meiosis ivan rebolledo

Prof. Iván Rebolledo © 2001E-mail: [email protected]

Introducción

Profase I 2ª división meiótica

Metafase I

Anafase I

Telofase I

Espermatogénesis

Ovogénesis

Aplicaciones clínicas

mailto:[email protected]

Prof. Iván Rebolledo © 2001

Introducción

Es un tipo especial de división celular presente en organismos

de reproducción sexual, los cuales utilizan células sexuales o

gametos, que al fusionarse (fecundación) dan origen a un nuevo

organismo. Así la meiosis garantiza que se producirán gametos

haploides que al fusionarse producirán un nuevo organismo

diploide. Sin meiosis la reproducción sexual sería imposible.

Consiste en una replicación del ADN seguida por 2 divisiones

celulares consecutivas, con lo cual se logra una reducción a la

mitad del número de cromosomas. Así, se originarán 4 células

haploides. La fase S premeiótica se prolonga más que la fase S

premitótica.

MITOSIS MEIOSIS

1

2

3

4

5

6

7

En células somáticas En células germinales

Células hijas son diploides Células hijas son haploides

Después de cada replicación

del ADN hay una divisiónDespués de cada replicación

del ADN hay dos divisiones

Cada cromosoma con 2

cromátidas es independiente

Cada cromosoma con 2 cromátidas

se aparea con homólogo

Dura 1 a 2 horas Varones dura 64 días, hembras

hasta varios añosConstancia en material

genético (excepto mutaciones)Variabilidad en material genético

debido a recombinación

Seres reproducción asexual Seres reproducción sexual

Diferencias entre Mitosis y Meiosis


La meiosis comprende 2

divisiones celulares : división

I y división II. Morfológica-

mente la división I se

caracteriza por una profase

muy larga, durante la cual

los cromosomas homólogos

se aparean e intercambian

material hereditario. Por

razones didácticas, los

estadios de la meiosis son :

Profase I

Metafase I

Anafase I

Telofase I

FASES ESTADIOS

Profase II

Metafase II

Anafase II

Telofase II

Aquí no hay interfase, el ADN no se duplica

leptoteno

cigoteno

paquiteno

diploteno

ciacinesis


Profase IPeríodo leptonémico (leptoténico)

Leptoténico viene de dos palabras

griegas : leptos, delgado y nema,

filamento; es decir, la cromatina se

dispone en filamentos muy finos que

llegan a formar asas cuyos extremos

se unen a la envoltura nuclear. Con ME

se observa que cada cromosoma está

compuesto de dos cromátidas. Estos

filamentos muestra unos engrosa-

mientos dispuestos a intervalos

regulares llamados cromómeros.


Período cigonémico (cigoténico)

Cigonémico viene de la palabra griega cygon, que

significa adjunto. Los cromosomas homólogos se

alinean y se aparean, proceso llamado sinapsis,

conformando una estructura denominada complejo

sinaptonémico, especialmente nítida en relación

directa con la envoltura nuclear. El apareamiento es

muy exacto y específico, se produce cromómero por

cromómero entre los pares homólogos. Cada brazo

está conformado por 2 cromátidas hermanas en cada

homólogo


Se considera al complejo

sinaptonémico como la estructura

básica del apareamiento de los

cromosomas homólogos meióticos. Es

evidente que el alineamiento de las

moléculas de ADN debió haber

empezado durante el período anterior,

pero es en este período en que se

hace visible. Aquí se utiliza el término

de tétrata para designar el complejo

formado por las 4 cromátidas. El final

de la sinapsis marca el final del

cigonema e inicio del paquinema..

sinapsis


Período paquinémico (paquiténico)

El nombre viene de la palabra griega pachus, que

significa grueso. Es el período más largo que los

anteriores, ya que si el leptonema y cigonema puede

durar algunas horas, el paquinema dura días o semanas.

