El ciclo celular La meiosis CITOLOGÍA El ciclo celular La meiosis Javier Medina Domínguez Se autoriza la utilización de este material con citación expresa del autor del mismo

Meiosis Es un proceso relacionado con la reproducción sexual Reduce a la mitad la cantidad de material genético, sin pérdida de información, formando los gametos haploides. Consta de dos divisiones sucesivas Aumenta la variabilidad génica de una población.

Variación del contenido genético durante la meiosis

Variabilidad génica y reproducción sexual La reproducción sexual conlleva una gran variabilidad génica, debido a: Meiosis: Combinación al azar de los cromosomas en las células hijas en anafase I. Recombinación génica entre los cromosomas homólogos materno y paterno Fertilización: unión de dos juegos cromosómicos diferentes.

Variabilidad génica y reproducción sexual Son posibles 23=8 gametos Si fuera heterocigoto sólo para 33 genes, produciría 233 tipos de gametos: 8.600 millones, un número muy superior al de seres humanos existentes en el planeta Sin considerar los genes, en el ser humano son posibles 223 reordenaciones al azar de los cromosomas, es decir, 8.388.608 combinaciones. Imaginemos una célula con 2n=6 cromosomas con sólo heterocigosis para tres caracteres A, B, C. De estos gametos, en cada eyaculación se liberan entre 200-500 millones de espermatozoides y sólo uno fecundará el óvulo. A esta variabilidad hay que añadirle la debida a la recombinación entre crosomomas homólogos durante la meiosis que genera cromosomas no existentes ni en el padre ni en la madre y a las variaciones debidas al ambiente (epigenética). CONCLUSIÓN: Cualquier organismo producido por reproducción sexual se presenta por primera vez y no se repetirá nunca. En la fecundación se funden los gametos materno y paterno pudiendo existir, potencialmente, 223 x 223 = 2 66 tipos de zigotos

Meiosis: FASES Primera división meiótica: las parejas de cromosomas homólogos se separan y se producen tres sucesos fundamentales: Apareamiento de cromosomas homólogos Recombinación genética Segregación de cromosomas homólogos Segunda división meiótica: se separan cromátidas, como en la mitosis. Al final se producen 4 células con n cromosomas, cada uno de ellos, con una cromátida.

Meiosis: FASES 1ª División meiótica 2ª División meiótica Profase I Leptotena Zigotena Paquitena Diplotena Diacinesis Profase I Metafase I Anafase I Telofase I 1ª División meiótica Profase II Metafase II Anafase II Telofase II 2ª División meiótica

1ª D.M.: PROFASE I LEPTOTENA Los cromosomas comienzan a visualizarse. Son delgados y desespiralizados, formando una maraña en el núcleo. Están compuestos por dos cromátidas. Se empiezan a apreciar unos cromómeros de tamaño, número y posición fija para cada pareja de cromosomas. En ocasiones los cromosomas se asocian en una zona cercana a la membrana nuclear cercana al centríolo, adoptando una disposición en forma de lazos o “en bouquet”, como ocurre con las bacterias, lo que sugiere un origen procariótico del núcleo.

1ª D.M.: PROFASE I ZIGOTENA Empiezan a contraerse los cromosomas. Los cromosomas homólogos se aparean entre sí (sinapsis). El inicio del apareamiento se puede producir en cualquier punto de las cromátidas pero luego se extiende a toda ella, del mismo modo que una cremallera engarza las dos partes a partir de un punto de iniciación. Aparece el complejo sinaptinémico, una estructura que relaciona los cromosomas homólogos. Complejo sinaptinémico

1ª D.M.: PROFASE I PAQUITENA La contracción de los cromosomas es muy grande y se individualizan los n bivalentes: la unión de una pareja de cromosomas homólogos, también denominados tétradas, por constar de cuatro cromátidas. Los dos cromosomas comparten un único cinetocoro. Es en esta fase cuando se produce el sobrecruzamiento (Crossing over, en inglés). Se trata de un fenómeno recíproco mediante el cual segmentos cromatídicos de tamaño equivalente pertenecientes a dos cromosomas homólogos se intercambian entre sí. SOBRECRUZAMIENTO

1ª D.M.: PROFASE I DIPLOTENA Es una fase larga. En el ser humano y otras especies, la duración varía con el sexo. Los cromosomas se siguen acortando y los centrómeros se empiezan a separar. La separación entre cromosomas no es completa sino que quedan unidos por los quiasmas, visualización citológica del sobrecruzamiento, aunque realmente no coinciden con el punto en el que éste se ha producido. Se visualizan claramente las tétradas. Desaparece el complejo sinaptinémico.

