Unidad Técnico- Pedagógica Departamento de Ciencias Asignatura: Biología Profesora: Constanza Avilés Altieri Curso: II° Medio
Guía Meiosis y Gametogénesis Nombre: ____________________________________________ Curso: _________ Esta guía tiene por objetivo repasar y ejercitar los conocimientos adquiridos con respecto a los procesos, Objetivos: fases, funciones y estructuras involucradas en la mitosis y meiosis (reproducción celular). Habilidades: Recordar, reconocer, distinguir, explicar, aplicar.
En esta guía encontrarás:
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Información conceptual sobre determinados procesos biológicos. Ítems de ejercicios de Selección Múltiple, de Desarrollo y de Análisis de Gráficos. I.
MEIOSIS
El proceso conocido como Meiosis es un tipo de división celular que ocurre solamente en las células germinales o sexuales. Este evento se caracteriza por tener: y y
Sólo una duplicación de ADN (período S) Dos divisiones celulares consecutivas.
Como resultado aparecen 4 células hijas con la mitad del número cromosómico de la especie, las cuales se conocen como células haploides (n). Por esto, se le define como un procesoreduccional del material genético. Este proceso permite que ciertos tipos de células (como lassexuales o gametos) sean haploides; de manera que cuando se fusionen en lafec undación srcinen un cigoto de material diploide (2n), con el número cromosómico típico de la especie. La meiosis garantiza que las cuatro células haploides sean genéticamente diferentes entre sí y respecto de la célula progenitora, gracias a dos suc esos que ocurren durante esta división:
a. Recombinación Génica (³Crossing-Over´): Durante la primera profase meiótica (profase I) hay intercambio de ADN entre cromosomas homólogos, lo que se conoce como entrecruzamiento génico o ³crossing-over´, lo que asegura la recombinación de genes que ³saltan´ intercambiándose desde un homólogo a otro.
b. Separación de los cromosomas al azar (Permutación Cromosómica): Los cromosomas migran hacia los polos, esta migración es completamente al azar, lo que asegura que todas.
ETAPAS DE LA MEIOSIS
La meiosis puede durar desde 24 hrs. en el hombre, hasta 40-45 años en la mujer; pero teóricamente (para su mejor estudio y comprensión), se le ha dividido en varias etapas:
a. Primera División Meiótica o Meiosis I: ³División Reduccional´
Profase I: Es la etapa más larga de la meiosis, y se divide en 8 sub-etapas (éstas, suelen tener distintos nombres, que en este caso, no consideraremos pues el énfasis estará en los sucesos más que en la nomenclatura): 1) Los cromosomas se presentan laxos (sin máxima condensación); se ven como largos filamentos, con estructuras esféricas dispuestas regularmente a lo largo de todos los
cromómeros cromosomas, las que se denominan . Estos segmentos laxos corresponden a empaquetamientos menores de la fibra de cromatina. 2) Los cromosomas se acortan y engruesan. Luego, los cromosomas homólogos se reconocen por correspondencia de sus regiones de genes intercambiables (situados en los cromómeros). 3) Los telómeros (regiones distales) de los cromosomas permanecen asociados a la carioteca, hasta que esta termine de desintegrarse hacia el final de la profase I. 4) Los cromosomas homólogos se aparean a todo lo largo, gracias al reconocimiento cromómero a cromómero, formándose entre ambos el complejo sinaptonémico. La unión de ambos homólogos se denomina sinapsis. La figura que forman los dos cromosomas homólogos apareados se denomina cromosoma bivalente o tétrada y está constituida por 4 cromátidas (2 de cada cromosoma). 5) Durante esta etapa, se produce el intercambio entre cromosomas homólogos, conocido c a. comoevento o de , también llamado rechomólogos entrecde ruzamiento ³crossing-over´ ombinaciónnogenéti Este intercambio genes o ³alelos´ entre cromosomas siempre ocurre; pero si sucede, es un aporte a la variabilidad génica de las células hijas haploides.