En este período, los cromosomas homólogos se

mantienen estrechamente unidos y ocurre entre ellos un

proceso muy importante:


nucléoloEnvoltura nuclearLa recombinación

génetica o crossing-over

(llamado también entre-

cruzamiento). Este proceso

consiste en un intercambio

de segmentos de cromátidas

vecinas de los cromosomas

homólogos, intercambio que

se efectúa mediante una

ruptura y una reunión física

del material cromosómico.


Período diplonémico (diploténico)

Se inicia la separación de los cromosomas que están en sinapsis,

quedando asociadas solo las cromátidas que han experimentado la

recombinación genética. Estos puntos específicos se unión se

llaman quiasmas. Es el período más largo de la profase, ya que

puede durar semanas, meses o años.

Micrografía que muestra un bivalente con tres quiasmas (flechas)


Los cromosomas adoptan una configuración

especial; cromosomas plumados o en escobilla,

debido a que las fibras de cromatina forman asas

pareadas unidas a un eje común. Este esqueleto axial

contiene ADN con proteínas, siendo inactivo en la

transcripción. En la base de las asas existe una

condensación formada por ADN y proteínas llamada

cromómero. Asociado a las asas de ADN, existe ARN

y proteínas, que le proporcionan una variedad de

formas al microscopio.


Período diacinema (diacinesis)

De griego dia que significa a

través, es decir, hilos que se

extienden a través del citosol.

En este período los

cromosomas se preparan para

unirse a las fibras del huso.

Los cromosomas alcanzan su

máxima condensación, los

bivalentes llegan a ser cortos y

gruesos.


Los quiasmas son evidentes, aunque tienden a

desaparecer y los bivalentes individuales llegan a estar

relativamente separados. La desaparición de los

quiasmas se produce por un deslizamiento a lo largo

del cromosoma, proceso llamado terminalización.

El diacinema termina con la desaparición de los

nucléolos, la degradación de la envoltura nuclear y la

movilización de las tétratada hacia la placa metafásica.


METAFASE I

Los pares homólogos forman 2 planos

ecuatoriales, es decir, ambas cromátidas del

par homólogo se encuentran orientados hacia

el mismo polo. Los cinetocoros de las

cromátidas hermanas están orientados en la

misma dirección, así, el plano que pasa por los

cinetocoros es perpendicular a las fibras del

huso (en mitosis, los cinetocoros de cada par

homólogo miran en dirección contraria). Los

microtúbulos del mismo polo se unen a

cromátidas hermanas. Entonces, ambas

cromátidas (diada) de un cromosoma se

encuentran unidas a las fibras del huso de un

polo determinado.


ANAFASE I

Se inicia con la segregación de las

diadas (dos cromátidas de un par de

cromosomas homólogos) unidas por un

par de cinetocoros, hacia los polos. Cada

diada contiene 2 cromátidas y cada

cromátida corresponde a una molécula de

ADN; por consiguiente, en este momento

existe una cantidad de ADN igual a la

célula original, es decir, aún no se ha

logrado la haploidía nucleoproteica. Por

otra parte, los cromosomas maternos o

paternos se dirigen al azar a cada grupo

de diadas.


En ocasiones anormales, puede

movilizarse hacia un polo la tétrada

completa, este fenómeno se

denomina no disyunción y se

apellida primaria porque ocurre en

la primera división meiótica. El

resultado de esta segregación

anormal será un cromosoma extra

en alguna de las células que

terminan la meiosis y, por

consiguiente, una célula con

deficiencia de un cromosoma. Más

detalles en Aplicación clínica, al

final

Normal No disyunción

Gametos con

cromosomas

normales

Gameto con

cromosoma

extra

Gameto con

cromosoma

de menos


TELOFASE I

En muchas especies,

incluyendo el hombre, esta

etapa es breve y los núcleos

pasan directamente a la

profase II, o aún, a metafase

II. El estadio entre las dos

divisiones se llama intercinesis

caracterizándose por su corta

duración. La envoltura nuclear

puede o no reconstruirse.


SEGUNDA DIVISION

MEIOTICA

La meiosis II es descrita

generalmente como una

división mitótica, debido a

que sus etapas son similares

a los eventos convencionales

de distribución cromosómica

de una mitosis. Así, en la

metafase II los cromosomas

con dos cromátidas se ubican

en un solo plano en el

ecuador de la célula.

