guÍa meiosis y gametogÉnesis - iiº medio

8/6/2019 GUÍA MEIOSIS Y GAMETOGÉNESIS - IIº Medio

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Unidad Técnico- Pedagógica

Departamento de Ciencias

Asignatura: Biología

Profesora: Constanza Avilés Altieri

Curso: II° Medio

Guía Meiosis y Gametogénesis

Nombre: ____________________________________________ Curso: _________

Objetivos: Esta guía tiene por objetivo repasar y ejercitar los conocimientos adquiridos con respecto a los procesos,

fases, funciones y estructuras involucradas en la mitosis y meiosis (reproducción celular).

Habilidades: Recordar, reconocer, distinguir, explicar, aplicar.

En esta guía encontrarás:

- 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 lascélulas germinales o sexuales. Este evento se caracteriza por tener:

y Sólo una duplicación de ADN (período S)

y Dos divisiones celulares consecutivas.

Como resultado aparecen 4 células hijas con la mitad del número cromosómico de la especie, lascuales se conocen como células haploides (n). Por esto, se le define como un proceso reduccional

del material genético.

Este proceso permite que ciertos tipos de células (como las sexuales o gametos) sean haploides;

de manera que cuando se fusionen en la fecundación originen 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 sucesos 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 quese 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): Loscromosomas 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; peroteóricamente (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 queen 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

cromosomas, las que se denominan cromómeros. Estos segmentos laxos corresponden a

empaquetamientos menores de la fibra de cromatina.

2) Los cromosomas se acortan y engruesan. Luego, los cromosomas homólogos sereconocen por correspondencia de sus regiones de genes intercambiables (situados en

los cr omómer os).

3) Los telómeros (regiones distales) de los cromosomas permanecen asociados a lacarioteca, 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 uniónde 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

como entrecruzamiento o ³crossing-over ,́ también llamado recombinación genética.

Este evento de intercambio de genes o ³alelos´ entre cromosomas homólogos no 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 recombinación. A estos puntos se les

llaman ³quiasmas .́ Cada quiasma corresponde a la evidencia citológica de que ocurrió

un cr ossing-over (o sea, el proceso que ocurre a nivel molecular, deja un ³rastro´ o huellaa nivel cromosómico). A continuación, los centríolos comienzan a migrar hacia lospolos.

7) Los cromosomas se condensan al máximo y los quiasmas se hacen terminales,

manteniendo unidos a los homólogos. Desaparece la carioteca, los centríolos llegan a los polos, aparece el á ster 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 ecuador 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 origen 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 produce la separaciónde 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 M eiosis II , donde no

desaparecen estos elementos, pero la carioteca inicial no reaparece sino sólo hasta el final de la

M eiosis II .

Se produce una primera Citodiéresis, originándose 2 células hijas con n cromosomas ycontenido 2c de ADN (pues son cromosomas dobles). En esta primera división meiótica se ha

reducido el número cromosómico, pero no el número de cadenas de ADN, lo cual si ocurrirá en lasegunda división meiótica.

Entre la primera y la segunda división meiótica hay una corta intercinesis (una breve interfase sinun 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 los Ovocitos).

b. Segunda División Meiótica o Meiosis II: ³División Ecuacional´

Esta etapa se denomina ecuacional debido a que se reparten las dos cromátidas hermanas

recombinadas entre las 4 células hijas. Esta etapa es más parecida a la mitosis.

Profase II: Prácticamente NO EXISTE. Una vez terminada la M eiosis I (y pasado la etapa de

intercinesis) la célula da comienzo a la metafase II.

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 dela célula, guiadas por los husos meióticos.

Telofase II: Se reconstituyen los núcleos de las células hijas (nuevas cariotecas) y despuéssobreviene una citodiéresis, que corresponde a un estrangulamiento de la célula por su porciónmedia, en donde interviene el citoesqueleto.

Al final de la segunda y última citodiéresis, se originan 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 (d iploidí a 2n, 2c / haploidí a n, c).

Una síntesis del proceso en esquema que nos resume toda la Meiosis sería:



Fi 1 Esquema conceptual de una Mei ¡ i ¡ en sus 2 fases ( Mei ¡ i¡

¢

y Mei ¡ i¡

¢ ¢

).

T l 1 Var iaci 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 gráf ico se representa en el e je de las abscisas al tiempo y en el e je de las

ordenadas la cantidad de ADN ³c´ que hay en una célula que inicia un per íodo de Mei¨ © 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) Una hebra de ADN.

b) Dos hebras de ADN.c) Un cromosoma doble.

d) Dos cromosomas simples.

e) Falta información.