6) Los cromosomas están más condensados y comienzan a separarse los homólogos , pero permanecen unidos en los lugares donde hubo re combinación. A estos puntos se les llaman ³quiasmas´. Cada quiasma corresponde a la evidencia citológica de que ocurrió un crossing-over (o sea, el proceso que ocurre a nivel molecular, deja un ³rastro´ o huella a nivel cromosómico). A continuación, loscentríolos comienzan a migrar hacia los polos. 7) Los cromosomas se condensan al máximo y los quiasmas se hacen terminales, manteniendo unidos a los homólogos.Desaparece la cariotec a, los centríolos llegan a los polos, aparece el áster y comienzan a formarse los husos (huso meiótico). 8) Con esto termina la profase I.
Metafase I: Se forman los husos a lo largo de la célula y las tétradas se ubican en el plano ecuatorial (al medio de la célula). La disposición de los cromosomas es diferente a la de la mitosis, ya que los homólogos se disponen ³a ambos lados´ del e cuador de la célula, a diferencia de como ocurre en la metafase mitótica, donde están alineados ³sobre´ el ecuador.
Las distintas combinaciones de los cromosomas homólogos en el ecuador de la célula es lo que abre la posibilidad de que siempre exista la permutación cromosómica, lo cual contribuye a generar nuevas combinaciones cromosómicas que dan srcen a nuevas variantes celulares haploides hacia el final del proceso; es decir, toda permutación es un aporte a la variabilidad génica de las células hijas haploides.
Anafase I: Cada miembro del par de cromosomas homólogos ³migra´ al polo opuesto, determinado según la distribución al azar tras la metafase I (permutación). Se produc e la separación de los cromosomas homólogos. Nótese que en la mitosis se separan las cromátidas ³hermanas´, acá se separan los ³homólogos´ (cambian de estructura, por ser tétradas; por ello el cambio de nombre). Telofase I: El aparato meiótico (ásteres, husos, etc.) continua hacia la Meiosis II, donde no desaparecen estos elementos, perola c ariotec a inicial no reaparece sino sólo hasta el final de la Meiosis II. Se produce una primera Citodiéresis, srcinándose 2 células hijas con n cromosomas y contenido 2c de ADN (pues son cromosomas dobles). En esta primera división meiótica se ha reducido el número cromosómico, perono el número de cadenas de ADN, lo cual si ocurrirá en la segunda división meiótica. Entre la primera y la segunda división meiótica hay una corta intercinesis (una breve interfase sin un período S , por ende, no se duplica el ADN) y en algunos casos, las dos células hijas pueden permanecer unidas (como veremos más adelante con losOvocitos).
b. Segunda División Meiótica o Meiosis II: ³División Ecuacional´ cu
c
Esta etapa entre se denomina e hijas. a ional a más que parecida se reparten las dos cromátidas hermanas recombinadas las 4 células Estadebido etapa es a la mitosis.
Profase II: Prácticamente NO EXISTE. Una vez terminada la intercinesis) la célula da comienzo a la metafase II.
Meiosis
I (y pasado la etapa de
Metafase II: Los cromosomas se ubican en el plano ecuatorial y están en su máxima condensación. En este caso, los cromosomas están alineados sobre el ecuador de la célula, tal como ocurre en la mitosis. Anafase II: Se divide el centrómero y cada cromátida hermana ³migra´ hacia un polo opuesto de la célula, guiadas por los husos meióticos. Telofase II: Se reconstituyen los núcleos de las células hijas (nuevas cariotecas) y después sobreviene una citodiéresis, que corresponde a un estrangulamiento de la célula por su porción media, en donde interviene el citoesqueleto. Al final de la segunda y última citodiéresis, se srcinan 4 células hijas con n cromosomas, cada una (haploides) y un contenido c de ADN. Con ello, se ha producido la reducción del material hereditario a la mitad (diploi día 2n, 2c / haploidía n, c). Una síntesis del proceso en esquema que nos resume toda laMeiosis sería:
Fi
1 Esquema conceptual de una Mei i en sus 2 fases (Mei i
¡
¡
y Mei i
¡
¢
¢
).
T l 1 Variaci n de los factores ³n´ (cantidad de cromosomas) y ³c´ (cantidad de ADN) a lo largo de las fases de una Mei i . £
E
cici
¤
M i i
1. En el siguiente gráfico se representa en el eje de las absc isas a l tiempo y en el eje de las ordenadas la cantidad de ADN ³c´ que hay en una célula que inicia un período deMei i . ¨
©
En base a esta información podríamos afirmar que:
-
Si consideramos una célula diploide al inicio de ³A´, en el término de ³A´ aún hay: a) b) c) d) e)
-
Si consideramos una célula diploide al inicio de ³A´, en ³C´ podemos decir que: a) b) c) d) e)
-
Una hebra de ADN. Dos hebras de ADN. Un cromosoma doble. Dos cromosomas simples. Falta información.
