División celular : Meiosis y reproducción sexual

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Meiosis | Contenidos

La reproducción sexual ocurre solo en eucariotas. Durante la formación de los gametos, el número de cromosomas se reduce a la mitad y retornan al número completo cuando los dos gametos se unen durante la fecundación.

Modificada de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/apr_3.html.

Ploidía | Contenidos

Ploidía es un término referido al número de grupos o ''juegos'' de cromosomas en una célula.
Haploide y diploide son términos referidos al número de "juegos" de cromosomas en una célula.

Gregor Mendel determinó que sus arvejas tenía dos "juegos" de alelos, uno por cada progenitor.

Los organismos diploides, como lo indica su prefijo, son aquellos que tienen dos "juegos" de alelos, uno por cada progenitor. Los seres humanos (excepto sus gametos), la mayor parte de los animales y muchas plantas son diploides. Diploide se abrevia como 2n.
Los organismos y las células haploides tienen un solo grupo de cromosomas, que se abrevia como n.
Los organismos con mas de dos grupos de cromosomas se denominan poliploides.
Los cromosomas que llevan el mismo tipo de genes se denominan cromosomas homologos.
Los alelos en los cromosomas homologos pueden ser diferentes, en ese caso se dice que el individuo es heterocigota. En general los organismos reciben un grupo de cromosomas de cada progenitor.

La meiosis es un tipo especial de división nuclear que segrega una copia de cada cromosoma homologo en un nuevo "gameto".

En la mitosis se mantiene la ploidia original de la célula:

una célula diploide (2n) origina dos células diploides
una célula haploide (n) origina dos células haploides

Por otra parte la Meiosis, reduce a la mitad los "sets" de cromosomas, por lo tanto al producirse la unión de los gametos (fecundación) se restablece la ploidía original.

La mayor parte de las células del cuerpo humano se dividen por mitosis. Estas células se denominan células de la línea somática (o células vegetativas).
A las células que se convierten en gametos se las considera células pertenecientes a la línea germinal.

La gran mayoría de las divisiones celulares en el cuerpo humano se realizan por mitosis, estando la meiosis restringida a las gonadas.

Ciclos de la vida| Contenidos

Los ciclos de la vida son diagramas con que representan los eventos en el desarrollo de los organismos y su reproducción.

Al interpretarlos ciclos se debe poner especial atención a la parte del mismo donde ocurre la meiosis. Por ejemplo los ciclos de los animales tienen una fase dominante diploide, donde la fase haploide (gamética) esta presente en relativamente pocas células. La mayor parte de las células en nuestro cuerpo son diploides (2n), las células de la línea germinal por meiosis producirán gametos (n).

Los ciclos de las Plantas pasan por dos fases secuenciales denominadas alternancia de generaciones.

La fase esporofítica es "diploide", y es la parte del ciclo que lleva a la meiosis. Sin embargo muchas especies de plantas son en realidad poliploides, y el uso del término "diploide" en la frase que se refiere a ellas en realidad quiere decir "en esta fase tenemos el mayor número de grupos de cromosomas".
La fase gametofítica es "haploide", y es la parte del ciclo donde se producen los gametos (por mitosis de las células haploides).
En las plantas con flores (las angiospermas) la planta multicelular visible (hojas, tallo etc.) es el esporofíto, mientras que el polen (que contiene el gameto o gametofito masculino) y los ovarios (que contienen el gametofito femenino) constituyen el gametofito.

El ciclo en las plantas difiere del de los animales por la adición de una fase (el gametofito haploide) luego de la meiosis y antes de la producción de los gametos.

Modificado de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_104/notes/apr_3.html.

Muchos hongos y protistas tienen un ciclo dominante haploide. La fase dominante es haploide mientras que la fase diploide posee solo unas pocas células (a menudo solo un solo cigoto diploide como en Chlamydomonas ). Muchos protistas se reproducen por mitosis hasta que se deteriora el ambiente, entonces pasa a la reproducción sexual y originar un cigoto que permanece "dormido" hasta que mejoran las condiciones ambientales.

