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10.14: Mitosis, meiosis y reproducción sexual - Biología

10.14: Mitosis, meiosis y reproducción sexual - Biología


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Como ya sabe, la variación genética es muy importante. El video a continuación le ofrece una buena descripción general de cómo cada uno contribuye a la diversidad genética.

Se ha excluido un elemento de YouTube de esta versión del texto. Puede verlo en línea aquí: pb.libretexts.org/biom1/?p=356


22. Las células reproductoras de la mayoría de las especies son diferentes de las células que componen el resto del organismo. ¿Cómo se llaman las células del "cuerpo" y en qué se diferencian de las células reproductoras? Bod.

31. La meiosis involucra procesos que son comunes a todos los eucariotas, que involucran genes iguales o similares. Evaluar el apoyo a la teoría de la evolución proporcionado por esta evidencia y, adicionalmente, por.

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  • 36.7 Biología del comportamiento: causas próximas y últimas del comportamiento

Este texto se basa en Openstax Biology for AP Courses, Autores colaboradores principales Julianne Zedalis, The Bishop's School en La Jolla, CA, John Eggebrecht, Autores colaboradores de la Universidad de Cornell Yael Avissar, Rhode Island College, Jung Choi, Instituto de Tecnología de Georgia, Jean DeSaix , Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, Vladimir Jurukovski, Colegio Comunitario del Condado de Suffolk, Connie Rye, Colegio Comunitario del Este de Mississippi, Robert Wise, Universidad de Wisconsin, Oshkosh

Esta obra está autorizada bajo una licencia Creative Commons Reconocimiento-No comercial 4.0 no exportada, sin restricciones adicionales.


10.14: Mitosis, meiosis y reproducción sexual - Biología

La capacidad de reproducirse en especie es una característica básica de todos los seres vivos. En especie significa que la descendencia de cualquier organismo se parece mucho a sus padres. Los hipopótamos dan a luz a crías de hipopótamos, los árboles de Joshua producen semillas de las que emergen las plántulas del árbol de Joshua, y los flamencos adultos ponen huevos que se convierten en polluelos de flamencos. En especie generalmente no significa exactamente lo mismo. Mientras que muchos organismos unicelulares y unos pocos organismos multicelulares pueden producir clones genéticamente idénticos de sí mismos a través de la división celular, muchos organismos unicelulares y la mayoría de los organismos multicelulares se reproducen regularmente utilizando otro método. La reproducción sexual es la producción por parte de los padres de dos células haploides y la fusión de dos células haploides para formar una sola célula diploide única. En la mayoría de las plantas y animales, a través de decenas de rondas de división celular mitótica, esta célula diploide se convertirá en un organismo adulto. Las células haploides que forman parte del ciclo reproductivo sexual son producidas por un tipo de división celular llamada meiosis. La reproducción sexual, específicamente la meiosis y la fertilización, introduce variaciones en la descendencia que pueden explicar el éxito evolutivo de la reproducción sexual. La gran mayoría de organismos eucariotas, tanto multicelulares como unicelulares, pueden o deben emplear alguna forma de meiosis y fertilización para reproducirse.

Figura 1. Cada uno de nosotros, como estos otros grandes organismos multicelulares, comienza su vida como un óvulo fertilizado. Después de billones de divisiones celulares, cada uno de nosotros se convierte en un organismo complejo y multicelular. (crédito a: modificación del trabajo de Frank Wouters crédito b: modificación del trabajo de Ken Cole, crédito del USGS c: modificación del trabajo de Martin Pettitt)


11.1 El proceso de la meiosis

En esta sección, explorará las siguientes preguntas:

  • ¿Cómo se comportan los cromosomas durante la meiosis?
  • ¿Qué eventos celulares ocurren durante la meiosis?
  • ¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre la meiosis y la mitosis?
  • ¿Cómo puede el proceso de meiosis generar variación genética?

Conexión para cursos AP ®

Mientras exploramos el ciclo celular y la mitosis en un capítulo anterior, aprendimos que las células se dividen para crecer, reemplazar a otras células y reproducirse asexualmente. Sin mutación ni cambios en el ADN, las células hijas producidas por la mitosis reciben un conjunto de instrucciones genéticas idénticas a las de la célula madre. Debido a que los cambios en los genes impulsan tanto la unidad como la diversidad de la vida, los organismos sin variación genética no pueden evolucionar a través de la selección natural. La evolución ocurre solo porque los organismos han desarrollado formas de variar su material genético. Esto ocurre a través de mutaciones en el ADN, recombinación de genes durante la meiosis y meiosis seguida de fertilización en organismos que se reproducen sexualmente.

La reproducción sexual requiere que diploide (2norte) los organismos producen haploides (1norte) células a través de la meiosis y que estas células haploides se fusionan para formar una nueva descendencia diploide. La unión de estas dos células haploides, una de cada padre, es la fertilización. Aunque los procesos de meiosis y mitosis comparten similitudes, sus productos finales son diferentes. Recuerde que el ADN eucariota está contenido en los cromosomas y que los cromosomas se encuentran en pares homólogos (homólogos). En la fertilización, el progenitor masculino aporta un miembro de cada par homólogo a la descendencia y la progenitora femenina aporta el otro. Con la excepción de los cromosomas sexuales, los cromosomas homólogos contienen los mismos genes, pero estos genes pueden tener diferentes variaciones, llamadas alelos. (Por ejemplo, es posible que haya heredado un alelo de los ojos marrones de su padre y un alelo de los ojos azules de su madre). Como en la mitosis, los cromosomas homólogos se duplican durante la etapa S (síntesis) de la interfase. Sin embargo, a diferencia de la mitosis, en la que hay una sola división nuclear, la meiosis tiene dos rondas completas de división nuclear: meiosis I y meiosis II. Estos resultan en cuatro núcleos y (generalmente) cuatro células hijas, cada una con la mitad del número de cromosomas que la célula madre (1norte). La primera división, la meiosis I, separa los cromosomas homólogos y la segunda división, la meiosis II, separa las cromátidas. (Recuerde: durante la meiosis, el ADN se replica UNA VEZ pero se divide DOS VECES, mientras que en la mitosis, el ADN se replica UNA VEZ pero se divide solo UNA VEZ).

