Tema 2: Mitosis y meiosis1 ? ¿Cómo se transmiten los cromosomas a las células hijas

Tema 2: Mitosis y meiosis2 Ciclo celular

3 Mitosis y Meiosis: La mitosis es la solución al problema de la división celular y la constancia en el número de cromosomas de las células hijas. La meiosis resuelve el problema de la presencia de dos padres (progenitores) en los organismos sexuales y la constancia del número de cromosomas entre generaciones.

4 Cromosoma metafásico formado por dos cromátidas hermanas: DNA duplicado El cromosoma en las células hijas tras la segregación

5 MitosisMitosis Etapas de la mitosis Interfase Profase Metafase Anafase Telofase

Tema 2: Mitosis y meiosis 6 Mitosis vs Meiosis

7 Dr. Antonio Barbadilla 7 Meiosis y entrecruzamiento

8 Dr. Antonio Barbadilla

¿Qué es la meiosis? La meiosis es la división celular en la que el número de cromosomas se reduce a la mitad y se forman gametos. La meiosis empieza con el número diploide de cromosomas. La célula pasa por dos divisiones sucesivas, pero los cromosomas se duplican una sola vez dando como resultado cuatro células hijas, cada una con la mitad del número diploide de cromosomas que la célula madre. La mitad del número diploide se lo llama número monoploide o número haploide. Mientras el número diploide se representa por 2n, el haploide se representa por n. Cuando dos gametos con el número n de cromosomas se unen, el cigoto formado tiene 2n de cromosomas. El cigoto es la célula que se forma por la unión de un óvulo y un espermatozoide.

Meiosis Es una secuencia de dos divisiones nucleares. La primera división es reductora La segunda división es ecuacional

Concepto: Mecanismo de división celular que permite obtener células haploides (n) con diferentes combinaciones de genes. Objetivos del proceso: -Reducción del número de cromosomas homólogos, -Intercambio de material genético -Permite la supervivencia y variabilidad de las especies.

La meiosis es importante en el Ciclo Biológico humano como generador de la condición 'haploide' de los gametos y el consecuente restablecimiento y mantención de la condición diploide de las células somáticas

Divisiones de la meiosis División I o Reduccional Leptoteno Zigoteno Paquiteno Diploteno Diacinesis Profase I Metafase l Anafase l Telofase l División II o Ecuatorial Profase II Metafase II Anafase II Telofasee II ETAPASETAPAS ETAPASETAPAS

Profase I - Leptoteno La cromatina es visible y consiste de 2 cromátidas unidas por un centrómero.

Profase I - Zygoteno Visibles los cromosomas homólogos. Ocurre sinapsis. Esta comienza en los telómeros y en los centrómeros. Los pares formados se conoce como bivalentes.

Profase I - Paquiteno Intercambio de material genético entre cromosomas (‘crossing over”). Formación de las quiasmas.

Quiasma es el punto (lugar físico) donde ocurre intercambio de material genético o “crossing over”.

CROSSING-OVER

Leptoteno: Los cromosomas individuales, compuestos por dos cromátidas unidas por el centrómero, empiezan a condensarse y a hacerse visibles, forman largas tiras en el núcleo Cigoteno: los pares de cromosomas homólogos se aproximan entre sí, y tiene lugar la sinapsis o apareamiento, que suele comenzar por los extremos y se extiende a todo lo largo de los cromosomas. Esta sinapsis, que se establece por medio del complejo sinaptonémico, forma una tetrada Paquiteno: se completa la sinapsis en todos los cromosomas. Tiene lugar un entrecruzamiento cromosómico mediante quiasmas, y como consecuencia tiene lugar una recombinación genética. Suelen darse dos o tres de estos entrecruzamientos por cada par bivalente.

Profase I … subfases: c) El crossing over de las cromátidas de dos cromosomas homólogos permite intercambio de trozos de cromátidas, se transfieren genes de un cromosoma homólogo a otro. d) Diploteno: comienza la separación de los cromosomas homólogos, poniendo aun más de manifiesto los quiasmas e) Diacinesis: los cromosomas se condensan al máximo y desaparecen el núcleo y la membrana nuclear, por lo que quedan libres en el citoplasma. Se puede apreciar cómo cada bivalente está unido por cuatro cromátidas (tétradas). Tétrada

Profase I - Diploteno Los cromosomas homólogos se repelen unos a los otros y se comienzan a separar. Aun siguen unidos por los quiasmas.

