Iván Ferrer Rodríguez, Ph.D. Catedrático

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1 Iván Ferrer Rodríguez, Ph.D. Catedrático Meiosis y el ciclo de vida sexual Capítulo 13 Reece, Urry, Cain, Wasserman, Minorsky, Jackson, 2009 Campbell Biology 9 th Edition

2 Objetivos Semejanza entre familiares El propósito de esta unidad es estudiar el proceso de meiosis y el ciclo de vida sexual. 2 Capítulo 12

3 Meiosis y el ciclo de vida sexual Qué significa herencia? Qué significa genética? 3

4 Meiosis y el ciclo de vida sexual Herencia es la transmisión de una característica de una generación a otra, de los padres a los hijos, pero nunca los progenitores y la progenie son idénticos porque hay variación genética. Genética es el estudio de la herencia y las variaciones hereditarias. Tiene impacto en: Medicina Manufactura de alimentos Manipulación del DNA implica un problema ético y social 4

5 Meiosis y el ciclo de vida sexual 5

6 Meiosis y el ciclo de vida sexual com/?p=2458 Terapia génetica 6

7 Manipulación genética 7

8 Manipulación genética 8

9 Manipulación genética 9

10 !Tienes los ojos de tu padre! Qué significa esta expresión? Será acaso que el padre le donó los ojos? El padre está ciego porque no tiene ojos? Qué es lo que el hijo tiene del padre? 10

11 !Tienes los ojos de tu padre! Qué es lo que el hijo tiene del padre? Lo que heredó. Heredamos miles de genes del padre y miles de genes de la madre, éstos constituyen el genoma. Los genes son segmentos de DNA, secuencias específicas de nucleótidos en el DNA. Repasar los siguientes términos: DNA, macromolécula, polímero, monómero y la Figuras 5.26 y

12 !Tienes los ojos de tu padre! La información heredada es pasada de los padres a los hijos en forma de código. 12

13 !Tienes los ojos de tu padre! La información heredada es pasada de los padres a los hijos en forma de código Trabajo de grupo #1 Analice la siguiente palabra: carro Qué le viene a la mente? Tienen un minuto 13

14 !Tienes los ojos de tu padre! La información heredada es pasada de los padres a los hijos en forma de código Analice la siguiente palabra: carro Qué le viene a la mente? En que se parece un carro a la palabra carro? No se parecen en nada. Sin embargo, para usted una (la palabra carro) significa la otra (la imagen del carro). 14

15 Cómo se hereda la información? La información contenida en los genes que se heredan del padre codifican para: El color de la piel u ojos La forma de los ojos o nariz La estatura Forma de las orejas Características similares a las del padre La transmisión de las características depende de que el DNA (A, T, G, C) se pueda replicar (el padre no se puede quedar sin sus genes). En los animales y las plantas, las células que pasan los genes de una generación a otra son los gametos. 15

16 Cómo se hereda la información? Los gametos (óvulo y espermatozoide) son las células sexuales que permiten que ocurra reproducción sexual. El DNA de la célula eucariota está dividido en cromosomas en el núcleo. Los seres humanos tienen los siguientes cromosomas: 46 en las células somáticas (células del cuerpo). 23 en las células sexuales (óvulos y espermatozoides). Un cromosoma puede tener cientos o miles de genes. La región del cromosoma donde se localiza el gene se conoce como el locus. 16

17 Cómo se hereda la información? Locus genético Locus Audi 17

18 Cómo se hereda la información? Locus genético Cromosoma 18

19 Reproducción asexual de la hidra Animal acuático multicelular simple que se reproduce por gemación (asexualmente). El nuevo individuo se desprende del padre. Reproducción asexual implica que un solo individuo es el padre y pasa a la progenie una copia de todos sus genes. 20 La progenie es idéntica al padre, no hay variación entre padre e hijo, excepto si hay mutaciones.

20 Cómo compran la reproducción sexual y la asexual? Mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen que genera diversidad genética. La reproducción asexual resulta en la formación de un clono, un grupo de individuos que son idénticos genéticamente. 21 La reproducción sexual resulta en mucha más variedad que la reproducción asexual.

21 Identifique los hijos de cada familia Padres Hijos 22

22 En las dos familias: Esta variación genética que se observa entre padre e hijos se explicar a través del ciclo de vida sexual descrito en la Figura Ciclo de vida sexual es la secuencia de etapas en el historial reproductivo de un organismo, desde la concepción hasta la producción de progenie, o sea de una generación a otra.

23 El ciclo de vida humano Cada célula del cuerpo contiene 23 pares de cromosomas: 22 pares de autosomas 1 par de cromosomas sexuales Estas células del cuerpo son denominadas diploides. Diploide quiere decir que tienen doble set de cromosomas. El estado diploide se representa como 2n (2n=46) en células diploides humanas. 24

24 El ciclo de vida humano Las células sexuales (óvulos y espermatozoides) se producen en las gónadas (ovarios y testículos) mediante meiosis. En meiosis se reduce a la mitad el número de cromosomas. Cada célula sexual o gameto tiene 22 autosomas y un cromosoma del sexo X ó Y. En total, las células sexuales tienen 23 cromosomas. 25 Una célula con un solo set de cromosomas se conoce como haploide.