Fases de la Meiosis | Contenidos

En la meiosis ocurren dos divisiones celulares sucesivas, Meiosis I (Reducción) y Meiosis II (División). La Meiosis produce 4 células haploides. La Mitosis produce 2 células diploides. A la meiosis también se la conoce como división reduccional

En la Meiosis I se reduce el nivel de ploidía desde 2n a n (reducción) mientras que en la Meiosis II se divide el set de cromosomas remanente en un proceso similar a la mitosis (división). La mayor diferencia en el proceso ocurre durante la Meiosis I.

Profase I | Contenidos

Durante la Profase I tiene lugar un evento clave el apareamientode los cromosomas homologos.

El término sinapsis en este contexto se refiere al proceso de unión o "enlace" de los cromosomas homologos replicados.
El "cromosoma" resultante se denomina tetrada, por estár formado por las dos cromátidas de cada cromosoma, y por lo tanto cuatro en total.
En este punto puede presentarse el fenómeno de entrecruzamiento o crossing-over. Durante el entrecruzamiento un fragmento de una cromátida puede separarse e intercambiarse por otro fragmento de su correspondiente homologo.

Los alelos de esta tetrada:

Cromatida 1: A B C D E F G

Cromátida 2: A B C D E F G

Cromátida 3: a b c d e f g

Cromátida 4: a b c d e f g

producirán el siguiente resultado como consecuencia del entrecruzamiento entre 1 y 3:

A B C D E F G

A B c d e f g

a b C D E F G

a b c d e f g

Por lo tanto en vez de producirse solo dos tipos de cromosomas (todos mayúsculas o todos minúsculas), se producen cuatro, lo cual duplica la variabilidad del genotipo de los gametos. La presencia del fenómeno de entrecruzamiento se visualiza en una estructura especial llamada quiasma (ver figura a continuación). Cerca del final de la Profase I, los cromosomas homologos comienzan a separarse , si bién todavía permanecen unidos a nivel de los quiasmas.

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Los eventos de la Profase I (salvo por el apareamiento y el crossing over) son similares a los de la Profase de la mitosis: la cromatina se condensa en los cromosomas, el nucleolo se disuelve, desaparece la membrana nuclear, y se forma el huso mitótico .

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Metafase I | Contenido

En la Metafase I las tetradas se alinean en el ecuador de la célula. Las fibreas del huso se "pegan" al centrómero de cada par homológo y los eventos subsiguientes son similares a la mitosis.

Anafase I | Contenidos

Durante la Anafase I las tetradas se separan y los cromosomas son arrastrados a los polos opuestos por las fibras del huso. Los centromeros en la Anafase I permanecen intactos.

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Telofase I | Contenidos

La Telofase I es similar a la mitosis, salvo que al final cada "célula" solo posee un grupo de cromosomas replicados. Dependiendo de la especie, se puede formar (o no) la nueva membrana nuclear. Algunos animales pueden dividir sus centríolos durante esta fase.

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Profase II | Contenidos

Durante la Profase II, la membrana nuclear (si se formó durante la Telofase I) se disuelve, y aparecen las fibras del huso, al igual que en la profase de la mitosis. En realidad la Meiosis II es muy similar a la mitosis.

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Metafase II | Contenidos

La Metafase II es similar a la de la mitosis, con los cromosomas en el plano ecuatorial y las fibras del huso pegádose a las caras opuesta de los centrómero en la región del cinetocoro.

Anafase II | Contenidos

Durante la Anafase II, el centrómero se divide y las entonces cromátidas, ahora cromosomas, son segregadas a los polos opuestos de la célula.

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Telofase II | Contenidos

La Telofase II es idéntica a la Telofase de la mitosis. La citocinésis separa a las células.

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Comparación de la Mitosis y la Meiosis | Contenidos

La Mitosis mantiene el nivel de ploidía mientras que la meiosis lo reduce. La Meiosis puede considerarse como una fase de reducción del número de croomosomas seguida de una mitosis ligeramente diferente. La Meiosis solo ocurre en relativamente pocas células de un organismo multicelular, mientras que la mitosis es mas comun.