Aunque la mitosis y la meiosis son similares en muchos aspectos, tienen resultados diferentes. La principal diferencia está en el tipo de célula producida: la mitosis produce células idénticas, lo que permite el crecimiento o reparación de los tejidos, la meiosis genera células reproductoras o gametos. Los gametos, a menudo llamados células sexuales, se unen con otras células sexuales para producir organismos nuevos y únicos.

La variación genética ocurre durante la meiosis I, en la que los cromosomas homólogos se aparean e intercambian segmentos de cromátidas no hermanas (cruzamiento). Aquí, los cromosomas homólogos se separan en diferentes núcleos, lo que provoca una reducción de la "ploidía". Durante la meiosis II, que es más similar a una división mitótica, las cromátidas se separan y segregan en cuatro células sexuales haploides. Sin embargo, debido al cruce, las células hijas resultantes no contienen genomas idénticos. Al igual que en la mitosis, los factores externos y las señales internas regulan el ciclo celular meiótico. Como exploraremos con más detalle en un capítulo posterior, los errores en la meiosis pueden causar trastornos genéticos, como el síndrome de Down.

La información presentada y los ejemplos resaltados en la sección apoyan los conceptos y los objetivos de aprendizaje descritos en la Gran Idea 3 del Marco del Currículo de Biología AP ®. Los objetivos de aprendizaje enumerados en el marco curricular proporcionan una base transparente para el curso de Biología AP ®, una experiencia de laboratorio basada en la investigación, actividades de instrucción y preguntas del examen AP ®. Un objetivo de aprendizaje fusiona el contenido requerido con una o más de las siete prácticas científicas.

Gran idea 3 Los sistemas vivos almacenan, recuperan, transmiten y responden a información esencial para los procesos de la vida.
Comprensión duradera 3.A La información heredable asegura la continuidad de la vida.
Conocimiento esencial 3.A.2 En eucariotas, la información hereditaria se transmite a la siguiente generación a través de procesos que incluyen el ciclo celular y la mitosis o meiosis más fertilización.
Práctica de la ciencia 6.2 El alumno puede construir explicaciones de fenómenos basados ​​en evidencia producida a través de prácticas científicas.
Objetivo de aprendizaje 3.9 El estudiante es capaz de construir una explicación, utilizando representaciones visuales o narrativas, sobre cómo el ADN en los cromosomas se transmite a la siguiente generación a través de la mitosis o meiosis seguida de fertilización.
Conocimiento esencial 3.A.2 En eucariotas, la información hereditaria se transmite a la siguiente generación a través de procesos que incluyen el ciclo celular y la mitosis o meiosis más fertilización.
Práctica de la ciencia 7.1 El estudiante puede conectar fenómenos y modelos a través de escalas espaciales y temporales.
Objetivo de aprendizaje 3.10 El estudiante es capaz de representar la conexión entre la meiosis y el aumento de la diversidad genética necesaria para la evolución.

Las preguntas del desafío de práctica científica contienen preguntas de prueba adicionales para esta sección que lo ayudarán a prepararse para el examen AP. Estas preguntas abordan los siguientes estándares:
[APLO 1.9] [APLO 2.15] [APLO 2.39] [APLO 3.11] [APLO 3.9]

Lees que la fertilización es la unión de dos células sexuales de dos organismos individuales. Si estas dos células contienen cada una un juego de cromosomas, la célula fertilizada resultante contiene dos juegos de cromosomas. Las células haploides contienen un conjunto de cromosomas. Las células que contienen dos juegos de cromosomas se denominan diploides. El número de conjuntos de cromosomas en una célula se denomina nivel de ploidía. Si el ciclo reproductivo va a continuar, una célula diploide debe reducir el número de sus conjuntos de cromosomas antes de que la fertilización pueda ocurrir nuevamente. De lo contrario, el número de conjuntos de cromosomas se duplicaría y continuaría duplicándose en cada generación. Entonces, además de la fertilización, la reproducción sexual incluye una división nuclear que reduce la cantidad de conjuntos de cromosomas.

La mayoría de los animales y plantas son diploides y contienen dos juegos de cromosomas. En las células somáticas de un organismo, a veces denominadas células del "cuerpo" (todas las células de un organismo multicelular excepto las células reproductoras), el núcleo contiene dos copias de cada cromosoma, llamadas 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 en conjunto, se consideran un conjunto completo de cromosomas. Las células haploides, que contienen una sola copia de cada cromosoma homólogo, se encuentran solo dentro de las estructuras reproductivas de un organismo, como los ovarios y los testículos. Las células haploides pueden ser gametos o esporas. Los gametos masculinos son espermatozoides y los gametos femeninos son óvulos. Todos los animales y la mayoría de las plantas producen gametos. Las esporas son células haploides que pueden producir un organismo haploide o pueden fusionarse con otra espora para formar una célula diploide. Algunas plantas y todos los hongos producen esporas.

Como ha aprendido, la división nuclear que forma las células haploides, la meiosis, está estrechamente relacionada con la mitosis. La mitosis es la parte de un ciclo de reproducción celular que da como resultado núcleos hijos idénticos que también son genéticamente idénticos al núcleo parental original. En la mitosis, tanto el núcleo padre como el hijo están al mismo nivel de ploidía, diploide para la mayoría de las plantas y animales. La meiosis emplea muchos de los mismos mecanismos que la mitosis. Sin embargo, el núcleo inicial es siempre diploide y los núcleos que resultan al final de una división celular meiótica son haploides. Para lograr esta reducción en el número de cromosomas, la meiosis consiste en una ronda de duplicación de cromosomas y 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. La meiosis II, en la que 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, que también se llama la primera fase de brecha, es la primera fase de la interfase y se centra en el crecimiento celular. La fase S es la segunda fase de la interfase, durante la cual se replica el ADN de los cromosomas. Finalmente, el G2 La fase, también llamada la segunda fase de brecha, es la tercera y última fase de la interfase en esta fase, 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, llamadas cromátidas hermanas, que se mantienen juntas en el centrómero mediante proteínas cohesinas. Cohesin mantiene unidas las cromátidas hasta la anafase II. Los centrosomas, que son las estructuras que organizan los microtúbulos del huso meiótico, también se replican. Esto prepara a la célula para entrar en la profase I, la primera fase meiótica.

