Meiosis Ciclos de Vida Sexuales

Transcripción

1 Meiosis y Ciclos de Vida Sexuales

2 Similitud Hereditaria y Variaciòn Los organismos vivos se distinguen por su capacidad de formar organismos de su mismo tipo La herencia es la transmision de caracteres de una generaciòn a la siguiente La variaciòn muestra que la descendencia difiere en apariencia de sus progenitores y hermanos La genètica es la ciencia que estudia la herencia y la variaciòn

3 La descendencia adquiere genes de los padres al heredar cromosomas En un sentido estricto la descendencia no hereda caracterìsticas fìsicas particulares de sus progenitores Son los genes los que en reaiidad son heredados

4 Herencia de los Genes Los genes son las unidades hereditarias Los genes son segmentos de DNA Cada gen posee un locus especìfico en un determinado cromosoma Un juego de cromosomas es heredado de cada progenitor (en organismos diploides con reproducciòn sexual) Las cèlulas reproductivas, denominadas gametas (espermatozoides y ovulos) se unen (fecundaciòn), pasando los genes de una generaciòn a la siguiente

5 Comparaciòn entre Reproducciòn Sexual y Asexual En la reproducciòn asexual un progenitor produce descendencia genèticamente idèntica por mitosis En la reproducciòn sexual 2 progenitores dan lugar a descendencia que posee combinaciones ùnicas de genes heredados a partir de ambos progenitores

6 LE 13-2 Parent Bud 0.5 mm

7 La Fertilizaciòn y la Meiosis alternan en los Ciclos de Vida Sexuales Un ciclo de vida es la secuencia de estadìos desde una generaciòn a la siguiente en la historia reproductiva de un organismo

8 Juegos de Cromosomas en las Cèlulas Humanas Cada cèlula somàtica humana (cualquier cèlula distinta de una gameta) posee 46 cromosomas organizados en pares El cariotipo es la composiciòn cromosòmica de una especie Los 2 cromosomas de cada par son denominados cromosomas homòlogos Ambos cromosomas en un par homòlogo llevan genes que controlan las mismas caracterìsticas hereditarias

9 LE 13-3 Pair of homologous chromosomes 5 µm Centromere Sister chromatids

10 Los cromosomas sexuales se denominan X e Y Las hembras humanas poseen un par homòlogo de cromosomas X (XX) Los machos humanos poseen un cromosoma X y un cromosoma Y (XY) Los 22 pares de cromosomas que no determinan el sexo son denominados autosomas

11 Cada par de cromosomas homòlogos incluye un cromosoma proveniente de cada progenitor Los 46 cromosomas en una cèlula somàtica humana corresponden a 2 juegos de 23 cromosomas: un juego proveneinte de la madre y un juego proveniente del padre El nùmero de cromosomas de un juego simple es representado por n (haploide) Una cèlula con 2 juegos de cromosomas es denominada diploide (2n) En los humanos el nùmero diploide es 46 (2n = 46)

12 En una cèlula en la cuàl ha ocurrido sìntesis de DNA cada cromosoma esta replicado Cada cromosoma replicado consiste de 2 cromàtidas hermanas idènticas

13 LE 13-4 Key 2n = 6 Maternal set of chromosomes (n = 3) Paternal set of chromosomes (n = 3) Two sister chromatids of one replicated chromosomes Centromere Two nonsister chromatids in a homologous pair Pair of homologous chromosomes (one from each set)

14 Las gametas son cèlulas haploides, conteniendo un solo juego de cromosomas (en los organismos diploides) En los humanos el nùmero haploide es 23 (n = 23) Cada juego de 23 consiste en 22 autosomas y un ùnico cromosoma sexuàl (X o Y) En un ovulo el cromosoma sexual es el X En un espermatozooide el cromosoma sexuàl puede ser X o Y

15 Comportamiento de los Cromosomas en el Ciclo de Vida Humano En la madurez sexuàl los ovarios y los testìculos producen gametas haploides Las gametas son el ùnico tipo de cèluals humanas producidas por meiosis La meiosis resulta en un juego de cromosomas en cada gameta La fertilizaciòn, fusiòn de gametas, restaura la condiciòn diploide, formando una cigota La cigota diploide se desarrollarà en un adulto

