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Meiose

A criação de gâmetas eucarióticos envolve uma fase de replicação de DNA seguida por 2 fases de divisão celular: a meiose I e a meiose II. A meiose I separa cromossomas homólogos em células diferentes (1n, 2c), enquanto a meiose II separa cromatídeos irmãos em gâmetas (1n, 1c). As combinações únicas de gâmetas através da reprodução sexual são um dos principais motores da aptidão evolutiva em organismos complexos.

Última atualização: 25 Feb, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Visão Geral da Meiose

  • Meiose: um processo de divisão celular que cria gâmetas aneuploides em espécies sexualmente reprodutoras
  • Ocorre nos ovários e nos testículos
  • Antes da mitose, a célula passa por um ciclo de crescimento e replicação de DNA chamado interfase.
  • 1 etapa de replicação de DNA (interfase), seguida por 2 etapas de divisão celular
  • 2 etapas de divisão celular (meiose I e meiose II) divididas em fases:
    • Prófase
    • Metáfase
    • Anáfase
    • Telófase
    • Citocinese
  • As células filhas resultantes têm ½ do número de cromossomas das células-mãe.
  • Nomenclatura: n = número de cromossomas homólogos, c = número total de cromossomas (homólogos e irmãos)
Visão geral da meiose i e ii

Visão geral da meiose I e II, “crossing over” (recombinação homóloga) e segregação independente

Imagem por Lecturio.

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Meiose I

Após a replicação do DNA, a meiose I cria 2 células filhas que contêm metade da informação genética da célula mãe (1n), mas o mesmo número de cromossomas (2c) através da segregação dos cromossomas irmãos na mesma célula filha.

  • Prófase I: a fase mais longa da meiose
    • Os cromossomas começam a condensar.
    • Os cromossomas homólogos alinham-se e forma-se uma sinapse.
    • O “crossing over” (sobreposição e fusão de áreas homólogas de cromossomas alinhados, o que causa uma troca de material genético) ocorre e é visível devido aos quiasmas (ponto de cruzamento).
    • O crossing over ocorre entre segmentos cromatídeos irmãos (recombinação homóloga).
    • Os cromossomas homólogos separam-se à medida que os cromossomas ficam totalmente condensados.
  • Metáfase I
    • A membrana nuclear desmonta-se.
    • Os cromossomas alinham-se no plano equatorial e fixam-se às fibras do fuso mitótico.
    • As fibras do fuso empurram os pares cromossómicos para que fiquem no meio da célula.
    • As coesinas mantêm os cromatídeos irmãos juntos desde a replicação até à anáfase.
  • Anáfase I
    • As fibras do fuso encurtam.
    • Separação dos pares de cromossomas
    • A célula alonga-se na preparação para a divisão.
  • Telófase I e citocinese
    • As fibras do fuso desmontam-se.
    • Os cromossomas ficam menos condensados e o invólucro nuclear pode começar a voltar a formar-se.
    • A citocinese divide a célula em 2 células filhas, cada uma contendo apenas 1 conjunto de cromossomas, sendo consideradas haploides.
Telófase reaparecimento da membrana nuclear e do nucléolo

Reaparecimento da membrana nuclear e do nucléolo: a telófase

Imagem: “Reappearance of the nuclear membrane and nucleolus: the telophase” by Roy van Heesbeen. Licença: Public Domain

Meiose II

Meiose II é um evento de divisão celular onde o número de cromossomas nas células filhas é reduzido para metade em relação ao número de cromossomas da célula mãe.

  • Meiose II: semelhante à meiose I, mas não precedida pela interfase (replicação de DNA)
  • Fases da meiose II:
    • Prófase II
      • O invólucro nuclear desmonta-se.
      • As fibras do fuso formam-se novamente e os cromossomas começam a condensar.
    • Metáfase II
      • As fibras do fuso empurram os cromossomas para o meio da célula.
      • A cela alonga-se.
    • Anáfase II
      • As fibras do fuso encurtam.
      • Os cromatídeos irmãos são separados.
    • Telófase II
      • Os cromossomas tornam-se menos condensados.
      • As fibras do fuso desmontam-se.
      • Citocinese: As células dividem-se em 2 células filhas que são haploides.

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Meiose em Humanos

O cariótipo humano contém normalmente 23 pares de cromossomas.

  • 22 pares de autossomas
  • 1 par de alossomas (cromossomas sexuais)
  • 23 cromossomas de cada um dos progenitores
  • Total de 46 cromossomas

A meiose é importante na produção de células haploides (gâmetas).

  • Espermatócitos e ovócitos são os 2 tipos de células haploides (gâmetas) produzidos durante a meiose.
  • Reprodução sexual: 2 células haploides combinam-se para fazer 1 célula diploide.
  • 1 haploide da mãe, 1 haploide do pai
  • Os espermatócitos são produzidos durante a espermatogénese.
  • Os ovócitos são produzidos durante a ovogénese.