Profase I

Al principio de la profase I, antes de que los cromosomas puedan verse claramente microscópicamente, 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 el par entre sí. Recuerde que, en la mitosis, los cromosomas homólogos no se emparejan. En la mitosis, los cromosomas homólogos se alinean de un extremo a otro de modo que cuando se dividen, cada célula hija recibe una cromátida hermana de ambos miembros del par homólogo. El complejo sinaptonémico, una red de proteínas entre los cromosomas homólogos, se forma primero en ubicaciones específicas y luego se extiende 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 quiasmas (singular = quiasma) (Figura 11.2).

En especies como los humanos, aunque los cromosomas sexuales X e Y no son homólogos (la mayoría de sus genes difieren), tienen una pequeña región de homología que permite que los cromosomas X e Y se emparejen durante la profase I.Un complejo sinaptonémico parcial 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 en cada cromátida, se escinde el ADN de doble hebra, 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 también se elimina la conexión de cohesina entre pares homólogos. Al final de la profase I, los pares se mantienen juntos sólo en el quiasma (figura 11.3) y 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. Ahora, cuando esa cromátida hermana se mueva a una célula de gameto, llevará algo de ADN de uno de los padres del individuo y algo de ADN del otro padre. La cromátida hermana recombinante tiene una combinación de genes maternos y paternos que no existían antes del cruce. Múltiples cruces en un brazo del cromosoma tienen el mismo efecto, intercambiando segmentos de ADN para crear cromosomas recombinantes.

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 centrosomas colocados en polos opuestos de la célula. Los microtúbulos se mueven hacia el centro de la célula y se unen a uno de los dos cromosomas homólogos fusionados. Los microtúbulos se unen a los cinetocoros de cada cromosoma. Con cada miembro del par homólogo unido a polos opuestos de la célula, en la siguiente fase, los microtúbulos pueden separar al par homólogo. Una fibra del huso que se ha adherido a un cinetocoro se llama microtúbulo de 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 los quiasmas. Además, la membrana nuclear se ha roto por completo.

Metafase I

Durante la metafase I, los cromosomas homólogos están dispuestos en el centro de la célula 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 como ayb, 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 los cromosomas homólogos no son idénticos. Contienen ligeras diferencias en su información genética, lo que hace que cada gameto tenga una composición genética única.

Esta aleatoriedad es la base física para la creación de la segunda forma de variación genética en la descendencia. Considere que los cromosomas homólogos de un organismo que se reproduce sexualmente se heredan originalmente como dos conjuntos separados, uno de cada padre. Utilizando a los 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 posibilidad 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. Cualquier cromosoma heredado de la madre puede enfrentarse a cualquiera de los polos. 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 surtido aleatorio (o independiente) 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 2norte, dónde norte es el número de cromosomas por juego. Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas, lo que da como resultado más de ocho millones (2 23 ) posibles gametos genéticamente distintos. Este número no incluye la variabilidad que se creó previamente en las cromátidas hermanas por cruce. Dados estos dos mecanismos, es muy poco probable que dos células haploides que resulten de la meiosis tengan la misma composición genética (figura 11.4).

Para resumir las consecuencias genéticas de la meiosis I, los genes maternos y paternos se recombinan por eventos cruzados que ocurren entre cada par homólogo durante la profase I. Además, el surtido aleatorio de tétradas en la placa de metafase produce una combinación única 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 11.5).

Telofase I y citocinesis

En la telofase, los cromosomas separados llegan a polos opuestos. El resto de los eventos típicos de la telofase pueden ocurrir o no, dependiendo de la especie. En algunos organismos, los cromosomas se descondensan y se forman envolturas nucleares alrededor de las cromátidas en la telofase I. En otros organismos, la citocinesis (la separación física de los componentes citoplásmicos 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 escisión (constricción del anillo de actina que conduce a la división citoplasmática). En las plantas, se forma una placa celular durante la citocinesis celular mediante la fusión de las vesículas de Golgi en la placa en metafase. Esta placa celular finalmente conducirá a la formación de paredes celulares que separan las dos células hijas.

Dos células haploides son el resultado final de la primera división meiótica. 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 homólogo 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.

ENLACE AL APRENDIZAJE

Revise el proceso de la meiosis, observando cómo los cromosomas se alinean y migran, en Meiosis: una animación interactiva.

  1. Los errores solo pueden surgir durante el proceso de recombinación que pueden resultar en deleciones, duplicaciones o translocaciones que causan tales anomalías.
  2. Aberraciones causadas cuando un par de cromosomas homólogos no se separan durante la anafase I o cuando las cromátidas hermanas no se separan durante la anafase II, las células hijas heredarán un número desigual de cromosomas.
  3. Los errores durante la anafase I de la meiosis solo causan tales aberraciones que dan como resultado un número desigual de cromosomas.
  4. Los errores durante la meiosis introducen variaciones en la secuencia de ADN, que depende específicamente del tamaño de la variante únicamente.

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. Por lo tanto, cada célula tiene la mitad del número de cromátidas hermanas para separarse como una célula diploide que experimenta 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 centrosomas que se duplicaron durante la interquinesis se alejan unos de otros hacia polos opuestos y se forman nuevos husos.

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. La citocinesis separa las dos células en cuatro células haploides únicas. En este punto, los núcleos recién formados son haploides. 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 11.6.

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 claras diferencias que conducen a resultados muy diferentes (Figura 11.7). 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 conjuntos de cromosomas, uno en el caso de las células haploides y dos conjuntos en el caso de las células diploides. En la mayoría de las plantas y todas las especies animales, son típicamente las células diploides las que sufren mitosis para formar nuevas células diploides. Por el contrario, la meiosis consta de dos divisiones nucleares que dan como resultado cuatro núcleos que generalmente se dividen en cuatro nuevas células. Los núcleos resultantes de 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 asocian entre sí, se unen con el complejo sinaptonémico, desarrollan quiasmas y se cruzan entre cromátidas hermanas y se alinean a lo largo de la placa de metafase en tétradas con fibras de cinetocoro de polos de huso opuestos unidos a cada uno. cinetocoro de un homólogo en 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 de reducción. No existe tal reducción en el nivel de ploidía durante la mitosis.

