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Conferencia 29: Meiosis - Biología

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Conferencia 29: Meiosis

Conferencia 29: Meiosis - Biología

*El horario esta sujeto a cambios


FECHA TEMA LEYENDO
9-3 Introducción a la clase Silaba
¿QUÉ ES CIENCIA?
9-5 Reglas para predecir la realidad Manual de laboratorio en.
9-8 Biología como ciencia * M & ampB ch. 1
9-10 Descripción general: fundamentos de la biología
LA DIVERSIDAD Y COMUNIDAD DE VIDA
9-12 Reinos de la vida
9-15 Reinos de la vida
9-17 Reinos de la vida
9-19 Energía en los ecosistemas M & ampB ch. 15a
9-22 Energía en los ecosistemas M & ampB ch. 15b
9-24 Diversidad biológica y extinción M & ampB ch. dieciséis
9-26 Discusión en clase: El valor de la biodiversidad M & ampB ch. dieciséis
LA VIDA EVOLUCIONA
9-29 Evolución y selección natural de Darwin M & ampB ch. 4a
10-1 Evolución y selección natural de Darwin M & ampB ch. 4a
10-3 Evidencia de la evolución M & ampB ch. 4a
10-6 PRUEBA I
10-8 Mecanismos de evolución: especiación M & ampB ch. 4c
10-10 Problemas humanos especiales: crecimiento de la población M & ampB ch. 6a y amp 6b
10-13 Problemas humanos especiales: crecimiento de la población M & ampB ch. 6a y amp 6b
LA VIDA SURGE DE LA QUÍMICA
10-15 Átomos, electrones y energía Mader 2.1-2.3
10-17 Enlaces químicos y moléculas: propiedades emergentes Mader 2.3-2.4
10-20 Cuatro macromoléculas de la vida Mader 2.5-2.8
10-22 Cuatro macromoléculas de la vida Mader 2.5-2.8
LA VIDA ES CELULAR
10-24 Organelos celulares Mader ch. 3
10-27 Membranas celulares Mader ch. 4
10-29 Membranas celulares y transporte Mader ch. 4
10-31 PRUEBA II
11-3 Células y energía Mader ch. 6
11-5 Células y energía Mader ch. 6
LOS RASGOS SON HEREDITARIOS
11-7 Herencia mendeliana M & ampB ch. 3a
11-10 Herencia mendeliana M & ampB ch. 3a
11-12 La base química de la herencia M & ampB ch. 3a
11-14 Estructura del ADN y código genético M & ampB ch. 3a
11-17 Síntesis de ADN y proteínas M & ampB ch. 3a
11-19 Replicación de ADN M & ampB ch. 3a
11-21 Expresión y regulación genética M & ampB ch. 3a
11-24 El ciclo celular Mader 5.1
11-26 Mitosis y división celular Mader 5.2
12-1 Reproducción sexual: meiosis Mader 5.3-5.4
12-3 Tema especial: cáncer M & ampB ch. ch. 9
12-5 Tema especial: cáncer M & ampB ch. 9
12-8 Discusión en clase: Ingeniería genética M & ampB ch. 3d, 3e
Ch. 15 págs. 452-456
12-10 PRUEBA III
12-12 Revisión para final Tus notas
12-15 EXAMEN FINAL 10:30 AM

* M & ampB = Biology Today, Mader = Extracto de paquete de lectura de & quotInquiry into Life & quot.


Conferencia 29: Meiosis - Biología

Introducción a la biología I, verano de 2021 (en línea)

(Actualización para el verano de 2016 en curso)

Arndt F. Laemmerzahl, instructor


La información de contacto, el horario de atención, etc. se pueden encontrar aquí.
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    se han publicado el examen final. Vea a continuación el enlace.

Las notas de clase se proporcionan solo en pdf.

Las notas están organizadas por tema, no por fecha. Los temas exactos pueden variar un poco de lo que se indica a continuación.


Para las notas de la clase, están disponibles las siguientes hojas de revisión:

  • Para el material cubierto por la conferencia introductoria a través de moléculas biológicas: pdf.
  • Para el material cubierto por células a través de la meiosis: pdf.
  • Para el material cubierto por la genética mendeliana a través de la evolución humana: pdf.

Los exámenes antiguos se publican a continuación, con y sin respuestas.

Las respuestas a los nuevos exámenes estarán disponibles a través de la pizarra al día siguiente de que finalice el examen correspondiente.


Mitosis y meiosis - Bibliografías de biología - al estilo de Harvard

Tu bibliografía: Biology.arizona.edu. 2017. Tutorial sobre el ciclo celular y la mitosis. [en línea] Disponible en: & lthttp: //www.biology.arizona.edu/CELL_Bio/tutorials/cell_cycle/cells3.html> [Consultado el 30 de enero de 2017].

