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Colegio El Valle Sanchinarro

Dpto. Ciencias Asignatura: CCNN 2º ESO

Ficha de ejerciciosLa reproducción

Revisado:25/05/2023

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MEIOSIS

Los organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos. Los gametos se originan mediante meiosis, proceso de división de las células germinales. La meiosis se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un cromosoma de cada una de las parejas de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo. Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro. Dado que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguen como Meiosis I y Meiosis II. Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis. Cada división meiótica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De estas la más compleja y de más larga duración es la Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno, Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis.




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4.1. Dinámica de la meiosis

Durante la interfase premeiótica tiene lugar la replicación de los cromosomas. Es muy similar a la que tiene lugar en la premitosis excepto por el hecho de poder extenderse a través de periodos de tiempo mayores. A continuación ocurren dos divisiones del núcleo, con el resultado final de la producción de gametos (o esporas) con la mitad del número somático de cromosomas, haploides (n). Una división es “reduccional” y otra “ecuacional” (mitosis normal), que conducen a la aparición de 4 células hijas haploides a partir de una célula madre diploide. Aunque el orden de ambas divisiones varía según las especies, el caso que parece ser más general es que el que la primera división meiótica es la reduccional.

MEIOSIS I

Profase-1:Es mucho más compleja que la de la mitosis, y aunque es un proceso continuo se acostumbra a dividir en cinco estadios:

Leptotene (Leptonema): El inicio del leptotene (leptos = delgado) viene señalado por la aparición en el núcleo de los cromosomas bajo la forma de hebras delgadas y extendidas, que muestran una serie regular de hinchamientos y constricciones a lo largo de las cromátidas llamados cromómeros.

Se forman por diferencias locales en el grado de espiralización de las fibras de cromatina. Las cromátidas no se distinguen aún ni lo harán hasta el final de la profase. Los extremos de cada cromosoma se encuentran unidos a la lámina fibrosa por una estructura llamada placa de unión.

Zigotene (Cigonema): (zygon = unir) empieza cuando se inicia el apareamiento entre los cromosomas homólogos, que se encontraban ampliamente separados, fenómeno conocido como “sinapsis”, que ocurre en todas las parejas de homólogos salvo en los heterocromosomas (X e Y) en los que la unión sólo afecta a una zona llamada “región apareante”. El apareamiento comprende la formación del complejo sinaptonémico, una estructura proteínica que se halla interpuesta entre los homólogos. Al par de cromosomas homólogos apareados lo llamamos bivalente.




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Paquitene (Paquinema): (pachus = grueso) empieza al terminar el apareamiento. Mientras leptoteno y zigoteno duran normalmente unas horas, éste puede durar días, semanas e incluso años. Durante todo el paquiteno los cromosomas homólogos permanecen apareados y se hacen progresivamente más cortos y gruesos; hacia el final el acortamiento es de un cuarto a un sexto de la longitud que tenían en el leptotene. Cada unidad es ahora una tétrada, compuesta por dos homólogos, es decir cuatro cromátidas.Las dos cromátidas de cada cromosoma se denominan cromátidas hermanas.Durante el paquitene tiene lugar el sobrecruzamiento o crossing-over, en el que las cromátidas de los cromosomas homólogos intercambian segmentos, teniendo lugar una “recombinación génica”. Los intercambios tienen lugar a escala molecular y en este momento no alteran la disposición visible de los cromosomas.

Diplotene (Diplonema): Su inicio viene señalado por un ensanchamiento de la separación entre los cromosomas apareados; aunque permanecen unidos en los puntos de intercambio o quiasmas.

Las quiasmas (chiasma = cruciforme) representan el resultado final de los intercambios (recombinación) entre los homólogos que tuvo lugar previamente en el paquitene; el número y disposición de los quiasmas es variable en los distintos individuos (normalmente hay al menos un quiasma por tétrada). Las células meióticas pueden permanecer en el diplotene durante largos periodos de tiempo; en la mujer, los ovocitos del ovario fetal alcanzan el diplotene en el quinto mes de la vida prenatal y permanecen en él hasta poco antes de la ovulación, que puede llegar desde 12 a 50 años después




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Diacinesis: Hacia el final del diploteno los cromosomas, si se han desespiralizado, vuelven a su estado altamente espiralizado, por lo que alcanzan ahora el mayor grado de condensación de toda la profase, siendo visibles sus cromátidas. En muchas especies desaparece el nucleolo y las tétradas se distribuyen por igual dentro del núcleo. Los quiasmas se van desplazando hacia los extremos de los brazos de los cromosomas (terminalización), hasta que la mayoría de las tétradas se mantienen unidas sólo por el extremo de los cromosomas. Desaparece la membrana nuclear, se forma el huso acromático y comienzan a formarse los microtúbulos cinetocóricas.