La meiosis II es mucho más 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.

CONEXIÓN EVOLUCIÓN

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 más simples. La meiosis es una serie de eventos celulares tan extraordinariamente compleja que los biólogos han tenido problemas para formular hipótesis y probar cómo pudo haber evolucionado. Aunque la meiosis está indisolublemente ligada a la reproducción sexual y sus ventajas y desventajas, es importante separar las cuestiones de la evolución de la meiosis y la evolución del sexo, porque la meiosis temprana puede haber sido ventajosa por diferentes razones que ahora. Pensar fuera de la caja e imaginar cuáles podrían haber sido los primeros beneficios de la meiosis es un enfoque para descubrir cómo pudo haber evolucionado.

La meiosis y la mitosis comparten procesos celulares obvios y tiene sentido que la meiosis evolucionó a partir de la mitosis. La dificultad radica en las claras diferencias entre la meiosis I y la mitosis. Adam Wilkins y Robin Holliday 1 resumieron los eventos únicos que debían ocurrir para la evolución de la meiosis a partir de la mitosis. Estos pasos son el emparejamiento de cromosomas homólogos, los intercambios cruzados, las cromátidas hermanas que permanecen unidas durante la anafase y la supresión de la replicación del ADN en la interfase. Argumentan que el primer paso es el más difícil e importante, y que comprender cómo evolucionó aclararía el proceso evolutivo. Sugieren experimentos genéticos que podrían arrojar luz sobre la evolución de la sinapsis.

Hay otros enfoques para comprender la evolución de la meiosis en curso. Existen diferentes formas de meiosis en los protistas unicelulares. Algunas parecen ser formas de meiosis más simples o más "primitivas". La comparación de las divisiones meióticas de diferentes protistas puede arrojar luz sobre la evolución de la meiosis. Marilee Ramesh y sus colegas 2 compararon los genes implicados en la meiosis en protistas para comprender cuándo y dónde podría haber evolucionado la meiosis. Aunque la investigación aún está en curso, estudios recientes sobre la meiosis en protistas sugieren que algunos aspectos de la meiosis pueden haber evolucionado más tarde que otros. Este tipo de comparación genética puede decirnos qué aspectos de la meiosis son los más antiguos y qué procesos celulares pueden haber tomado prestados en células anteriores.


Conexión Evolution

El misterio de la evolución de la meiosisAlgunas características de los organismos están tan extendidas y son tan fundamentales que a veces es difícil recordar que evolucionaron como otros rasgos más simples. La meiosis es una serie de eventos celulares tan extraordinariamente compleja que los biólogos han tenido problemas para formular hipótesis y probar cómo pudo haber evolucionado. Aunque la meiosis está indisolublemente ligada a la reproducción sexual y sus ventajas y desventajas, es importante separar las cuestiones de la evolución de la meiosis y la evolución del sexo, porque la meiosis temprana puede haber sido ventajosa por diferentes razones que ahora. Pensar fuera de la caja e imaginar cuáles podrían haber sido los primeros beneficios de la meiosis es un enfoque para descubrir cómo pudo haber evolucionado.

La meiosis y la mitosis comparten procesos celulares obvios y tiene sentido que la meiosis evolucionó a partir de la mitosis. La dificultad radica en las claras diferencias entre la meiosis I y la mitosis. Adam Wilkins y Robin Holliday

Adam S. Wilkins y Robin Holliday, "La evolución de la meiosis a partir de la mitosis", Genética 181 (2009): 3–12.

resumió los eventos únicos que debían ocurrir para la evolución de la meiosis a partir de la mitosis. Estos pasos son el emparejamiento de cromosomas homólogos, los intercambios cruzados, las cromátidas hermanas que permanecen unidas durante la anafase y la supresión de la replicación del ADN en la interfase. Argumentan que el primer paso es el más difícil e importante, y que comprender cómo evolucionó aclararía el proceso evolutivo. Sugieren experimentos genéticos que podrían arrojar luz sobre la evolución de la sinapsis.

Hay otros enfoques para comprender la evolución de la meiosis en curso. Existen diferentes formas de meiosis en los protistas unicelulares. Algunas parecen ser formas de meiosis más simples o más "primitivas". La comparación de las divisiones meióticas de diferentes protistas puede arrojar luz sobre la evolución de la meiosis. Marilee Ramesh y colegas

Marilee A. Ramesh, Shehre-Banoo Malik y John M. Logsdon, Jr, “A Phylogenetic Inventory of Meiotic Genes: Evidence for Sex in Giardia y un origen eucariota temprano de la meiosis ", Biología actual 15 (2005):185–91.

compararon los genes implicados en la meiosis en protistas para comprender cuándo y dónde podría haber evolucionado la meiosis. Aunque la investigación aún está en curso, estudios recientes sobre la meiosis en protistas sugieren que algunos aspectos de la meiosis pueden haber evolucionado más tarde que otros. Este tipo de comparación genética puede decirnos qué aspectos de la meiosis son los más antiguos y qué procesos celulares pueden haber tomado prestados en células anteriores.


Alternancia de generaciones

El tercer tipo de ciclo de vida, empleado por algunas algas y todas las plantas, es una mezcla de los extremos dominantes haploides y dominantes diploides. Las especies con alternancia de generaciones tienen organismos multicelulares haploides y diploides como parte de su ciclo de vida. Las plantas multicelulares haploides se llaman gametofitos, porque producen gametos a partir de células especializadas. La meiosis no está directamente involucrada en la producción de gametos en este caso, porque el organismo que produce los gametos ya es un haploide. La fertilización entre los gametos forma un cigoto diploide. El cigoto sufrirá muchas rondas de mitosis y dará lugar a una planta multicelular diploide llamada esporofito. Las células especializadas del esporofito se someterán a meiosis y producirán esporas haploides. Posteriormente, las esporas se convertirán en gametofitos (Figura).