Diploide - Diccionario de biología en línea

En el texto: (Diploide - Diccionario de biología en línea, 2017)

Tu bibliografía: Biology-online.org. 2017. Diploide - Diccionario de biología en línea. [en línea] Disponible en: & lthttp: //www.biology-online.org/dictionary/Diploid> [Consultado el 30 de enero de 2017].

Haploide - Diccionario de biología en línea

En el texto: (Haploide - Diccionario de biología en línea, 2017)

Tu bibliografía: Biology-online.org. 2017. Haploide - Diccionario de biología en línea. [en línea] Disponible en: & lthttp: //www.biology-online.org/dictionary/Haploid> [Consultado el 30 de enero de 2017].

Tipos de células en los huesos

En el texto: (Tipos de células en los huesos, 2017)

Tu bibliografía: Sin límites. 2017. Tipos de células en los huesos. [en línea] Disponible en: & lthttps: //www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/the-musculoskeletal-system-38/bone-216/cell-types-in-bones-816-12058/ & gt [Consultado el 29 de enero de 2017].

Mitosis y meiosis - Cuadro comparativo, vídeo e imágenes | Diffen

En el texto: (Mitosis y meiosis - Cuadro comparativo, video e imágenes | Diffen, 2017)


Conferencia 29: Meiosis - Biología

A. Variación y selección

1. Mecanismos que producen variación genética en poblaciones.

Una mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN de una célula. Hay muchos tipos diferentes de mutaciones. Las mutaciones pueden ocurrir antes, durante y después de la mitosis y la meiosis. Si ocurre una mutación en las células que producirán gametos por meiosis o durante la meiosis misma, puede transmitirse a la descendencia y contribuir a la variabilidad genética de la población. Las mutaciones son la única fuente de variabilidad genética que puede ocurrir en la reproducción asexual. Las mutaciones suelen ser perjudiciales o neutrales para la descendencia, pero en ocasiones pueden ser beneficiosas.

Las mutaciones pueden resultar de la inserción, deleción o sustitución de uno o unos pocos nucleótidos en una secuencia genética. Los pequeños cambios de este tipo suelen ser el resultado de errores en la replicación del ADN antes de la división celular o de errores en la reparación del ADN que se producen en respuesta al daño del ADN. Estos pequeños cambios se conocen generalmente como "mutaciones puntuales". Si el pequeño cambio ocurre en una región del gen que codifica una parte importante de su proteína, el efecto puede ser grande, como la mutación que causa la anemia de células falciformes.

Las mutaciones también son el resultado de reordenamientos de genes y otros cambios importantes en la secuencia de ADN de un cromosoma. Una translocación es el movimiento de un segmento de ADN de un lugar a otro en un cromosoma o entre cromosomas. Una inversión es una mutación en la que un segmento de ADN se ha volteado dentro de un cromosoma. Una deleción es la pérdida de un segmento de ADN. Estos grandes cambios son relativamente comunes, al menos durante largos períodos de tiempo, y abundan en los genomas que se han secuenciado.

El cruce se refiere al intercambio relativamente frecuente de segmentos cromosómicos entre cromosomas homólogos emparejados que ocurre durante la profase I. A menudo, este intercambio produce poco o ningún cambio en el orden o número de genes en los cromosomas. Significa que algunos de los genes que se originan en los homólogos maternos se mezclan con genes en los homólogos paternos y viceversa. En otras palabras, algunos de los alelos de mamá entran en los homólogos de papá y viceversa.

A veces, cruzar es desigual. Un cromosoma obtiene una parte más larga de su homólogo que el otro cromosoma a cambio. Esto puede resultar en la duplicación de genes en el cromosoma que tiene más ADN. La duplicación de genes puede dar lugar a nuevos genes porque el gen adicional puede mantener mutaciones mientras el gen duplicado continúa realizando su función normal. Los análisis de los genomas de muchos organismos sugieren que los genes a menudo se duplican a lo largo del tiempo evolutivo. Los grupos de genes duplicados se denominan "familias de genes", debido a la semejanza de sus secuencias y su origen por descendencia de un gen ancestro común.

Las mutaciones ocurren durante la replicación del ADN antes de la meiosis. El cruce durante la metafase I mezcla alelos de diferentes homólogos en nuevas combinaciones.

Cuando se completa la meiosis, los óvulos o espermatozoides resultantes tienen una mezcla de cromosomas maternos y paternos. Esto se debe a que durante la anafase I, el huso separa con precisión un conjunto completo de 23 cromosomas humanos en cada célula hija, pero no distingue entre los 23 de mamá y los 23 de papá. Los homólogos de mamá y papá se entremezclan aleatoriamente durante la anafase, de modo que cada óvulo o espermatozoide tiene una combinación casi única de los alelos de mamá y papá. El número de combinaciones de 23 homólogos maternos y paternos que pueden resultar de un surtido independiente es 2 23, aproximadamente 8 millones. Esto omite las variaciones causadas por mutaciones o entrecruzamiento.