Luego, en la anafase II, se

separan las cromátidas

migrando hacia cada uno de

los polos. Termina con la

telofase II cuando las

cromátidas (ahora llamadas

cromosomas) quedan

encerradas por una envoltura

nuclear que se ha

reorganizado. Los productos

de esta segunda división son

células haploides tanto en

cromosomas como en

moléculas de ADN.


Espermatogénesis

Es el proceso de formación de los gametos masculinos llamados

espermatozoides que ocurre en los tubos seminíferos de los

testículos.

Cuando nace un niño, sus testículos contienen cordones

seminíferos formados por dos tipos celulares : espermatogonias y

células de Sertoli. Al llegar la pubertad, las espermatogonias

inician un proceso de división mitótica y crecimiento que dará

lugar a células grandes denominadas espermatocito I. Esta célula

viene recién de un período S de un ciclo celular, por lo tanto,

contiene :

46 cromosomas dobles

92 cromátidas

92 moléculas de ADN


Cuando ocurre la primera división meiótica, este espermatocito

I se divide en dos células de igual tamaño llamadas espermatocito

II. Cada una de ellas contiene : - 23 cromosomas dobles

- 46 cromátidas

- 46 moléculas de ADN

Como se observa, al comparar estas cantidades con una célula

normal (46 cromosomas y 46 moléculas de ADN), NO se ha

logrado aún la reducción en la carga genética.

Seguidamente, estos espermatocitos II se dividen a través de la

segunda división meiótica originando dos células de igual tamaño

denominadas espermátidas.

Cada una de ellas contiene : - 23 cromátidas (cromosomas)



Por último, a través de un proceso de

diferenciación celular, estas

espermátidas sufren una transformación

compleja para convertirse en

espermatozoides. Aquí no hay ningún

tipo de división celular. Por otro lado, en

cada una de las divisiones mencionadas

anteriormente, las células quedan

unidas por puentes intercelulares, lo

que deduce que ocurrió una citocinesis

incompleta.


Espermatogénesis

4692

92

46 cromosomas dobles,

92 cromátidas


Espermatocito I

Meiosis I

23

4646

23

4646

Espermatocito II


46 cromátidas



23

4646

232323

Meiosis II

23232323

EspermátidasDiferenciación

Esper matozoides

23

Espermatocito II

23 cromátidas



Ovogénesis

Es el proceso de formación de los gametos femeninos que ocurre

en los ovarios.

Cuando nace una niña, sus ovarios ya contienen los ovocitos I(*)

detenidos en el período de diacinesis de la profase I. Es decir, que

la serie de divisiones mitóticas que llevaron a las ovogonias a

producir los ovocitos I se produjo en su etapa fetal. Esta célula

viene recién de un período S de un ciclo celular, por lo tanto,

contiene :

- 46 cromosomas dobles

- 92 cromátidas


46

92

92

Detenido en

Profase I

(*) llamados también oocitos


Meiosis I

92

92

234646


92 cromátidas


Ovocito I

Ovocito II

Detenido en Profase I

234646

Primer cuerpo polar

Detenido en Metafase II

(Se completa

durante la ovulación)

Al llegar la pubertad, se inician los

ciclos menstruales y con ello las

ovulaciones. Un poco antes de

producirse una ovulación, el ovocito

I completa la primera división

meiótica convirtiéndose en dos

células de distinto tamaño : la más

grande se denomina ovocito II y la

más pequeña, primer cuerpo polar. El

propósito de esta citocinesis desigual

es conservar en una célula la mayor

cantidad de nutrientes que permita el

desarrollo durante sus primeras

etapas. El propósito del primer

cuerpo polar es eliminar un juego de

cromosomas sobrantes. En resumen,

la célula ovulada es un ovocito II.