Las plantas tienen un ciclo de vida que alterna entre un organismo haploide multicelular y un organismo diploide multicelular. En algunas plantas, como los helechos, tanto las etapas de plantas haploides como diploides son de vida libre. La planta diploide se llama esporofito porque produce esporas haploides por meiosis. Las esporas se convierten en plantas haploides multicelulares llamadas gametofitos porque producen gametos. Los gametos de dos individuos se fusionarán para formar un cigoto diploide que se convierte en el esporofito. (crédito "helecho": modificación del trabajo de Cory Zanker crédito "esporangios": modificación del trabajo de "Obsidian Soul" / crédito de Wikimedia Commons "gametofito y esporofito": modificación del trabajo de "Vlmastra" / Wikimedia Commons)

Aunque todas las plantas utilizan alguna versión de la alternancia de generaciones, el tamaño relativo del esporofito y el gametofito y la relación entre ellos varían mucho. En plantas como el musgo, el organismo gametofito es la planta de vida libre y el esporofito depende físicamente del gametofito. En otras plantas, como los helechos, tanto las plantas gametofitas como las esporofitas son de vida libre, sin embargo, el esporofito es mucho más grande. En las plantas con semillas, como los magnolios y las margaritas, el gametofito se compone de unas pocas células y, en el caso del gametofito femenino, se retiene por completo dentro del esporofito.

La reproducción sexual toma muchas formas en organismos multicelulares. Sin embargo, en algún momento de cada tipo de ciclo de vida, la meiosis produce células haploides que se fusionarán con la célula haploide de otro organismo. Los mecanismos de variación —cruzamiento, surtido aleatorio de cromosomas homólogos y fertilización aleatoria— están presentes en todas las versiones de la reproducción sexual. El hecho de que casi todos los organismos multicelulares de la Tierra empleen la reproducción sexual es una fuerte evidencia de los beneficios de producir descendencia con combinaciones únicas de genes, aunque también existen otros posibles beneficios.


Resumen de la sección

La reproducción sexual requiere que los organismos diploides produzcan células haploides que puedan fusionarse durante la fertilización para formar descendencia diploide. Como ocurre con la mitosis, la replicación del ADN ocurre antes de la meiosis durante la fase S del ciclo celular. La meiosis es una serie de eventos que ordenan y separan los cromosomas y las cromátidas en células hijas. Durante las interfases de la meiosis, cada cromosoma se duplica. En la meiosis, hay dos rondas de división nuclear que dan como resultado cuatro núcleos y generalmente cuatro células hijas, cada una con la mitad del número de cromosomas que la célula madre. El primero separa a los homólogos y el segundo, como la mitosis, separa las cromátidas en cromosomas individuales. Durante la meiosis, se introduce una variación en los núcleos hijos debido al cruce en la profase I y al alineamiento aleatorio de las tétradas en la metafase I. Las células que se producen mediante la meiosis son genéticamente únicas.

La meiosis y la mitosis comparten similitudes, pero tienen resultados distintos. Las divisiones mitóticas son divisiones nucleares simples que producen núcleos hijos que son genéticamente idénticos y tienen el mismo número de conjuntos de cromosomas que la célula original. Las divisiones meióticas incluyen dos divisiones nucleares que producen cuatro núcleos hijos que son genéticamente diferentes y tienen un conjunto de cromosomas en lugar de los dos conjuntos de cromosomas en la célula madre. Las principales diferencias entre los procesos se producen en la primera división de la meiosis, en la que los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian segmentos de cromátidas no hermanas. Los cromosomas homólogos se separan en diferentes núcleos durante la meiosis I, provocando una reducción del nivel de ploidía en la primera división. La segunda división de la meiosis es más similar a una división mitótica, excepto que las células hijas no contienen genomas idénticos debido al cruzamiento.


Biología 171

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Explicar que la meiosis y la reproducción sexual son rasgos muy evolucionados.
  • Identificar la variación entre la descendencia como una potencial ventaja evolutiva de la reproducción sexual.
  • Describe los tres tipos de ciclos de vida diferentes entre los organismos multicelulares que se reproducen sexualmente.

La reproducción sexual fue probablemente una innovación evolutiva temprana después de la aparición de las células eucariotas. Parece haber tenido mucho éxito porque la mayoría de los eucariotas pueden reproducirse sexualmente y, en muchos animales, es el único modo de reproducción. Y, sin embargo, los científicos también reconocen algunas desventajas reales de la reproducción sexual. En la superficie, la creación de descendientes que sean clones genéticos del padre parece ser un sistema mejor. Si el organismo padre está ocupando con éxito un hábitat, la descendencia con los mismos rasgos debería tener un éxito similar. También existe el beneficio obvio para un organismo que puede producir descendencia siempre que las circunstancias sean favorables por la gemación asexual, la fragmentación o la producción de huevos asexualmente. Estos métodos de reproducción no requieren otro organismo del sexo opuesto. De hecho, algunos organismos que llevan un estilo de vida solitario han conservado la capacidad de reproducirse asexualmente. Además, en poblaciones asexuales, todo individuo es capaz de reproducirse. En las poblaciones sexuales, los machos no están produciendo la descendencia por sí mismos, por lo que, hipotéticamente, una población asexual podría crecer dos veces más rápido.

Sin embargo, los organismos multicelulares que dependen exclusivamente de la reproducción asexual son extremadamente raros. ¿Por qué la meiosis y las estrategias de reproducción sexual son tan comunes? Estas son preguntas importantes (y aún sin respuesta) en biología, a pesar de que han sido el foco de muchas investigaciones a partir de la segunda mitad del siglo XX. Hay varias explicaciones posibles, una de las cuales es que la variación que crea la reproducción sexual entre la descendencia es muy importante para la supervivencia y reproducción de la población. Por lo tanto, en promedio, una población que se reproduce sexualmente dejará más descendientes que una población que se reproduce asexualmente de otra manera similar. La única fuente de variación en los organismos asexuales es la mutación. Las mutaciones que tienen lugar durante la formación de líneas de células germinales también son la fuente última de variación en los organismos que se reproducen sexualmente. Sin embargo, a diferencia de la mutación durante la reproducción asexual, las mutaciones durante la reproducción sexual se pueden reorganizar continuamente de una generación a la siguiente cuando diferentes padres combinan sus genomas únicos y los genes se mezclan en diferentes combinaciones mediante cruces durante la profase I y el surtido aleatorio en la metafase. I.