Profase I - Diacinesis Los cromosomas estan en su mayor estado de condensación. Ocurre terminalización de los quiasmas (se mueve hacia la parte distal de los cromosomas alejandose de los centrómeros).

d) Diploteno: comienza la separación de los cromosomas homólogos, poniendo aun más de manifiesto los quiasmas e) Diacinesis: los cromosomas se condensan al máximo y desaparecen el núcleo y la membrana nuclear, por lo que quedan libres en el citoplasma. Se puede apreciar cómo cada bivalente está unido por cuatro cromátidas (tetradas).

Los centrómeros se unen a las fibras del huso mitótico. Los bivalentes comienzan a migrar hacia el ecuador debido a la acción de las fibras del huso mitótico. La membrana nuclear se rompe y el nucleolo desaparece.

Metafase I Los cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial.

Anafase I Reducción del material genético. A estos cromosomas se les conoce como diadas o univalentes (cromosomas de doble hebra que ya no estan apareados).

Telofase I Los cromosomas se desenrollan. El nucleolo y la membrana nuclear reaparecen.

Metafase I Durante esta fase los cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial completamente al azar, lo que garantiza la reunión de los cromosomas maternos y paternos. Anafase I Anafase I Separación de cada bivalente, desplazándose hacia los polos opuestos de la célula. Cada cromosoma sigue constituido aún por dos cromátidas. Telofase I Los cromosomas llegan hasta los polos, se forman los núcleos y comienza la citocinesis. Cada célula hija recibe 23 cromosomas (número haploide - n), pero como cada cromosoma está compuesto por dos cromátidas, el contenido de DNA todavía es diploide. Cada una de las células hijas recién formadas entra en la meiosis II.

Repaso primera división Destacamos… 

Intercinesis Periodo corto o ausente. No ocurre síntesis de DNA. SIMILAR a la interfase pero NO es lo mismo.

Después de la primera división meiótica sucede una interfase que puede ser variable en duración, incluso puede faltar por completo, de amanera que tras la telofase I se inicia sin interrupción la segunda división. En cualquier caso nunca hay síntesis de ADN, es decir es una interfase sin periodo “S”.

Meiosis II

Profase II Los cromosomas comienzan a enrrollarse y se acortan. Membrana nuclear se rompe. Las diadas se unen a las fibras del huso mitótico y comienzan a migrar hacia el plano ecuatorial de la célula.

Metafase II Cromosomas (univalentes) estan alineados en el ecuador.

Anafase II Comienza cuando los centrómeros ya se han dividido y termina cuando los cromosomas llegan a los polos.

Telofase II Los cromosomas estan en los polos. Cromosomas se desenrrollan. Se forma la membrana nuclear y el nucleolo. Ocurre división celular; citokinesis.

En la profase II las envolturas nucleares (si las había) vuelven a desaparecer y aparece el huso nuevamente. Metafase II cada cromosoma se alinea en el plano ecuatorial Anafase II las cromátides que componen los cromosomas se separan Telofase II los husos desaparecen y se forma la envoltura nuclear en torno a cada uno de los cuatro juegos haploides de cromosomas. La citocinesis se produce de igual manera que en la mitosis.

Comparación entre mitosis y meiosis MITOSISMEIOSIS Ocurre en la mayoría de las células eucarióticas. Ocurre en la formación de gametos en células eucarióticas. No hay apareamiento de cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos se parean en sinapsis y puede ocurrir entrecruzamiento. Se mantiene el número de cromosomas.El número de cromosomas se divide de diploide a monoploide. Una división.Dos divisiones. Se producen dos células hijas.Se producen cuatro células hijas. Las células hijas son idénticas entre sí y a la célula madre. Las células hijas tienen combinaciones variadas de cromosomas y no son idénticas a la célula madre.

Mitosis: cromosomas duplicados, cada uno con un cinetocoro; los homólogos no están apareados las cromátidas hermanas se separan y se desplazan hacia polos opuestos. Meiosis I: cromosomas duplicados, cada uno con un cinetocoro; los homólogos apareados se desplazan hacia polos opuestos Comparación de los husos formados durante la mitosis y la meiosis I.

