Iglesia Los Carolinos.Depto. Jóvenes “Estudiantes Bendecidos”Profesora Massiel Vergara.Biología y Ciencias Naturales.

GUÍA N° 4 MEIOSIS

La meiosis es una de las formas de la reproducción celular (la otra es la mitosis). Este proceso se realiza en las gónadas para la producción de gametos: ovarios y testículos. La meiosis es un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones

sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n). En los organismos con reproducción sexual la meiosis tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se

producen los gametos: ovocitos y espermatozoides.  Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones celulares (del núcleo y de citoplasma), llamadas primera y

segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase.

El proceso de la meiosis dura semanas o incluso años; este proceso consta de dos divisiones sucesivas, cada una de estas meiosis tiene una duración variable entre hombres y mujeres, pero es mucho más largo que la mitosis, suele durar varios días y a veces es similar a una mitosis.

Toda reproducción sexual se basa en la producción de células especializadas en la reproducción, los gametos: femenino (ovocito) y masculino (espermatozoide). La razón de ser de un gameto es encontrarse con el gameto del otro sexo, a través de un mecanismo llamado fecundación. A partir de este evento surge un nuevo organismo, con características del padre y de la madre.

En el año 1887, Weissman describió la meiosis, como un proceso divisional, habitualmente inserto en la fabricación de gametos, en que una célula, después de pasar por un período S, se divide dos veces consecutivas.

Cabe destacar que la Profase I de la primera división meiótica es la etapa más compleja del proceso y a su vez se divide en 5 subetapas, que son: leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno, diacinesis.

ETAPAS DE LA MEIOSIS

MEIOSIS I1. Profase 1

a) Leptoteno : (4c 2n). Los cromosomas, formados por dos cromátidas desde la interfase, inician su condensación (llamada también enrollamiento o empaquetamiento). Las cromátidas, difícilmente visibles como tales en esta fase, se encuentran ancladas por sus extremos a la membrana nuclear. A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeños engrosamientos denominados cromómeros.

b) Z igoteno : Los cromosomas homólogos comienzan a acercarse hasta quedar apareados en toda su longitud. Esto se conoce como sinapsis (unión) y el complejo resultante se conoce como bivalente o tétrada, donde los cromosomas homólogos (paterno y materno) se aparean, asociándose así cromátidas homólogas. Producto de la sinapsis, se forma una estructura observable solo con el microscopio electrónico, llamada complejo sinaptonémico, unas estructuras, generalmente esféricas, aunque en algunas especies pueden ser alargadas. Durante el zigoteno concluye la replicación del ADN.

c) Paquiteno : Una vez que los cromosomas homólogos están perfectamente apareados formando estructuras que se denominan bivalentes, se produce el fenómeno de entrecruzamiento (crossing-over) en el cual las cromátidas homólogas no hermanas intercambian material genético. La recombinación genética resultante hace aumentar en gran medida la variabilidad genética entre la descendencia de progenitores que se reproducen por vía sexual.

d) Diploteno : Los cromosomas continúan condensándose, hasta que se pueden comenzar a observar las dos cromátidas de cada cromosoma. Además en este momento se pueden observar los lugares del cromosoma donde se ha producido la recombinación. Estas estructuras en forma de X reciben el nombre quiasmas. Cada quiasma se origina en un sitio de entrecruzamiento, lugar en el que anteriormente se rompieron dos cromátidas homólogas que intercambiaron material genético y se reunieron.

e) Diacinesis : Esta etapa apenas se distingue del diploteno. Podemos observar los cromosomas algo más condensados y los quiasmas. El final de la diacinesis y por tanto de la profase I meiótica viene marcado por la rotura de la membrana nuclear.

2. Metafase I. Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial de la célula, pero, al contrario de la mitosis, los microtúbulos del huso se unen por un solo lado al cinetocoro de los cromosomas.

3. Anafase I. Se separan los quiasmas y un juego completo de cromosomas se desplaza hacia cada polo de la célula.

4. Telofase I. Se forman dos núcleos y, en la mayoría de los casos, también se divide el citoplasma originándose dos células con un número n de cromosomas, cada uno con dos cromátidas.

Las células

resultantes de la meiosis poseen la dotación genética necesaria para funcionar como gametos o células sexuales. Un espermatozoide y un ovocito tienen la mitad de cromosomas que posee una célula somática. Con la meiosis es posible explicar por qué el número de cromosomas no aumenta con las generaciones sucesivas. Los órganos sexuales ("gónadas" en el caso de los animales) poseen grupos de células encargadas de fabricar gametos. Para ello pasan por al menos tres etapas:

1) proliferación, en base a mitosis sucesivas, que garantizan la existencia de células madre en forma permanente2) meiosis, que reduce la dotación genética a la mitad y 3) diferenciación, que permite asignarle a las cuatro células resultantes los atributos propios de un gameto

femenino o masculino.

