Genética Práctica
PRÁCTICA Nº 03 MEIOSIS
1. OBJETIVOS Al finalizar la presente práctica los alumnos estarán capacitados para: Recon Reconoc ocer er y difere diferenc nciar iar los estado estadoss fisiol fisiológi ógicos cos por los que atravi atraviesa esann los cromosomas durante el proceso meiótico en células animales.
!. INTRO"#CCI$N El éxito de la reproducción sexuada en el proceso evolutivo queda demostrado por su presencia desde niveles muy simples de complejidad de los organismos organismos como las levadu levaduras ras que que son seres seres unicel unicelula ulares res !asta !asta los grupos grupos de mayor mayor comp compleji lejidad dad de animales y plantas. El mecani mecanismo smo sexua sexuado do de reprod reproduc ucció ciónn aparec aparecee junto junto con la difere diferenci nciaci ación ón del comp compar arti timi mien ento to nucl nuclea earr en las las célu célula las s "apa "apari rici ción ón de la envo envolt ltur uraa nucl nuclea ear# r# y es simultáneo con con la organización organización del material genético genético "en este caso ya ya siempre A$%# en varias moléculas cada una de ellas organizada asociada a prote&nas !istónicas en estructuras denominadas cromosomas. cromosomas. 'a división especial que se produce en las células que originarán los gametos llamada $ivisión (eiótica es el eje del proceso de diferenciación celular que culmina en las células que podrán formar un nuevo individuo de la especie pues es durante esta do)le división con una sola duplicación del material genético que se produce la reducción del n*mero n*mero cromos cromosómi ómico co "de diploi diploide de a !ap !aploi loide# de# y el reorde reordenam namien iento to del materi material al genético procedente de cada uno de los progenitores.
3. MARCO TE$RICO 'a meiosis es un proceso de división celular por el que a partir de una célula madre diploide "+n# se o)tienen cuatro células !ijas !aploides "n#. $urante la meiosis se producen dos divisiones celulares consecutivas conocidas como meiosis , y meiosis ,,. 'a primera de las divisiones que es más compleja que la segunda es una división reduccional en la cual se pasa de una célula diploide "con +n cromosomas# a dos células !aploides "con n cromosomas# cada una de ellas con +n cromátidas. 'a segunda división es muc!o más sencilla y similar a una división mitótica y en ella a partir de las dos células !aploides "n# anteriormente formadas se o)tienen cuatro células !aploides "n# con n cromátidas cada una de ellas. 'as *nicas células que sufren el proceso meiótico son las de la l&nea germinal es decir aquellas que van a formar los gametos masculinos y femeninos. En la fotograf&a se pueden ver los conductos conductos semin&feros semin&feros de los test&culos test&culos con las células células germinales. -
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%ASES Antes de comenzar la meiosis el material genético de la célula sufre un proceso de replicación "duplicación del A$%# con lo que cada cromosoma pasa a tener dos cromátidas !ermanas "las cromátidas !ermanas son copias exactas entre s&#. En esta fase tam)ién se produce un rejuvenecimiento del citoplasma y de los orgánulos celulares. Además un pequeo porcentaje de los cromosomas "aproximadamente el +/# queda sin replicarse. A diferencia de lo que ocurre durante la mitosis en este caso tras la fase de s&ntesis de A$% "0# no tiene lugar una fase 1+ con lo que una vez concluida la fase 0 comienza directamente la división meiótica.