La fertilización reúne aleatoriamente dos gametos producidos en dos individuos diferentes. Esto significa que para un hombre y una mujer en particular, la cantidad de combinaciones únicas de genes que podrían ocurrir en su descendencia es de 8 millones de veces 8 millones (64 billones), sin contar la variación causada por el cruzamiento y la mutación. La fertilización aleatoria es otro mecanismo que produce variación genética en el proceso de reproducción sexual.

La variación genética que resulta de mutaciones, meiosis y fertilización causa el fenómeno con el que todos estamos familiarizados: incluso en poblaciones muy grandes, como la población humana, cada individuo es genéticamente único.

Existen mecanismos adicionales que generan variación genética. Uno es la poliploidía, que ocurre comúnmente en las plantas y da lugar a nuevas especies en una generación. Los eventos de poliploidía conducen a organismos con más de dos juegos de cromosomas. Más de la mitad de las plantas silvestres son poliploides y sao son muchas plantas domésticas. En las páginas 240 y 241, su texto describe los eventos de poliploidía que conducen a los cultivares de trigo modernos.

Otro mecanismo que produce variación genética es la transferencia de genes entre especies. Esto es común entre diferentes especies de bacterias y puede ocurrir en eucariotas como resultado de infecciones virales en las que el virus integra algunos de sus genes en células que dan lugar a óvulos o espermatozoides.

La variedad genética producida por la reproducción sexual ofrece muchas posibilidades de cómo una población de organismos podría cambiar con el tiempo. La posibilidad de que ocurra realmente está determinada por la selección. Aquellas variantes que se adaptan mejor a las condiciones predominantes producen más descendencia que las otras y, por tanto, sus combinaciones de genes tienden a prevalecer en la población, al menos hasta que cambie el régimen de selección y se prefiera otra combinación de genes.

La selección se ve mejor como un filtro a través del cual pasa un subconjunto de variantes genéticas en una población. Algunos genotipos lo hacen, otros no.

B. Micro y macroevolución

La evolución biológica es probablemente la más grande de todas las teorías biológicas. Se ha dicho que nada en biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución (Theodosius Dobzhansky, 1970). Del mismo modo, la biología celular y la genética modernas han contribuido mucho a dar sentido a la evolución biológica. Quizás el primer ejemplo de esto fue el descubrimiento de genes por Gregor Mendel, que ocurrió después de la hipótesis de selección natural de Charles Darwin y proporcionó una explicación para la herencia de rasgos que eran ventajosos.

La magnitud de la evolución biológica ha llevado a dos perspectivas sobre su funcionamiento: microevolución y macroevolución. Son cualitativamente iguales pero exhiben diferentes escalas de cambio y tiempo.

La microevolución se refiere a pequeños cambios que ocurren rápidamente en una población de organismos. La diversidad de perros que ha resultado de la selección artificial de diferentes rasgos físicos es un ejemplo. La microevolución es fácil de entender porque la practicamos en la cría selectiva de animales y plantas y porque ocurre en la naturaleza en una escala de tiempo que podemos observar. La microevolución procede de la acción de la selección sobre la diversidad genética de una población, como hemos comentado.

La macroevolución se refiere generalmente a cambios dramáticos en la diversidad de la vida en la Tierra durante períodos de tiempo más largos de lo que los humanos pueden percibir. La Explosión Cámbrica es un ejemplo de macroevolución (discutiremos esto más adelante).

Se puede considerar que la macroevolución consta de dos partes: extinción y especiación. La extinción es fácil de entender. Es la desaparición de una población cuando la selección la abruma. Las causas de extinción incluyen nuevas enfermedades, nuevos depredadores (por ejemplo, el hombre), cambios climáticos (por ejemplo, la Edad del Hielo), pérdida de hábitat, procesos geológicos (por ejemplo, deriva continental) y eventos catastróficos como impactos de asteroides en la Tierra.

La especiación es más difícil de entender y se analiza más adelante. La especiación es esencialmente mucha microevolución en poblaciones que se han aislado reproductivamente, es decir, que ya no pueden compartir la diversidad genética por cruzamiento.

La micro y macro evolución son conceptos artificiales que están definidos por una perspectiva humana del tiempo. Debido a esto, realmente no se ajustan al creciente cuerpo de evidencia e hipótesis sobre la evolución. Por ejemplo, la hipótesis del endosimbionte propone que los eucariotas evolucionaron a partir de antepasados ​​procariotas en cuestión de momentos. ¿Fue esto una micro o una macroevolución?

La especiación es el proceso por el cual surgen nuevas especies a partir de especies existentes. Se han propuesto dos patrones para el proceso de especiación: especiación filética y especiación divergente.


Interfase, profase, metafase, anafase y telofase

I P en el MAT! La mitosis mantiene la misma cantidad de cromosomas en el núcleo, forma dos núcleos nuevos y no produce variación genética: la información genética que se transmite a las células hijas es idéntica a la de la célula madre.

El ADN se replica, la célula acumula energía, se reserva y crece.

