Unidad Técnico- Pedagógica Departamento de Ciencias Asignatura: Biología Profesora: Constanza Avilés Altieri Curso: II° Medio Guía Meiosis y Gametogénesis Nombre: ___________________ _______ Curs o: _________Objetivos: Esta guía tiene por objetivo repasar y ejercitar los conocimientos adquiridos con respecto a los procesos, fases, funciones y estructuras involucradas en l a mitosis y meiosis (reproducción celular). Habilidades: Recordar, reconocer, distinguir, explicar, aplicar. En esta guía encontrarás: -Información conceptual sobre determinados procesos biológicos. -Ítems de ejercicios de Selección Múltiple, de Desarrollo y de Análisis de Gráficos. I.MEIOSIS El proceso conocido como Meiosis es un tipo de división celular que ocurre solamente en las células germinales o sexuales . Este evento se caracteriza por tener: ySólo una duplicación de ADN (período S) yDos divisiones celulares consecutivas. Como resultado aparecen 4 células hijas con la mitad del número cromosómico de la especie, las cuales se conocen comocélulas haploides (n). Por esto, se le define como un proceso reduccional del material genético.Este proceso permite que ciertos tipos de células (como las sexuales o gametos ) sean haploides; de manera que cuando se fusionen en la fecundación originen un cigoto de material diploide (2n) , con el número cromosómico típico de la especie. La meiosis garantiza que las cuatro células haploides sean genéticamente diferentes entre sí y respecto de la célula progenitora, gracias a dos sucesos que ocurren durante esta división: a. Recombinación Génica (³Crossing-Over´): Durante la primera profase meiótica (profase I) hay intercambio de ADN entre cromosomas homólo gos, lo que se conoce como entrecruzamiento génico o ³crossing-over´, lo que asegura la recombinación de genes que ³saltan´ intercambiándose desde un homólogo a otro. b. Separación de los cromosomas al azar (Permutación Cromosómica): Los cromosomas migran hacia los polos, esta migración es completamente al azar, lo que asegura que todas. ETAPAS DE LA MEIOSIS
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- Información conceptual sobre determinados procesos biológicos.
- Ítems de ejercicios de Selección Múltiple, de Desarrollo y de Análisis de Gráficos.
I. MEIOSIS
El proceso conocido como Meiosis es un tipo de división celular que ocurre solamente en lascélulas germinales o sexuales. Este evento se caracteriza por tener:
y Sólo una duplicación de ADN (período S)
y Dos divisiones celulares consecutivas.
Como resultado aparecen 4 células hijas con la mitad del número cromosómico de la especie, lascuales se conocen como células haploides (n). Por esto, se le define como un proceso reduccional
del material genético.
Este proceso permite que ciertos tipos de células (como las sexuales o gametos) sean haploides;
de manera que cuando se fusionen en la fecundación originen un cigoto de material diploide (2n) ,
con el número cromosómico típico de la especie.
La meiosis garantiza que las cuatro células haploides sean genéticamente diferentes entre sí y
respecto de la célula progenitora, gracias a dos sucesos que ocurren durante esta división:
a. Recombinación Génica (³Crossing-Over´): Durante la primera profase
meiótica (profase I) hay intercambio de ADN entre cromosomas homólogos, lo quese conoce como entrecruzamiento génico o ³crossing-over´ , lo que asegura la
recombinación de genes que ³saltan´ intercambiándose desde un homólogo a otro.
b. Separación de los cromosomas al azar (Permutación Cromosómica): Loscromosomas migran hacia los polos, esta migración es completamente al azar, lo
La meiosis puede durar desde 24 hrs. en el hombre, hasta 40-45 años en la mujer; peroteóricamente (para su mejor estudio y comprensión), se le ha dividido en varias etapas:
a. Primera División Meiótica o Meiosis I: ³División Reduccional´
Profase I: Es la etapa más larga de la meiosis, y se divide en 8 sub-etapas (éstas, suelen tener
distintos nombres, que en este caso, no consideraremos pues el énfasis estará en los sucesos más queen la nomenclatura):
1) Los cromosomas se presentan laxos (sin máxima condensación); se ven como largos
filamentos, con estructuras esféricas dispuestas regularmente a lo largo de todos los
cromosomas, las que se denominan cromómeros. Estos segmentos laxos corresponden a
empaquetamientos menores de la fibra de cromatina.
2) Los cromosomas se acortan y engruesan. Luego, los cromosomas homólogos sereconocen por correspondencia de sus regiones de genes intercambiables (situados en
los cr omómer os).
