MEIOSIS DIVISIÓN CELULAR POR MEIOSIS: DESCRPCIÓN MORFOLÓGICA Y GENÉTICA DE LA SECUENCIA DE ACONTECIMIENTOS DE LAS ETAPAS DEL PROCESO
LE 13-3
Par de cromosomas hom贸logos
Centr贸mero Crom谩tida hermana
5 碌m
LE 13-4
Key
2n = 6
Conjunto materno de cromosomas(n = 3) Conjunto paterno de cromosomas(n = 3)
Dos cromรกtidas hermanas de un cromosoma replicado Centrรณmero
Dos cromรกtidas no hermanas en un par homรณlogo
Par de cromosomas homรณlogos
LE 13-5 Key
Haploide gametes (n = 23)
Haploid (n)
Ovulo (n)
Diploid (2n)
Esperma tozoide(n) MEIOSIS
Ovario
FERTILIZATION
Testiculo Diploide zigoto (2n = 46)
Mitosis y desarrollo
Adultos diploides pluricelulares(2n = 46)
LE 13-7 Interphase Par de cromosomas homólogos en una Célula progenitora diploide
los cromososmas se replican Par de cromosomas homólogos replicados
Cromátidas hermanas
Célula diploide Con cromosomas replicados
Meiosis I
Los cromosomas Homólogos Se separan Célula haploide con cromosomas replicados Meiosis II Las cromátidas hermanas se separan
Células diplide con cromosmas no replicados
ETAPAS DE DE LA LA MEIOSIS MEIOSIS ETAPAS Después de que los cromosomas se
replican en la interfase, la célula diploide se divide dos veces y da origen a cuatro células hijas haploides. Aquí se muestra solo un par de cromosomas homólogos, que para mayor simplicidad se dibujan siempre en estado condensado, normalmente no se encuentran condensados durante la interfase.
ETAPAS ETAPAS DE DE LA LA MEIOSIS MEIOSIS
LE 13-8aa
INTERPHASE MEIOSIS I: separaci贸n de cromosomas hom贸logos ANAPHASE I
Centrosomas (pares de centriolos)
Cromatina
Chromosomes duplicate
Envoltura nuclear
LE 13-8ab
MEIOSIS I:Separación de cromosomas homólogos METAPHASE I
PROPHASE I
Centrómero con cinetocoro Cromátidas hermanas
ANAPHASE I
Cromátidas hermanas permanecen unidas
Quiasmas Metaphase plate
Spindle
Tetrada
Homologous chromosomes (red and blue) pair and exchange segments; 2n = 6 in this example
Microtúbulo adherido al cinetocoro
Los cromosomas homólogos se separan Tetrads line up Pairs of homologous chromosomes split up
LE 13-8b
MEIOSIS II:Separación de cromátidas hermanas TELOPHASE I AND CYTOKINESIS
PROPHASE II
Surco de segmentación
Se forman dos células ; los cromosomas todavía son dobles
METAPHASE II
ANAPHASE II
Separación de Cromátidas hermanas
TELOPHASE II AND CYTOKINESIS
Formación de células hijas haploides
Durante otro ciclo de división celular, las cromátidas hermanas finalmente Se separan; se originan cuatro células hijas haploides, que contienen cromosomas únicos
DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS SINAPSIS Y ENTRECRUZAMIENTO. TÉTRADAS SOBRE LA PLACA METAFÁSICA. SEPARACIÓN DE LOS HOMÓLOGOS
LE 13-9 MITOSIS
MEIOSIS QUIASMA SITIO DEL ENTRECRUZAMIENTO)
CÉLULA PROGENITORA)
MEIOSIS I
PROFASE
PROFASE i REPLICACIÓN CROMOSÓMICA
RREPLICACIÓN CROMÓSÓMICA
CROMOSOMAS DUPLICADOS DOS CROMÁTIAS HERMANAS
2n = 6