46


Este ovocito II ha avanzado en la segunda división meiótica hasta la

metafase II y tiene dos destinos : puede o no puede ser fecundado por un

espermatozoide. En caso de no ser fecundado, degenerará al cabo de unas

24 a 36 horas. En el caso de ser fecundado, completa la segunda división

meiótica, produciendo dos células de diferente tamaño : la más grande se

denomina óvulo y la más pequeña segundo cuerpo polar. (Ver figura de la

siguiente página)

234646

2323

Meiosis II

Ovocito II

Ovulo

46

Primer cuerpo polar

(Se completa

en fecundación)

2323

23 2323 23

Segundos cuerpos polares

23

46


1er. cuerpo polar

Zona

pelúcida

Núcleo del

ovocito II

Corona

radiada


En el momento en que la membrana de un espermatozoide toca

la membrana del ovocito II se completa la segunda división

meiótica. Como una forma de impedir que otros espermatozoides

penetren al óvulo, se ha detectado un aumento en los niveles de

Ca+2 que produce una acumulación de vesículas debajo de la

membrana y que al ser exocitadas alteran el espacio extracelular

bloqueando la entrada de otros espermatozoides.

Otra consecuencia de los elevados niveles de Ca+2 es que activa

los sistemas de proteólisis que degradan tanto la ciclina B como el

Mos. La inactivación del MPF conduce a la completación de la

segunda división meiótica, con una citocinesis asimétrica.

La fusión de los pronúcleos femenino y masculino restablece la

diploidía. Esta célula se llama cigoto.


Aplicaciones clínicas

En el humano, el número normal de cromosomas es de 46

agrupados en 22 pares de autosomas y un par de

cromosomas sexuales llamados gonosomas. El contenido

de cromosomas de un varón se puede expresar en la

siguiente fórmula cariotípica 46,XY y el de una hembra en

46,XX

Hay casos en que los cromosomas homólogos no se

separan durante la meiosis I ó las cromátidas hermanas no

se separan durante la meiosis II. En cualquier caso, los

gametos resultantes contendrán un cromosoma extra o uno

de menos.


En el caso de ocurrir una no-disyunción en la meiosis I

de la espermatogénesis, todos los espermatozoides

resultarán anormales, ya que la mitad de ellos contendrán

un cromosoma de más y la otra mitad uno de menos.

Si ocurre una no-disyunción en la meiosis II, la mitad de

los espermatozoides resultarán normales y la otra mitad

anormales (n+1 y n-1)

En el caso de la ovogénesis, una no-disyunción en la

primera o en la segunda división meiótica, resultará

siempre un óvulo anormal (n+1 ó n-1).


Meiosis I

Meiosis II

En el caso de ocurrir una

no-disyunción en la

meiosis I de la

espermatogénesis, todos

los espermatozoides resul-

tarán anormales, ya que la

mitad de ellos contendrán

un cromosoma de más y la

otra mitad uno de menos.

n+1 n+1 n-1 n-1


Ahora bien, si uno de esos

gametos, por ejemplo el n+1, su

fusiona con un gameto normal

resultará un cigoto con tres

cromosomas de la misma clase,

lo cual se denomina una

trisomía, que puede ser

autosómica o gonosómica,

según se trate de 3 cromosomas

autosómicos o 3 cromosomas

sexuales, respectivamente

23 24

47

Gameto

normal

Gameto

anormal

Cigoto trisómico


Entre las trisomías autosómicas más frecuentes se pueden

mencionar :

trisomía 21, conocida como el sindrome de Down, presente en los

niños mongólicos. Su fórmula cariotípica puede ser 47,XY+21 ó

47,XX+21, dependiendo si es varón o hembra, respectivamente.

trisomía 18, conocida como el sindrome de Edwards, siendo su

fórmula 47,XY+18 ó 47,XX+18, si es varón o hembra.

trisomía 13, sindrome de Patau, con fórmula 47,XY+13 ó 47,XX+13 si

es varón o hembra.

Cuando se trata de gonosomas, los casos existentes son :

sindrome de Klinefelter : 47,XXY

sindrome doble Y : 47,XYY

sindrome triple X : 47,XXX


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