3) Los telómeros (regiones distales) de los cromosomas permanecen asociados a lacarioteca, hasta que esta termine de desintegrarse hacia el final de la profase I.
4) Los cromosomas homólogos se aparean a todo lo largo, gracias al reconocimiento
cromómero a cromómero, formándose entre ambos el complejo sinaptonémico. La uniónde ambos homólogos se denomina sinapsis. La figura que forman los dos cromosomas
homólogos apareados se denomina cromosoma bivalente o tétrada y está constituida
por 4 cromátidas (2 de cada cromosoma).
5) Durante esta etapa, se produce el intercambio entre cromosomas homólogos, conocido
como entrecruzamiento o ³crossing-over ,́ también llamado recombinación genética.
Este evento de intercambio de genes o ³alelos´ entre cromosomas homólogos no siempre
ocurre; pero si sucede, es un aporte a la variabilidad génica de las células hijas
haploides.
6) Los cromosomas están más condensados y comienzan a separarse los homólogos, pero
permanecen unidos en los lugares donde hubo recombinación. A estos puntos se les
llaman ³quiasmas .́ Cada quiasma corresponde a la evidencia citológica de que ocurrió
un cr ossing-over (o sea, el proceso que ocurre a nivel molecular, deja un ³rastro´ o huellaa nivel cromosómico). A continuación, los centríolos comienzan a migrar hacia lospolos.
7) Los cromosomas se condensan al máximo y los quiasmas se hacen terminales,
manteniendo unidos a los homólogos. Desaparece la carioteca, los centríolos llegan a los polos, aparece el á ster y comienzan a formarse los husos (huso meiótico).
8) Con esto termina la profase I.
Metafase I: Se forman los husos a lo largo de la célula y las tétradas se ubican en el plano
ecuatorial (al medio de la célula). La disposición de los cromosomas es diferente a la de la mitosis,
ya que los homólogos se disponen ³a ambos lados´ del ecuador de la célula, a diferencia de como
ocurre en la metafase mitótica, donde están alineados ³sobre´ el ecuador.
Las distintas combinaciones de los cromosomas homólogos en el ecuador de la célula es lo que
abre la posibilidad de que siempre exista la permutación cromosómica, lo cual contribuye a generar nuevas combinaciones cromosómicas que dan origen a nuevas variantes celulares haploides hacia el
final del proceso; es decir, toda permutación es un aporte a la variabilidad génica de las células
hijas haploides.
Anafase I: Cada miembro del par de cromosomas homólogos ³migra´ al polo opuesto,
determinado según la distribución al azar tras la metafase I (permutación). Se produce la separaciónde los cromosomas homólogos. Nótese que en la mitosis se separan las cromátidas ³hermanas´, acá
se separan los ³homólogos´ (cambian de estructura, por ser tétradas; por ello el cambio de nombre).
Telofase I: El aparato meiótico (ásteres, husos, etc.) continua hacia la M eiosis II , donde no
desaparecen estos elementos, pero la carioteca inicial no reaparece sino sólo hasta el final de la
M eiosis II .
Se produce una primera Citodiéresis, originándose 2 células hijas con n cromosomas ycontenido 2c de ADN (pues son cromosomas dobles). En esta primera división meiótica se ha
reducido el número cromosómico, pero no el número de cadenas de ADN, lo cual si ocurrirá en lasegunda división meiótica.
Entre la primera y la segunda división meiótica hay una corta intercinesis (una breve interfase sinun período S, por ende, no se duplica el ADN) y en algunos casos, las dos células hijas pueden
permanecer unidas (como veremos más adelante con los Ovocitos).
b. Segunda División Meiótica o Meiosis II: ³División Ecuacional´
Esta etapa se denomina ecuacional debido a que se reparten las dos cromátidas hermanas
recombinadas entre las 4 células hijas. Esta etapa es más parecida a la mitosis.
Profase II: Prácticamente NO EXISTE. Una vez terminada la M eiosis I (y pasado la etapa de
intercinesis) la célula da comienzo a la metafase II.
Metafase II: Los cromosomas se ubican en el plano ecuatorial y están en su máxima
condensación. En este caso, los cromosomas están alineados sobre el ecuador de la célula, tal como
ocurre en la mitosis.
Anafase II: Se divide el centrómero y cada cromátida hermana ³migra´ hacia un polo opuesto dela célula, guiadas por los husos meióticos.
Telofase II: Se reconstituyen los núcleos de las células hijas (nuevas cariotecas) y despuéssobreviene una citodiéresis, que corresponde a un estrangulamiento de la célula por su porciónmedia, en donde interviene el citoesqueleto.
