siendo su
fórmula 47,XY+18 ó 47,XX+18, si es
varón o hembra.
• trisomía 13, sindrome de Patau,
con fórmula 47,XY+13 ó 47,XX+13
si es varón o hembra.
Cuando se trata de gonosomas,
los casos existentes son :
• sindrome de Klinefelter : 47,XXY
• sindrome doble Y : 47,XYY
• sindrome triple X : 47,XXX
Para complementar este ejercicio,
averigue cuáles son algunas de las
características patológicas de estos
sindromes mencionados