CROMOSOMAS SITUADOS EN LA PLACA METAFÁSICA
METAFASE
ANAFASE TELOFASE
TETRADA FORMADA POR LA SINAPSIS DE LOS CROMOSOMAS HOMÓLOGOS
LAS CROMÁTIDAS HERMANAS SE SEPARAN DURANTE LA ANAFASE
2n CÉLULAS HIJAS DE LA MITOSIS
TETRADAS UBICADAS EN LA PLACA METAFÁSICA
LOS HOMÓLOGOS SE SEPARAN DURANTE LA ANAFASE LAS CROMÁTIDAS HERMANAS PERMANECEN JUNTAS
METAFASE
ANAFASE I TELOFASE Haploide n=3 CÉLULAS HIJAS DE LA MEIOSISI
2n
MEIOSIS II
n
n
n
n
CÉLULAS HIJAS DE LA MEIOSIS II LAS CROMÁTIDAS HERMANAS SE SEPARAN DURANTE LLA ANAFASE II
PROPIEDAD
MITOSIS
MEIOSIS
DNA DURANTE LA REPLICACIÓN INTERFASE DIVISIONES UNA
DURANTE LA INTERFASE
SINAPSIS CROSSING OVER NÚMERO DE CÉLULAS HIJAS
PROFASE I AL FORMARSE TÉTRADAS CUATRO HAPALOIDE (N)
FUNCIÓN EN EL ORGANISMO
NO SE PRODUCE
DOS
DOS DIPLOIDE (2N) ORGANISMO PRODUCE A PARTIR DEL GAMETOS CIGOTO
LE 13-10
Key CROMOSOMAS MATERNOS
Possibility 1
Possibility 2
CROMOSOMAS PATERNOS Dos disposiciones igualmente probables de cromosomas en la Metafase I
Metafase II
CĂŠlulas hijas Combinacion 1
Combinacion 2
Combinacion 3
Combinacion 4
LE 13-11
CromĂĄtidas no hermanas
Profase I meiosis
Tetrada
Quiasma sitio del entrecru zamiento Metafase I
Metafase II
CĂŠlulas hijas
Cromosomas recombinantes
RESULTADOS DEL ENTRECRUZAMIENTO DURANTE LA MEIOSIS VARIACIÓN VARIACIÓN GENÉTICA GENÉTICA EN EN LAS LAS POBLACIONES POBLACIONES
DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN DETALLADA DETALLADA DE DE LAS LAS FASES FASES DE DE LA LA MEIOSIS MEIOSIS PROFASE I.- La profase de la primera división
meiótica es larga y compleja, comprende cinco estadios sucesivos que corresponden cada uno a una etapa de la evolución estructural del material cromosómico. Durante la misma se suceden los acontecimientos más característicos de la meiosis: los cromosomas se aparean y transcurre la recombinación. La envoltura nuclear permanece intacta, pero desaparece al final, al mismo tiempo que se desintegra el nucléolo y se forman los microtúbulos del huso.
PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA
Leptotene: Marca el comienzo de la profase I, cuando los cromosomas se han acortado y ensanchado lo suficiente para hacerse visibles, aunque no se distinguen las dos cromátidas de cada cromosoma, que permanecerán estrechamente unidas hasta el final de la profase I. Se observa que los extremos de cada cromosoma se encuentran unidos a la superficie interna de la envoltura nuclear por sus extremos o telómeros.
Frecuentemente los cromosomas leptoténicos poseen una orientación definida y una polarización en dirección a los centríolos.
PRIMERA DIVISIÓN DIVISIÓN PRIMERA MEIÓTICA MEIÓTICA
Cigotene: Comienza cuando los cromosomas homólogos empiezan a aparearse hasta alinearse, punto por punto, en toda su longitud. Este proceso se llama sinapsis y tiene lugar mediante la formación de una estructura proteica entre ambos cromosomas homólogos denominada complejo sinaptonémico.