1ª D.M.: PROFASE I Se restablece la contracción de los cromosomas. DIACINESIS Se restablece la contracción de los cromosomas. El nucléolo y la membrana nuclear comienzan a desaparecer. Se forma el huso.

1ª D.M.: METAFASE I Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Los bivalentes se contraen al máximo y se disponen en la placa ecuatorial orientándose al azar cada miembro de la pareja hacia un polo u otro. Los microtúbulos del huso se unen al cinetocoro del bivalente.

1ª D.M.: ANAFASE I Las dos cromátidas del cromosoma se comportan como una unidad funcional (segregación sintélica del centrómero). Los n cromosomas migran a cada polo reduciendo el número de cromosomas de la célula a la mitad. Se diferencia de la anafase mitótica en que en ésta se separaban cromátidas, no cromosomas.

1ª D.M.: TELOFASE I Se produce la desespiralización progresiva de los cromosomas. Reaparece el nucléolo y la membrana nuclear (no en todas las especies) Se produce la citocinesis, obteniéndose dos células hijas (diada) que en los vegetales quedan unidas y en los animales separadas. Es la fase de esperamatocito II o de ovocito II.

INTERFASE ENTRE LA 1ª Y 2ª D.M. Es una fase corta, a veces inexistente, durante la cual los cromosomas pierden condensación. En ella no existe síntesis de ADN, dado que son cromosomas completos y no cromátidas los que constituyen las células.

2ª D.M.: PROFASE II Aparecen los n cromosomas en una disposición típica con las cromátidas divergentes. Vuelven a desaparecer el nucléolo y la membrana nuclear. Reaparecen las fibras del huso.

2ª D.M.: METAFASE II Los cromosomas se disponen en la placa ecuatorial y los centrómeros hermanos empiezan a separarse (segregación anfitélica)

2ª D.M.: ANAFASE II Se separan n cromátidas a cada polo.

TÉTRADAS 2ª D.M.: TELOFASE II Se produce la desespiralización de los cromosomas. El huso se desorganiza. Reaparece el nucléolo y la membrana nuclear. Como resultado de la citocinesis se obtienen cuatro células cuyos núcleos constan de n cromosomas, compuestos por n cromátidas. En vegetales permanecen unidas formando las tétradas.

Meiosis: repaso general

DOS SEXOS, DOS MEIOSIS Es un proceso discontinuo se inicia en el embrión (3º mes) y llega a diplotena el 5º mes (ovocito I) Se reinicia a los 12 años, con la primera ovulación. Cada mes, madura un óvulo, finalizando la 1ª D.M. Sólo se producirá la 2ª D.M. si el óvulo es fecundado. El último óvulo puede tener 50 años de edad. La mujer nace con todos su óvulos (cerca de un millón) y la mayoría degeneran a los 7 años no quedan más de 300.000 Tan sólo 400 alcanzarán la madurez Al final del proceso no se producen 4 células, sino 1: 1 óvulo y 3 corpúsculos polares, que degeneran.

DOS SEXOS, DOS MEIOSIS Es un proceso simple y continuo La espermatogonia entra en meiosis en la pubertad La espermatogénesis dura “toda la vida” Es una etapa corta La meiosis dura 24 días, siendo más de la mitad la profase I A esta etapa le sigue un largo período de diferenciación celular, que transformará la espermátida del final de la meiosis en el espermatozoide Al final del proceso se producen 4 espermatozoides a partir de cada espermatogonia.

DOS SEXOS, DOS MEIOSIS

Y EN VEGETALES ,¿QUÉ? MICROSPOROGÉNESIS

Y EN VEGETALES ,¿QUÉ? MACROSPOROGÉNESIS MICROSPOROGÉNESIS

TIPOS DE MEIOSIS Fase diploide Fase haploide ZIGOTICA GAMÉTICA ESPOROFITICA Es el ciclo más primitivo. La fase predominante es la haploide. La meiosis es la primera división del zigoto y da lugar a la generación haploide que se reproduce asexualmente: el esporofito. Se da en organismos haplontes: algunas algas, protozoos unicelulares, hongos inferiores. La fase predominante es la diploide. La meiosis origina los gametos haploides. Se da en organismos diplontes: la mayoría de los animales y algún vegetal (algas del género Fucus, Laminaria, Codium,..). y diatomeas Existen dos fases delimitadas: gametofítica (n), que forma los gametos, y esporofítica (2n), que origina, por meiosis, esporas (n) que formarán, por mitosis, el gametofíto. Se da en organismos haplo-diplontes o diplo-haplontes: la mayoría de los vegetales (algunas algas superiores, hongos superiores, briófitos, pteridófitos, espermatófitos) La evolución ha seleccionado progresivamente el predominio de la fase diploide

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides Contenido genético Cada replicación de ADN es seguida de una división: las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. Cada replicación de ADN es seguida de dos divisiones: las células hijas son haploides y contienen la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre.