La hipótesis de la Reina Roja La variación genética es el resultado de la reproducción sexual, pero ¿por qué son necesarias variaciones continuas, incluso en condiciones ambientales aparentemente estables? Ingrese la hipótesis de la Reina Roja, propuesta por primera vez por Leigh Van Valen en 1973. 1 El concepto fue nombrado en referencia a la raza de la Reina Roja & # 8217s en el libro de Lewis Carroll & # 8217s, Através del espejo.

Todas las especies coevolucionar (evolucionar junto) con otros organismos. Por ejemplo, los depredadores evolucionan con sus presas y los parásitos evolucionan con sus anfitriones. Cada pequeña ventaja obtenida por una variación favorable le da a una especie una ventaja reproductiva sobre competidores cercanos, depredadores, parásitos o incluso presas. Sin embargo, la supervivencia de cualquier genotipo o fenotipo en una población depende de la aptitud reproductiva de otros genotipos o fenotipos dentro de una especie determinada. El único método que permitirá a una especie coevolutiva mantener su propia participación en los recursos es también mejorar continuamente su aptitud física (la capacidad de los miembros para producir descendientes reproductivamente más viables en relación con otros dentro de una especie). A medida que una especie obtiene una ventaja, esto aumenta la selección de las otras especies, también deben desarrollar una ventaja o serán superadas. Ninguna especie avanza demasiado porque la variación genética entre la progenie de la reproducción sexual proporciona a todas las especies un mecanismo para mejorar rápidamente. Las especies que no pueden mantenerse al día se extinguen. El eslogan de la Reina Roja era: "Es necesario correr todo lo posible para permanecer en el mismo lugar". Ésta es una descripción adecuada de la coevolución entre especies competidoras.

Ciclos de vida de los organismos que se reproducen sexualmente

La fertilización y la meiosis se alternan en los ciclos de vida sexual. Lo que sucede entre estos dos eventos depende de la "estrategia reproductiva" del organismo. El proceso de meiosis reduce el número de cromosomas a la mitad. La fertilización, la unión de dos gametos haploides, restaura la condición diploide. Algunos organismos tienen una etapa diploide multicelular que es más obvia y solo producen células reproductoras haploides. Los animales, incluidos los humanos, tienen este tipo de ciclo de vida. Otros organismos, como los hongos, tienen una etapa haploide multicelular que es más obvia. Las plantas y algunas algas tienen alternancia de generaciones, en las que tienen etapas de vida multicelulares diploides y haploides que son aparentes en diferentes grados según el grupo.

Casi todos los animales emplean una estrategia de ciclo de vida diploide dominante en la que las únicas células haploides producidas por el organismo son los gametos. Al principio del desarrollo del embrión, se producen células diploides especializadas, llamadas células germinales, dentro de las gónadas (como los testículos y los ovarios). Las células germinales son capaces de mitosis para perpetuar la línea de células germinales y la meiosis para producir gametos haploides. Una vez que se forman los gametos haploides, pierden la capacidad de dividirse nuevamente. No existe una etapa de vida multicelular haploide. La fertilización ocurre con la fusión de dos gametos, generalmente de diferentes individuos, restaurando el estado diploide ((Figura)).


La mayoría de los hongos y algas emplean un tipo de ciclo de vida en el que el "cuerpo" del organismo, la parte ecológicamente importante del ciclo de vida, es haploide. Las células haploides que componen los tejidos del estadio multicelular dominante están formadas por mitosis. Durante la reproducción sexual, las células haploides especializadas de dos individuos, denominados tipos de apareamiento (+) y (-), se unen para formar un cigoto diploide. El cigoto se somete inmediatamente a la meiosis para formar cuatro células haploides llamadas esporas. Aunque estas esporas son haploides como los "padres", contienen una nueva combinación genética de dos padres. Las esporas pueden permanecer inactivas durante varios períodos de tiempo. Finalmente, cuando las condiciones son favorables, las esporas forman estructuras haploides multicelulares a través de muchas rondas de mitosis ((Figura)).


Si se produce una mutación de modo que un hongo ya no puede producir un tipo de apareamiento negativo, ¿podrá seguir reproduciéndose?

El tercer tipo de ciclo de vida, empleado por algunas algas y todas las plantas, es una mezcla de los extremos dominantes haploides y dominantes diploides. Las especies con alternancia de generaciones tienen organismos multicelulares haploides y diploides como parte de su ciclo de vida. Las plantas multicelulares haploides se denominan gametofitos porque producen gametos a partir de células especializadas. La meiosis no está directamente involucrada en la producción de gametos en este caso, porque el organismo que produce los gametos ya es haploide. La fertilización entre los gametos forma un cigoto diploide. El cigoto sufrirá muchas rondas de mitosis y dará lugar a una planta multicelular diploide llamada esporofito. Las células especializadas del esporofito se someterán a meiosis y producirán esporas haploides. Posteriormente, las esporas se convertirán en gametofitos ((Figura)).


Aunque todas las plantas utilizan alguna versión de la alternancia de generaciones, el tamaño relativo del esporofito y el gametofito y la relación entre ellos varían mucho. En plantas como el musgo, el organismo gametofito es la planta de vida libre y el esporofito depende físicamente del gametofito. En otras plantas, como los helechos, tanto las plantas gametofitas como las esporofitas son de vida libre, sin embargo, el esporofito es mucho más grande. En las plantas con semillas, como los magnolios y las margaritas, el gametofito se compone de unas pocas células y, en el caso del gametofito femenino, se retiene por completo dentro del esporofito.

La reproducción sexual toma muchas formas en organismos multicelulares. El hecho de que casi todos los organismos multicelulares de la Tierra empleen la reproducción sexual es una fuerte evidencia de los beneficios de producir descendencia con combinaciones únicas de genes, aunque también existen otros posibles beneficios.