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Gametogenesis | Contenidos

Se denomina Gametogénesis al proceso de formación de gametos (por definición haploides, n) a partir de la células haploides de la línea germinal. La espermatogénesis es el proceso de formación de espermatozoides por meiosis (en animales, por mitosis en plantas) en organos especializados conocidos como gonadas (que en los machos se denominan testículos). Luego de la división las células se diferencian transformándose en espermatozoides. La ovogénesis es el proceso de formación de un óvulo por meiosis (en animales, por mitosis en el gametofito de las plantas) en organos especializados conocidos como ovarios. Debe destacarse que si bién en la espermatogénesis las cuatro células derivadas de la meiosis se diferencian en espermatozoides, durante la oogénesis el citoplasma y organelas van a una a una célula más grande: el óvulo y las otras tres (llamadas glóbulos polares) no desarrollan. En humanos, en el caso de las gónadas masculinas se producen cerca de 200.000.000 de espematozoide por día, mientras que las femenínas producen generalmente un óvulo mensual durante el ciclo menstrual.

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Enlaces | Contenidos

Access Excellence page on Mitosis; http://www.gene.com:80/ae/AB/GG/mitosis.html
Cell Division and the Cell Cycle (University of Alberta): Similar to this page, but with its own glossary and questions; http://gause.biology.ualberta.ca/bio107.hp/lec16.html
Amoeba Proteus Mitosis Small photomicrographs of protistan mitosis; http://202.250.194.136/WWW/PDB/Images/Sarcodina/ap/celldivision.html
Animated Meiosis Yale University, a simplified series of cartoons about meiosis;http://www.biology.yale.edu/animatedMeiosisP.nclk
Meiosis Tutorial North Carolina State University, animations and 3-D graphics; http://www4.ncsu.edu/unity/users/b/bnchorle/www/index.htm
McGill University Mitosis Page Quality site, with photos and downloadable animation and video; http://www.mcgill.ca:80/nrs/mitosis.htm
Virtual Meiosis University of Cincinnati, Animated GIF and text/images to explain meiosis; http://www.biology.uc.edu/vgenetic/meiosis/

Traducción, redacción y diagramación a cargo de :
Dr. Jorge S. Raisman, lito@unne.edu.ar
Ing. Ana María Gonzalez, anitama39@yahoo.com

Actualizado en Febrero del 2000.
Reproducción autorizada unicamente con fines educativos citando su origen.
Se agradecen comentarios y sugerencias.

GLOSARIO

Alelos (del griego allelon= el uno al otro): Formas alternativas de un gen. Dos o más formas diferentes de un gen. Los alelos ocupan el mismo lugar en los cromosomas homólogos y se separan uno del otro durante la meiosis.

Angiospermas(del griego angeion = vaso; sperma= semilla; literalmente la traducción sería "semillas en un recipiente"): Plantas con flores. Originadas hace unos 110 millones de años de un antecesor desconocido hoy dominan la mayor parte de la flora mundial. El gametofito masculino (de 2 a 3 células) se encuentra dentro de un grano de polen ; el femenino (usualmente de ocho células) esta contenido en un óvulo que se encuentra en la fase esporofítica del ciclo de vida de la planta. Plantas cuyos gametos femeninos son llevados dentro de un ovario.

Células germinales: Término colectivo para las celulas de los organos reproductivos de los organismos multicelulares, que se dividen por meiosis para producir gametos.

Centrómero: Región especializada de cada cromátida al cual se "adhieren" los cinetocoros y las cromátides hermanas.

Cinetocoros: Estructuras en los centrómeros de los cromosomas al cual se conectan las fibras del huso acromático.

Ciclo menstrual (Del latín cyclus = círculo; menstruus = mensual): La secreción recurrente de hormonas asociadas a cambios en el tejido uterino, típicamente de 28 días de duración.

Cigoto (del griego zygos = "yugo", porque une): óvulo fecundado. Célula diploide (2n) resultante de la fusión de un gameto masculino con uno femenino (óvocélula).