Corresponde al resultado final tras un período interfásico S. Corresponde momentáneamente a una cantidad haploide de material genético. Corresponde momentáneamente a una cantidad tetraploide de material genético. Sólo a y b son correctas. Sólo a y c son correctas.
Si consideramos una célula diploide; luego ³D´, ³E´ y ³F´ representan (respectivamente): a) b) c) d) e)
Mitosis I, Interfase, Mitosis II. Mitosis, Crossin-over, Meiosis. Meiosis I, Intercinesis, Meiosis II. Meiosis II, Citocinesis, Fecundación. Ninguna de las anteriores.
2. ¿Qué eventos en la Meiosis son los que aportan variabilidad génica a las futuras 4 células hijas a resultar? ¿En qué fase(s) de la Meiosis ocurre(n)? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________ ______________________ _____________________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3.
Haz
un esquema o dibujo conceptual en tu cuaderno del evento ³crossing-over´.
Ahora que tienes el marco completo del proceso, responde lo siguiente en tu cuaderno:
4. Relaciona y des cribe los mecanismos de mitosis, meiosis y variabilidad génica, en el proceso de la producción de c élulas haploides (células sexuales o gametos).
II.
GAMETOGÉNESIS
El proceso conocido como Gametogénesis es un mecanismo de especialización celular característico de los linajes celulares que efectúan la producción de gametos o células sexuales para cción una mediante esta células especializadas, las que suelen ser reprodu sexual caráceventual ter haploide en las mayoría de los seres vivos.
de
En los seres vivos se requiere de células haploides para asegurar que, durante la fec undación, la fusión de un solo par de célulasno genere mutaciones o aberraciones genético- cromosómicas; aun a pesar de que existen seres vivos que pueden existir con una cantidad de cromosomas poliploide (múltiples juegos de cromosomas). Para el caso de los animales, la poliploidía no es una opción muy frecuente y suele engendrar individuos infértiles o no viables (con mutaciones letales). Pero, en el caso de ciertas especies (como en plantas) se han observados individuos ³poliploides viables´. La meiosis es la división que posibilita la gametogénesis y que, a su vez, es lo que evita la poliploidía por adición de múltiples sets de cromosomas, mediante la generación de células sexuales haploides o germinales, que en suma (por un evento de fecundación) restituyen la diploidía en un nuevo individuo. En los animales, la obtención de estas células germinales da cabida a dos posibles eventos:
-
Un evento de división celular primordial de tipo gametogénico es la Espermatogénesis (producción de espermatozoides), que es propia de los machos de todas las especies.
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El otro evento gametogénico primordial es laOvogénesis (producción de ovocitos), que es propia de todas las hembras en cada especie animal.
ESPERMATOGÉNESIS y OVOGÉNESIS El proceso conocido como Espermatogénesis es la producción, maduración y capacitación de
espermatozoides mediante una secuencia de producción en cadena de estas células germinales haploides masculinas. Estas provienen de una primera línea de células de carácter somático (inicialmente diploide) y presentes únicamente en los t ejidos reproductivos (órganos reproductores ) de los animales. Las espermatogonias sonpuedan las diploides queuna efectúan paracito producir nuevasa células (espermato cito Iº) que luego emprender meiosismitosis ( espermato IIº), pasando formar luego espermátidas (haploides) y finalmente espermato citos o espermatozoides.
i í dentro de los testícul s (en el caso de los mamíferos) son el sitio donde Los túbul se produce la trans ici n (por meiosis) de células diploides en hapl i es. Además, acá se les desarrollan ciertas estructuras espe ciali adas a los espermatozoides (como la ³co la´ o flagelo), de tal forma que estos puedan pasar a la siguiente parte de su especia lizac i n.
Figura 2: Esquema conceptual de un Espermat ide y corte de un Testícul rotulado. En el epidídi o de los testículos se dejan madurando los espermatozoides que tardan cerca de 70 días en ³migrar´ desde los t bulos seminíferos (tras toda la meiosis) hasta esta estructura adyacente a la pared testicular. Aquí se les desarrolla la capacidad de almacenar enzi mas líticas (ta les como la Hialuronid asa) en una vesícula similar a un lisosoma que se s it a en el extremo anterior de la cabeza de todos los espermatozoides: el acrosoma.
