Meiosis y Reproducción Sexual

Reproducción Asexual • No hay formación de gametos ni fecundación

Sexual • Se forman gametos que se unen por fecundación, dando un cigoto

• Ocurre a partir de células somáticas • Los gametos se forman en células germinales • No requiere procesos complejos • Más compleja que la asexual • Fue el primer mecanismo de reproducción de los seres vivos • Constituye el mecanismo más avanzado • No produce variabilidad genética • Genera variabilidad genética en la • Común en unicelulares, plantas y meiosis y unión al azar de gametos animales inferiores • Presente mayormente en las plantas y animales superiores

Meiosis • ocurre solamente en las células germinales (que forman las gametas) • se reduce el número de cromosomas a la mitad, originándose gametos haploides • cada gameto tiene solamente un cromosoma de cada par de homólogos

• se originan un total de cuatro células hijas • las células producidas tienen diferente información genética

• consta de dos divisiones celulares sucesivas

Meiosis Meiosis I Profase I Leptotene Cigotene Paquitene Diplotene Diacinesis

Metafase I Anafase I Telofase I

Meiosis II Profase II Metafase II

Anafase II Telofase II

Profase I: Leptotene

• los cromosomas se encuentran muy descondensados • se observan como filamentos largos y delgados • en algunos animales, presentan los extremos agrupados y unidos a una región de la membrana nuclear

Profase I: Cigotene

• los cromosomas homólogos comienzan a aparearse, por medio de una estructura proteica llamada complejo sinaptonémico • cada par de cromosomas apareado recibe el nombre de bivalente

Profase I: Paquitene

• ocurre el intercambio al azar de segmentos de ADN entre las cromátidas de los cromosomas homólogos

Recombinación

Profase I: Diplotene

• cada cromosoma experimenta repulsión frente a su homólogo • los cromosomas homólogos comienzan a separarse entre sí • quedan unidos solamente por los puntos en que se produjo recombinación (quiasmas)

Profase I: Diacinesis

• continúa el acortamiento de los cromosomas • los quiasmas se corren hacia los extremos de los cromosomas • desaparece el nucleolo y se desintegra la envoltura nuclear

Metafase I

• los cromosomas alcanzan el grado máximo de condensación • cada bivalente se ubica en el plano ecuatorial de la célula con los centrómeros orientados para migrar hacia los polos

Anafase I

• los cromosomas homólogos se separan y migran hacia extremos opuestos de la célula, traccionados por las fibras del huso acromático

Telofase I

• los cromosomas llegan a los polos y empiezan a descondensarse • alrededor de cada núcleo hijo se reconstituye la envoltura nuclear

Interfase

Profase II

• la cromatina comienza a condensarse, desaparece el nucleolo debido a la condensación de la cromatina y se desintegra la envoltura nuclear

Metafase II

• los cromosomas ya condensados y unidos a las fibras del huso acromático, se ubican en la placa ecuatorial de la célula

Anafase II

• las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y migran hacia extremos opuestos de la célula

Telofase II

• los cromosomas que tienen una sola cromátida ya han llegado a los polos y comienzan a descondensarse • reaparece el nucleolo, se desorganizan las fibras del huso y se reconstituye la membrana nuclear alrededor de cada núcleo

Recombinación Genética

Modelos de Recombinación

Modelo de Holliday • La versión original del modelo proponía que la recombinación se iniciaba mediante la introducción de cortes en la misma posición en las dos moléculas parentales. • Las moléculas cortadas se desenrollaban parcialmente y cada hebra invadía la hebra homóloga.

• La unión de las hebras rotas producía un intermediario de hebras cruzadas conocido como intermediario de Holliday.

Intermediarios de Holliday

La demostración del intermediario de Holliday por microscopía electrónica ha corroborado este modelo de recombinación.

Resolución de las Uniones de Holliday

Una vez formado el intermediario de Holliday se puede resolver cortando y uniendo las hebras cruzadas para producir moléculas recombinantes.