Tema 2: Mitosis y meiosis 54 Mitosis vs Meiosis

Tema 2: Mitosis y meiosis55 Mitosis vs Meiosis: Conservativa (2n) -> (2n) Una división (2 células hijas) No suele haber apareamiento cromosomas homológos (y no quiasma) Células no gaméticas Mitosis Meiosis Reductiva (2n) -> (n) Dos divisiones (4 células hijas) Apareamiento cromosomas homológos (y quiasma -> entrecruzamiento) Células gaméticas

La formación de gametos por meiosis se llama gametogénesis y es diferente en hombres y en mujeres. En los machos, la gametogénesis tiene como resultado la formación de células espermáticas y se llama espermatogénesis. La producción de espermatozoides ocurre en los testículos, órganos reproductores masculinos. En la hembra, los óvulos se forman en los ovarios que son los órganos reproductores. La formación de gametos en las hembras se llama ovogénesis. Los gametos femeninos y masculinos

Gametogénesis Proceso meiótico que produce células haploides y la subsequente maduración de estas células o gametos funcionales.

Tanto la ovogénesis como la espermatogénesis tienen como resultado la formación de gametos monoploides. Sin embargo, hay diferencias entre ambos tipos de gametogénesis, la espermatogénesis forma cuatro espermatozoides del mismo tamaño y la ovogénesis forma un óvulo grande al igual que tres cuerpos polares que se desintegran y solo el óvulo es un gameto funcional.

GAMETOGENESIS

Espermatogénesis En los humanos comienza en la pubertad. Ocurre en los testículos. Los espermatogonios (células germinales premeióticas inmaduras) proliferan a través de mitosis, se diferencian y forman los espermatocitos primarios.

Este proceso se desarrolla en los testículos. La espermatogénesis tiene una duración aproximada de 65 a 75 días en la especie humana, que se extiende desde la adolescencia y durante toda la vida del macho. A-ESPERMATOGENESIS Espermaogonias Espermatocitos Meiosis 1 espermatocitos Meiosis2 espermatida

Las espermátidas se convierten en espermatozoides. Para ello, se reduce el citoplasma, el núcleo se alarga y queda en la cabeza del espermatozoide, las mitocondrias se colocan en el cuello y los centríolos originan un flagelo. La espermatogénesis consta de tres etapas bien definidas: Multiplicación Crecimiento Maduración

MADURACION DE ESPERMATOZOIDES Los espermatozoides presentan tres zonas bien diferenciadas: la cabeza, el cuello y la cola. La primera es la de mayor tamaño, contiene los cromosomas de la herencia y lleva en su parte anterior un pequeño saliente o acrosoma cuya misión es perforar las envolturas del óvulo. En el cuello se localiza el centrosoma y las mitocondrias, y la cola es el filamento que le permite al espermatozoide "nadar" hasta el óvulo para fecundarlo.

La ovogénesis es el proceso de formación y diferenciación de los gametos femeninos u óvulos en las hembras. Se basa en el proceso de la meiosis, que produce, mediante dos divisiones sucesivas, cuatro células con un genotipo recombinado y la mitad de DNA. Las ovogonias, se localizan en los folículos del ovario, crecen y sufren una diferenciación para transformarse en ovocitos primarios, donde se pone en marcha la primera división meiótica, dando origen una célula voluminosa u ovocito secundario que contiene la mayor parte del citoplasma original y otra célula pequeña o primer cuerpo polar. B-OVOGENESIS

Los ovocitos primarios efectúan la segunda división meiótica; del ovocito secundario se forman otras dos células: una grande, que contiene la mayor parte del citoplasma original, y otra pequeña o segundo cuerpo polar. Los cuerpos polares se desintegran rápidamente, mientras que la otra célula se desarrolla para convertirse en un Óvulo maduro, haploide.

El feto femenino empieza a formar ovogonias, pero se detiene el proceso de meiosis en la etapa de ovocito primario, específicamente en profase I, conocido como período de dictiotene. Este período se mantiene suspendido hasta que, a partir de la pubertad y por efectos hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual, se concluye entonces la primera división meiótica y se inicia la segunda. Ésta a su vez se interrumpe, y no se completa hasta la fecundación, si es que ésta ocurre.

Gametogénesis Síntesis:

Células línea germinal mitosis meiosis espermatogonias Espermatocitos I Espermatocitos II Espermatidas Espermatozoides ovogonia Ovocito I Ovocito II y Polocito II Ovulo

¿PREGUNTAS, DUDAS, COMENTARIOS?