La meiosis, sin embargo, no solamente es necesaria como medio para reducir la dotación genética a la mitad, sino que es responsable de un fenómeno mucho más evidente.

La meiosis llevada a cabo por células de las gónadas (testículos y ovarios) de tus padres te garantiza el poseer la misma dotación genética en tus células que la de todos los miembros de nuestra especie: 46. Tus características físicas, además, serían el resultado de la combinación de los genes de los gametos que dieron origen a tu primera célula: la célula huevo o cigoto.

Existen dos etapas que generan gametos genéticamente distintos y ambos ocurren durante la meiosis: en profase I y en metafase I.

Durante la Profase I, los cromosomas homólogos se reúnen, formando un complejo de dos cromosomas llamado tétrada. Los dos cromosomas no solo se acercan, sino que se ponen en contacto a través de una o

más sinapsis (figura 14a). Estas uniones ocurren a cualquier altura de las cromátidas, pero relacionando siempre sectores que poseen exactamente los mismo genes. Finalmente, mediante un mecanismo llamado entrecruzamiento o crossing-over, estos sectores similares de las cromátidas se intercambian y quedan formando parte del otro cromosoma homólogo (figura 14b).

El segundo fenómeno que genera gametos genéticamente distintos se denomina permutación cromosómica y ocurre durante la metafase I, cuando los cromosomas homólogos se separan para migrar a polos opuestos de la célula en división.

Actividad: PermutandoSi los cromosomas que se separan fuesen 3 parejas, y a cada cromosoma le asignáramos un nombre, te podrías percatar que las maneras en que pueden separarse desde la placa ecuatorial de la célula no es una sola. Completa el siguiente esquema, según la lógica sugerida:

Posibilidad 1 Posibilidad 2 Posibilidad 3 Posibilidad 4 Posibilidad 5 Posibilidad 61a - 2a – 3a 1a - 2a - 3b

1b - 2b - 3b 1b - 2b - 3ª

En definitiva, las combinaciones de gametos posibles a partir del mismo tipo de células madre son muchas, tantas que resulta improbable que existan dos espermatozoides u óvulos genotípicamente idénticos en una misma persona. Si a esto le sumas la combinación de características que se gesta con la mezcla de genes maternos y paternos en la fecundación, la cantidad de posibles hijos es casi ilimitada.

La posibilidad de generar hijos con características distintas a los padres y distintos entre sí, se denomina variabilidad y es una de nuestros mejores "inventos" como organismos sexuales. La variabilidad permite que no todos reaccionemos de la misma forma frente a los cambios ambientales. De esta forma, por bruscos o agresivos que sean estos cambios, siempre existirán organismos que los resistirán, podrán sobrevivir y traspasar tales características beneficiosas a su descendencia. Los organismos asexuales, en cambio, como poseen una variabilidad mínima, son igualmente sensibles a las condiciones ambientales. Su falta de variabilidad los hace menos sobrevivientes.

Solo los organismos sexuales realizan meiosis. La meiosis explica que éstos sean organismos diversos y adaptados a las más diversas

condiciones ambientales

MEIOSIS IISe inicia sin que se produzca una replicación previa del ADN de los cromosomas resultantes de la división anterior. En ella se distinguen:

1. Profase II. Es muy breve, los cromosomas se descondensan, las membranas nucleares se rompen y se forman nuevos microtúbulos del huso.

2. Metafase II. Los cromosomas se alinean en la placa metafásica. Pero ahora los microtúbulos del huso se unen por ambos lados a cada cromosoma.

Figura 14. Representación esquemática de dos cromosomas homólogos que se unen mediante quiasmas durante Profase I, formando una tétrada (a) y que realizan entrecruzamiento de segmentos idénticos (b)

3. Anafase II. Se separan las cromátidas de cada cromosoma y se dirige un juego completo a cada polo de ambas células.

4. Telofase II. Se forman nuevas envolturas nucleares y se originan, finalmente, cuatro núcleos (y generalmente cuatro células separadas) haploides, cada uno con un solo juego de cromosomas formados por una sola cromátida.

A través de la meiosis no sólo se forman células haploides que harán posible la fecundación y la reproducción sexual, al mismo tiempo, como se ha visto, también se recombina, mediante el entrecruzamiento cromosómico la información genética que pasa de una generación a la siguiente, lo cual favorece la variabilidad genética de las poblaciones y, por tanto, la adaptación y la evolución de las especies. Por otro lado, un proceso necesario para la reproducción sexual del organismo es la meiosis, en la que se forman cuatro células haploides a partir de una