16 LE 13-5 Key Haploid (n) Diploid (2n) Haploid gametes (n = 23) Ovum (n) Sperm cell (n) MEIOSIS FERTILIZATION Ovary Testis Diploid zygote (2n = 46) Mitosis and development Multicellular diploid adults (2n = 46)

17 Variaciòn de los Ciclos de Vida Sexuales La alternancia de la meiosis y la fecundaciòn es comùn a todos los organismos que se reproducen sexualmente Los 3 tipos principales de ciclos de vida difieren en el tiempo de ocurrencia relativa de la meiosis y la fertilizaciòn

18 En los animales la meiosis produce gametas (meiosis gametogènica), las cuàles no se dividen posteriormente Las gametas son las ùnicas cèlulas haploides en los animales Las gametas se fusionan para formar una cigota diploide que se divide por mitosis para desarrollarse en un organismo multicelular Este tipo de ciclo de vida se denomina Diplonte

19 LE 13-6 Key Haploid Diploid n MEIOSIS Gametes n n FERTILIZATION Haploid multicellular organism (gametophyte) Haploid multicellular organism Mitosis n Mitosis Mitosis n Mitosis n n n n n Spores n n Gametes Gametes MEIOSIS FERTILIZATION n 2n Diploid multicellular organism Zygote 2n Mitosis 2n Diploid multicellular organism (sporophyte) 2n Mitosis Zygote MEIOSIS 2n Zygote FERTILIZATION Animals Plants and some algae Most fungi and some protists

20 Las plantas y algunas algas presentan alternancia de generaciones Este tipo de ciclo de vida posee 2 generaciones o estadìos multicelulares: uno diploide y uno haploide (o uno con la mitad del juego de cromosomas que el otro en las plantas poliploides) El organismo diploide, esporofito, produce esporas haploides por meiosis (meiosis esporogènica) Cada espora crece por mitosis y se transforma en un organismo haploide denominado gametofito Un gametofito produce gametas haploides por mitosis

21 LE 13-6b Key Haploid Diploid n Haploid multicellular organism (gametophyte) Mitosis MEIOSIS n n n Spores Gametes Mitosis n FERTILIZATION Ciclo de Vida Haplodiplonte 2n Diploid multicellular organism (sporophyte) 2n Mitosis Zygote Plants and some algae

22 En la mayorìa de los hongos y en algunos protistas el ùnico estadìo diploide es la cigota unicelular. No existe estadìo multicelular diploide La cigota produce cèlulas haploides por meiosis (meiosis cigòtica) Cada cèlula haploide crece por mitosis formando un organismo multicelular haploide El adulto haploide produce gametas por mitosis

23 LE 13-6c Key Haploid Diploid Ciclo de Vida Haplonte Haploid multicellular organism Mitosis n n n Mitosis n Gametes n MEIOSIS FERTILIZATION 2n Zygote Most fungi and some protists

24 Dependiendo del tipo de ciclo de vida cèlulas haploides o diploides pueden dividirse por mitosis Sin embargo, sòlo las cèlulas diploides pueden dividirse por meiosis En los 3 tipos de ciclos de vida los cromosomas duplicàndose y separàndose contribuyen a la variaciòn genètica de la descendencia

25 La Meiosis reduce el nùmero de juegos de cromosomas a la mitad (ej. de diploide a haploide) Al iguàl que la mitosis, la meiosis es precedida por la replicaciòn de los cromosomas La meiosis se lleva a cabo en 2 grupos de divisiones celulares, denominadas meiosis I y meiosis II Las 2 divisiones celulares resultan en la formaciòn de 4 cèlulas hijas Cada cèlula hija posee la mitad del nùmero de cromosomas (la mitad del juego de cromosomas) que la cèlula parental

26 Los Dos Estadìos de la Meiosis En la primera divisiòn celular (meiosis I), los cromosomas homòlogos se separan La meiosis I resulta en 2 cèlulas hijas haploides con cromosomas replicados (duplicados) En la segunda divisiòn celular (meiosis II), las cromàtidas hermanas se separan La meiosis II resulta en 4 cèlulas hijas haploides con cromosomas no replicados (simples)

