Tema 3. Meiosis

Tema 3 (2)
Meiosis
Reproducción sexual
Similitud y variación hereditaria
• Los organismo vivos se distinguen por su
capacidad para perpetuar su propia especie
• La herencia es la transmisión de los rasgos de una
generación a la siguiente
• Junto a las similitudes heredadas, existe también la
variación: la descendencia se diferencia de los
padres y hermanos
• La genética es el estudio científico de la herencia
y de su variación.
A nacido un niñó/a:
• En toda conversación de las abuelas sobre
un recién nacido, lo que se oye es:
– “Tiene la nariz de su padre (o su madre)”
– “Pero la boca, ojos,… es de su madre (o su
padre)” y así hasta el infinito….
• Pero ¿Es esto lo que se hereda?
Herencia de los genes
• Los padres no proporcionan, en sentido
literal, los rasgos (ojos, cabellos, etc) a sus
hijos
• Los padres transmiten a sus hijos
información codificada en forma de
unidades hereditarias denominadas genes
• Este vínculo genético con nuestros padres
explica los parecidos familiares.
Genes
• Los genes son las unidades de la herencia
• Los genes son segmentos de ADN
• Cada gen se localiza en un locus específico
de un determinado cromosoma (loci plural)
• Cada cromosoma tiene miles de genes
• Genoma: conjunto de genes que llevamos
en nuestros cromosomas y que heredamos
de nuestros padres (1/2 ♂; 1/2 ♀)
Reproducción asexual y sexual
Reproducción asexual
madre
yema
• En la reproducción asexual,
un solo individuo es el
único padre, y transmite
copias de todos sus genes a
su descendencia:
• Clon: grupo de individuos
genéticamente idénticos
• División por mitosis
Reproducción sexual (1)
• Sexos distintos (♀= hembra y ♂= macho)
dan origen a descendencia que poseen una
única combinación de genes heredados de
ambos
• Existen en los descendientes variaciones
sobre una rasgo común de semejanza
familiar (no son réplicas exactas = clon)
Reproducción sexual (2)
• Consecuencia de la reproducción sexual:
– la variación genética
• ¿Qué mecanismos generan esta variación?:
– El comportamiento aleatorio de los
cromosomas durante meiosis.
Cromosomas de células eucariotas
Número de cromosomas:
Diploide (“dotación doble”) (2n) : número de
cromosomas de las células somáticas, por ejemplo el
hombre tiene 46, gorila 48, caballo 66.
Haploide (“dotación simple”) (n): reducción a la
mitad que se produce en la gametogénesis (formación
de gametos = células sexuales) por medio de la
meiosis
Par de cromosomas
homólogos
centrómeros
cromátidas
Cariotipo humano (♂)
Cariotipo humano
• Cariotipo es la ordenación de cromosomas
por pares de cromosomas homólogos
• Cariotipo humano:
– 46 cromosomas (2n=46)
– 23 pares cromosomas homólogos (n =23)
– Un juego de los 23 provienen del padre y el
otro de la madre
Descripción de cromosomas
Juego materno de
cromosomas (n=3)
Juego paterno de
cromosomas (n=3)
Par de cromosomas
homólogos (3)
Par de cromosomas
homólogos (1)
2n = 6 (diploide)
Par de cromosomas
homólogos (2)
reproducción sexual: ciclos de vida
• La reproducción sexual requiere, en general, de dos progenitores y
siempre involucra dos hechos: la fecundación y la meiosis.
• La fecundación es el medio por el cual las dotaciones genéticas de
ambos progenitores se reúnen y forman una nueva identidad genética,
la de la progenie.
• La meiosis es un tipo especial de división nuclear en el que se
redistribuyen los cromosomas y se producen células que tienen un
número haploide de cromosomas (n).
• La fecundación restablece el número diploide (2n).
• Cada una de las células haploides producidas por meiosis contiene un
complejo único de cromosomas, debido al entrecruzamiento y a la
segregación al azar de los cromosomas. De esta manera, la meiosis es
una fuente de variabilidad en la descendencia.