- Si consideramos una célula diploide al inicio de ³A´, en ³C´ podemos decir que:

a) Corresponde al resultado final tras un período interfásico S. b) Corresponde momentáneamente a una cantidad haploide de material genético.

c) Corresponde momentáneamente a una cantidad tetraploide de material genético.

d) Sólo a y b son correctas.

e) Sólo a y c son correctas.

- Si consideramos una célula diploide; luego ³D´, ³E´ y ³F´ representan (respectivamente):

a) Mitosis I, Interfase, Mitosis II.

b) Mitosis, C r ossin-over , Meiosis.c) Meiosis I, Intercinesis, Meiosis II.

d) Meiosis II, Citocinesis, Fecundación.e) Ninguna de las anteriores.

2. ¿Qué eventos en la M eiosis son los que aportan variabilidad génica a las futuras 4 células

hijas a resultar? ¿En qué fase(s) de la M eiosis ocurre(n)?

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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 describe los mecanismos de mitosis, meiosis y variabilidad génica, en el

proceso de la producción de células haploides (células sexuales o gametos).

II. GAMETOGÉNESIS

El proceso conocido como G ametogénesis es un mecanismo de especialización celular

característico de los linajes celulares que efectúan la producción de gametos o células sexuales para

una eventual reproducción sexual mediante esta células especializadas, las que suelen ser decarácter haploide en las mayoría de los seres vivos.

En los seres vivos se requiere de células haploides para asegurar que, durante la fecundación, la

f u sión de un solo par de células no genere mutaciones o aberr aciones genético-cr omosómicas; aun a

pesar de que existen seres vivos que pueden existir con una cantidad de cromosomas poli ploide (múltiples juegos de cromosomas).

Para el caso de los animales, la poliploidí a no es una opción muy frecuente y suele engendrar

individuos infértiles o no viables (con mutaciones letales). Pero, en el caso de ciertas especies (comoen 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 esper matozoid es), que es propia de los machos de todas las especies.

- El otro evento gametogénico primordial es la Ovogénesis (producción de ovocitos), que es

propia de todas las hembras en cada especie animal.

ESPERMATOGÉNESIS y OVOGÉNESIS

El proceso conocido como E sper matogénesis 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 tejidos reproductivos (órganos reproductores) de los animales.

Las espermatogonias son las diploides que efectúan mitosis para producir nuevas células

(espermatocito Iº) que luego puedan emprender una meiosis (espermatocito IIº), pasando a formar luego espermátidas (haploides) y finalmente espermatocitos o espermatozoides.



Los túbul i í dentro de los testícul s (en el caso de los mamíferos) son el sitio dondese produce la transici n (por meiosis) de células di ploides en hapl i es. Además, acá se lesdesarrollan ciertas estructuras especiali adasa los espermatozoides (como la ³cola´ o f lagelo), detal forma que estos puedan pasar a la siguiente par te de su especializaci n.

Figura 2: Esquema conceptual de un Espermat id e y cor te de un Te st ícul rotulado.En el epidí di o de los testículos se de jan madurando los espermatozoides que tardan cerca de 70

días en ³migrar´ desde los t bulos seminíferos (tras toda la meiosis) hasta esta estructura adyacente ala pared testicular. Aquí se les desarrolla la capacidad de almacenar enzimas lí ticas (tales como la H ial uronid a sa) en una vesícula similar a un lisosoma que se sit a en el extremo anter ior de la cabeza

de todos los espermatozoides: el acrosoma.

Figura : Patrón hormonal masculino para el control de la Espermat ogéne si s.

Las c lulas de Leydig en los te jidos colindantes de los t bulos seminíferos forman unabarrera cel ul ar que aísla a las c lulas de Sertoli que alo jan en su estructura a las gonias di ploides que danor igen a las espermátidas. Las células de Leydig producen laTestosterona necesar ia para que existala espermatogénesis, fomentando la actividad de las células de Sér toli y la de las gonias yespermátidas, que crecen desde las lí nea de las c lulas de Sértoli (en el borde de la pared de lost bulos seminíferos) hacia el lumen (centro o inter ior) del túbulo, a medida que van creciendo yformando el f lagelo ( er e squema s a continuaci

n).



Figura 4: Esquema conceptual de la Espermat ogéne si s y cor te de un Túbul o S eminí f ero rotulado.

E ercicios: Es ermat

esi s

1. En el esquema de arr i ba-izquierda: ¿A qué células corresponden los rótulosa, b, c, d y e?

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2. En los seres humanos: ¿Qué células forman especí f icamente a los espermatozoides?

