MEIOSIS: REPRODUCCIÓN SEXUAL. http://www.mhhe.com/biosci/bio_animations/08_MH_Meiosis_Web/index.html La dirección, escrita más arriba, les conducirá a una animación 3D que la Mc GrawHill tiene en su página web sobre la Meiosis. Mi aporte en este documento fue hacer una traducción del texto y algunas modificaciones al original que en nada entorpece la comprensión del tema, mas bien la facilita. Puse algunas imágenes tomadas de la misma animación y algunas preguntas de selección múltiple al final el documento Espero que aprovechen este material, estimados alumnos de los segundos medios, San Fernando College.

Sugerencia: Visite este sitio: http://therivardreport.com/the-arts-united-by-jacob-burris/ y aprecie la fusión del arte con la biología en fotografías realizadas por Daniela Riojas sobre la meiosis. Ella ganó en 2013 el SA CURRENT’S “BEST PHOTOGRAPHER”

¿Alguna vez te has preguntado por qué los hijos no lucen exactamente igual a sus padres o por qué algunos hermanos lucen tan diferentes unos de otros? La respuesta

yace en el proceso de meiosis, la cual genera los gametos para la reproducción. La meiosis es el proceso mediante el cual se producen células haploides a partir de una diploide. Para que esto ocurra, los cromosomas deben ser correctamente ordenados y distribuidos de una manera tal, que se puedan crear células genéticamente únicas con la mitad del número de cromosomas que teína la célula original. La meiosis ocurre en células especiales llamadas células germinales ubicadas dentro de las gónadas de los machos y de las hembras. Para que ocurra una reducción exitosa en el número de cromosomas que tienen las nuevas células hijas haploides, son necesarias dos round de divisiones celulares en las células germinales. A Estas divisiones se les llama MEIOSIS I Y MEIOSIS II. Aunque los procesos de mitosis y meiosis lucen similares, hay unas pocas, aunque importantes diferencias. Una diferencia obvia es que la mitosis genera dos células hijas diploides mientras que la meiosis genera 4 células haploides. Como en la mitosis, la meiosis comienza después que una célula ha completado exitosamente los estados G1, S y G2 de la interfase. Durante la fase S de interfase, se replica el ADN produciendo dos copias de cada cromosoma, llamadas cromátidas hermanas. Los pares de centriolos situados en el citoplasma se duplican y comienzan a extender microtúbulos que formarán el huso meiótico. Las cromátidas hermanas permanecen unidas al centrómero y se condensan a medida que la célula entra a profase I de la meiosis. Hasta este punto, las células lucen similar a la mitosis. Pero ocurren dos nuevos eventos en la meiosis que no ocurren el la mitosis los cuales conducen a una diversidad genética. El primer evento ocurre durante profase I, cuando los cromosomas homólogos replicados se alinean y aparean en un proceso llamado sinapsis, formando una tétrada o bivalente.

Fig. 1: En sinapsis los cromosomas homólogos se mantienen unidos por un entramado de proteínas cohesinas formando un complejo sinaptonémico

Los cromosomas homólogos comparten los mismos genes pero no necesariamente los mismos alelos. (notas del profesor Toledo: En esta parte de la animación no hice una traducción real de lo que expresaba el texto, debido a que tiene un error pues los alelos son formas alternativas del mismo gen y ocupan la misma posición, es decir, el mismo locus en los cromosomas homólogos, y no como lo dice la animación “comparten similares genes pero no necesariamente los mismos). Una vez que se forma esta estructura, ocurre el segundo hecho, llamado crossing over o entrecruzamiento.

Durante el crossing over ocurre un intercambio físico entre los segmentos de cromosomas de cromátidas no hermanas, aumentando la diversidad genética. La profase concluye con la fragmentación de la membrana nuclear y con los pares de centriolos duplicados moviéndose hacia los polos opuestos de la célula. A medida que ellos se mueven, los centrosomas ( con un par de centriolos en su centro) extienden fibras del huso formando el huso meiótico. En prometafase I , el huso meiótico está completamente formado, con los pares de centriolos situados en posición (polos). Las cromátidas hermanas se fijan a las fibras del huso por sus cinetocoros. Aquí hay otra diferencia clave entre lo que ocurren en la mitosis y la meiosis. Debido a la sinapsis y al crossing over de la meiosis, los cromosomas homólogos se mantienen alineados de tal manera, que un par de cromátidas hermanas se fija a un solo polo mediante el microtúbulo cinetocórico. En la mitosis, cada Cromátida hermana está unida a una fibra del huso. Las fibras se originan de ambos polos.

Fig. 2: ¿Cómo se fijan los microtúbulos a los cromosomas durante la metafase I meiótica y la metafase mitótica.

Durante la metafase I los bivalente se alinean al azar a lo largo de la placa metafásica: debido a la distribución independiente ( permutación), este alineamiento es al azar, contribuyendo al aumento de la diversidad genética. Estudie a continuación este ejemplo:

Fig. 3 DISTRIBUCIÓN INDEPENDIENTE EN UNA CÉLULA n=3. En el caso de n=3 son posible 8 combinaciones de cromosomas para las células hijas.