PRO%ASE I
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Genética Práctica El cromosoma meiótico se forma durante la primera etapa o 2rofase de la -3 división meiótica como resultado de la aproximación y unión "apareamiento cromosómico# de los cromosomas !omólogos "paterno y materno# de cada par cromosómico. &e't(ten( $urante toda la profase , la mem)rana nuclear permanece inalterada. En el leptoteno los cromosomas comienzan a condensarse pero mantienen sus telómeros unidos a la mem)rana nuclear. A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeos engrosamientos denominados cromómeros. En este momento de la profase , sólo es posi)le visualizar una de las dos cromátidas !ermanas de cada cromosoma de)ido a que am)as se encuentran muy próximas entre s&. %o será !asta el final de la profase , cuando se puedan empezar a distinguir las dos cromátidas !ermanas de cada cromosoma. En los cromosomas se puede apreciar un eje proteico que posteriormente tendrá una gran importancia en el apareamiento de los cromosomas !omólogos. •
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)i*(ten(
'os cromosomas !omólogos comienzan a acercarse !asta quedar apareados en toda su longitud. 'os !omólogos quedan finalmente apareados cromómero a cromómero. 'a disposición de los cromómeros a lo largo del cromosoma parece estar determinado genéticamente. 4al es as& que incluso se utiliza la disposición de estos cromómeros para poder distinguir cada cromosoma durante la profase , meiótica. 'os cromosomas !omólogos se reconocen entre s& gracias a que los telómeros de éstos se encuentran anclados en regiones próximas de la mem)rana nuclear. Además el eje proteico central o)servado en el leptoteno pasa a jugar un papel importante en el apareamiento de los !omólogos al formar los elementos laterales del complejo sinaptonémico una estructura proteica con forma de escalera formada por dos elementos laterales y uno central que se van cerrando a modo de cremallera y que garantiza el perfecto apareamiento entre !omólogos. En el apareamiento entre !omólogos tam)ién está implicada la secuencia de genes de cada cromosoma lo cual evita el apareamiento entre cromosomas no !omólogos. Además durante el zigoteno concluye la replicación del A$% "+/ restante# que reci)e el nom)re de zig5A$%. 6
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Pa+,iten(
7na vez que los cromosomas !omólogos están perfectamente apareados formando estructuras que se denominan )ivalentes se produce el fenómeno de recom)inación genética esto es el intercam)io de material genético entre los cromosomas !omólogas de cada pareja. 'a recom)inación genética está mediada por la aparición entre los dos !omólogas de una estructura proteica de 89 nm de diámetro llamada nódulo de recom)inación. En él se encuentran las enzimas que median en el proceso de recom)inación. $urante esta fase se produce una pequea s&ntesis de A$% que pro)a)lemente está relacionada con fenómenos de reparación de A$% ligados al proceso de recom)inación.
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"i'-(ten(
Genética Práctica 'os cromosomas contin*an condensándose !asta que se pueden comenzar a o)servar las dos cromátidas de cada cromosoma por lo que a los )ivalentes del paquiteno los podemos denominar a!ora tétradas. Además en este momento se pueden o)servar los lugares del cromosoma donde se !a producido la recom)inación. Estas estructuras en forma de ; reci)en el nom)re quiasmas. En este punto la meiosis puede sufrir una pausa como ocurre en el caso de la formación de los óvulos !umanos. As& la l&nea germinal de los óvulos !umanos sufre esta pausa !acia el séptimo mes del desarrollo em)rionario y su proceso de meiosis no continuará !asta alcanzar la madurez sexual. A este estado de latencia se le denomina dictiotena.
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"iacinei
Esta etapa apenas se distingue del diploteno. 2odemos o)servar los cromosomas algo más condensados y los quiasmas. El final de la diacinesis y por tanto de la profase , meiótica viene marcado por la rotura de la mem)rana nuclear. $urante toda la profase , continuó la s&ntesis de AR% en el n*cleo. Al final de la diacinesis cesa la s&ntesis de AR% y desaparece el nucleolo.
META%ASE I
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Genética Práctica =omienza con la rotura de la mem)rana nuclear. 0e forma el !uso acromático a partir de los centrosomas que se colocan en los polos de la célula. 'as parejas de cromosomas !omólogos se unen al !uso en el centro de la célula a través de sus centrómeros. 'os quiasmas son todav&a visi)les
ANA%ASE I 'os cromosomas !omólogos se separan y se mueven !acia polos opuestos guiados por las fi)ras del !uso. =omo consecuencia desaparecen los quiasmas. ">)sérvese que los cromosomas resultantes son cromosomas recom)inantes#.
TE&O%ASE I 0e forman dos nuevas mem)ranas nucleares y se separan las dos nuevas células !aploides "n# con +n cromátidas cada una de ellas. Esta parte del ciclo meiótico var&a de unos organismos a otros as& en algunos no se forma mem)rana nuclear y se pasa directamente a la segunda división meiótica. En cualquier caso lo que nunca se produce entre la primera y la segunda división meiótica es la s&ntesis de nuevo A$%.
