Meiosis y ciclos de vida sexuales

Meiosis y ciclos de vida sexuales PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition Neil Campbell and Jane Reece Lectures by Chris Romero

Similitud hereditaria y variación Los organismos vivos se distinguen por su capacidad de reproducir su propia especie La herencia es la transmisión de caracteres de una generación a la siguiente La variación muestra que los descendientes difieren de los padres y hermanos

La descendencia adquiere genes de los padres porla herencia de cromosomas En un sentido literal, los niños no heredan los rasgos físicos particulares de sus padres Son los genes los que se heredan realmente

Herencia de genes Los Genes son las unidades de la herencia Son segmentos de ADN Cada gen tiene un locus específico en un determinado cromosoma Un juego de cromosomas es heredado de cada padre Las células reproductoras llamadas gametos (espermatozoides y óvulos) se unen, pasando los genes a la siguiente generación

Comparación de reproducción asexual y sexual En la reproducción asexual, uno de los padres produce descendencia genéticamente idéntica por mitosis En la reproducción sexual, dos padres dan lugar a crías que tienen combinaciones únicas de genes heredados de ambos padres

Juegos de cromosomas en las células humanas Cada célula somática humana (cualquier célula que no sea un gameto) tiene 46 cromosomas organizados en pares Un cariotipo es un despliegue ordenado de los pares de cromosomas de una célula Los dos cromosomas de cada par se denominan cromosomas homólogos Los dos cromosomas de un par llevan genes que controlan las mismas características heredadas

LE 13-3 Par de cromosomas homólogos 5 µm Centrómero Cromátidas hermanas

Los cromosomas sexuales se denominan X y Y Las mujeres tienen un par homólogo de cromosomas X (XX) Los varones tienen uno X y uno Y Los 22 pares de cromosomas que no determinan el sexo se denominan autosomas o somáticos

Cada par de cromosomas homólogos incluye un cromosoma de cada padre Los 46 cromosomas en una célula somática humana se organizan en dos grupos, o conjuntos, de 23: uno de la madre y otro del padre El número de cromosomas en un conjunto se representa con n Una célula con dos conjuntos se llama diploide (2n) Para los seres humanos, el número diploide es 46 (2n = 46)

LE 13-4 2n = 6 Conjunto materno de cromosomas (n = 3) Conjunto paterno de cromosomas (n = 3) Dos cromátidas hermanas de un cromosoma replicado Centrómero Dos cromátidas no hermanas en un par homólogo Par de cromosomas homólogos (uno de cada conjunto)

Los gametos son células haploides, que contienen un solo juego de cromosomas Para los seres humanos, el número haploide es 23 (n = 23) Cada conjunto de 23 consta de 22 cromosomas somáticos y uno sexual

Comportamiento de conjuntos de cromosomas en el Ciclo de Vida Humano En la madurez sexual, los ovarios y los testículos producen gametos haploides Los gametos son los únicos tipos de células humanas producidas por meiosis, en lugar de por mitosis La Meiosis resulta en un conjunto de cromosomas en cada gameto La fertilización, la fusión de los gametos, restaura la condición diploide, formando un cigoto El cigoto diploide se convierte en un adulto

LE 13-5 Haploide (n) Diploide (2n) Gametos Haploides (n = 23) Óvulo (n) Espermatozoide(n) MEIOSIS FERTILIZACIÓN Ovario Testículo Cigoto Diploide (2n = 46) Mitosis y desarrollo Adultos diploides multicelulares (2n = 46)

La variedad de los ciclos de vida sexuales La alternancia de la meiosis y la fertilización es común a todos los organismos que se reproducen sexualmente Los tres tipos principales de ciclos de vida sexuales difieren en el momento de la meiosis y la fertilización

LE 13-6b Haploide Diploide Organismo pluricelular haploide (gametofito) Mitosis n Mitosis n n n n Esporas Gametos MEIOSIS FERTILIZACIÓN Organismo multicelular diploide (esporofito) 2n 2n Mitosis Cigoto Plantas y algunas algas

LE 13-6c Haploide Diploide Organismo multicelular haploide n Mitosis n n Mitosis n Gametos n MEIOSIS FERTILIZACIÓN 2n Cigoto La mayoría de los hongos y algunos protistas

Dependiendo del tipo de ciclo de vida, las células ya sean haploides o diploides pueden dividirse por mitosis Sin embargo, sólo las células diploides pueden someterse a meiosis