En anafase I, los cromosomas homólogos se separan y se mueven hacia los polos opuestos. La meiosis I termina con la telofase I cuando los cromosomas se descondensan y se vuelve a formar la membrana nuclear. La citocinesis separa el material genético y las dos células hijas son separadas por un surco de división.

Fig. 4 CITOCINESIS DE LA MEIOSIS I. En esta etapa las dos célula ya son haploides. Note que tienen 3 cromosomas (replicados) y esta célula comenzó la meiosis con 2n=6

Ya que el producto final de la meiosis I es dos células haploides, la meiosis II comienza sin que los cromosomas pasen por otro round de replicación del ADN. Los centriolos se duplican nuevamente y comienzan a moverse hacia los polos opuestos de cada célula. En profase II, las cromátidas hermanas se condensan mientras que el huso comienza a formarse a medida que la membrana nuclear desaparece. En prometafase II, las cromátidas hermanas a unen al huso mediante los microtúbulos cinetocóricos, con las cromátidas hermanas unidas a los polos opuestos. El huso alinea a las cromátidas hermanas a lo largo de la placa metafásica durante la metafase II. Durante la anafase II las cromátidas hermanas se separan y los cromosomas individuales se mueven hacia los polos. El proceso entero termina con la telofase II a medida que los cromosomas se descondensan y la membrana nuclear vuelve a formarse. La citocinesis y el surco de división separa a las dos células hijas formando cuatro células hijas haploides (nota del profesor: son haploides y los cromosomas no están replicados. Al final de la meiosis I las 2 células hijas también son haploides, pero los cromosomas están replicados). Las células hijas haploides se especializarán y se transformarán en gametos: espermatozoides u ovocitos II, en la especie humana. Si estos se fusionan durante el proceso de fertilización formarán un cigoto, el cual si “la suerte lo acompaña” se transformará en un bebé. El hijo recibe la mitad de sus cromosomas de su madre y la otra mitad de su padre. Debido a que el hombre y la mujer producen millones de gametos y la selección de gametos en la fertilización es al azar, esto contribuye a diversidad genética. Esto explica por qué un hijo no es idéntico a sus padres. Pero, ¿por qué no son idénticos los hermanos? La diversidad

viene de varias fuentes. En profase I, las cromátidas no hermanas pueden intercambiar ADN a través del crossing over, incrementando la diversidad genética de las cromátidas individuales. Además del crossing over, en metafase I, las parejas de cromosomas homólogos se alinean independientemente a lo largo de la placa metafásica y se distribuyen independientemente en las dos células hijas. Este proceso llamado distribución independiente o permutación, produce 4 gametos genéticamente distintos. A medida que el número total de cromosomas aumenta en un organismo, el número de gametos genéticamente distintos incrementa por 2n . Esto significa que un organismo con n=3 puede producir 8 gametos únicos. Para los humanos donde n=23 se forman 223 gametos únicos o más de 1 millón de posibles combinaciones diferentes. La combinación de la distribución independiente, el crossing over y el encuentro al azar de los gametos durante la reproducción sexual incrementa la diversidad genética y explica por qué un hijo no luce exactamente igual a sus padres ni a sus hermanos.

Preguntas de selección múltiple 1. En el proceso meiótico, la metafase I se diferencia de la metafase II en que:

I. en la metafase I hay duplicación de material genético y en la metafase II no se produce esta duplicación. II. en la primera los homólogos se encuentran apareados en el ecuador y en la segunda sólo se ven cromosomas sin aparear y en menor número. III. los centríolos se ubican en los polos en ambas metafases. A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo I y II

2. El entrecruzamiento de los cromosomas homólogos (crossing-over) se produce en: A) la profase de la segunda división meiótica.B) la metafase de la primera división meiótica.C) la profase de la primera división meiótica.D) la metafase de la segunda división meiótica.

3. La importancia de la meiosis radica en que: I. mantiene del número de cromosomas de la especie y otorga variabilidad a la descendencia.II. se produce el entrecruzamiento de los cromosomas homólogos. III. la combinación al azar de los cromosomas determina una gran variedad de gametos.A) Sólo IB) Sólo IIIC) Sólo II y IIID) I, II y III

4. La célula que termina la meiosis I es: A) 2n cromosomas y 4c ADN.B)n cromosomas y c ADN.C) n cromosomas y 2c ADN.D) 2n cromosomas y 2c ADN.

5. El esquema muestra un par de cromosomas homólogos, señale:

1. Par de cromosomas.

2. Proceso cromosómico que origina un bivalente de2 cromosomas. 3. Puntos de unión de los cromosomas quiasmas. 4. Número de cromátidas de la pareja de cromosomas. 5. Etapa meiótica.

A) 1/Homólogos. 2/Sináptico. 3/Quiasmas. 4/4 cromátidas. 5 / Profase I. B) 1/no Homólogos. 2/ Sináptico. 3/Paquiteno. 4/2 Cromosomas. 5/ Metafase. C) 1/Homólogos. 2/Sinaptonémico. 3/Quiasmas. 4/4 Cromosomas. 5/Anafase. D) 1/Homólogos. 2/Sináptico. 3/Quiasmas. 4/4 cromátidas. 5 / Profase II.