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PRO%ASE II En este momento cada célula contiene un n*mero !aploide de cromosomas cada uno de ellos con dos cromátidas. 'a mem)rana nuclear se rompe y comienza la s&ntesis del nuevo !uso acromático.
META%ASE II 'os cromosomas se disponen en el centro de la célula unidos al !uso por su centrómero y con cada una de las cromátidas dirigidas a polos opuestos de la célula formando una estructura llamada placa ecuatorial.
ANA%ASE II
@
Genética Práctica 'os centrómeros se separan y las cromátidas !ermanas son arrastradas !acia polos opuestos arrastradas por las fi)ras del !uso.
TE&O%ASE II 0e vuelven a formar los n*cleos alrededor de los cromosomas situados en los polos. En esta fase tam)ién desaparece el !uso acromático y los cromosomas se recondensan. =on esto se !a)rán formado cuatro células !aploides con n cromátidas cada una de ellas.
VARIABI&I"A" GEN/TICA El proceso de meiosis presenta una vital importancia en los ciclos vitales ya que !ay una reducción del n*mero de cromosomas a la mitad es decir de una célula diploide "Ej.: ? cromosomas en el ser !umano# se forman células !aploides "+6 cromosomas#. Esta reducción a la mitad permite que en la fecundación se mantenga el n*mero de cromosomas de la especie. 4am)ién !ay una recom)inación de información genética que es !eredada del padre y la madre el apareamiento de los !omólogos y consecuente crossing-over permite el intercam)io de información genética. 2or lo tanto el nuevo individuo !ereda información genética *nica y nueva y no un cromosoma &ntegro de uno de sus parientes. >tra caracter&stica importante en la significación de la meiosis para la reproducción sexual es la segregación al azar de cromosomas maternos y paternos. 'a separación de los cromosomas paternos y maternos recom)inados durante la anafase , y ,, se realiza completamente al azar !ec!o que contri)uye al aumento de B
Genética Práctica la diversidad genética. En la anafase , por cada par de !omólogos existen dos posi)ilidades: un cromosoma puede ir a un polo mitótico o al otro. El n*mero de com)inaciones posi)les por tanto se calcula + n donde n es el n*mero de pares de cromosomas !omólogos " variaciones con repetición de n elementos en grupos de +#. En el ser !umano que tiene +6 pares de cromosomas !omólogos tiene la posi)ilidad de recom)inación con + +6 C B 6BB ?9B com)inaciones sin tener en cuenta las m*ltiples com)inaciones posi)ilitadas por la recom)inación en el crossing-over .
. MATERIA&ES M/TO"OS (A4ER,A'E0:
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Algodón
2lacas petri
'upa
Estilete de punta fina
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2apel a)sor)ente
1oteros
(ec!ero
2orta y cu)re o)jetos
'una de reloj
(icroscopio compuesto
=>'>RA%4E0:
--
=arm&n acético
Dijador
=loroformo
0olución salina 9.@/
carnoy
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(7E04RA: 1rillos mac!os
(4>$>: Método del Squash:
=oloque el ápice de la ra&z teida so)re un portao)jeto agregue unas gotas de colorante y con ayuda de pinzas y agujas disgregue el tejido dejándolo sumergido en el colorante. 'uego coloque un cu)reo)jeto. Apoye el portao)jeto so)re una superficie dura y plana. 0o)re el cu)reo)jeto coloque un papel de filtro ejerciendo presión con el dedo pulgar con firmeza pero sin deslizar y luego con la superficie plana de un lápiz de modo que la ra&z quede extendida. posteriormente agregue nuevamente colorante.
2. PROCE"IMIENTO EPERIMENTA& =olocar al animal en posición dorsal para luego diseccionarlo y poder retirarle los test&culos.
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Genética Práctica 0eparar los test&culos adicionándoles la solución salina procurando no exponer los órganos al aire para evitar posi)les desecaciones.
0eccionar los test&culos en partes pequeas de + a 6mm y colocarlos en un vial con fijador carnoy por espacio de 69 minutos.