Resumen de la sección

Casi todos los eucariotas se reproducen sexualmente. La variación introducida en las células reproductoras por la meiosis proporciona una ventaja importante que ha hecho que la reproducción sexual sea evolutivamente exitosa. La meiosis y la fertilización se alternan en los ciclos de vida sexual. El proceso de meiosis produce células reproductoras únicas llamadas gametos, que tienen la mitad de cromosomas que la célula madre. Cuando dos gametos haploides se fusionan, esto restaura la condición diploide en el nuevo cigoto. Por lo tanto, la mayoría de los organismos que se reproducen sexualmente alternan entre las etapas haploide y diploide. Sin embargo, las formas en que se producen las células reproductoras y el tiempo entre la meiosis y la fertilización varían mucho.

Conexiones de arte

(Figura) Si ocurre una mutación de modo que un hongo ya no puede producir un tipo de apareamiento negativo, ¿aún podrá reproducirse?


10.14: Mitosis, meiosis y reproducción sexual - Biología

¿Cómo se compara la descendencia de reproducción asexual y sexual con sus padres?

La reproducción asexual produce descendientes idénticos a los padres. La reproducción sexual produce descendencia genéticamente diversa.

¿Qué tipo de reproducción es la mitosis?

¿Qué tipo de células produce la meiosis?

¿Qué tipo de reproducción se muestra en la imagen de abajo? ¿Cómo lo sabes?

Asexual porque solo hay un padre.

Enumere una ventaja de la reproducción asexual

- se pueden producir muchos organismos

Un estudiante está tratando de decidir el tipo de reproducción que experimenta un organismo en particular. Se da cuenta de que todos los descendientes son idénticos a los padres. ¿Qué tipo de reproducción es esta?

Reproducción asexual porque la descendencia es idéntica

Una célula de zanahoria tiene 30 cromosomas. Después de sufrir mitosis, ¿cuántos cromosomas tienen las nuevas células de zanahoria?

30 porque la mitosis da como resultado el mismo número de cromosomas que los padres.

¿Qué dos tipos de células son necesarias para la reproducción sexual?

¿Qué tipo de reproducción se muestra en la imagen?

Reproducción asexual porque solo hay un progenitor de la planta

¿En qué se diferencian las fases de la meiosis de las fases de la mitosis?

¿Cuál es la principal ventaja de la reproducción sexual en comparación con la reproducción asexual?

Más variedad genética en la descendencia.

Enumere las fases de la mitosis en orden (pista: PMAT)

Profase, metafase, anafase, telofase

Una zanahoria tiene 30 cromosomas. Después de someterse a la meiosis, ¿cuántos cromosomas tiene cada una de las células descendientes?

15, porque en la meiosis la descendencia tiene la mitad de cromosomas que el padre

¿Qué tipo de reproducción se muestra en el diagrama a continuación? ¿Cómo lo sabes?

Sexual porque hay células sexuales (óvulos)

Un perro tiene 76 cromosomas. ¿Cuántos cromosomas tienen las células hijas después de la meiosis?

¿Por qué la descendencia de la reproducción sexual tiene una mayor diversidad genética?

Porque tienen información genética de dos gametos (padres)

Explica lo que sucede durante esta fase de la mitosis.

Los cromosomas se alinean en el medio de la célula y los husos están unidos al medio. Esta es la metafase.

¿Qué sucede en la profase 1 de la meiosis que no ocurre en la mitosis?

Cruzando, que es donde se comparte la información genética.

¿Qué proceso se muestra en la imagen a continuación?

Meiosis porque la descendencia tiene la mitad de cromosomas que el padre.

Indique TRES formas en las que podría saber si un organismo se reproduce asexualmente.

- La descendencia es idéntica al padre

- RÁPIDA tasa de reproducción

- Algo que afecta al padre también afectará a la descendencia

El desove por difusión es donde los peces se juntan y liberan esperma y óvulos en el agua para su fertilización. Este tipo de reproducción es una forma de?

Reproducción sexual porque involucra células sexuales (óvulo y esperma)

Indique el orden CORRECTO de estas fases de mitosis según las imágenes

B - Profase, A - Metafase, D - Anafase, C - Telofase

Enumere DOS desventajas de la reproducción sexual

¿Qué fase sigue en este proceso de mitosis? ¿Qué pasa en esa fase?

Telofase. En la telofase, el núcleo se reforma, los cromosomas se descomponen y la célula comienza a dividirse.

Elija dos fases de la mitosis y nombre y describa con precisión lo que sucede en cada una.


10.14: Mitosis, meiosis y reproducción sexual - Biología

La reproducción sexual permite que la información genética de dos padres se recombine para formar un nuevo individuo.
Una gran ventaja, desde el punto de vista de la biología de la población, es que la reproducción sexual produce una gran cantidad de variación genética mediante la mezcla de mutaciones tanto beneficiosas como perjudiciales.
La reproducción sexual requiere diploidía (el estado de tener dos juegos de cromosomas) con un juego de cromosomas de cada padre que permite una mayor flexibilidad genética que la haploidía.
Las células diploides pueden ser homocigotas o heterocigotas para cualquier gen dado.
Sin embargo, los gametos (espermatozoides y óvulos) son células haploides especializadas producidas por la meiosis.
Los ciclos de vida de los organismos sexuales tienen fases tanto diploides como haploides.
Algunos hongos pasan gran parte de su vida como haploides (1n) y solo se vuelven diploides (2n) para producir gametos.
El gameto haploide debe someterse a una forma especializada de división celular conocida como meiosis, un proceso que divide una célula diploide en cuatro células haploides.

Mitosis

Los espermatozoides y los óvulos se producen mediante dos procesos principales: 1) meiosis y 2) diferenciación celular especializada.
La gametogénesis difiere mucho entre la espermatogénesis y la ovogénesis.
La espermatogénesis convierte el espermatocito en cuatro espermátidas.
Durante la ovogénesis, la división celular asimétrica produce una célula grande y tres pequeñas que degeneran en tres cuerpos polares.