27 LE 13-7 Interphase Homologous pair of chromosomes in diploid parent cell Chromosomes replicate Homologous pair of replicated chromosomes Sister chromatids Diploid cell with replicated chromosomes Meiosis I Homologous chromosomes separate Haploid cells with replicated chromosomes Meiosis II Sister chromatids separate Haploid cells with unreplicated chromosomes

28 La meiosis I es precedida por la interfase, en la cuàl los cromosomas son replicados para formar cromàtidas hermanas Las cromàtidas hermanas son genèticamente idènticas y permanecen unidas durante la meiosis I El centrosoma se replica, formando 2 centrosomas

29 LE 13-8aa INTERPHASE MEIOSIS I: Separates homologous chromosomes METAPHASE I ANAPHASE I Centrosomes (with centriole pairs) Chromatin Nuclear envelope Chromosomes duplicate

30 La meiosis I ocurre en 4 fases: Profase I Metafase I Anafase I Telofase I

31 Profase I La profase I tìpicamente ocupa mas del 90% del tiempo requerido por la meiosis Los cromosomas comienzan a condensarse Durante la sinapsis los cromosomas homòlogos se aparean laxamente, alineàndose gen con gen Durante el entrecruzamiento (crossing over) las cromàtidas no hermanas intercambian segmentos de DNA Cada par de cromosomas forma una tetrada, un grupo de 4 cromàtidas Cada tetrada usualmente posee uno o màs quiasmas, zonas con forma de X, donde ocurriò entrecruzamiento

32 LE 13-8ab MEIOSIS I: Separates homologous chromosomes PROPHASE I METAPHASE I ANAPHASE I Sister chromatids Chiasmata Centromere (with kinetochore) Spindle Metaphase plate Sister chromatids remain attached Tetrad Microtubule attached to kinetochore Homologous chromosomes separate Homologous chromosomes (red and blue) pair and exchange segments; 2n = 6 in this example Tetrads line up Pairs of homologous chromosomes split up

33 Metafase I Durante la metafase I las tetradas se alinean en la placa ecuatorial, con cada cromosoma del par homòlogo orientado hacia polos opuestos Los microtùbulos de un polo se encuentran unidos al cinetocoro de un cromosoma de cada tetrada Los microtùbulos del otro polo se encuentran unidos al cinetocoro del otro cromosoma del par homòlogo

34 LE 13-8ab MEIOSIS I: Separates homologous chromosomes PROPHASE I METAPHASE I ANAPHASE I Sister chromatids Chiasmata Centromere (with kinetochore) Spindle Metaphase plate Sister chromatids remain attached Tetrad Microtubule attached to kinetochore Homologous chromosomes separate Homologous chromosomes (red and blue) pair and exchange segments; 2n = 6 in this example Tetrads line up Pairs of homologous chromosomes split up

35 Anafase I Durante anfase I, los pares de cromosomas homòlogos se separan Un cromosoma se mueve hacia cada polo, guiado por el aparato del huso Las cromàtidas hermanas permanecen unidas a nivèl del centròmero y se mueven como una unidad hacia el polo

36 LE 13-8ab MEIOSIS I: Separates homologous chromosomes PROPHASE I METAPHASE I ANAPHASE I Sister chromatids Chiasmata Centromere (with kinetochore) Spindle Metaphase plate Sister chromatids remain attached Tetrad Microtubule attached to kinetochore Homologous chromosomes separate Homologous chromosomes (red and blue) pair and exchange segments; 2n = 6 in this example Tetrads line up Pairs of homologous chromosomes split up

37 Telofase I y Citocinesis Al comienzo de la telofase I cada mitad de la cèlula posee un juego haploide de cromosomas, cada uno de los cuàles consiste de 2 cromàtidas hermanas La citocinesis normalmente ocurre simultaneamente, formàndose 2 cèlulas hijas haploides (con cromosomas duplicados) En las cèlulas animales se forma un surco de clivaje; en las cèlulas vegetales se forma una placa celular No ocurre replicaciòn de los cromosomas entre el finàl de la meiosis I y el comienzo de la meiosis II, ya que los cromosomas ya se encuentran replicados