Al final de la segunda y última citodiéresis, se originan 4 células hijas con n cromosomas, cada
una (haploides) y un contenido c de ADN. Con ello, se ha producido la reducción del material
hereditario a la mitad (d iploidí a 2n, 2c / haploidí a n, c).
Una síntesis del proceso en esquema que nos resume toda la Meiosis sería:
4. Relaciona y describe los mecanismos de mitosis, meiosis y variabilidad génica, en el
proceso de la producción de células haploides (células sexuales o gametos).
II. GAMETOGÉNESIS
El proceso conocido como G ametogénesis es un mecanismo de especialización celular
característico de los linajes celulares que efectúan la producción de gametos o células sexuales para
una eventual reproducción sexual mediante esta células especializadas, las que suelen ser decarácter haploide en las mayoría de los seres vivos.
En los seres vivos se requiere de células haploides para asegurar que, durante la fecundación, la
f u sión de un solo par de células no genere mutaciones o aberr aciones genético-cr omosómicas; aun a
pesar de que existen seres vivos que pueden existir con una cantidad de cromosomas poli ploide (múltiples juegos de cromosomas).
Para el caso de los animales, la poliploidí a no es una opción muy frecuente y suele engendrar
individuos infértiles o no viables (con mutaciones letales). Pero, en el caso de ciertas especies (comoen plantas) se han observados individuos ³poliploides viables .́
La meiosis es la división que posibilita la gametogénesis y que, a su vez, es lo que evita la
poliploidía por adición de múltiples sets de cromosomas, mediante la generación de células sexuales
haploides o germinales, que en suma (por un evento de fecundación) restituyen la diploidía en un
nuevo individuo.
En los animales, la obtención de estas células germinales da cabida a dos posibles eventos:
- Un evento de división celular primordial de tipo gametogénico es la Espermatogénesis
(producción de esper matozoid es), que es propia de los machos de todas las especies.
- El otro evento gametogénico primordial es la Ovogénesis (producción de ovocitos), que es
propia de todas las hembras en cada especie animal.
ESPERMATOGÉNESIS y OVOGÉNESIS
El proceso conocido como E sper matogénesis es la producción, maduración y capacitación de
espermatozoides mediante una secuencia de producción en cadena de estas células germinales
haploides masculinas.
Estas provienen de una primera línea de células de carácter somático (inicialmente diploide) y
presentes únicamente en los tejidos reproductivos (órganos reproductores) de los animales.
Las espermatogonias son las diploides que efectúan mitosis para producir nuevas células
(espermatocito Iº) que luego puedan emprender una meiosis (espermatocito IIº), pasando a formar luego espermátidas (haploides) y finalmente espermatocitos o espermatozoides.
Los túbul i í dentro de los testícul s (en el caso de los mamíferos) son el sitio dondese produce la transici n (por meiosis) de células di ploides en hapl i es. Además, acá se lesdesarrollan ciertas estructuras especiali adasa los espermatozoides (como la ³cola´ o f lagelo), detal forma que estos puedan pasar a la siguiente par te de su especializaci n.
Figura 2: Esquema conceptual de un Espermat id e y cor te de un Te st ícul rotulado.En el epidí di o de los testículos se de jan madurando los espermatozoides que tardan cerca de 70
días en ³migrar´ desde los t bulos seminíferos (tras toda la meiosis) hasta esta estructura adyacente ala pared testicular. Aquí se les desarrolla la capacidad de almacenar enzimas lí ticas (tales como la H ial uronid a sa) en una vesícula similar a un lisosoma que se sit a en el extremo anter ior de la cabeza
de todos los espermatozoides: el acrosoma.
Figura : Patrón hormonal masculino para el control de la Espermat ogéne si s.
Las c lulas de Leydig en los te jidos colindantes de los t bulos seminíferos forman unabarrera cel ul ar que aísla a las c lulas de Sertoli que alo jan en su estructura a las gonias di ploides que danor igen a las espermátidas. Las células de Leydig producen laTestosterona necesar ia para que existala espermatogénesis, fomentando la actividad de las células de Sér toli y la de las gonias yespermátidas, que crecen desde las lí nea de las c lulas de Sértoli (en el borde de la pared de lost bulos seminíferos) hacia el lumen (centro o inter ior) del túbulo, a medida que van creciendo yformando el f lagelo ( er e squema s a continuaci
El proceso conocido como Ovogéne si s es el mecanismo por el cual se obtienen los gametosfemeninos denominados Ovocitos (haploides) a par tir de ³gonias´ di ploides (Oogonias).