6. La variabilidad genética que aporta la meiosis se produce en: A) Profase II.B) Profase I.C) Anafase I.D ) Anafase II

7. Un acontecimiento exclusivo de la meiosis esA) La duplicación del ADN al inicio de la divisiónB) a observación de cromosomas duplicadosC) la separación de cromátidasD) el intercambio de información genética

8. Al finalizar la meiosis se obtienenA) dos células hijas haploidesB) cuatro células hijas haploidesC) dos células hijas diploidesD) cuatro células hijas diploides

9. En la meiosis I se separanA) cromátidas genéticamente igualesB) cromosomas genéticamente igualesC) cromosomas genéticamente diferentesD) cromátidas genéticamente diferentes

Meiosis quiz:

1.As a result of meiotic division, the chromosome number isA) doubled.B) halved.C) tripled.D) quartered.

Unión

E) not effected

2.Reduction division occurs duringA) mitosis.B) meiosis.C) both mitosis and meiosis.D) neither mitosis nor meiosis.E) cytokinesis

3. Meiosis results in a change in chromosomal number as shown byA) 2n to 2n.B) 2n to n.C) n to 2n.D) n to n.E) None of the choices are correct.

4.Meiosis differs from mitosis in thatA) it occurs in the formation of gametes.B) the chromosomes are duplicated twice.C) the resulting cells are diploid.D) the chromosome pairs do not separate.E) mitosis involves the formation of haploid gametes.

5. Which is NOT a true association?A) mitosis—one cell divisionB) meiosis—two cell divisionsC) mitosis—daughter cells have same chromosome number as mother cellD) meiosis—reduction divisionE) meiosis—daughter cells with twice the chromosome number as mother cell

6.Crossing-overA) is a way to recombine the genetic material during meiosis.B) causes mutations.C) only occurs during mitosis.D) occurs at the kinetochores.E) decreases genetic variation in the resulting gametes.

7.During crossing-over,A) recombination occurs between the genes on the sister chromatids of homologous

pairs.B) sister chromatids exchange genetic material.C) both non-sister and sister chromatids exchange genetic material.D) chromosomes move.E) large-scale genetic mutations occur along the DNA strand creating genetic variation.

8.One duplication of chromosomes followed by two subsequent reduction divisions occursA) only in meiosis.B) only in mitosis.C) in both meiosis and mitosis.D) during genetic recombinationE) during prophase II of meiosis.

9.Tetrads (four chromatids) are seenA) during meiosis I.B) during meiosis II.

C) during both meiosis and mitosis.D) in daughter cells.E) in both meiosis I and meiosis II.

10.During meiosis II,A) tetrads separate.B) homologous chromosomes separate.C) chromatids separate.D) 2n daughter cells result.E) the synaptonemal complex forms.

11.Why do homologous chromosomes pair in prophase I and not in prophase II?A) Pairing of chromosomes requires precision and it would take too much metabolic

energy to pair them twice.B) The kinetochores have been used up after separating the sister chromatids during

meiosis I.C) The cells are haploid during prophase II and therefore can't pair.D) Meiosis I is more like mitosis than meiosis II is, and so the chromosomes pair up

similarly in meiosis I and mitosis.E) The spindle apparatus has broken down by meiosis II.

12.An error in meiosis that results in an abnormal number of chromosomes in the final haploid cellA) can result from the failure of chromosomes to move to opposite poles during meiosis I.B) can result from the failure of chromosomes to move to opposite poles during meiosis

II.C) is a condition called aneuploidy.D) can result from nondisjunction.E) All of the above are true.

13.During which phase of meiosis does crossing over occur?A) Prophase IB) Metaphase IC) Prophase IID) Metaphase IIE) Crossing over occurs throughout meiosis I

14.Which of the following statements is true?A) Independent assortment in mitosis creates new genotypes (genetic characteristics).B) Pairing up of chromosomes during meiosis II creates new arrangements of genes

within a single chromosome.C) Meiosis directly produces gametes.D) A zygote is created through meiosis.E) Meiosis involves two nuclear divisions without having DNA replication occurring

between meiosis I and II.

15. A single diploid cell is divided into two haploid cells duringA) independent assortment.B) crossing over.C) meiosis only.D) mitosis only.E) both meiosis and mitosis.

16.Tetrads form duringA) metaphase I and metaphase II.B) metaphase I only.

C) metaphase II only.D) prophase I.E) prophase II.

17.In which stage are duplicated chromosomes singly lined up during meiosis?A) metaphase I and metaphase IIB) only metaphase IC) only metaphase IID) only prophase IE) only prophase II

C) metaphase II only.D) prophase I.E) prophase II.

17.In which stage are duplicated chromosomes singly lined up during meiosis?A) metaphase I and metaphase IIB) only metaphase IC) only metaphase IID) only prophase IE) only prophase II