Este complejo permite la yuxtaposición de cada gen con su homologo, situado en el cromosoma opuesto, de modo que el resultado es la formación de tétradas (cuatro cromátidas) o cromosomas bivalentes.
PRIMERA PRIMERA DIVISIÓN DIVISIÓN MEIÓTICA MEIÓTICA
Paquitene: Se completa el apareamiento entre los cromosomas homólogos. Ocurre una contracción longitudinal que da lugar a la formación de filamentos más cortos y gruesos. Las cromátidas de ambos cromosomas permanecen estrechamente unidas, tiene lugar el proceso de sobrecruzamiento o crossing-over entre cromátidas no hermanas, es decir, el intercambio de fragmentos cromatídicos pertenecientes a homólogos distintos. La consecuencia de este intercambio es la recombinación genética, ya que a partir de este momento los cromosomas no son completamente paternos o maternos, puesto que sus cromátidas están formadas por segmentos alternantes paternos o maternos.
PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA
DIPLOTENE En el estadio de diplotene cada cromosoma actúa como si experimentase una repulsión frente al homólogo, al que estaban intimamente apareado, desaparece el complejo sinaptonémico. Se producen separaciones perfectamente visibles entre cromosomas homólogos excepto para regiones específicas en las que parece haberse producido un verdadero entrecruzamiento físico entre cromátidas homólogas. Estas zonas cruzadas o quiasmas son uniones en forma de X entre los cromosomas, representan la manifestación citológica de un intercambio de secuencias que se produce entre las moléculas de ADN de las dos cromátidas homólogas. Sobrecruzamiento o entrecruzamiento es el fenómeno genético de intercambio o recombinación que se produce a nivel molecular.
PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA Diacinesis: Los cromosomas adoptan la configuración más compacta, lo que permite apreciar por primera vez las cromátidas de cada cromosoma. Hasta ahora los cromosomas homólogos no evidenciaban sus cromátidas, a partir de este momento se distinguen las dos cromátidas de cada homólogo, denominándose al conjunto tétrada. Al final de esta fase desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo, se forma el huso entre los diplosomas y empiezan a formarse los microtúbulos cinetocóricos.
PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA
PREMETAFASE I.Ruptura de la envoltura nuclear simultáneamente en muchos puntos. Los complejos centriolares se encuentran situados en posiciones diametralmente opuestas. A nivel de los cromosomas se diferencian los cinetócoros, se hacen funcionales, originándose los microtúbulos cinetocóricos. Los cromosomas homólogos migran hacia el plano ecuatorial
•
METAFASE I.Los cromosomas alcanzan la máxima condensación. Los pares de cromosomas homólogos se sitúan en el plano ecuatorial del huso, dando lugar a la placa metafásica formada por pares de cromosomas homólogos. Los diferentes bivalentes se orientan en formas independientes, por lo que estarán orientadas hacia un mismo polo a la vez centrómeros paternos y maternos. Además de la variabilidad que genera el sobrecruzamiento, la separación de los cromosomas homólogos de distinto origen, aumenta ésta.
PRIMERA DIVISIÓN DIVISIÓN PRIMERA MEIÓTICA MEIÓTICA ANAFASE I. Separación de cromosomas homólogos, de forma que cada uno de ellos emigra a polos opuestos. En la anafase hay separación independiente de los cromosomas paternos y maternos, debido a su disposición de los bivalentes en la metafase, hay en la anafase segregación independiente de los centrómeros paternos y maternos.
TELOFASE I.Comienza tan pronto como los grupos anafásicos llegan a sus respectivos polos. Durante este período se regenera la envoltura nuclear alrededor de cada núcleo y desaparecen las fibras del huso de modo simultáneo, citocinesis, resultando dos células hijas haploides con n cromosomas. Sus cromosomas experimentan una ligera descondensación y entran en una breve interfase(intercinesis) en la que no tiene lugar la síntesis de ADN. Al cabo de poco tiempo cada núcleo se prepara para continuar con la segunda división de la meiosis. La intercinesis en ocasiones no se produce y la telofase de la primera división se encadena con la profase o la premetafase de la segunda división.