La meiosis reduce el número de conjuntos de cromosomas de diploide a haploide Como en la mitosis, la meiosis es precedida por la replicación de los cromosomas La meiosis tiene lugar en dos conjuntos de divisiones celulares, llamado meiosis I y meiosis II Las dos divisiones celulares dan lugar a cuatro células hijas, en lugar de las dos células hijas en la mitosis Cada célula hija tiene sólo la mitad de los cromosomas de la célula madre

Las etapas de la meiosis En la primera división celular (meiosis I), los cromosomas homólogos se separan La Meiosis I resulta en dos células hijas haploides con cromosomas replicados En la segunda división celular (meiosis II), las cromátidas hermanas se separan La meiosis II da lugar a cuatro células hijas haploides con cromosomas no replicados

LE 13-7 Interfase Par de cromosomas Homólogos en células parentales diploides Los cromosomas se replican Par homologo de cromosomas replicados Cromátidas hermanas Célula diploide con cromosomas duplicados Meiosis I Los cromosomas homólogos se separan Células haploides con cromosomas replicados Meiosis II Cromátidas hermanas separadas Células haploides con cromosomas no replicados

Meiosis I es precedida por la interfase, donde los cromosomas se replican para formar cromátidas hermanas Las cromátidas hermanas son genéticamente idénticas y unidas por el centrómero El centrosoma se replica, formando dos centrosomas

LE 13-8aa INTERFASE MEIOSIS I: Separates homologous chromosomes METAPHASE I ANAPHASE I Centrosoma (con pares de centriolos) Cromatina Envoltura Nuclear Los cromosomas se duplican

La división en meiosis I occure en cuatro fases: Profase I Metafase I Anafase I Telofase I

Profase I Típicamente ocupa más del 90% del tiempo requerido para meiosis Los cromosomas comienzan a condensarse En la sinapsis los cromosomas homólogos son alineados gen por gen En el entrecruzamiento las cromátidas no hermanas intercambian segmentos de ADN Cada par de cromosomas forma una tétrada, un grupo de cuatro cromátidas Cada tétrada por lo general tiene uno o más quiasmas, regiones en forma de X, donde ocurrió el entrecruzamiento

LE 13-8ab MEIOSIS I: Separación de los cromosomas homólogos PROFASE I METAFASE I ANAFASE I Cromátidas hermanas Quiasmas Huso Centrómero (con cinetocoro) Placa metafásica Las cromátidas hermanas permanecen unidas Tétrada Los microtúbulos se unen al cinetocoro Los cromosomas homólogos se separan Los cromosomas homólogos (rojo y azul) se emparejan e intercambian segmentos; 2n = 6 en este ejemplo Las tétradas se alinean Los pares de cromosomas homólogos se separan

Metafase I En metafase I, las tétradas se alinean en la placa metafásica, con un cromosoma frente a cada polo Los microtúbulos de un polo están unidos al cinetocoro de un cromosoma de cada tétrada Los microtúbulos del otro polo están unidos al cinetocoro del otro cromosoma

Anafase I En la anafase I, los pares de cromosomas homólogos se separan Un cromosoma se desplaza hacia cada polo, guiado por el huso meiotico Las cromátidas hermanas permanecen unidas por el centrómero y se mueven como una unidad hacia el polo

Telofase I y Citocinesis Al comienzo de la telofase I, cada mitad de la célula tiene un conjunto haploide de cromosomas; cada cromosoma todavía se compone de dos cromátidas hermanas La Citocinesis usualmente ocurre simultáneamente, formando dos células hijas haploides En células animales se forma un surco de división; en células vegetales se forma una placa celular No ocurre replicación de cromosomasentre el fin de la meiosis I y el comienzo de la meiosis II Copyright 2005 Pearson Education, Inc. publishing Benjamin Cummings porque los cromosomas ya están replicados

LE 13-8b MEIOSIS II: Separación de cromátidas hermanas TELOFASE I Y CITOCINESIS PROFASE II METAFASE II ANAFASE II TELOFASE II Y CITOCINESIS Surco de división Las cromátidas hermanas se separan Se forman células hijas haploides Se forman dos células haploides; los cromosomas aún son dobles Durante otra ronda de división celular, las cromátidas hermanas se separan finalmente; se obtienen cuatro células hijas haploides que contienen cromosomas individuales

Profase II La Meiosis II es muy similar a la mitosis En profase II, se forma nuevamente un aparato del huso A finales de la profase II los cromosomas (cada uno aún compuesto de dos cromátidas) se unen a los microtúbulos

Metafase II En metafase II, las cromátidas hermanas están dispuestos en la placa metafásica Debido al entrecruzamiento en la meiosis I, las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma ya no son genéticamente idénticos Los cinetocoros de las cromátidas hermanas se unen a los microtúbulos que se extienden desde polos opuestos