25 El ciclo de vida humano El número de cromosomas en estado haploide se representa con la letra n (n=23 en células haploides humanas). La unión de los gametos se llama fecundación o singamia. La célula que resulta se llama cigoto y es diploide (2n=46). El cigoto pasa por mitosis hasta producir un organismo multicelular. 26 Los gametos NO se producen por mitosis, lo hacen por meiosis.

26 Tres ciclos de reproducción sexual 27

27 Tres ciclos de reproducción sexual (a) Animales Meiosis da origen a los gametos. Los gametos son las únicas células haploides. Los gametos se unen en fecundación y dan origen a un cigoto diploide. El cigoto se reproduce por mitosis y se forma un organismo multicelular diploide. 28 En el organismo multicelular se producen gametos mediante meiosis.

28 Tres ciclos de reproducción sexual (b) Mayoría de los hongos y algunas algas Los gametos se unen para formar un cigoto diploide (2n). El cigoto pasa por meiosis y da origen a células haploides. Las células haploides pasan por mitosis y dan origen a un organismo multicelular haploide. El organismo multicelular haploide produce gametos mediante mitosis. 29

29 Tres ciclos de reproducción sexual (c) Plantas y algunas algas Incluye etapas multicelulares haploides y diploides. La etapa diploide multicelular se conoce como esporofito (2n). El esporofito pasa por meiosis y produce células haploides (esporas). Las esporas se reproducen por mitosis y originan un organismo multicelular haploide (gametofito). 30

30 Tres ciclos de reproducción sexual (c) Plantas y algunas algas El gametofito pasa por mitosis y origina gametos. Los gametos se unen y se forma un cigoto diploide. El cigoto diploide pasa por mitosis y se convierte en un organismo multicelular diploide (esporofito). 31

31 Ciclo de vida sexual en humanos Células somáticas tienen 46 cromosomas observables en el microscopio de luz, desde la profase hasta anafase. Los cromosomas difieren en tamaño, forma, posición del centrómero y patrón de bandas en tinciones. Hay dos cromosomas de cada tipo y un par de cromosomas sexuales (X, Y). La representación visual se conoce como cariotipo. 32

32 Preparación de cariotipo humano Cómo se hace un cariotipo? 33

33 Preparación de cariotipo humano Se toma una muestra de sangre, se centrifuga, se descarta el sobrenadante, se añade una solución hipotónica y se mezcal con las células. Las células rojas (RBC) explotan, las células blancas (WBC) se hinchan y sus cromosomas se dispersan. 34

34 Preparación de cariotipo humano Se centrifuga la muestra para sedimentar las WBC, se decanta el sobrenadante, se añade un fijador y se mezcla con las WBC. Se toma una gota de esta mezcla, se esparce en una laminilla, se seca y se observa en el microscopio. 35

35 Preparación de cariotipo humano Se observa la laminilla en el microscopio de luz compuesto y se retratan los cromosomas. Los datos fotográficos se analizan en una computadora y los cromosomas se arreglan en pares de acuerdo a su tamaño y forma. 36

36 Cariotipo femenino humano La representación visual que uno obtiene es el cariotipo. Cada cromosoma se observa como dos cromátidas hermanas, pegadas por el centrómero. 37

37 Cariotipo masculino humano Cada cromosoma y su par se conocen como cromosomas homólogos, ambos tienen genes que codifican para la misma característica (e.i. color de ojos). Hay 22 pares de cromosomas conocidos como autosomas. 38

38 Cariotipo masculino humano En cada par, uno viene del padre y otro viene de la madre. Hay par de cromosomas que NO son cromosomas homólogos (excepción). Hay un par de cromosomas del sexo (X, Y): Hembras: XX Machos: XY 39

39 Meiosis: reducción en el número de cromosomas Se parece a mitosis en: Ocurre replicación de los cromosomas. Tiene las mismas etapas: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. Hay 2 divisiones celulares consecutivas llamadas meiosis I y meiosis II. 40

40 Meiosis: reducción en el número de cromosomas Se producen 4 células haploides. Cada célula hija tiene la mitad de los cromosomas de las células parentales. 41

41 Meiosis: reducción en el número de cromosomas Interfase de meiosis I: El par de cromosomas homólogos se replica y cada uno aparece como dos cromátidas hermanas. Meiosis I: La célula se divide por primera vez, separando los cromosomas homólogos. 42

42 Meiosis: reducción en el número de cromosomas Meiosis II: La célula se divide por segunda vez, separando así las cromátidas hermanas. 43

43 Comparación entre mitosis y meiosis 44

44 Comparación entre mitosis y meiosis 45

45 Comparación entre mitosis y meiosis 46

46 Comparación entre mitosis y meiosis Meiosis I Meiosis II Cuántos cromosomas hay en la célula parental? Cuántos cromosomas hay en la célula parental? Cuántos cromosomas hay en las células hijas? Cuántos cromosomas hay en las células hijas? 47