Tema 2: Mitosis y meiosis79 La conducta paralela de los genes y cromosomas Los genes y los cromosomas ocurren a pares Tanto los alelos como los cromosomas homólogos segregan en la proporción 1:1 en los gametos Genes distintos y pares distintos de cromosomas homólogos segregan independientemente En 1902 Walter Sutton se percató de que la segregación de los factores mendelianos (alelos) era consistente con la segregación de los cromosomas durante la meiosis

Tema 2: Mitosis y meiosis 80 Teoría cromosómica de la herencia Los genes se encuentran en los cromosomas El lugar que ocupa un gen en un cromosoma se denomina locus

Tema 2: Mitosis y meiosis 81 La base cromosómica de las leyes mendelianas Las leyes de Mendel son un reflejo directo de la conducta de los cromosomas durante la meiosis El movimiento de los cromosomas determina los alelos que portarán los gametos La primera ley de Mendel (segregación 1:1) se explica por la migración aleatoria de los cromosomas homólogos a polos opuestos durante la anafase I de la meiosis La segunda ley de Mendel (transmisión independiente) se explica por el alineamiento aleatorio de cada par de cromosomas homólogos durante la metafase I de la meiosis Las leyes de Mendel se dará en todos aquellos organismos que sufren la reducción meiótica

Tema 2: Mitosis y meiosis82 Nótese que (1) cada gen tiene cuatro copias debido a que el material genético se ha duplicado para llevar a cabo la mitosis (o la meiosis) y (2) cada alelo de un heterocigoto se encuentra en un cromosoma homólogo AA aa Cromosomas homólogos en metafase

Tema 2: Mitosis y meiosis 83 a Factores mendelianosCromosomas Ley de la segregación 1:1 A

Tema 2: Mitosis y meiosis84 Factores mendelianos Cromosomas A A a a

Tema 2: Mitosis y meiosis85 A a Factores mendelianosCromosomas Ley de transmisión independiente B b A a b B

Tema 2: Mitosis y meiosis86 Teoría cromosómica de la herencia A A a a B B b b

Tema 2: Mitosis y meiosis87 Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular ve

Tema 2: Mitosis y meiosis88 2n Ciclo diploide: mayoría animales 2n Cigotos Animal adulto Meiosis nn Gametos Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular

Tema 2: Mitosis y meiosis89 2nnnnnnn Ciclo haploide: hongos Meiosis Esporas sexuales Células haploides

Tema 2: Mitosis y meiosis 90 2nnnnnnn Ciclo haplo-diplonte: plantas Meiosis Mitosis: esporofito multicelular Mitosis: gametofito multicelular Esporas sexuales

Tema 2: Mitosis y meiosis 91

Identifica etapa y fase en A y B Explica que hechos importantes se producen ¿qué importancia tiene este proceso? A B

1. Durante una observación de cortes de testículo al microscopio se han realizado los esquemas representados en las figuras A, B, C y D a)Identifica las fases y etapas, En su caso, de la división celular se dan en ellas y clasifícala por orden cronológico. b) Explica lo que se observa en el recuadro 1 de la figura A c) Explica lo que se observa en el recuadro 2 de la figura B d) Explica lo que se observa en el recuadro 3 de la figura C e) Explica lo que se observa en el recuadro 4 de la figura D

2. ¿Qué caracteriza a la interfase que hay entre la primera y la segunda división de la meiosis? a) Que carece de periodo S; b) que carece de periodo G2; c) que carece de periodo G1. d) No se caracteriza por nada fuera de lo normal. Es una interfase como la de la mitosis. 3. Cuál es el objetivo de la segunda división de la meiosis? a) reducir a la mitad el número de cromosomas; b) pasar de células 2n a células n, que serán llamadas gametos; c) aumentar la variabilidad genética mediante los procesos de sobrecruzamiento; d) sirve para que cada cromosoma separe sus cromátidas

4. ¿Cómo se llaman las estructuras encerradas en un círculo rojo y en qué fase de la meiosis se producen? a) entrecruzamientos y se producen en la profase II; b) quiasmas y se producen durante el diploteno, en la profase I; c) sobrecruzamientos y se producen en la anafase I. d) Estas figuras corresponden a la mitosis y no a la meiosis.

5. La figura representa, de una manera muy esquemática.. ¿A cuánto equivale 2n? ¿Se trata de una célula en mitosis o en meiosis? ¿En qué fase está? Razona las respuestas

6. El sobrecruzamiento es un proceso muy importante de la meiosis. Indica en qué fase de la meiosis se produce y, muy brevemente, por qué es importante. 7. En las figuras de la ilustración aparecen tres células (A, B y C) de una especie animal con 2n=4 cromosomas. ¿En qué fase de la mitosis o de la meiosis está cada una de ellas? Razona la respuesta

8. En las figuras de la ilustración aparecen tres células (A, B y C) de una especie animal con 2n=6 cromosomas. ¿En qué fase de la mitosis o de la meiosis está cada una de ellas? Razona la respuesta