Óvulo (gameto haploide ♀, n = 23)
Haploide (n)
Diploide (2n)
Espermatozoide (gameto
haploide , n = 23)
MEIOSIS
Ovario
FERTILIZACIÓN
Testículo
Cigoto diploide
(2n = 46)
Mitosis y
desarrollo
Adultos diploides
Multicelulares (2n =46)
Ciclo de vida humano
Tipos de ciclos de vida sexual
Haploide
Diploide
n
Organismo multicelular
haploide (gametofito)
n
gametos
Mitosis
n
MEIOSIS
n
Organismo
multicelular
diploide
Mitosis
n
n
n
FERTILIZACIÓN
Mitosis
n
n
n
Mitosis
n
n
n
MEIOSIS
2n
Organismo multicelular
haploide
cigoto
2n
Mitosis
a) Animales
2n
Organismo
multicelular
diploide
(esporofito)
FERTILIZACIÓN
gametos
MEIOSIS
2n cigoto
Mitosis
b) Plantas
FERTILIZACIÓN
2n
cigoto
c) Hongos
La meiosis reduce el número de
cromosomas diploides (2n) a
haploides (n)
Consta de 2 divisiones celulares
consecutivas:
Meiosis I, Meiosis II
Etapas de la meiosis
• La primera división celular (meiosis I)
separa los cromosomas homólogos:
– Resultado: 2 células haploides con
cromosomas replicados (con ambas
cromátidas)
• La segunda división (meiosis II) separa
cromátidas hermanas:
– Resultado: 4 células haploides con
cromosomas no replicados (cromátidas)
Duplicación
de ADN
Par de
cromosomas
replicados
Interfase:
Duplicación del ADN.
Cromosomas duplicados
Cromátidas
hermanas
Meiosis I:
Separación de los
cromosomas homólogos
Meiosis II:
separación de
Cromátidas hermanas
ESQUEMA GENERAL DE LA MEIOSIS
Par de cromosomas homólogos
(célula diploide)
MEIOSIS I: Separación de cromosomas homólogos
PROFASE I
quiasmas
METAFASE I
Huso acromático
(microtúbulos)
ANAFASE I
Las cromátidas hermanas
permanecen unidas
Tétrada
Sobrecruzamiento
entre cromátidas
hermanas
Cromosomas
homólogos
alineados
Separación de pares
de cromosomas
homólogos
MEIOSIS I
FIN
MEIOSIS II: Separación de cromátidas hermanas
PROFASE I I METAFASE II
ANAFASE II
TELOFASE II
TELOFASE I
y CITOCINESIS
Separación de
cromátidas
hermanas
Se forman
4 células hijas
haploides de
n cromátidas
Se forman
dos células
haploides de
n cromosomas
Meiosis II: similar a una mitosis, pues se separan cromátidas
Comparación mitosis meiosis
Meiosis: dos divisiones continuadas
Propiedad
Mitosis
Meiosis
Duplicación del
ADN
Durante la
interfase
Una
Durante la
interfase
Dos
Sobrecruzamiento entre
cromosomas homólogos
No se produce
Se produce en profase I,
forma tétradas
Nº de células hijas y
composición genética
Dos, cada una diploide
(2n), y genéticamente
idénticas
Cuatro, cada una de ellas
haploides (n), genéticamente
diferentes entre ellas y sus
progenitores
Función
Desarrollo y crecimiento
multicelular
Produce gametos
haploides e introduce
variación genética
Número de
divisiones
La variación genética producida
por la reproducción sexual
contribuye a la evolución
• Las mutaciones son la fuente original de la
diversidad genética
• Estos cambio generan diferentes versiones de
genes (alelos)
• La reorganización de estas diferentes versiones
durante la reproducción sexual da lugar a la
variación que hace que cada individuo de una
especie tenga una combinación única de rasgos.
Orígenes de la variación genética
entre la descendencia
• A) Distribución independiente de
cromosomas
• B) Sobrecruzamiento entre cromosomas
homólogos
• C) Fecundación aleatoria
A) Distribución independiente de
cromosomas
Posibles combinaciones de cromosomas en los gametos (resultado de la meiosis):
2n=
4
2n=
6
22 = 4 gametos
distintos
(n=2)
2n=
8
23 = 8 gametos
distintos
(n=3)
24 = 16 gametos
distintos
(n=4)
Caso humano: 2n = 46
• Nº haploide de sus gametos n = 23
• Posibles combinaciones de cromosomas
resultantes en los gametos:
2 23 = 8 millones de posibles gametos distintos
Cromátidas
no hermanas
tétrada
Quiasmas
(Sitio del
sobrecruzamiento)
Metafase I
Metafase II
Cromosomas
Recombinados
Células
hijas
B) Sobrecruzamiento durante la meiosis
C) Fecundación aleatoria
• La naturaleza aleatorio de la fecundación
aumenta la variación genética que origina la
meiosis
• En humanos:
– Cada gameto 8 millones de combinación
– Cigoto = fusión de dos gametos
(espermatozoide + ovulo) = 8 millones (223) x 8
millones (223) = más de 70 billones de
combinaciones diploides posibles
Importancia evolutiva de la
variación genética en las poblaciones
• La selección natural produce la fijación
preferencial de las variaciones genéticas
favorecidas por el ambiente.
• La reproducción sexual (meiosis +
fecundación) contribuye a la variación
genética presente en una población, la que
en última instancia proviene de la mutación