Espermatogénese

  • Ocorre nos túbulos seminíferos dos testículos
  • Fase espermatogonial
    • Ocorre a expansão clonal mitótica.
    • Espermatogónias = células precursoras de espermatócitos
    • As espermatogónias tipo A da célula germinativa primordial dividem-se para manter a população de células estaminais.
    • Algumas espermatogónias tipo A voltam ou ficam na população de repouso, enquanto outras proliferam e sofrem diferenciação.
    • As espermatogónias tipo A podem ser convertidas em espermatogónias tipo B.
    • As espermatogónias tipo B entram na fase de pré-leptóteno e transformam-se em espermatócitos primários.
  • Etapa Meiótica
    • Os espermatócitos primários passam a 2 fases de meiose.
    • As células filhas haploides são chamadas espermatídeos.
  • Fase de espermiogénese
    • Os espermatídeos entram na fase de espermatogénese.
    • Os espermatídeos sofrem alterações nucleares e citoplasmáticas, levando à formação de espermatozoides:
      • Formação do acrossoma (um lisossoma modificado)
      • O núcleo condensa-se e é transportado para a periferia da célula.
      • Formam-se então microtúbulos que produzem flagelos.
      • Uma grande parte do citoplasma é removida como um corpo residual.
      • As células de Sertoli fagocitam estes corpos.
    • Os espermatozoides são armazenados para amadurecerem antes de serem libertados para o epidídimo.

Ovogénese

  • Do nascimento à puberdade
    • Antes do nascimento, o ovogónio, que também surge das células germinativas, sofre mitose para produzir ovócitos primários.
    • Passa pela meiose I, mas o processo é interrompido na prófase I
  • Depois da puberdade
    • Os ovócitos primários completam a meiose I, formando um ovócito secundário e o 1.º corpo polar
    • Os ovócitos secundários iniciam então a meiose II e são ovulados.
    • Os ovócitos secundários são retidos na metáfase II.
  • Fertilização
    • Um ovócito secundário e espermatozoide fundem-se.
    • A meiose II prossegue e é completada quando o espermatozoide penetra completamente no ovócito secundário.
    • Um 2.º corpo polar e o óvulo são produzidos após a meiose II.
    • Quando os núcleos do espermatozoide e do óvulo se unem, é produzido um zigoto diploide.

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Meiose vs. Mitose

  • A maior diferença entre estes 2 processos é o número de passos necessários para completar a divisão celular.
  • A mitose envolve uma única divisão que produz 2 células filhas semelhantes à célula mãe.
  • A meiose ocorre como um processo de divisão de 2 células, que produz 4 células filhas completamente distintas umas das outras e das células mãe.
  • O produto final da meiose tem metade do número de cromossomas em comparação com a célula mãe, enquanto que a mitose produz células filhas com o mesmo número de cromossomas.
  • A mitose ocorre nas células somáticas e durante o início da divisão celular na formação de gâmetas, enquanto que a meiose ocorre apenas na divisão final da maturação dos gâmetas.
Comparação-mitose-meisose

Comparação entre a mitose e a meiose

Imagem por Lecturio.

Relevância Clínica

  • Síndrome de Down ((DS) trissomia 21): a anomalia cromossómica mais comum e a causa genética mais frequente de atraso no desenvolvimento. A síndrome de Down resulta de uma falha na meiose. Os traços característicos incluem olhos inclinados e em forma de amêndoa, com pele a cobrir os aspetos internos, uma ponte nasal larga e achatada, orelhas pequenas arredondadas e uma boca pequena com uma língua grande.
  • Síndrome de Patau (trissomia 13): uma síndrome genética causada pela presença de 3 cópias do cromossoma 13. Os resultados incluem malformações craniofaciais e cardíacas, incapacidade intelectual grave e uma grande redução da esperança de vida. A maioria dos bebés não sobrevive mais que 3 meses.
  • Síndrome de Edwards (trissomia 18): uma síndrome genética causada pela presença de um cromossoma 18 extra, que pode ser de 3 cópias completas do cromossoma 18 ou de um segmento adicional do cromossoma 18. Anormalidades observadas incluem atraso no crescimento intrauterino, sobreposição de dedos, características craniofaciais típicas, pés tortos e defeitos cardíacos congénitos.
  • Síndrome de Klinefelter: uma aneuploidia cromossómica caracterizada pela presença de 1 ou mais cromossomas X extras num cariótipo masculino, que mais frequentemente leva ao cariótipo 47,XXY. A síndrome de Klinefelter está associada à diminuição dos níveis de testosterona e é a causa mais comum de hipogonadismo congénito. Os indivíduos com a síndrome tendem a apresentar-se como homens altos, fenotípicos, com testículos pequenos, com uma diminuição de pelos corporais, ginecomastia e infertilidade.
  • Síndrome de Turner: uma condição genética que afeta as mulheres, em que 1 cromossoma X está parcial ou completamente ausente. O resultado clássico é o cariótipo 45,X0 com um fenótipo feminino. A aparência característica é a de uma pessoa do sexo feminino de baixa estatura, pescoço alado, peito largo com mamilos muito espaçados, uma linha capilar posterior baixa, e edema periférico das mãos e pés.

Referências

  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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