Anafase II En anafase II, se separan las cromátidas hermanas Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se mueven ahora como dos cromosomas individuales hacia polos opuestos

Telofase II y Citocinesis En telofase II, los cromosomas migran a polos opuestos Se forman núcleos, y los cromosomas comienzan a descondensarse En la citocinesis se separa el citoplasma Al final de la meiosis, hay cuatro células hijas, cada una con un conjunto haploide de cromosomas no replicados Cada célula hija es genéticamente distinta a las otras y de la célula madre

Comparación de Mitosis y Meiosis La Mitosis conserva el número de conjuntos de cromosomas, produciendo células que son genéticamente identicas a las parentales La Meiosis reduce el número de conjuntos de cromosomas de dos (diploide) a uno (haploide), produciendo células que difieren genéticamente de las otras y de las células parentales

Tres eventos son únicos a la meiosis, y todos ocurren en meiosis l: Sinapsis y entrecruzamiento en profase I: Los cromosomas homólogos se conectan físicamente e intercambian información genética En la placa metafásica hay cromosomas homólogos en pares (tetradas), en lugar de cromosomas replicados individuales En anafase I, se esparan cromosomas homólogos, en lugar de cromátidas hermanas.

LE 13-9 MITOSIS MEIOSIS Célula madre (antes de la replicación cromosómica) Quiasma (sitio de entrecruzamiento) MEIOSIS I Profase Cromosoma duplicado (dos cromátidas hermanas) Replicación cromosómica 2n = 6 Replicación cromosómica Profase I Tétrada formada por la sinapsis de los cromosomas homólogos Metafase Cromosomas posicionados en la placa metafásica Tétradas posicionadas en la placa metafásica Metafase I Anafase Telofase Las cromátidas hermanas se separan durante la anafase Los homólogos se separan durante la anafase I; cromátidas hermanas permanecen juntas Células hijas de meiosis I Anafase I Telofase I Haploide n = 3 2n Células hijas de mitosis 2n n n n n Células hijas de meiosis II MEIOSIS II Las cromátidas hermanas se separan durante la anafase II

Propiedad Mitosis Meiosis Replicación ADN Durante interfase Divisiones Una Dos Sinapsis y entrecruzamiento Células hijas, composición genética Papel en el cuerpo del animal No ocurre Dos diploides, idéntica a la célula parental Produce células para el crecimiento y reparación de tejidos Durante interfase Se forman tétradas en profase I Cuatro haploides, diferentes de la célula parental y de las demás Produce gametos

Origines de variación genética entre descendientes El comportamiento de los cromosomas durante la meiosis y la fertilización es responsable de la mayor parte de la variación que surge en cada generación Tres mecanismos contribuyen a la variación genética: Distribución independiente de los cromosomas Entrecruzamiento Fertilización al azar

Distribución independiente de los cromosomas Los pares homólogos de cromosomas se orientan al azar en la metafase I de la meiosis Cada par de cromosomas ordena los homólogos paternos y maternos en las células hijas de forma independiente de los otros pares El número de combinaciones posibles cuando los cromosomas se ordenan independientemente en gametos es 2 n, donde n es el número haploide Para humanos (n = 23), hay más de 8 millones (2 23 ) de combinaciones posibles de cromosomas

LE 13-10 Conjunto materno de cromosomas Posibilidad 1 Posibilidad 2 Conjunto paterno de cromosomas Dos disposiciones igualmente probables de cromosomas en metafase I Metafase II Células hijas Combinación 1 Combinación 2 Combinación 3 Combinación 4

Entrecruzamiento El entrecruzamiento produce cromosomas recombinantes, que combinan genes heredados de cada parental Comienza muy temprano en la profase I, cuando los cromosomas homólogos se emparejan gen por gen En el entrecruzamiento, porciones homologas de dos cromátidas no hermanas intercambian lugar El entrecruzamiento contribuye a la variación genética al combinar ADN de dos parentales en un cromosoma

LE 13-11 Profase I De meiosis Cromátidas no hermanas Tétrada Quiasma Metafase I Metafase II Células hijas Cromosomas recombinantes

Fertilización al azar La fertilización aleatoria aporta variación genética dado que cualquier gameto masculino puede fusionarse con cualquier óvulo La fusión de gametos produce un cigoto con cualquiera de los cerca de 64 trillones de combinaciones diploides El entrecruzamiento añade aún más varaición Cada cigoto tiene una identidad genética única