Empaquetado de ADN: los cromosomas se acortan y se espesan

Los cromosomas se alinean en el medio de la célula.

Las cromátidas se rompen en el centrómero y se mueven a polos opuestos

Se forman dos núcleos después de que las envolturas nucleares se reforman alrededor de cada grupo de cromosomas.


56 El proceso de la meiosis

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Describir el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis y las diferencias entre la primera y la segunda división meiótica.
  • Describir los eventos celulares que tienen lugar durante la meiosis.
  • Explica las diferencias entre meiosis y mitosis.
  • Explicar los mecanismos dentro del proceso meiótico que producen variación genética entre los gametos haploides.

La reproducción sexual requiere la unión de dos células especializadas, llamadas gametos, cada una de las cuales contiene un conjunto de cromosomas. Cuando los gametos se unen, forman una cigoto, o huevo fertilizado que contiene dos juegos de cromosomas. (Nota: las células que contienen un conjunto de cromosomas se denominan células haploides que contienen dos conjuntos de cromosomas se denominan diploides). Si el ciclo reproductivo va a continuar para cualquier especie que se reproduce sexualmente, entonces la célula diploide debe reducir de alguna manera su número de conjuntos de cromosomas a producir gametos haploides, de lo contrario, el número de conjuntos de cromosomas se duplicará con cada ronda futura de fertilización. Por lo tanto, la reproducción sexual requiere una división nuclear que reduzca a la mitad el número de juegos de cromosomas.

La mayoría de los animales y plantas y muchos organismos unicelulares son diploides y, por lo tanto, tienen dos juegos de cromosomas. En cada célula somática del organismo (todas las células de un organismo multicelular excepto los gametos o células reproductoras), el núcleo contiene dos copias de cada cromosoma, llamado cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos son pares emparejados que contienen los mismos genes en ubicaciones idénticas a lo largo de su longitud. Los organismos diploides heredan una copia de cada cromosoma homólogo de cada padre.

La meiosis es la división nuclear que forma células haploides a partir de células diploides y emplea muchos de los mismos mecanismos celulares que la mitosis. Sin embargo, como ha aprendido, mitosis produce células hijas cuyos núcleos son genéticamente idénticos al núcleo parental original. En la mitosis, tanto el núcleo padre como el hijo están en el mismo "nivel de ploidía", diploide en el caso de la mayoría de los animales multicelulares. Las plantas usan la mitosis para crecer como esporofitos y para crecer y producir óvulos y espermatozoides como gametofitos, por lo que usan la mitosis para las células haploides y diploides (así como para todas las demás ploidías). En la meiosis, el núcleo inicial es siempre diploide y los núcleos hijos que resultan son haploides. Para lograr esta reducción en el número de cromosomas, la meiosis consiste en una ronda de replicación cromosómica seguida de dos rondas de división nuclear. Debido a que los eventos que ocurren durante cada una de las etapas de la división son análogos a los eventos de la mitosis, se asignan los mismos nombres de las etapas. Sin embargo, debido a que hay dos rondas de división, el proceso principal y las etapas se designan con una "I" o una "II". Por lo tanto, la meiosis I es la primera ronda de división meiótica y consta de profase I, prometafase I, etc. Asimismo, la meiosis II (durante la cual tiene lugar la segunda ronda de división meiótica) incluye la profase II, la prometafase II, etc.

Meiosis I

La meiosis está precedida por una interfase que consta de G1, S y G2 fases, que son casi idénticas a las fases que preceden a la mitosis. El g1 La fase (la "primera fase de brecha") se centra en el crecimiento celular. Durante la fase S, la segunda fase de la interfase, la célula copia o replica el ADN de los cromosomas. Finalmente, en el G2 fase (la "segunda fase de brecha") la célula se somete a los preparativos finales para la meiosis.

Durante la duplicación del ADN en la fase S, cada cromosoma se replica para producir dos copias idénticas:cromátidas hermanas que se mantienen unidas en el centrómero por las proteínas cohesinas, que mantienen unidas las cromátidas hasta la anafase II.

Profase I

Al principio de la profase I, antes de que los cromosomas puedan verse claramente con un microscopio, los cromosomas homólogos se unen en sus puntas a la envoltura nuclear mediante proteínas. A medida que la envoltura nuclear comienza a descomponerse, las proteínas asociadas con los cromosomas homólogos acercan al par. Recuerde que en la mitosis, los cromosomas homólogos no se emparejan. El complejo sinaptonémico, una red de proteínas entre los cromosomas homólogos, se forma primero en ubicaciones específicas y luego se extiende hacia afuera para cubrir toda la longitud de los cromosomas. El emparejamiento estrecho de los cromosomas homólogos se llama sinapsis. En la sinapsis, los genes de las cromátidas de los cromosomas homólogos se alinean con precisión entre sí. El complejo sinaptonemal apoya el intercambio de segmentos cromosómicos entre cromátidas homólogas no hermanas, un proceso llamado cruzamiento. El cruce se puede observar visualmente después del intercambio como quiasmata (singular = quiasma) ((Figura)).