SEGUNDA SEGUNDA DIVISIÓN DIVISIÓN MEIÓTICA MEIÓTICA A una corta profase sigue la formación del huso que marca el comienzo del siguiente estadio. En la metafase el número de cromosomas es la mitad del número somático. Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial, los centrómeros se dividen y las dos cromátidas hijas se dirigen a los polos opuestos durante la anafase II. Como en esta división se han separado las mitades longitudinales (cromátidas) de cada cromosoma paterno, cada uno de los cuatro núcleos de la telofase II tendrá una cromátida, que ahora se denomina cromosoma. Como consecuencia del sobrecruzamiento los cromosomas no suelen estar compuestos enteramente por cromosomas paternos o maternos sino por segmentos alternados de cada uno. De este modo, la meiosis es un mecanismo destinado a la distribución de las unidades hereditarias o genes permitiendo su recombinación independiente y al azar. Si este proceso no ocurriera la evolución de las especies se habría suspendido por tener cromosomas inalterados y la naturaleza viviente estaría privada de su diversidad característica.
SIGNIFICADO SIGNIFICADO BIOLÓGICO BIOLÓGICO DE DE LA LA MEIOSIS MEIOSIS EN EN RELACIÓN RELACIÓN CON CON LA LA REPRODUCCIÓN REPRODUCCIÓN SEXUAL SEXUAL Y Y CICLO CICLO VITAL/BIOLÓGICO VITAL/BIOLÓGICO EN EN EL EL QUE QUE SE SE PRODUCE PRODUCE
CICLOS BIOLÓGICOS SEGÚN LA MEIOSIS
LE 13-6
Key Haploid Diploid n
Gametes
n Mitosis
n MEIOSIS
n FERTILIZATION
Zygote 2n Mitosis
Mitosis n
n
Mitosis n
Spores Gametes MEIOSIS
2n
n
2n
n
Mitosis
n
n
n Gametes
n
FERTILIZATION MEIOSIS 2n Mitosis
Zygote
FERTILIZATION 2n
CICLOS BIOLÓGICOS SEGÚN LA MEIOSIS DIPLOHAPLONTE DIPLOHAPLONTE
LE 13-6b
Key Haploide Diploide Organismo multicelular Haploide(gametofito) Mitosis n
n
Mitosis
Esporas MEIOSIS 2n Organismo Multicelular Diploide (esporofito)
n
n
n
Gametos FERTILIZACIĂ“N
2n Mitosis
Plantas y algunas algas
Cigoto
CICLOS BIOLÓGICOS HAPLONTE HAPLONTE
LE 13-6c
Key Haploide Diploide Organismo multicelular haploide Mitosis
Mitosis
n
n
n
n
Gametos MEIOSIS
n
FERTILIZACION 2n Cigoto
MayorĂa de los hongos y algunos protistas
CICLOS BIOLÓGICOS DIPLONTE DIPLONTE
LE 13-5 Key
Haploide gametes (n = 23)
Haploid (n)
Ovulo (n)
Diploid (2n)
Esperma tozoide(n) MEIOSIS
Ovario
FERTILIZATION
Testiculo Diploide zigoto (2n = 46)
Mitosis y desarrollo
Adultos diploides pluricelulares(2n = 46)
ACTIVIDAD: CICLOS BIOLÓGICOS ROTULA LOS SIGUIENTES ESQUEMAS E INDICA QUE TIPO DE CICLO BIOLÓGICO SON SEGÚN LA MEIOSIS
LE 13-6
Key Haploid Diploid n
Gametes
n Mitosis
n MEIOSIS
n FERTILIZATION
Zygote 2n Mitosis
Mitosis n
n
Mitosis n
Spores Gametes MEIOSIS
2n
n
2n
n
Mitosis
n
n
n Gametes
n
FERTILIZATION MEIOSIS 2n Mitosis
Zygote
FERTILIZATION 2n
SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MEIOSIS EN RELACIÓN CON LA REPRODUCCIÓN SEXUAL En las especies que se reproducen
sexualmente, el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis y la fecundación explica la mayor parte de la variación que aparece en cada generación. Tres mecanismos que se originan en la reproducción sexual contribuyen a la variación genética: La distribución independiente de los cromosomas, el entrecruzamiento y la fecundación aleatoria.