38 LE 13-8b MEIOSIS II: Separates sister chromatids TELOPHASE I AND CYTOKINESIS PROPHASE II METAPHASE II ANAPHASE II TELOPHASE II AND CYTOKINESIS Cleavage furrow Sister chromatids separate Haploid daughter cells forming Two haploid cells form; chromosomes are still double During another round of cell division, the sister chromatids finally separate; four haploid daughter cells result, containing single chromosomes

39 Profase II La meiosis II es muy similar a la mitosis Durante la profase II se forma un huso En la profase II tardìa los cromosomas, compuestos de 2 cromàtidas hermanas, se mueven hacia la placa metafàsica

40 LE 13-8b MEIOSIS II: Separates sister chromatids TELOPHASE I AND CYTOKINESIS PROPHASE II METAPHASE II ANAPHASE II TELOPHASE II AND CYTOKINESIS Cleavage furrow Sister chromatids separate Haploid daughter cells forming Two haploid cells form; chromosomes are still double During another round of cell division, the sister chromatids finally separate; four haploid daughter cells result, containing single chromosomes

41 Metafase II En la metafase II los cromosomas, formados por 2 cromàtidas hermanas, se ubican en la placa metafàsica Debido a los entrecruzamientos durante la meiosis I, las 2 cromàtidas hermanas de cada cromosoma no son mas genèticamente identicas Los cinetocoros de las cromàtidas hermanas se encuentran unidos a microtùbulos que se extienden desde polos opuestos

42 LE 13-8b MEIOSIS II: Separates sister chromatids TELOPHASE I AND CYTOKINESIS PROPHASE II METAPHASE II ANAPHASE II TELOPHASE II AND CYTOKINESIS Cleavage furrow Sister chromatids separate Haploid daughter cells forming Two haploid cells form; chromosomes are still double During another round of cell division, the sister chromatids finally separate; four haploid daughter cells result, containing single chromosomes

43 Anafase II Durante la anafase II las cromàtidas hermanas se separan Las cromàtidas hermanas de cada cromosoma ahora se mueven hacia polos opuestos, como 2 cromosomas nuevos individuales

44 LE 13-8b MEIOSIS II: Separates sister chromatids TELOPHASE I AND CYTOKINESIS PROPHASE II METAPHASE II ANAPHASE II TELOPHASE II AND CYTOKINESIS Cleavage furrow Sister chromatids separate Haploid daughter cells forming Two haploid cells form; chromosomes are still double During another round of cell division, the sister chromatids finally separate; four haploid daughter cells result, containing single chromosomes

45 Telofase II y Citocinesis En la telofase II los cromosomas arrivan a polos opuestos Se forman los nùcleos y los cromosomas comienzan a descondensarse La citocinesis divide el citoplasma Al finàl de la meiosis hay 4 cèlulas hijas, cada una con un juego de cromosomas no replicados Cada cèlula hija es genèticamente distinta de las otras y de la cèlula parental

46 LE 13-8b MEIOSIS II: Separates sister chromatids TELOPHASE I AND CYTOKINESIS PROPHASE II METAPHASE II ANAPHASE II TELOPHASE II AND CYTOKINESIS Cleavage furrow Sister chromatids separate Haploid daughter cells forming Two haploid cells form; chromosomes are still double During another round of cell division, the sister chromatids finally separate; four haploid daughter cells result, containing single chromosomes

47 Comparaciòn entre Mitosis y Meiosis La mitosis conserva el nùmero de juegos de cromosomas, produciendo cèlulas que son genèticamente idènticas a la cèlula parental La meiosis reduce el nùmero de juegos de cromosomas de 2 (diploide) a 1 (haploide), produciendo cèlulas que difieren genèticamente entre ellas y con la cèlula parental El mecanismo de separaciòn de las cromàtidas hermanas es virtualmente idèntico en meiosis II y mitosis