En los seres humanos, aunque los cromosomas sexuales X e Y no son completamente homólogos (es decir, la mayoría de sus genes difieren), existe una pequeña región de homología que permite que los cromosomas X e Y se emparejen durante la profase I.Un sinaptonemal parcial El complejo se desarrolla solo entre las regiones de homología.


A intervalos a lo largo del complejo sinaptonemal se encuentran grandes conjuntos de proteínas llamados nódulos de recombinación. Estos ensamblajes marcan los puntos de los quiasmas posteriores y median el proceso de múltiples pasos de cruce —o recombinación genética— entre las cromátidas no hermanas. Cerca del nódulo de recombinación, se escinde el ADN bicatenario de cada cromátida, se modifican los extremos cortados y se establece una nueva conexión entre las cromátidas no hermanas. A medida que avanza la profase I, el complejo sinaptonémico comienza a descomponerse y los cromosomas comienzan a condensarse. Cuando el complejo sinaptonemal desaparece, los cromosomas homólogos permanecen unidos entre sí en el centrómero y en los quiasmas. Los quiasmas permanecen hasta la anafase I. El número de quiasmas varía según la especie y la longitud del cromosoma. Debe haber al menos un quiasma por cromosoma para la separación adecuada de cromosomas homólogos durante la meiosis I, pero puede haber hasta 25. Después del cruce, el complejo sinaptonémico se rompe y se elimina la conexión de cohesina entre pares homólogos. Al final de la profase I, las parejas se mantienen juntas solo en el quiasma ((Figura)). Estos pares se denominan tétradas porque ahora son visibles las cuatro cromátidas hermanas de cada par de cromosomas homólogos.

Los eventos cruzados son la primera fuente de variación genética en los núcleos producida por la meiosis. Un solo evento de cruce entre cromátidas homólogas no hermanas conduce a un intercambio recíproco de ADN equivalente entre un cromosoma materno y un cromosoma paterno. Cuando una cromátida hermana recombinante se mueve a una célula de gameto, llevará algo de ADN de uno de los padres y algo de ADN del otro padre. La cromátida recombinante tiene una combinación de genes maternos y paternos que no existían antes del cruce. Los eventos cruzados pueden ocurrir casi en cualquier lugar a lo largo de la longitud de los cromosomas sinápticos. Por lo tanto, diferentes células que experimentan meiosis producirán diferentes cromátidas recombinantes, con diferentes combinaciones de genes maternos y parentales. Múltiples cruces en un brazo del cromosoma tienen el mismo efecto, intercambiando segmentos de ADN para producir cromosomas recombinados genéticamente.


Prometafase I

El evento clave en la prometafase I es la unión de los microtúbulos de las fibras del huso a las proteínas del cinetocoro en los centrómeros. Las proteínas cinetocoros son complejos multiproteicos que unen los centrómeros de un cromosoma a los microtúbulos del huso mitótico. Los microtúbulos crecen a partir de los centros de organización de microtúbulos (MTOC). En las células animales, los MTOC son centrosomas ubicados en polos opuestos de la célula. Los microtúbulos de cada polo se mueven hacia el centro de la célula y se unen a uno de los cinetocoros de los dos cromosomas homólogos fusionados. Cada miembro del par homólogo se une a un microtúbulo que se extiende desde los polos opuestos de la célula de modo que en la siguiente fase, los microtúbulos pueden separar el par homólogo. Una fibra del huso que se ha adherido a un cinetocoro se llama microtúbulo cinetocoro. Al final de la prometafase I, cada tétrada se une a los microtúbulos de ambos polos, con un cromosoma homólogo frente a cada polo. Los cromosomas homólogos todavía se mantienen juntos en el quiasma. Además, la membrana nuclear se ha roto por completo.

Metafase I

Durante la metafase I, los cromosomas homólogos están dispuestos en la placa de metafase—En la línea media de la celda, con los cinetocoros enfrentados a polos opuestos. Los pares homólogos se orientan al azar en el ecuador. Por ejemplo, si los dos miembros homólogos del cromosoma 1 están etiquetados a y B, entonces los cromosomas podrían alinearse a-b o b-a. Esto es importante para determinar los genes transportados por un gameto, ya que cada uno solo recibirá uno de los dos cromosomas homólogos. (Recuerde que después de que se produce el cruzamiento, los cromosomas homólogos no son idénticos. Contienen ligeras diferencias en su información genética, lo que hace que cada gameto tenga una composición genética única).