Cromátida: Cualquiera de las dos partes longitudinales de un cromosoma replicado, unidas por el centrómero.

Cromosomas (del griego khroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas (principalmente histonas).

Cromosomas homólogos (del griego homos = igual; der. homologos= acorde,correspondiente; formado con lego = "yo digo"): Cromosomas que llevan genes correspondientes y se asocian en pares en la primera etapa de la meiosis, los miembros del par derivan de sendos padres. Un par de cromosomas en cual un miembro del par tiene orígen materno y el otro paterno.

Diploide: organismo o fase nuclear que tiene los dos juegos de cromosomas. Numero cigótico de cromosomas (2n), por oposición al número gamético (n) o haploide.

Esporofítica: generación que produce esporas, en las plantas con flores está representada por la planta verde originada de la semilla.

Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad

Fecundación: la fusión de dos gametos (espermatozoides y óvulo) que produce un cigoto que desarrollará un nuevo individuo con una herencia genética derivada de sus dos progenitores. Estrictamente la fecundación puede dividirse en dos procesos, el primero corresponde a la unión de los citoplasmas de los gametos (plasmogamia) y el segundo a la fusión de sus núcleos (cariogamia).

Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipetídica de aminoácidos.

Gameto (del griego gamos = "unión de los sexos", esposa): Célula reproductora haploide(n) que cuando su núcleo se fusiona con otro gameto (n) del sexo opuesto origina un cigoto (2n), que por mitosis desarrolla un individuo con celulas somáticas diploides (2n), en algunos hongos y protistas puede, por meiosis, producir celulas somáticas haploides (n).

Gametofito (del griego gamos = "unión de los sexos", esposa; phyton = plantas): En las plantas que presentan alternancia de generaciones, el estadio haploide que produce gametos por mitosis.

Gametofítica: generación que se inicia con la meiosis y termina en la fecundación, en las plantas con flores está representada por la micróspora (gametofito masculino) y el saco embrionario (gametofito femenino)

Gineceo (del griego gyne = hembra, oikos = casa): Termino colectivo aplicado a todos los carpelos (o pistilos) de una planta. Algunas plantas tienen varios pistilos parciales o totalmente fusionados.

Gónada (del griego gone= semilla ): Órgano productor de gametos de los animales pluricelulares, ovario o testículo

Haploide (del griego haploos = simple, ploion = nave): Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma homólogo (número haploide = n). En la fecundación, dos gametos haploides se fusionan para formar una sola célula con un número diploide (por oposición, 2n) de cromosomas.

Meiosis (del griego meio = menor; meiosis = reducción): División celular en la cual la copia de los cromosomas es seguida por dos divisiones nucleares. Cada uno de los cuatro gametos resultantes recibe la mitad del número de cromosomas (número haploide) de la célula original.

Mitosis (del griego mitos = hebra, filamento): La división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y telofase. La copia de una célula. La mitosis ocurre únicamente en eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la interfase y se distribuye durante las fases de la mitosis en las dos células resultantes de la división.

Nucléolo (del latín nucleolus = pepita pequeña) Cuerpo redondeado u oval que se observa en el núcleo de las células eucariotas; consiste en bucles de cromatina que sirven de molde para la producción de rARN (ácido ribonucleico ribosomal).

Ovario (del latín ovus = huevo): 1) En animales, la gónada femenina que produce óvulos y hormonas sexuales femeninas. 2) La parte inferior del gineceo que contiene los óvulos dentro de los cuales desarrolla el gametofito femenino.

Poliploide (del griego polys = mucho; ploion= nave): Célula u organismo con más de dos conjuntos de cromosomas completos por núcleo.

Quiasma (del griego chiasma = cruce): Unión entre dos cromosomas que se aparean en la meiosis y que da lugar a la recombinación genética.

Sexual: Sistema de reproducción en el cual se fusionan dos células sexuales(gametos) haploides para producir un cigoto diploide.

Testículo ( del latín testiculus = propiamente "testigo de la virilidad"): Gónada productora de espermatozoides y hormonas sexuales masculinas