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Meiosis

La creación de gametos eucariotas implica una fase de replicación del ADN seguida de 2 etapas de división celular: meiosis I y meiosis II. La meiosis I separa los cromosomas homólogos en células separadas (1n, 2c), mientras que la meiosis II separa las cromátidas hermanas en gametos (1n, 1c). Las combinaciones únicas de gametos a través de la reproducción sexual son un importante impulsor de la aptitud evolutiva en organismos complejos.

Última actualización: Sep 7, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Descripción General de la Meiosis

  • Meiosis: un proceso de división celular que crea gametos aneuploides en especies que se reproducen sexualmente.
  • Ocurre en ovarios y testículos.
  • Antes de la mitosis, la célula pasa por un ciclo de crecimiento y replicación del ADN llamado interfase.
  • 1 ronda de replicación del ADN (interfase), seguida de 2 rondas de división celular.
  • 2 rondas de división celular (meiosis I y meiosis II) divididas en fases:
    • Profase
    • Metafase
    • Anafase
    • Telofase
    • Citocinesis
  • Las células hijas resultantes tienen la mitad del número de cromosomas que las células madre.
  • Nomenclatura: n = número de cromosomas homólogos, c = número total de cromosomas (homólogos y hermanos)
Descripción general de la meiosis i y ii

Descripción general de la meiosis I y II, entrecruzamiento (recombinación homóloga) y distribución independiente

Imagen por Lecturio.

Meiosis I

Después de la replicación del ADN, la meiosis I crea 2 células hijas que contienen la mitad de la información genética de la célula madre (1n) pero la misma cantidad de cromosomas (2c) mediante la segregación de cromátidas hermanas en la misma célula hija.

  • Profase I: fase más larga de la meiosis
    • Los cromosomas comienzan a condensarse.
    • Los cromosomas homólogos se alinean y se forma una sinapsis.
    • El entrecruzamiento (superposición y fusión de áreas homólogas de cromosomas alineados, provocando un intercambio de material genético) ocurre y es visible debido a los quiasmas (punto de entrecruzamiento).
    • El entrecruzamiento ocurre entre segmentos de cromátidas hermanas (recombinación homóloga).
    • Los cromosomas homólogos se separan a medida que los cromosomas se condensan por completo.
  • Metafase I
    • La membrana nuclear se desensambla.
    • Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial y se adhieren a las fibras del huso.
    • Las fibras del huso empujan los pares de cromosomas para que permanezcan en el centro de la célula.
    • Las cohesinas mantienen unidas a las cromátidas hermanas desde la replicación hasta la anafase.
  • Anafase I
    • Las fibras del huso se acortan.
    • Separación de los pares de cromosomas.
    • La célula se vuelve oblonga en preparación para la división.
  • Telofase I y citocinesis
    • Las fibras del huso se desensamblan.
    • Los cromosomas se vuelven menos condensados y la envoltura nuclear puede comenzar a volver a formarse.
    • La citocinesis divide la célula en 2 células hijas, cada una de las cuales contiene solo 1 juego de cromosomas y se considera haploide.
Telofase reaparición de la membrana nuclear y nucléolo

Reaparición de la membrana nuclear y del nucléolo: la telofase

Imagen: “Reappearance of the nuclear membrane and nucleolus: the telophase” por Roy van Heesbeen. Licencia: Dominio Público

Meiosis II

La meiosis II es un evento de división celular en el que el número de cromosomas en las células hijas se reduce a la mitad del de la célula madre.

  • Meiosis II: similar a la meiosis I pero no precedida por interfase (replicación del ADN)
  • Etapas de la meiosis II:
    • Profase II
      • La envoltura nuclear se desarma.
      • Las fibras del huso se forman nuevamente y los cromosomas comienzan a condensarse.
    • Metafase II
      • Las fibras del huso empujan los cromosomas hacia el centro de la célula.
      • La célula se alarga.
    • Anafase II
      • Las fibras del huso se acortan.
      • Se separan las cromátidas hermanas.
    • Telofase II
      • Los cromosomas se vuelven menos condensados.
      • Las fibras del huso se desensamblan.
      • Citocinesis: las células se dividen en 2 células hijas que son haploides.

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Meiosis en Humanos

El cariotipo humano normalmente contiene 23 pares de cromosomas.

  • 22 pares de autosomas
  • 1 par de alosomas (cromosomas sexuales)
  • 23 cromosomas de cada padre
  • Total de 46 cromosomas

La meiosis es importante en la producción de células haploides (gametos).

  • Los espermatocitos y los ovocitos son los 2 tipos de células haploides (gametos) que se producen durante la meiosis.
  • Reproducción sexual: 2 células haploides se combinan para formar 1 célula diploide.
  • 1 haploide de la madre, 1 haploide del padre
  • Los espermatocitos se producen durante la espermatogénesis.
  • Los ovocitos se producen durante la ovogénesis.