La aleatoriedad en la alineación de los cromosomas recombinados en la placa de metafase, junto con los eventos de cruzamiento entre cromátidas no hermanas, son responsables de gran parte de la variación genética en la descendencia. Para aclarar esto aún más, recuerde que los cromosomas homólogos de un organismo que se reproduce sexualmente se heredan originalmente como dos conjuntos separados, uno de cada padre. Usando humanos como ejemplo, un conjunto de 23 cromosomas está presente en el óvulo donado por la madre. El padre proporciona el otro conjunto de 23 cromosomas en el esperma que fertiliza el óvulo. Cada célula de la descendencia multicelular tiene copias de los dos juegos originales de cromosomas homólogos. En la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos forman las tétradas. En la metafase I, estos pares se alinean en el punto medio entre los dos polos de la célula para formar la placa de la metafase. Debido a que existe la misma probabilidad de que una fibra de microtúbulos encuentre un cromosoma heredado de la madre o del padre, la disposición de las tétradas en la placa de metafase es aleatoria. Por lo tanto, cualquier cromosoma heredado de la madre puede enfrentarse a cualquiera de los polos. Asimismo, cualquier cromosoma heredado por el padre también puede enfrentarse a cualquiera de los polos. La orientación de cada tétrada es independiente de la orientación de las otras 22 tétradas.

Este evento, el aleatorio (o independiente) surtido de cromosomas homólogos en la placa de metafase: es el segundo mecanismo que introduce variación en los gametos o esporas. En cada célula que sufre meiosis, la disposición de las tétradas es diferente. El número de variaciones depende del número de cromosomas que componen un conjunto. Hay dos posibilidades de orientación en la placa de metafase, el número posible de alineaciones, por lo tanto, es igual a 2 norte en una celda diploide, donde norte es el número de cromosomas por conjunto haploide. Los seres humanos tienen 23 pares de cromosomas, lo que da como resultado más de ocho millones (2 23) posibles gametos genéticamente distintos solo por la alineación aleatoria de los cromosomas en la placa de metafase. Este número no incluye la variabilidad que se produjo anteriormente al cruzar entre las cromátidas no hermanas. Dados estos dos mecanismos, es muy poco probable que dos células haploides que resulten de la meiosis tengan la misma composición genética ((Figura)).

En resumen, la meiosis I crea gametos genéticamente diversos de dos formas. Primero, durante la profase I, los eventos de cruce entre las cromátidas no hermanas de cada par de cromosomas homólogos generan cromátidas recombinantes con nuevas combinaciones de genes maternos y paternos. En segundo lugar, el surtido aleatorio de tétradas en la placa de la metafase produce combinaciones únicas de cromosomas maternos y paternos que se abrirán camino hacia los gametos.


Anafase I

En la anafase I, los microtúbulos separan los cromosomas enlazados. Las cromátidas hermanas permanecen fuertemente unidas en el centrómero. Los quiasmas se rompen en la anafase I cuando los microtúbulos unidos a los cinetocoros fusionados separan los cromosomas homólogos ((Figura)).

Telofase I y citocinesis

En la telofase, los cromosomas separados llegan a polos opuestos. El resto de los eventos típicos de la telofase puede ocurrir o no, dependiendo de la especie. En algunos organismos, los cromosomas se "descondensan" y las envolturas nucleares se forman alrededor de los conjuntos separados de cromátidas producidas durante la telofase I. En otros organismos, citocinesis—La separación física de los componentes citoplasmáticos en dos células hijas— ocurre sin reformar los núcleos. En casi todas las especies de animales y algunos hongos, la citocinesis separa el contenido celular a través de un surco de hendidura (constricción del anillo de actina que conduce a la división citoplasmática). En las plantas, un placa celular se forma durante la citocinesis celular por la fusión de las vesículas de Golgi en la placa de metafase. Esta placa celular finalmente conducirá a la formación de paredes celulares que separan las dos células hijas.

Dos células haploides son el resultado de la primera división meiótica de una célula diploide. Las células son haploides porque en cada polo hay solo uno de cada par de cromosomas homólogos. Por lo tanto, solo está presente un juego completo de cromosomas. Esta es la razón por la que las células se consideran haploides: solo hay un conjunto de cromosomas, aunque cada cromosoma todavía consta de dos cromátidas hermanas. Recuerde que las cromátidas hermanas son simplemente duplicados de uno de los dos cromosomas homólogos (excepto por los cambios que ocurrieron durante el cruzamiento). En la meiosis II, estas dos cromátidas hermanas se separarán, creando cuatro células hijas haploides.

Revise el proceso de la meiosis, observando cómo los cromosomas se alinean y migran, en Meiosis: An Interactive Animation.

Meiosis II

En algunas especies, las células entran en una breve interfase, o interquinesis, antes de entrar en la meiosis II. La interquinesis carece de una fase S, por lo que los cromosomas no están duplicados. Las dos células producidas en la meiosis atraviesan los eventos de la meiosis II en sincronía. Durante la meiosis II, las cromátidas hermanas dentro de las dos células hijas se separan, formando cuatro nuevos gametos haploides. La mecánica de la meiosis II es similar a la mitosis, excepto que cada célula en división tiene solo un conjunto de cromosomas homólogos, cada uno con dos cromátidas. Por lo tanto, cada célula tiene la mitad del número de cromátidas hermanas para separarse como una célula diploide que experimenta mitosis. En términos de contenido cromosómico, las células al comienzo de la meiosis II son similares a las células haploides en G2, preparándose para sufrir mitosis.