La meiosis produce diversidad genética mediante la recombinación del complemento genético de la célula diploide para generar un gameto haploide.
Esta diversidad depende de la segregación y variedad de combinaciones de alelos.
Es importante destacar que los organismos diploides pueden portar alelos recesivos de genes que pueden estar completamente enmascarados por el otro alelo (generalmente de tipo salvaje).
A mediados de la década de 1800, Gregor Mendel formuló sus "Leyes de herencia" a partir de sus famosos experimentos con guisantes.
La "Ley de Segregación" de Mendel asegura que los alelos de cada gen se separen durante la formación de gametos.
La "Ley del surtido independiente" de Mendel (más controvertida) sugiere que los alelos de cada gen se separan independientemente de los otros genes.

El comportamiento cromosómico proporciona un fuerte apoyo a las leyes de segregación y surtido independiente.
Después de todo, las secuencias de ADN conocidas de cromosomas homólogos son esencialmente las mismas.
La teoría cromosómica de la herencia (Sutton, principios de 1900) se basó en cinco puntos:
1) Los núcleos contienen dos juegos de cromosomas homólogos (1 materno y 1 paterno).
2) Los cromosomas conservan su identidad y son genéticamente continuos a lo largo del ciclo de vida.
3) Los dos conjuntos de cromosomas homólogos son funcionalmente equivalentes.
4) Los cromosomas homólogos maternos y paternos hacen sinapsis durante la meiosis y luego se mueven a los polos opuestos.
5) Los cromosomas homólogos maternos y paternos se segregan de forma independiente.

Recombinación genética

Cinco ejemplos de intercambio genético entre moléculas de ADN homólogas implican recombinación homóloga
1) profase I de la meiosis (gametogénesis)
2) coinfección de bacterias con bacteriófagos relacionados
3) transformación de bacterias (ADN)
4) transducción de bacterias (fagos transductores)
5) conjugación bacteriana

La recombinación homóloga depende de la rotura e intercambio controlados de ADN que se han demostrado mediante experimentos.
1) La coinfección de bacterias con bacteriófagos marcados mostró intercambio de ADN (etiqueta).
2) El etiquetado de los cromosomas eucariotas reveló que los cromosomas posmeióticos están compuestos por mezclas de los cromosomas parentales y se correlaciona bien con las tasas de recombinación genética de genes conocidos en el cromosoma.

El modelo de Holliday de recombinación homóloganorte
El modelo actual del mecanismo de intercambio de ADN entre dos cromosomas homólogos explica la conversión de genes y la recombinación genética.
1) Una molécula de ADN bicatenario sufre una ruptura monocatenaria.
2) El ADN monocatenario invade la región complementaria del homólogo bicatenario.
3) Se inicia la reparación del ADN (síntesis de ADN) del dsDNA utilizando el ssDNA invasor como molde.
4) La invasión recíproca da como resultado la formación del "doble cruce" o unión de Holliday.
5) La migración de ramas (movimiento de la estructura cruzada) es el resultado del desenrollado y rebobinado del ADN.
6) La resolución del cruce de Holliday dará como resultado un evento de cruce o un evento de conversión de genes (sin un cruce).

El complejo sinaptonémico se desarrolla solo cuando el ADN monocatenario lleva a cabo con éxito el proceso de "búsqueda de homología" para facilitar el proceso de intercambio.

Tecnología de ADN recombinante (revisión)

Las moléculas de ADN recombinante son producidas por.
1) escindir el ADN de dos fuentes diferentes con endonucleasas de restricción (enzimas de restricción),
2) mezclar los fragmentos para permitir que los extremos de los fragmentos interactúen y
3) unir los fragmentos con ADN ligasa.

La clonación de fragmentos de ADN específicos suele implicar:
1) Inserción de ADN en un vector (un vector recombinante)
2) Introducción de vector recombinante en células (generalmente E. coli)
3) Amplificación de vector recombinante en las células.
4) Selección de células portadoras del vector recombinante.
5) Identificación del clon recombinante correcto.

A menudo, se utiliza un enfoque de "escopeta" para producir clones.
Esto significa que en lugar de comenzar con un fragmento específico conocido de ADN, "todo" el ADN de una fuente (como piezas relativamente aleatorias se clona en un vector) para dar como resultado una biblioteca de clones.
Si la fuente del ADN es el genoma de un organismo, entonces la biblioteca se denomina biblioteca genómica.

Para examinar los genes expresados ​​de un organismo, el ARNm se puede "convertir" en una biblioteca de ADN complementario (ADNc) mediante el uso de la enzima transcriptasa inversa.
El cDNA se elabora hibridando cebadores poli-T con las colas poli-A de mRNA aislado y sintetizando ssDNA a partir de la plantilla de mRNA con transciptasa inversa.
El ARN se hidroliza y una ADN polimerasa genera la segunda hebra para producir ADN bicatenario.
A continuación, el cDNA se inserta en un vector y se propaga como se indicó anteriormente.
A medida que las técnicas mejoran, se pueden clonar segmentos más grandes de ADN como una pieza continua en vectores especializados como cósmidos y cromosomas artificiales de levadura (YAC).

Ventajas:
1) La tecnología recombinante nos permite producir grandes cantidades de proteínas de importancia médica que incluyen insulina (diabetes), factores de coagulación sanguínea (hemofilia), hormona del crecimiento (enanismo), activador del plasminógeno tisular (tratamiento de coágulos sanguíneos) y mucho más.
2) La ingeniería genética de cultivos de plantas depende del plásmido Ti para integrar un fragmento de ADN de interés en el ADN cromosómico de la célula vegetal.
Con la propagación, el ADN T recombinante se incorpora de manera estable al genoma de cada célula de la planta.
3) Para modelar enfermedades humanas, se producen ratones que tienen genes específicos inactivados (ratones knock-out) mediante recombinación en células madre embrionarias seguida de la generación de ratones transgénicos quiméricos.
4) Terapia genética, cuando un paciente cuya enfermedad es causada por copias defectuosas de un gen es tratado con una copia funcional de ese gen.
Un mecanismo empleado para llevar a cabo la terapia génica es eliminar primero ciertas células de un paciente, introducir el gen in vitro luego devuelva las células al paciente.
La aplicación de la ciencia de la recombinación genética puede proporcionar la base para muchos avances científicos significativos.


Ver el vídeo: Entrecruzamiento de los cromosomas en la meiosis I. Biología. Khan Academy en Español (Octubre 2022).