Espermatogénesis

  • Ocurre en los túbulos seminíferos de los testículos.
  • Etapa espermatogonial
    • Se produce expansión clonal mitótica.
    • Espermatogonias = células precursoras de los espermatocitos
    • Espermatogonias tipo A de las células germinales primordiales se dividen para mantener la población de células madre.
    • Algunas de las espermatogonias tipo A regresan o permanecen en el estanque de reposo, mientras que algunas proliferan y se diferencian.
    • Las espermatogonias tipo A pueden convertirse en espermatogonias tipo B.
    • Las espermatogonias tipo B luego entran en la etapa de preleptoteno y se convierten en espermatocitos primarios.
  • Etapa meiótica
    • Los espermatocitos primarios pasan por 2 etapas de meiosis.
    • Las células hijas haploides se denominan espermátidas redondas.
  • Etapa de espermiogénesis
    • Las espermátidas redondas entran en la etapa de espermatogénesis.
    • Las espermátidas sufren cambios nucleares y citoplasmáticos, lo que lleva a la formación de espermatozoides:
      • Formación del acrosoma (un lisosoma modificado)
      • El núcleo se condensa y se traslada a la periferia de la célula.
      • Luego se forman microtúbulos, produciendo flagelos.
      • Una gran parte del citoplasma se elimina como cuerpo residual.
      • Las células de Sertoli fagocitan estos cuerpos.
    • Los espermatozoides se almacenan hasta que maduren antes de ser liberados en el epidídimo.

Ovogénesis

  • Nacimiento a pubertad
    • Antes del nacimiento, el oogonio, que también surge de las células germinales, se somete a mitosis para producir ovocitos primarios.
    • Experimenta meiosis I, pero el proceso se detiene en la profase I.
  • Después de la pubertad
    • Los ovocitos primarios completan la meiosis I formando un ovocito secundario y el primer cuerpo polar.
    • Los ovocitos secundarios luego comienzan la meiosis II y son ovulados
    • El ovocito secundario se detiene en la metafase II.
  • Fertilización
    • Un ovocito secundario y un espermatozoide se fusionan.
    • La meiosis II continúa y se completa cuando el espermatozoide penetra por completo en el ovocito secundario.
    • Un segundo cuerpo polar y el óvulo se producen después de la meiosis II.
    • Cuando los núcleos de los espermatozoides y el óvulo se unen, se produce un cigoto diploide.

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Meiosis vs. Mitosis

  • La principal diferencia entre estos 2 procesos es la cantidad de pasos necesarios para completar la división celular.
  • La mitosis implica una sola división que produce 2 células hijas similares a la célula madre.
  • La meiosis ocurre como un proceso de división de 2 células que produce 4 células hijas que son completamente distintas entre sí y de las células madre.
  • El producto final de la meiosis tiene la mitad del número de cromosomas en comparación con la célula madre, mientras que la mitosis produce células hijas con el mismo número de cromosomas.
  • La mitosis ocurre en las células somáticas y durante la división celular temprana en la formación de gametos, mientras que la meiosis ocurre sólo en la división final de la maduración de los gametos.
Comparando-mitosis-meisosis

Comparando mitosis y meiosis

Imagen por Lecturio.

Relevancia Clínica

  • Síndrome de Down (trisomía 21): la aberración cromosómica más común y la causa genética más frecuente de retraso en el desarrollo. El síndrome de Down resulta de una falla en la meiosis. Los rasgos característicos incluyen ojos rasgados en forma de almendra con piel que cubre los aspectos internos, un puente nasal ancho y aplanado, orejas pequeñas y redondeadas y una boca pequeña con una lengua grande.
  • Síndrome de Patau (trisomía 13): un síndrome genético causado por la presencia de 3 copias del cromosoma 13. Los hallazgos incluyen malformaciones craneofaciales y cardíacas, discapacidad intelectual grave y esperanza de vida muy reducida. La mayoría de los lactantes no sobreviven más allá de los 3 meses.
  • Síndrome de Edwards (trisomía 18): un síndrome genético causado por la presencia de un cromosoma 18 adicional, que puede ser de 3 copias completas del cromosoma 18 o de un segmento adicional del cromosoma 18. Las anomalías observadas incluyen retraso del crecimiento intrauterino, dedos superpuestos, características craneofaciales típicas, pies en mecedora y defectos cardíacos congénitos.
  • Síndrome de Klinefelter: una aneuploidia cromosómica caracterizada por la presencia de 1 o más cromosomas X adicionales en un cariotipo masculino, lo que más comúnmente conduce al cariotipo 47, XXY. El síndrome de Klinefelter se asocia con niveles reducidos de testosterona y es la causa más común de hipogonadismo congénito. Las personas con el síndrome tienden a presentarse como hombres altos fenotípicos, con testículos pequeños, disminución del vello corporal, ginecomastia e infertilidad.
  • Síndrome de Turner: una afección genética que afecta a las mujeres a las que les falta parcial o completamente 1 cromosoma X. El resultado clásico es el cariotipo 45, X0 con fenotipo femenino. El aspecto característico es el de una persona femenina de baja estatura, cuello palmeado, tórax ancho con pezones muy separados, nacimiento del cabello posterior bajo y edema periférico en manos y pies.

Referencias

  1. Clark, MA, Douglas, M, & Choi, J. (2018.) The chemistry of life: Introduction. Biology 2e. (2021). OpenStax. Retrieved August 15, 2021, from https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
  2. Jones, KL. Down syndrome. In: Smith’s recognizable patterns of human malformation, 6th ed, Elsevier Saunders, Philadelphia 2006. p.7.
  3. Gottlieb, S, Gulani, A, & Tegay, D. (2021). Genetics, Meiosis. Retrieved August 15, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482462/
  4. O’Donnell, L, Nicholls, PK, O’Bryan, MK, McLachlan, RI, & Stanton PG. Spermiation: The process of sperm release. Spermatogenesis. 2011;1(1):14–35. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21866274/
  5. Wattendorf, DJ, & Muenke, M. (2005). Klinefelter syndrome. Am Fam Physician.72(11):2259–2262.
  6. Morgan, T. (2007). Turner syndrome: Diagnosis and management. Am Fam Physician. 76(3):405–417.

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