Profase II

Si los cromosomas se descondensaron en la telofase I, se volverán a condensar. Si se formaron envolturas nucleares, se fragmentan en vesículas. Los MTOC que se duplicaron durante la interquinesis se alejan entre sí hacia polos opuestos y se forman nuevos ejes.

Prometafase II

Las envolturas nucleares están completamente descompuestas y el huso está completamente formado. Cada cromátida hermana forma un cinetocoro individual que se adhiere a los microtúbulos de los polos opuestos.

Metafase II

Las cromátidas hermanas están máximamente condensadas y alineadas en el ecuador de la célula.

Anafase II

Las cromátidas hermanas son separadas por los microtúbulos del cinetocoro y se mueven hacia los polos opuestos. Los microtúbulos no cinetocoros alargan la célula.


Telofase II y citocinesis

Los cromosomas llegan a los polos opuestos y comienzan a descondensarse. Se forman envolturas nucleares alrededor de los cromosomas. Si la célula madre era diploide, como es el caso más común, la citocinesis ahora separa las dos células en cuatro células haploides únicas. Las células producidas son genéticamente únicas debido a la variedad aleatoria de homólogos paternos y maternos y debido a la recombinación de segmentos de cromosomas maternos y paternos (con sus conjuntos de genes) que se produce durante el cruzamiento. Todo el proceso de meiosis se describe en la (Figura).


Comparación de la meiosis y la mitosis

La mitosis y la meiosis son formas de división del núcleo en las células eucariotas. Comparten algunas similitudes, pero también exhiben una serie de diferencias importantes y distintas que conducen a resultados muy diferentes ((Figura)). La mitosis es una división nuclear única que da como resultado dos núcleos que generalmente se dividen en dos nuevas células. Los núcleos resultantes de una división mitótica son genéticamente idénticos al núcleo original. Tienen el mismo número de juegos de cromosomas: un juego en el caso de células haploides y dos juegos en el caso de células diploides. Por el contrario, la meiosis consta de dos divisiones nucleares que dan como resultado cuatro núcleos que generalmente se dividen en cuatro células nuevas genéticamente distintas. Los cuatro núcleos producidos durante la meiosis no son genéticamente idénticos y contienen solo un conjunto de cromosomas. Esto es la mitad del número de juegos de cromosomas en la célula original, que es diploide.

Las principales diferencias entre la mitosis y la meiosis ocurren en la meiosis I, que es una división nuclear muy diferente a la mitosis. En la meiosis I, los pares de cromosomas homólogos se encuentran físicamente y se unen con el complejo sinaptonémico. Después de esto, los cromosomas desarrollan quiasmas y se cruzan entre cromátidas no hermanas. Al final, los cromosomas se alinean a lo largo de la placa de la metafase como tétradas, con fibras de cinetocoro de polos del huso opuestos unidas a cada cinetocoro de un homólogo para formar una tétrada. Todos estos eventos ocurren solo en la meiosis I.

Cuando los quiasmas se resuelven y la tétrada se rompe con los homólogos moviéndose a un polo u otro, el nivel de ploidía (el número de conjuntos de cromosomas en cada núcleo futuro) se ha reducido de dos a uno. Por esta razón, la meiosis I se denomina división reduccional. No existe tal reducción en el nivel de ploidía durante la mitosis.

La meiosis II es análoga a una división mitótica. En este caso, los cromosomas duplicados (solo un conjunto de ellos) se alinean en la placa de metafase con cinetocoros divididos unidos a fibras de cinetocoro de polos opuestos. Durante la anafase II, como en la anafase mitótica, los cinetocoros se dividen y una cromátida hermana, ahora denominada cromosoma, se tira hacia un polo mientras que la otra cromátida hermana se tira hacia el otro polo. Si no fuera por el hecho de que hubo un cruce, los dos productos de cada división individual de la meiosis II serían idénticos (como en la mitosis). En cambio, son diferentes porque siempre ha habido al menos un cruce por cromosoma. La meiosis II no es una división de reducción porque aunque hay menos copias del genoma en las células resultantes, todavía hay un conjunto de cromosomas, como había al final de la meiosis I.


El misterio de la evolución de la meiosis Algunas características de los organismos están tan extendidas y son tan fundamentales que a veces es difícil recordar que evolucionaron como otros rasgos simples. La meiosis es una serie de eventos celulares tan extraordinariamente compleja que los biólogos han tenido problemas para probar hipótesis sobre cómo pudo haber evolucionado. Although meiosis is inextricably entwined with sexual reproduction and its advantages and disadvantages, it is important to separate the questions of the evolution of meiosis and the evolution of sex, because early meiosis may have been advantageous for different reasons than it is now. Thinking outside the box and imagining what the early benefits from meiosis might have been is one approach to uncovering how it may have evolved.