Metafase-I:El inicio, como en la mitosis, viene señalado por la rotura de la envoltura nuclear. Las tétradas, distribuidas en la región antes ocupada por el núcleo se desplazan hacia el ecuador del huso (“metacinesis”). Aquí, los centrómeros de cada tétrada se unen con los microtúbulos del huso; como cada homólogo tiene dos centrómeros, existen cuatro centrómeros en la tétrada. Los centrómeros de par de homólogos se disponen en lados opuestos de la placa, pero los cinetocoros de las cromátidas que pertenecen al mismo cromosoma están fusionados y se orientan hacia el mismo polo. Dicho de otra forma, el plano ecuatorial no corta los centrómeos de cada cromosoma, sino los quiasmas de cada tétrada




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Anafase-I:Como consecuencia de las uniones realizadas por los centrómeros en la fase anterior, los homólogos se separan en la anafase 1, pasan a los polos opuestos del huso, y desaparecen los quiasmas que quedaban; al final, cada polo contiene sólo uno de los dos cromosomas que forman el par homólogo.

Telofase-I:Los cromosomas pueden volver parcialmente a un estado interfásico o continuar directamente, sin desenrollamiento, la segunda división meiótica. En las distintas especies existe una gran variación en la duración y desarrollo de la telofase 1 y de la interfase II (puede formarse una envoltura nuclear transitoria, los cromosomas pueden desespiralizarse totalmente,…). En definitiva, se obtienen dos células hijas con la mitad de los cromosomas de la célua madre, y con dos cromátidas por cromosoma, lo que expresado en términos de dotación cromosómica sería 2 x (n+n)

MEIOSIS II

Los mecanismos que tienen lugar durante la segunda división meiótica son esencialmente los mismos de la mitosis, pero con dos diferencias significativas:

1. Como no hay interfase propiamente dicha, no hay replicación de los cromosomas entre la primera y segunda división.

2. Los cromosomas se encuentran en número haploide.

La interfase entre las divisiones meióticas 1 y 2 puede ser muy corta o no presentarse, según el grado de desespiralización de los cromosomas en la telofase I; la extensión y duración de la profase II depende también de ello.

Quiasmas




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Al final de la profase II, se destruye la envoltura nuclear que rodea a los cromosomas, en el caso de que se hubiera formado y aparece el huso acromático

En la metafase II, los cromosomas emigran hacia el ecuador del huso y cada uno, formado por dos cromátidas, se conecta con los dos polos del huso

En la anafase II, las dos cromátidas de cada cromosoma se separan y se dirigen hacia polos opuestos del huso.

En la telofase II se forman las membranas nucleares alrededor de los cuatro productos de la división y se pierden los caracteres distintivos de los cromosomas. En los animales, se segregan los cuatro productos en células separadas por estrangulación; en la mayoría de las plantas superiores, por formación de paredes celulares.

Al final, cada célula nueva contiene un solo cromosoma de cada par, con una sola cromátida; se han formado cuatro células haploides a partir de una diploide.

2n →→→ (2n + 2n) →→→→ (n+n), (n+n) →→→→ (n), (n), (n), n) interfase M-I M-II

MEIOSIS EN RAÍZ DE CEBOLLA




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4.2. Significado biológico de la meiosis.

La meiosis no es sólo un mecanismo para la reducción exacta del número de cromosomas al valor haploide, sino que implica la posibilidad de producir una cierta variabilidad entre los productos del ciclo de división.

La célula pregamética contiene dos copias de cada tipo morfológico; es decir: la célula es diploide; una copia procede de la madre y otra del padre. En la primera división meiótica, los cromosomas se segregan al azar, respecto a su procedencia parental, en las células hijas. De este modo el número de tipos diferentes de células que se forman en la primera división meiótica a partir de una célula que contiene 2n cromosomas es sólo 2 pero el número posible de células es 2n (siendo n el número de cromosomas), lo cual explica la gran variedad de gametos que puede formar un solo individuo por esta razón. La variación genética conseguida por la redistribución anterior aumenta en la profase I por el “entrecruzamiento” o intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos; por este motivo, incluso las cromátidas hermanas son diferentes unas de otras. En la segunda división meiótica estas cromátidas se distribuyen al azar en las células hijas.

Así, la reproducción sexual junto con las mutaciones genéticas constituyen los mecanismos básicos que mantienen la diversidad génica en las poblaciones. De esta manera, la totalidad de los genes de una población no se almacena en un único individuo, sino que se encuentran repartidos entre los organismos que la componen, cada uno de los cuales posee una combinación génica distinta que le permite manifestar unas características particulares de adaptabilidad a un medio determinado: unos toleran mejor la sequía, o bien desarrollan resistencia a productos nocivos para su supervivencia, como es el caso de la resistencia al DDT (insecticida) por los insectos, o a determinados antibióticos en el caso de ciertas bacterias.

Las múltiples combinaciones génicas que se pueden formar mediante la meiosis son unagarantía para la supervivencia de la población, puesto que en el supuesto de que ocurra un cambio desfavorable en el medio ambiente, es posible que los individuos portadores de determinadas combinaciones logren adaptarse al nuevo ambiente, y de esta manera asegurar la continuidad de la especie.




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