48 Tres eventos son exclusivos de la meiosis, y los 3 ocurren en meiosis I: Sinapsis y crossing over en profase I: Los cromosomas homòlogos se conectan fìsicamente e intercambian informaciòn genètica En la placa metafàsica hay cromosomas homòlogos replicados (tetradas) apareados En anafase I, son los cromosomas homòlogos los que se separan y migran a polos opuestos de la cèlula

49 LE 13-9 MITOSIS MEIOSIS Parent cell (before chromosome replication) Chiasma (site of crossing over) MEIOSIS I Propase Prophase I Duplicated chromosome (two sister chromatids) Chromosome replication 2n = 6 Chromosome replication Tetrad formed by synapsis of homologous chromosomes Metaphase Chromosomes positioned at the metaphase plate Tetrads positioned at the metaphase plate Metaphase I Anaphase Telophase Sister chromatids separate during anaphase Homologues separate during anaphase I; sister chromatids remain together Daughter cells of meiosis I Anaphase I Telophase I Haploid n = 3 2n 2n MEIOSIS II Daughter cells of mitosis n n n n Daughter cells of meiosis II Sister chromatids separate during anaphase II

50 Property Mitosis Meiosis DNA replication During interphase During interphase Divisions One Two Synapsis and Do not occur Form tetrads in crossing over prophase I Daughter cells, Two diploid, Four haploid, genetic identical to different from composition parent cell parent cell and Role in animal body Produces cells for growth and tissue repair each other Produces gametes

51 La variaciòn genètica producida en los ciclos de vida sexuales contribuye a la evoluciòn Las mutaciones (cambios en el DNA de un organismo) son la fuente original de diversidad genètica Las mutaciones crean diferentes versiones de los genes (alelos) La mezcla de alelos de los genes durante la reproducciòn sexuàl produce variaciòn genètica

52 Origen de la Variaciòn Genètica entre la Descendencia El comportamiento de los cromosomas durante la meiosis y la fertilizaciòn es responsable de la mayor parte de la variaciòn que aparece en cada generaciòn Tres mecanismos contribuyen a la variaciòn genètica: Distribuciòn independiente de los cromosomas Crossing over Fertilizaciòn al azar

53 Distribuciòn Independiente de los Cromosomas Los pares de cromosomas homòlogos se orientan al azar en la metafase I de la meiosis En la distribuciòn independiente cada par de cromosomas distribuye homòlogos maternos y paternos en las cèlulas hijas independientemente de otros pares El nùmero de combinaciones posibles cuando los cromosomas se distribuyen independientemente en las gametas es 2 n, donde n es el nùmero haploide En los humanos (n = 23), hay mas de 8 millones (2 23 ) de combinaciones posibles de los cromosomas

54 LE Key Maternal set of chromosomes Paternal set of chromosomes Possibility 1 Possibility 2 Two equally probable arrangements of chromosomes at metaphase I Metaphase II Daughter cells Combination 1 Combination 2 Combination 3 Combination 4

55 Crossing Over El crossing over produce cromosomas recombinantes, los cuales combinan a genes heredados de cada progenitor El crossing over comienza temprano en la profase I, cuando los cromosomas homòlogos se aparean gen a gen En el crossing over, las porciones homòlogas de 2 cromàtidas no hermanas intercambian sus posiciones El crossing over contribuye a la variaciòn genètica al combinar DNA de 2 progenitores en un mismo cromosoma

56 LE Prophase I of meiosis Nonsister chromatids Tetrad Chiasma, site of crossing over Metaphase I Metaphase II Daughter cells Recombinant chromosomes

57 Fertilizaciòn al Azar La fertilizaciòn al azar provee variaciòn genètica debido a que cualquier espermatozoide puede fecundar a cualquier ovulo La fusiòn de gametas produce una cigota con 1 de alrededor de 64 trillones de combinaciones diploides posibles El crossing over agrega aùn mas variaciòn genètica Cada cigota posee una identidad genètica ùnica

58 Significado Evolutivo de la Variaciòn Genètica dentro de las Poblaciones La Selecciòn Natural resulta en la acumulaciòn de variaciòn genètica favorecida por el ambiente La reproducciòn sexuàl contribuye a la variaciòn genètica de una poblaciòn, la cuàl en primera instancia proviene de las mutaciones