Figura : Patrón hormona l masculino para el control de la Espermatogénesis. Las
cel ul ar
c lulas de Leydig en los tejidos colindantes de los t bulos seminíferos forman una barrera que aísla a las c lulas de Sertoli que alojan en su estructura a las gon ias diploides que dan
L L estosterona i ti i i t or a lastogénes espermá células a para la gen esperma is, das. fomenastando la de activeyd idadg producen de las céllauTlas de Sértolinecesar y la ide las que gonex iass ya espermátidas, que crecen desde las línea de las c lulas de Sértoli (en el borde de la pared de los t bulos seminíferos) hacia el lumen (centro o interior) del túbulo, a medida que van creciendo y formando el flagelo ( er esquemas a continuaci n).
Figura 4: Esquema
conceptual de la Espermatogénesis y corte de un Túbulo Seminífero rotulado.
E ercicios: Es ermat
esis
1. En el esquema de arriba-izquierda: ¿A qué células corresponden los rótulos a, b, c, d y e? _________________________________________________________________________________ ___ 2.
En los seres humanos : ¿Qué células forman específicamente a los espermatozoides?
_________________________________________________________________________________ ___
3. ¿En qué estructura u órgano crecen los espermatozoides humanos?
____________________________________________________________________________
4. ¿En qué estructura u órgano maduran los espermatozoides humanos? ____________________________________________________________________________
5. ¿Sobre qué células incide la LH en el testículo y qué efecto tiene? _________________________________________________________________________________ ___ _________________________________________________________________________________ ___ __________________________________________ _______________________________________ ___
6. ¿Sobre qué células incide la FSH en el testículo y qué efecto tiene? _________________________________________________________________________________ ___ _________________________________________________________________________________ ___ __________________________________________ _______________________________________ ___
7. A nivel testicular: ¿Sobre qué células incide la Testosterona y qué efecto tiene? _________________________________________________________________________________ ___ _________________________________________________________________________________ ___ __________________________________________ ___________ ____________________________ ___
8. Ahora que tienes el marco completo del proceso, responde lo siguiente en tu cuaderno: -
Haz
un listado de las etapas y de las células
involucradas en la Espermatogénesis.
9. Rotula los elementos que apuntan las líneas en el esquema dado a continuación: Espermatozoide (aumentado)
(Tubos exteriores al testículo):
(Adyacente al testículo): (interior del testículo):
10. Rellena la secuencia que s igue con el ³cam ino´ u orden de las estructuras y órganos que recorren los espermatozoides para egresar de tu cuerpo durante una eyaculación: 1º_____________ 2º____________ º_____________ 4º____________ E terior.
Síntesis de Conceptos sobre Ovogénes is
El proceso conocido como Ovogénesis es el mecanismo por el cual se obtienen los gametos femeninos denominados Ovocitos (haploides) a partir de ³gonias´ d iploides (Oogonias).
Ciclo Menstrual Ciclo ovárico:
maduración del oocito. Ciclo cervical:
maduración del epitelio cervica l. Determina los días fértiles. Ciclo uterino:
maduración del endometrio para la implantación del blastocito
Cuadro de Comparación entre Gametogénesis Masculina y Femenina Evento o Variable Inicio de la Meiosis
Resultados Meiosis I
Espermatogénesis
Ovogénesis
En la mujer se inicia en la vida En el varón inicia con la pubertad, intrauterina, por lo tanto los ovocitos con el aumento de la concentración que salen de sus ovarios una vez al plasmática de testosterona mes tienen la misma edad que la producida por las células de Sertoli. mujer que los ovula. Genera dos células haploides, cada Genera una célula haploide llamada una de las cuales se denomina ovocito II y que es ³n´ cromosoma y Espermatocito II y es ³n´ ³2c´ ADN. También genera un cromosoma y ³2c´ ADN. En la pubertad.
polocito que luego es degradado. En la vida intrauterina.
4 células haploides llamadas espermátidas, que deben sufrir la espermiohistogénesis para generar 4 espermatozoides.