4raspasar los fragmentos a una luna de reloj que contiene carm&n acético y lleve al calor del mec!ero !asta que entre en e)ullición por espacio de -< segundos de < a @ veces.
@ vapores tenues
Retire el fragmento del test&culo con una pinza de punta fina y colóquela so)re un portao)jetos y agréguele una gota de carm&n acético. -6
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4ape la preparación con una laminilla cu)reo)jetos y so)re esta ponga un papel a)sor)ente. 2resiones el cu)reo)jetos con la yema del dedo pulgar y luego con la extremidad plana de un lápiz y presionar un poco más fuerte !asta convertir el material del portao)jetos en una capa delgada "squas!#. Al realizar esta operación tenga cuidado para no romper el cu)reo)jetos.
'impie el exceso de colorante del portao)jeto con papel !igiénico y lleve el preparado al microscopio para su o)servación a menor y mayor aumento.
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>)servar y esquematizar.
0ólo nos fue posi)le o)servar cuatro fases de la división meiótica en grillos: la Anafase , la (etafase , la 4elofase , y la 2rofase ,,.
ANA%ASE I -<
Ana4ae I En este estad&o ocurre la rotura y desaparición de la mem)rana nuclear y la migración de n cr(5((5a a cada polo. Es importante sealar en primer lugar que la repartición de n cromosomas !omólogos a cada polo ocurre al azar y en segundo lugar que a diferencia con la mitosis en esta primera división meiótica no !ay división longitudinal del centrómero y por lo tanto separación de las cromátidas sino que éstas permanecen unidas por sus respectivos centrómeros. 2or lo tanto esta división meiótica , es una 6i7ii8n re6,cci(na- .
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META%ASE I Meta4ae I A lo largo de la profase , los centriolos duplicados se orientan dos a dos !acia cada uno de los polos de la célula visualizándose ya en la metafase , el aparato mitótico al mismo tiempo que las tétradas se disponen en la placa ecuatorial del aparato mitótico.
TE&O%ASE I
Te-(4ae I
-?
>curre la individualización de las dos células de la división meiótica , con la aparición de la mem)rana plasmática que las separa y la reaparición de la mem)rana nuclear.
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PRO%ASE II
Pr(4ae Te5'rana II =omienza a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo. 0e !acen evidentes largos cuerpos filamentosos de cromatina y comienzan a condensarse como cromosomas visi)les
Pr(4ae Tar6:a II 'os cromosomas contin*an acortándose y engrosándose. 0e forma el !uso entre los centr&olos que se !an desplazado a los polos de la célula
9. "ISC#SI$N 'a meiosis es importante por varias razones: En primer lugar el n*mero diploide de cromosomas se reduce de tal manera que cada una de las cuatro células !ijas reci)e un juego cromosómico !aploide completo. En segundo lugar de)ido al entrecruzamiento existe la posi)ilidad de aumentar las com)inaciones alélicas de los gametos. En cada generación los alelos maternos no se transmiten todos juntos y tampoco los paternos sino que se pueden formar nuevas com)inaciones de alelos maternos y paternos. %aturalmente tam)ién se producen nuevas com)inaciones como resultado del proceso de segregación independiente por el que los cromosomas maternos y paternos se com)inan al azar en cada uno de los gametos. El proceso por el que se generan nuevas com)inaciones de alelos )ien por entrecruzamiento o por segregación independiente de los cromosomas !omólogos se denomina recombinación. $urante la formación de gametos o de esporas "meiosis# el n*mero diploide de cromosomas se reduce a la mitad cada gameto reci)e sólo un cromosoma de cada par de !omólogos. Este proceso evidentemente explica la ley de la segregación de (endel. 'a transmisión independiente se explica tam)ién por el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis. En la anafase , la dirección de la separación es independiente en las distintas tétradas. 'os alelos de un gen segregan independientemente de los alelos de otros genes.
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Genética Práctica ;. BIB&IOGRA%
2rincipios de 1enética Ro)ert I. 4amar&n Editorial Reverté 0. A. J Edición Karcelona -88?
2rincipios de 1enética 1ardner H 0immons 5 0nustad Editorial 'imusa Filey J Edición (éxico +99+
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