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3. ¿En qué estructura u órgano crecen los espermatozoides humanos?

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4. ¿En qué estructura u órgano maduran los espermatozoides humanos?

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5. ¿Sobre qué células incide la LH en el testículo y qué efecto tiene?

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6. ¿Sobre qué células incide la FSH en el testículo y qué efecto tiene?

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7. A nivel testicular: ¿Sobre qué células incide la Testosterona y qué efecto tiene?

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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)



10. R ellena la secuencia que sigue con el ³camino´ u orden de lasestructuras y órganos que

recorren los espermatozoides para egresar de tu cuerpo durante una eyaculación:

1º_____________ 2º____________ º_____________ 4º____________ E terior.

(interior del testículo):

(Adyacente al testículo):

(Tubos exteriores al testículo):



Sí ntesis de Conceptos sobre Ovogénesis

El proceso conocido como Ovogéne si s es el mecanismo por el cual se obtienen los gametosfemeninos denominados Ovocitos (haploides) a par tir de ³gonias´ di ploides (Oogonias).



Ciclo

Menstrual

Ciclo ovárico:

maduración del

oocito.

Ciclo cervical:

maduración del

epitelio cervical.

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 Espermatogénesis Ovogénesis

Inicio de la Meiosis

En el varón inicia con la pubertad,

con el aumento de la concentración

plasmática de testosterona producida por las células de Sertoli.

En la mujer se inicia en la vida

intrauterina, por lo tanto los ovocitos

que salen de sus ovarios una vez al

mes tienen la misma edad que lamujer que los ovula.

Resultados MeiosisI

Genera dos células haploides, cada

una de las cuales se denomina

Espermatocito II y es ³n´

cromosoma y ³2c´ ADN.

Genera una célula haploide llamada

ovocito II y que es ³n´ cromosoma y

³2c´ ADN. También genera un

polocito que luego es degradado.

Edad en la cual seproduce

En la pubertad. En la vida intrauterina.

Resultados MeiosisII

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. Luegoel cigoto formado, antes de la

singamia, liberará el segundo

polocito.

Edad a la cualfinaliza

Dura hasta la vejez.Dura hasta mediados de la gestación

y desarrollo fetal.

Continuidad de lameiosis

Luego del inicio, es constante.Luego del inicio, una vez por mes

(cíclica)

Número de célulasresultantes de la

gametogénesis

4 espermatozoides, que viajan por

los túbulos seminíferos para

madurar en el epidídimo.

1 ovocito II, que terminará su

meiosis II sólo si es fecundado,

formando un cigoto.

Movilidad de losgametos

El espermatozoide es muy móvilgracias a la presencia de un flagelo

que le otorga esa característica.

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.

Vida media

Los espermatozoides pueden durar

72 horas vivos dentro del semen y

hasta 5-7 días dentro del tracto

reproductor femenino.

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(ovid uctos).

Nota: El denominado ³polocito´ es sinónimo del término ³corpúsculo polar´.

Ejercicios: Ovogénesis

En base a la información presentada, podríamos afirmar que:



- Las mujeres no son fértiles toda su vida porque:

a) Nacen con un número finito de alrededor de 400 ovocitos para ovular. b) Comienzan a ovular recién tras la menarquía, en la pubertad.

c) Ovulan regular o irregularmente, a una razón promedio de una vez al mes.d) Terminan con su período fértil una vez llegada la menopausia.

e) Todas las anteriores.



- Las Oogonias:

I. Dan origen a los Oocitos PrimariosII. Dan origen a los Oocitos Secundarios

III. Son células DiploidesIV. Son células Haploides

V. 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

- El C iclo Ovárico y el C iclo Uterino, tienen en común:

a) Dependen de la temperatura corporal de la mujer.

b) Ser controlados por las mismas hormonas (LH y FSH).c) Un alza en la Hormona Luteinizante (LH) provoca el término de un ciclo.

d) Un alza en la Hormona Folículo Estimulante (FSH) provoca el inicio de un nuevo ciclo.e) Ninguna de las anteriores.

- o -

Glosario de Términos

C élula y Material G enético:

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 original. 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 origen 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.

C once ptos asociados a Meiosis y C romosomas:

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 2centrómeros y 4 cromátidas (se ent r ecru zan 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 ent r ecru zamiento entre los cromosomas de las tétradas

de homólogos durante el Paquiteno de la Profase I. Suelen deshacerse durante Diploteno y/o

Diacinesis.

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