El ovocito II generado en la meiosis I continua sólo hasta la metafase II, donde se detiene, y continuará su meiosis sólo si es fecundado. Luego el cigoto formado, antes de la singamia, liberará el segundo polocito.
Edad a la cual finaliza
Dura hasta la vejez.
Dura hasta mediados de la gestación y desarrollo fetal.
Continuidad de la meiosis
Luego del inicio, es constante.
Luego del inicio, una vez por mes (cíclica)
Número de células
4 espermatozoides, que viajan por
1 ovocito II, que terminará su
resultantes de la gametogénesis
los túbulos seminíferos para madurar en el epidídimo.
meiosis II sólo si es fecundado, formando un cigoto.
Movilidad de los gametos
El espermatozoide es muy móvil gracias a la presencia de un flagelo que le otorga esa característica.
Vida media
Los espermatozoides pueden durar 72 horas vivos dentro del semen y hasta 5-7 días dentro del tracto reproductor femenino.
Edad en la cual se produce
Resultados Meiosis II
El ovocito no puede moverse por sí sólo, por lo que depende de los movimientos del músculo liso de las paredes de las trompas de Falopio y de los cilios que las recubren para poder movilizarse. El ovocito II puede durar vivo 48 horas, tiempo en el que puede ser fecundado si es que existe relación coital y llegada de espermios a su encuentro en las trompas de Falopio (oviductos ).
Nota: El denominado ³polocito´ es sinónimo del término ³corpúsculo polar´. Ejercicios: Ovogénesis En base a la información presentada, podríamos afirmar que:
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Las mujeres no son fértiles toda su vida porque: a) b) c) d) e)
Nacen con un número finito de alrededor de 400 ovocitos para ovular. Comienzan a ovular recién tras la menarquía, en la pubertad. Ovulan regular o irregularmente, a una razón promedio de una vez al mes. Terminan con su período fértil una vez llegada la menopausia. Todas las anteriores.
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Las Oogonias: I. II. III. IV. V.
Dan srcen a los Oocitos Primarios Dan srcen a los Oocitos Secundarios Son células Diploides Son células Haploides Hacen Meiosis
a) Sólo I y II b) Sólo III y V c) Sólo I y III d) II, IV y V e) I, III y V
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El Ciclo a) b) c) d) e)
Ovárico
y el Ciclo Uterino, tienen en común:
Dependen de la temperatura corporal de la mujer. Ser controlados por las mismas hormonas (LH y FSH). Un alza en la Hormona Luteinizante (LH) provoca el término de un ciclo. Un alza en la Hormona Folículo Estimulante (FS H) provoca el inicio de un nuevo ciclo. Ninguna de las anteriores. -o-
Glosario de Tér minos Célula
y Material Genético:
Diploide: Corresponde a la cantidad total de cromosomas de una especie. Válido para todas los linajes de células somáticas.
Haploide: Corresponde a la mitad de la cantidad total de cromosomas. Válidos para las células gaméticas (germinales).
Tetraploide: Corresponde al doble de la cantidad diploide srcinal. No suele perdurar en el tiempo.
Poliploide: Cantidad de cromosomas par o impar, producto de una cruza de células con distintos cromosomas (en número u srcen específico).
Cantidad ³n´: Número de Cromosomas contabilizados en la célula en observación. Equivale al número de centrómeros posibles de contar al mirar un cariotipo.
Cantidad ³c´: Juego, cantidad o número de moléculas de ADN que constituye un grupo de cromosomas observados.
Conceptos
asociados a Meiosis yCromosomas:
Simples: Cromosomas de 1 centrómero y 1 cromátida.
Dobles: Cromosomas de 1 centrómero y 2 cromátidas.
Tétradas: Conjunto de 2 cromosomas homólogos ³pegados´. Se alcanzan a distinguir 2 centrómeros y 4 cromátidas (se entrecruzan formando ³quiasmas´).
Homólogos: Cromosomas que llevan la información (genes o alelos) para determinar las mismas características (rasgos o atributos); las cuales pueden ser iguales o distintas entre los pares de homólogos en consideración.
Quiasmas: Restos de uniones por el entrecruzamiento entre los cromosomas de las tétradas de homólogos durante elPaquiteno de la Profase I. Suelen deshacerse durante Diploteno y/o c
Dia inesis.