DISTRIBUCIÓN INDEPENDIENTE DE LOS CROMOSOMAS La orientación de los pares homólogos de cromosomas en la metafase de la meiosis I. En la metafase I, los pares homólogos, que se componen de un cromosoma materno y uno paterno, se sitúan sobre la placa metafásica. Cada par se puede orientar sea con su homólogo materno o paterno, más cerca de un polo determinado: su orientación es aleatoria como el lanzamiento de una moneda. De esta manera, existe un 50% de probabilidad de que una determinada célula hija de la meiosis I, obtenga el cromosoma materno de un cierto par homólogo y un 50% de que reciba el cromosoma paterno. Debido a que cada par homólogo de cromosomas se ubica de forma independiente de los otros pares en la metafaseI, la primera división meiótica da como resultado que la distribución de lo homólogos materno y paterno de cada par en las células hijas se independiente de los demás pares. Esto se denomina distribución independiente, en el caso del hombre el número haploide es 23, por lo que las posibles combinaciones de cromosomas maternos y paternos en los gametos resultantes es 223 o alrededor de ocho millones.
ENTRECRUZAMIENTO El entrecruzamiento comienza en una fase muy temprana de la
profase I, a medida que los cromosomas homólogos se aparean sin cohesión en toda su longitud. Cada gen ubicado en un cromosoma se alinea con precisión con el gen correspondiente del homólogo. Es un proceso simple de entrecruzamiento, las moléculas de ADN de las dos cromátidas no hermanas, se rompen en el mismo lugar y luego se vuelven a unir al ADN de la otra. En efecto, los dos segmentos homólogos intercambian lugares o se entrecruzan para producir cromosomas con combinaciones nuevas de genes paternos y maternos. En los seres humanos se produce un promedio de uno a tres entrecruzamientos por cada par de cromosomas, según el tamaño del cromosoma y la posición de su centrómero.
FECUNDACIÓN FECUNDACIÓN ALEATORIA ALEATORIA La naturaleza aleatoria de la fecundación aumenta la
variación genética que se origina en la meiosis. En los seres humanos, cada gameto masculino o femenino representa una de aproximadamente ocho millones de combinaciones de cromosomas posibles, debido a la distribución independiente durante la meiosis. La fusión de un solo gameto masculino con un solo gameto femenino durante la fecundación producirá un cigoto con alguna de las aproximadamente 64 billones (8 millones x 8 millones) de combinaciones posibles diploides. Si calculas con exactitud, 223 x 223 en realidad son 70 billones, al añadir la variación obtenida por el entrecruzamiento, el número de posibilidades es verdaderamente astronómico.