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides Contenido genético Cada replicación de ADN es seguida de una división: las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. Cada replicación de ADN es seguida de dos divisiones: las células hijas son haploides y contienen la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre. Duración G2 Duración normal (unas 3 horas) Corta o inexistente, debido a que la fase S premeiótica es larga y no hay espacio entre S y meiosis.

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides Contenido genético Cada replicación de ADN es seguida de una división: las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. Cada replicación de ADN es seguida de dos divisiones: las células hijas son haploides y contienen la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre. Duración G2 Duración normal (unas 3 horas) Corta o inexistente, debido a que la fase S premeiótica es larga y no hay espacio entre S y meiosis. Comportamiento de los cromosomas Los cromosomas se comportan Independientemente Se produce apareamiento entre cromosomas homólogos en la profase de la primera división meiótica

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides Contenido genético Cada replicación de ADN es seguida de una división: las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. Cada replicación de ADN es seguida de dos divisiones: las células hijas son haploides y contienen la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre. Duración G2 Duración normal (unas 3 horas) Corta o inexistente, debido a que la fase S premeiótica es larga y no hay espacio entre S y meiosis. Comportamiento de los cromosomas Los cromosomas se comportan Independientemente Se produce apareamiento entre cromosomas homólogos en la profase de la primera división meiótica Duración del proceso Corta: 1-2 horas Larga: Hombre: 24 días; Mujer: varios años

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides Contenido genético Cada replicación de ADN es seguida de una división: las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. Cada replicación de ADN es seguida de dos divisiones: las células hijas son haploides y contienen la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre. Duración G2 Duración normal (unas 3 horas) Corta o inexistente, debido a que la fase S premeiótica es larga y no hay espacio entre S y meiosis. Comportamiento de los cromosomas Los cromosomas se comportan Independientemente Se produce apareamiento entre cromosomas homólogos en la profase de la primera división meiótica Duración del proceso Corta: 1-2 horas Larga: Hombre: 24 días; Mujer: varios años Variabilidad genética La información genética no varía Aumenta la variabilidad genética

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides Contenido genético Cada replicación de ADN es seguida de una división: las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. Cada replicación de ADN es seguida de dos divisiones: las células hijas son haploides y contienen la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre. Duración G2 Duración normal (unas 3 horas) Corta o inexistente, debido a que la fase S premeiótica es larga y no hay espacio entre S y meiosis. Comportamiento de los cromosomas Los cromosomas se comportan Independientemente Se produce apareamiento entre cromosomas homólogos en la profase de la primera división meiótica Duración del proceso Corta: 1-2 horas Larga: Hombre: 24 días; Mujer: varios años Variabilidad genética La información genética no varía Aumenta la variabilidad genética Segregación del centrómero Anfitélica (el centrómero se divide en dos mitades) Sintélica en anafase I y anfitélica en anafase II

REPASANDO: COMPARACIÓN MITOSIS -MEIOSIS Características División conservacional División reduccional Localización Células somáticas, haploides o diploides Células germinales diploides Contenido genético Cada replicación de ADN es seguida de una división: las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre. Cada replicación de ADN es seguida de dos divisiones: las células hijas son haploides y contienen la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre. Duración G2 Duración normal (unas 3 horas) Corta o inexistente, debido a que la fase S premeiótica es larga y no hay espacio entre S y meiosis. Comportamiento de los cromosomas Los cromosomas se comportan Independientemente Se produce apareamiento entre cromosomas homólogos en la profase de la primera división meiótica Duración del proceso Corta: 1-2 horas Larga: Hombre: 24 días; Mujer: varios años Variabilidad genética La información genética no varía Aumenta la variabilidad genética Segregación del centrómero Anfitélica (el centrómero se divide en dos mitades) Sintélica en anafase I y anfitélica en anafase II Segregación de cromátidas En anafase se separan 2n cromátidas En anafase I se separan n cromosomas y en anafase II, n cromátidas.

Repasando: Comparación Mitosis-2ª división meiótica Nº cromosómico 2n cromosomas n cromosomas

Repasando: Comparación Mitosis-2ª división meiótica Nº cromosómico 2n cromosomas n cromosomas Fase S Interfase con síntesis de ADN Interfase sin fase S

Repasando: Comparación Mitosis-2ª división meiótica Nº cromosómico 2n cromosomas n cromosomas Fase S Interfase con síntesis de ADN Interfase sin fase S Información genética Las cromátidas tienen información similar Las cromátidas tienen información diferente si ha habido sobrecruzamiento