Meiosis and mitosis share obvious cellular processes, and it makes sense that meiosis evolved from mitosis. The difficulty lies in the clear differences between meiosis I and mitosis. Adam Wilkins and Robin Holliday 1 summarized the unique events that needed to occur for the evolution of meiosis from mitosis. These steps are homologous chromosome pairing and synapsis, crossover exchanges, sister chromatids remaining attached during anaphase, and suppression of DNA replication in interphase. They argue that the first step is the hardest and most important and that understanding how it evolved would make the evolutionary process clearer. They suggest genetic experiments that might shed light on the evolution of synapsis.

There are other approaches to understanding the evolution of meiosis in progress. Different forms of meiosis exist in single-celled protists. Some appear to be simpler or more “primitive” forms of meiosis. Comparing the meiotic divisions of different protists may shed light on the evolution of meiosis. Marilee Ramesh and colleagues 2 compared the genes involved in meiosis in protists to understand when and where meiosis might have evolved. Although research is still ongoing, recent scholarship into meiosis in protists suggests that some aspects of meiosis may have evolved later than others. This kind of genetic comparison can tell us what aspects of meiosis are the oldest and what cellular processes they may have borrowed from in earlier cells.

Click through the steps of this interactive animation to compare the meiotic process of cell division to that of mitosis at How Cells Divide.

Resumen de la sección

Sexual reproduction requires that organisms produce cells that can fuse during fertilization to produce offspring. In most animals, meiosis is used to produce haploid eggs and sperm from diploid parent cells so that the fusion of an egg and sperm produces a diploid zygote. As with mitosis, DNA replication occurs prior to meiosis during the S-phase of the cell cycle so that each chromosome becomes a pair of sister chromatids. In meiosis, there are two rounds of nuclear division resulting in four nuclei and usually four daughter cells, each with half the number of chromosomes as the parent cell. The first division separates homologs, and the second—like mitosis—separates chromatids into individual chromosomes. Meiosis generates variation in the daughter nuclei during crossover in prophase I as well as during the random alignment of tetrads at metaphase I. The cells that are produced by meiosis are genetically unique.


Reduction to Haploid

Because the duplicated chromatids remain joined during meiosis I, each daughter cell receives only one chromosome of each homologous pair. This reduces the diploid number to haploid, and the distribution of each chromosome is random. This means that it is equally likely for a given chromosome to be distributed to either of the two daughter cells. By shuffling the genetic deck in this way, the gametes resulting from meiosis II have new combinations of maternal and paternal chromosomes, increasing genetic diversity.


Biology 108 Fall 2006 Grading Policies

Your grade will be determined on the basis of performance on hourly Lecture exams, a comprehensive final Lecture exam, and Laboratory practicals, reports, and participation. The comprehensive final Lecture exam is a required part of this course. There are no plans to curve grades in this class, although the instructors may, at their discretion, choose to adjust exam scores or offer bonus points. We will be using a standard scale for grading: (A 93%), (A- 90%), (B+ 87%), (B 83%), (B- 80%), (C+ 77%), (C 73%), (C- 70%), (D+ 67%), (D 63%), (D- 60%), (F Below 60%). If you wish to estimate a letter grade for your hourly exams, use these percentages.

Biology 108 Fall 2006 Course Points

Lecture Exam I 200 points
Lecture Exam II: 200 points
Lecture Exam III: 200 points
Lecture Exam IV: 100 points
Final Exam: 200 points

Laboratory Quizzes: 5 @ 20 points each 100 points total
Laboratory Problem Sets: 3 @ 20 points each 60 points total
Laboratory Reports: 40 points, 60 points 100 points total
Laboratory Practical Exam: 200 points
Other Laboratory Assignments: Transpiration Graphs (10 points) Demography Exercise (10 points) Cladogram I (10 points) Cladogram II (10 points).

Extra Credit Points
No extra credit points will be offered in Laboratory. Extra credit points may be offered in Lecture at the instructor's discretion, and may be offered via the personal response system.


Why is meiosis important?

Proper &ldquochromosomal segregation,&rdquo or the separation of sister chromatids during meiosis I and II is essential for generating healthy sperm and egg cells, and by extension, healthy embryos. If chromosomes fail to segregate completely, it's called nondisjunction and can result in the formation of gametes that have missing or extra chromosomes, according to "Molecular Biology of the Cell, 4th edition."

When gametes with abnormal chromosome numbers fertilize, most of the resulting embryos don't survive. However, not all chromosomal abnormalities are fatal to the embryo. For example, Down syndrome occurs as a result of having an extra copy of chromosome 21. And, people with Klinefelter syndrome are genetically male but have an extra X chromosome.

The most significant impact of meiosis is that it generates genetic diversity, and that's a major advantage for species survival.

"Shuffling the genetic information allows you to find new combinations which will perhaps be more fit in the real world," Hoyt said.


Ver el vídeo: Meiosis 1 y 2 (Agosto 2022).