LA LA PARASEXUALIDAD PARASEXUALIDAD EN EN LAS LAS BACTERIAS BACTERIAS COMO COMO MECANISMO MECANISMO DE DE INTERCAMBIO INTERCAMBIO GENÉTICO: GENÉTICO: CONJUGACIÓN, CONJUGACIÓN, TRANSDUCCIÓN TRANSDUCCIÓN Y Y TRANSFORMACIÓN TRANSFORMACIÓN Las bacterias presentan un proceso por el cual
elementos genéticos contenidos en dos genomas separados llegan a estar juntos dentro de una unidad: recombinación genética. De esta forma pueden originarse nuevos genotipos, estos elementos pueden capacitar al organismo para realizar funciones nuevas, permiten la variabilidad y la adaptación a ambientes cambiantes. En procariotas la recombinación genética implica la inserción en una célula receptora de un fragmento de DNA genéticamente distinto, procedente de una célula donadora, y la integración de este fragmento de DNA o de su copia en el genoma de la célula receptora. Mecanismos por los cuales el fragmento de DNA es transportado desde el donador al receptor:
CONJUGACIÓN CONJUGACIÓN
Es la transferencia de ADN entre una célula donadora y una célula receptora, a través de un contacto físico célula- célula. La célula que transmite la información genética se llama donador y la célula que recibe el material genético, el receptor. La capacidad de ser donador o receptor está determinada genéticamente. Las bacterias donadoras presentan un material genético adicional llamado factor F, que puede o no estar integrado en el cromosoma bacteriano. Se denominan bacterias F+, si este fragmento no está unido al cromosoma bacteriano Se denominan bacterias Hfr[1], si presentan este fragmento integrado en el cromosoma. Las bacterias receptoras carecen de este fragmento de ADN y se las denomina bacterias FEtapas del proceso: Apareamiento específico entre células F+ y F- o entre células Hfr y F- . Transferencia de un fragmento de ADN del donador al receptor. Recombinación genética entre el fragmento de ADN que ha entrado y el genoma de la célula receptora. Expresión del nuevo genotipo en la célula recombinante [1] Episoma, factor genético bacteriano que puede encontrarse como: elemento aislado en el citoplasma o como parte integrante de un cromosoma, el factor F es un episoma.
CONJUGACIÓN CONJUGACIÓN
TRANSFORMACIÓN TRANSFORMACIÓN Es la transferencia de ADN libre en el medio, a una célula receptora. El descubrimiento de este proceso fue uno de los acontecimientos más importantes de la biología, porque condujo a experimentos que probaron sin lugar a dudas que el ADN es el portador del material genético[1]. Este proceso requiere ADN libre en el medio, y ello es posible en la Naturaleza porque hay bacterias que lisan espontáneamente y liberan al medio fragmentos de su material genético. Las células que son capaces de tomar estos fragmentos de ADN libre se dice que son competentes.
Una vez introducidas estas moléculas de ADN deben aparearse con una porción homóloga de genoma de la bacteria receptora, e interaccionar de alguna manera para permitir la integración de los genes del ADN en el genoma receptor. [1] Consulte el tema Genética molecular. Apartado : reconstrucción histórica del descubrimiento del DNA como material hereditario.1928 Griffith.
TRANSFORMACIÓN
TRANSDUCCIÓN TRANSDUCCIÓN
Es la transferencia de ADN de una bacteria a otra por medio de un bacteriófago atenuado. Cuando un bacteriófago atenuado infecta una célula, se integra en el cromosoma huésped como un profago y se replica sincrónicamente con el cromosoma bacteriano. Esta bacteria que hospeda un profago, se denomina lisogénica porque, bajo condiciones apropiadas, el ADN del profago puede ser liberado del cromosoma de la bacteria e iniciar la fase lítica. Cuando el profago abandona el cromosoma bacteriano, puede llevar consigo genes de la bacteria ya que las rupturas no se producen siempre exactamente en los extremos del ADN del profago. Una vez finalizada la fase lítica, se liberan al medio los fagos que contienen, ahora, cada uno, junto a su material genético un fragmento del genoma de la bacteria huésped: estos fagos se denominan fagos transductores. Cuando un fago transductor infecte a otra bacteria introducirá en el ella el ADN bacteriano que lleva procedente de la otra célula. Este fragmento podrá ahora recombinarse con el cromosoma de la bacteria huésped y originar nuevos genotipos.
TRANSDUCCIÓN TRANSDUCCIÓN
FUENTES BIOLOGÍA CAMPBELL, BRUÑO, SANTILLANA, BIOLOGIA DE LOS MICROORGANISMOS BROCK