Corte de una sola Hebra Parental • Una de las modificaciones del modelo de Holliday sugiere que la recombinación se inicia mediante una rotura en una sola molécula parental. • Luego la hebra rota se abre y la hebra simple invade la otra cadena parental mediante el apareamiento de las bases. • Este proceso produce un bucle o lazo de ADN que puede romperse y unirse a la otra molécula parental.

• Este modelo resuelve la forma en que pueden romperse las dos hebras en el mismo lugar.

• El resultado es un intermediario de Holliday de hebras cruzadas que puede resolverse de la misma forma que vimos antes.

Corte de dos Hebras Parentales • Otra modificación del modelo de Holliday sugiere que la recombinación se inicia mediante la rotura de la doble cadena. • Una vez cortada la cadena, la abertura se amplía por acción de una nucleasa que produce extremos escalonados. • Uno de los extremos 3’ del dúplex cortado invade la cadena homóloga abriendo su doble hélice y formándose un bucle o lazo. • Luego una polimerasa añade nucleótidos al extremo 3’ de la cadena digerida desplazando nucleótidos de la hebra homóloga y aumentando el tamaño del bucle o lazo. • Cuando la abertura se llena por la síntesis de ADN, la cadena desplazada migra a la otra hebra que es completada por la síntesis de más ADN. • Esto genera dos regiones heterodúplex que se resuelven en forma similar al modelo anterior.

Ciclos Biológicos “son una serie progresiva de cambios que experimenta un individuo o una sucesión de individuos entre dos procesos de fecundación”

Ciclo Haplonte la fecundación origina un cigoto diploide (2n) que por meiosis produce individuos haploides (n)

la meiosis ocurre después de la fecundación

la mayor parte de la vida del individuo transcurre en estado haploide (n), sólo el cigoto es diploide (2n)

Ciclo biológico de Chlamidomonas Individuos Adultos

Cigoto 2n

Fecundación

Ciclo Diplonte el individuo adulto es diploide (2n) y sólo los gametos son haploides (n)

la mayor parte de la vida del individuo transcurre en estado diploide (2n)

la meiosis ocurre antes que la fecundación

Ciclo biológico del hombre

Ciclo Haplodiplonte el individuo adulto es diploide (2n) y por meiosis produce esporas haploides (n)

la meiosis ocurre mucho antes que la fecundación

la mitad de la vida del organismo es diploide (2n) y la otra mitad haploide (n)

las esporas desarrollan un organismo haploide (n) que produce gametos haploides (n)

Ciclo biológico de los helechos

Gametogénesis

Espermatogénesis

Cambios celulares en la Espermatogénesis • La diferenciación de las espermátidas comienza con la producción del acrosoma. • Luego se divide el centríolo en dos y se produce un flagelo a partir del centríolo. • A medida que avanza, la célula cambia su forma esférica y se hace alargada. • El núcleo se hace alargado y se ubica en la periferia de la célula. • El acrosoma se ubica en la parte anterior para permitir la entrada del espermatozoide al óvulo.

Compactación de la Cromatina en Espermatozoides

Ovogénesis

Ovogénesis • En las mujeres la ovogénesis se inicia antes del nacimiento, pero queda detenida en profase de la 1º división meiótica de los ovocitos 1º. • Los ovocitos 1º permanecen en esa profase suspendida hasta llegar a la madurez sexual. • La meiosis I se completa un poco antes del momento de la “ovulación” y produce un ovocito 2º y un cuerpo polar. • La meiosis II se inicia antes de la ovulación pero se completa solamente si ha entrado un espermatozoide. • Si entre un espermatozoide, el ovocito 2º termina la división y produce un cuerpo polar y un óvulo maduro. • La unión del núcleo del espermatozoide con el núcleo del óvulo origina un cigoto diploide que comienza a dividirse por mitosis para formar un individuo completo.

Separación Espacial de los Genomas Parentales en el Embrión