47 Comparación entre mitosis y meiosis 1) En meiosis hay dos divisiones celulares: Meiosis I: profase (prometafase), metafase, anafase, telofase. Comparación: En mitosis ocurre una sola división celular (profase, prometafase, metafase, anafase, telofase). Meiosis II: profase II, metafase II, anafase II, telofase II. Nota: El proceso de Meiosis II es prácticamente igual que el mecanismo de división de mitosis. 48

48 Comparación entre mitosis y meiosis 2) En Meiosis las células resultantes tienen la mitad del número de los cromosomas de la célula parental. Comparación: En mitosis se producen células que tienen el mismo número de cromosomas que la célula parental. 49

49 Comparación entre mitosis y meiosis 3) En Meiosis se producen cuatro células que difieren entre ellas y que son diferentes de la célula parental. Comparación: En mitosis se producen dos células idénticas. 50

50 Hay una serie de aspectos que son características de meiosis 1) En profase I de meiosis, los cromosomas duplicados se reúnen con sus cromosomas homólogos: Este proceso se llama sinapsis. Las 4 cromátidas hermanas son visibles al microscopio de luz en forma de tétradas. También se ve al microscopio de luz una región llamada quiasma. Éstas son regiones de entrecruzamiento de cromátidas NO hermanas de dos cromosomas homólogos. 51

51 Hay una serie de aspectos que son características de meiosis 2) En metafase I de meiosis, el par de cromosomas homólogos (no los cromosomas individuales) se alinean en el plato de metafase. 52

52 Hay una serie de aspectos que son características de meiosis 3) En anafase I de meiosis, las cromátidas hermanas NO se separan como en mitosis: Éstas permanecen unidas y se van a la misma célula. Los que se separan son los cromosomas homólogos, no las cromátidas hermanas. 53

53 Comparación entre mitosis y meiosis: resumen 54

54 Cómo se puede explicar la variación que observamos? 55

55 Cómo se puede explicar la variación que observamos? Hay tres mecanismos que contribuyen a la variación genética: 1) Sorteo independiente de cromosomas 2) Entrecruzamiento 3) Fertilización al azar 56

56 1) Sorteo independiente de cromosomas En este ejemplo hay dos pares de cromosomas homólogos (2n=4; n=2). Hay un par de cromosomas grande. Hay un par de cromosomas pequeño. El color azul representa los cromosomas parentales. El color rojo representa los cromosomas maternales. 57

57 1) Sorteo independiente de cromosomas Cuántas combinaciones son posibles en los gametos? 58

58 1) Sorteo independiente de cromosomas Hay 4 combinaciones posibles en los gametos, dependiendo del arreglo de los cromosomas en el plato de metafase. En la 2 da división meiótica, hay gametos con 2 combinaciones: Combinación 1: 2 cromosomas paternales Este arreglo de los cromosomas en el plato de metafase ocurre al azar. Combinación 2: 2 cromosomas maternales Posibilidad 1: Los 2 cromosomas parentales quedan de un lado y los 2 maternales quedan del otro lado. 59

59 1) Sorteo independiente de cromosomas Posibilidad 2: El cromosomas grande parental y el cromosoma pequeño maternal quedan de un lado y el cromosoma grande maternal y el cromosoma pequeño paternal quedan del otro lado. En la segunda división meiótica, se producen gametos con dos combinaciones de cromosomas. Combinación 3: tiene un cromosoma paternal grande y un cromosoma maternal pequeño. Combinación 4: tiene un cromosoma maternal grande y un cromosoma paternal pequeño. 60

60 1) Sorteo independiente de cromosomas El # de combinaciones posibles en los gametos se puede calcular con la fórmula 2 n. n es el # de cromosomas de un organismo en el estado haploide. En el ejemplo, 2n=4 y n=2. Combinaciones: 2 n (2 2 =4). En humanos: 2n=46 y n=23 (2 23 = ~8,000,000). Ocho millones de combinaciones posible para cada gameto. 61

61 2) Entrecruzamiento En el sorteo independiente, cada gameto recibe el cromosoma del padre o de la madre. En realidad, un gameto puede recibir genes de ambos padre si ocurre entrecruzamiento en profase I. Los cromosomas homólogos se alinean en el plato de metafase lado a lado en un proceso conocido como sinapsis y se observan las cuatro cromátidas hermanas juntas, a las que se les denomina tétradas. 62

62 2) Entrecruzamiento La sinapsis permite que haya entrecruzamiento entre regiones homólogas de cromátidas NO hermanas. Esto es un mecanismo de intercambio de material genético entre los cromosomas parentales y maternales. Las regiones donde se intercambia el material genético se conocen como quiasma. El resultado final de este proceso es cromosomas recombinantes. 63

63 3) Fertilización al azar Hay ocho millones de combinaciones posible en el óvulo (2 23 ). Hay ocho millones de combinaciones posible en el espermatozoide (2 23 ). Cada cigoto es uno de 64 trillones de posibilidades (2 23 x 2 23 ). 64

64 Resumen 65

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