Meiosis: proceso, cromosomas y complejo sinaptonémico en Biología

Meiosis y Ciencias Biológicas

Meiosis Bases de las ciencias biológicas en la salud Fonoaudiología 2024 Carolina Baez

Objetivo del Proceso Meiótico

· Conocer y comprender el proceso meiotico en el que se ven involucrados los cromosomas.

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Fases de la Meiosis

MEIOSES MITORS panomal homolog MEIOTICS PHRASE maternal homolog 4 DNA REPLICATION DNA REPLICATION 1 1 PAIRING AND CROSSING OVER OF DUPLICATED HOMOLOGS HOMOLOG PAIRS LINE UP ON THE SPINDLE MEIOSIS.I SEGREGATION OF HOMOLOGS AT ANAPHASE I 1 SEGREGATION OF SISTER CHROMATICS AT ANAPHASE MEIOSIS-1I haploid daughter cell DUPLICATED CHROMOSOMES LINE UP INDIVIDUALLY ON THE SPINDLE

Células Haploides y Reproducción Sexual

Meiosis produce células haploides para la reproducción sexual, fusionando gametos para formar un cigoto diploide. SEGREGATION OF SISTER CHROMATIDS AT ANAPHASE diplold daughter calls

Etapas de la Meiosis

• Meiosis I:
• Profase | >
• Metafase I
• Anafase I
• Telofase I
• Meiosis II:
• Profase II
• Metafase II
• Anafase II
• Telofase II

Profase I: Subetapas

• Leptoteno
• Cigoteno
• Paquiteno
• Diploteno
• Diacinesis

Profase I: Reconocimiento y Asociación de Homólogos

Profase I · Durante la meiosis I, es crucial que los homólogos se reconozcan y se asocien físicamente para que los homólogos maternos y paternos se orienten de manera biorientada en el primer huso meiótico. · La yuxtaposición gradual de los homólogos ocurre durante la meiosis I, que puede tomar horas en levaduras, días en ratones y semanas en plantas superiores. · Los cromosomas de la profase meiotica duplicados primero aparecen como estructuras largas y filamentosas, en las cuales las cromatidas hermanas están tan estrechamente unidas que parecen una sola. · Es durante la primera etapa de la profase I que los homólogos comienzan a asociarse a lo largo de su longitud en un proceso llamado apareamiento en los dos homólogos. · A medida que avanza la profase, los homólogos se vuelven más estrechamente yuxtapuestos, formando una estructura de cuatro cromatidas llamada bivalente. · En la mayoría de las especies, los pares de homólogos luego se bloquean juntos mediante la recombinación homóloga: se forman roturas de doble cadena de ADN en varios lugares en cada cromatida hermana, lo que resulta en grandes cantidades de eventos de recombinación de ADN entre los homólogos. · Algunos de estos eventos conducen a intercambios recíprocos de ADN llamados entrecruzamientos, donde el ADN de una cromatida cruza para convertirse en continuo con el ADN de una cromatida homóloga.

Emparejamiento de Homólogos y Recombinación

Estructura del Bivalente

La estructura formada por dos homólogos duplicados estrechamente alineados se llama bivalente. Al igual que en la mitosis, las cromatidas hermanas en cada homólogo están estrechamente conectadas a lo largo de toda su longitud, así como en sus centromeros. En esta etapa, los homólogos suelen estar unidos por un complejo proteico llamado complejo sinaptonémico. replicated paternal chromosome replicated maternal chromosome !! centromere sister chromatids (A) bivalent (B) chiasma

Complejo Sinaptonémico

Complejo sinaptonemico transverse filaments 100 nm núcleos axiales del homólogo cohesin bucles de cromatina de las cromátidas hermanas de un homólogo Cada homólogo se organiza alrededor de un núcleo axial de proteínas, y el complejo sinaptonémico se forma cuando estos ejes de homólogos están unidos por filamentos transversales en forma de varilla. El núcleo axial de cada homólogo también interactúa con los complejos de cohesina que mantienen unidas a las cromátidas hermanas.

Sinapsis y Desinapsis Homólogas

Sinapsis y desinapsis homólogas durante las diferentes etapas de la profase I. LEPTOTENE PACHYTENE chromatid 1 1 1 paternal sister chromatids chromatid 2 assembling synaptonemal complex disassembling synaptonemal complex maternal sister chromatids chromatid 3 nelles chromatid 4 I INTERPHASE ZYGOTENE DIPLOTENE FOLLOWED BY DIAKINESIS (A)

Formación del Complejo Sinaptonémico

El apareamiento homólogo culmina en la formación de un complejo sinaptonémico · El apareamiento homólogo culmina en la formación de un complejo sinaptonémico. . Los homólogos emparejados se acercan en yuxtaposicion cercana, con sus ejes estructurales (núcleos axiales) aproximadamente a 400 nm de distancia, mediante un mecanismo que depende en la mayoría de las especies de las roturas de doble cadena de ADN que ocurren en las cromatidas hermanas. · Una posibilidad es que la gran máquina de proteínas, llamada complejo de recombinación, que se ensambla en una rotura de doble cadena en una cromatida, se una a la secuencia de ADN coincidente en el homólogo cercano y ayude a atraer a este compañero. . Este llamado alineamiento presinaptico de los homólogos es seguido por la sinapsis, en la cual el núcleo axial de un homólogo se une estrechamente al nucleo axial de su compañero mediante una disposición densamente empaquetada de filamentos transversales para crear un complejo sinaptonemico, que atraviesa el espacio, ahora solo de 100 nm, entre los homólogos. . Aunque el entrecruzamiento comienza antes de que se ensamble el complejo sinaptonemico, los pasos finales ocurren mientras el ADN esta retenido en el complejo. · Los cambios morfológicos que ocurren durante el apareamiento homólogo son la base para dividir la profase meiotica en cinco etapas secuenciales: leptoteno, cigoteno, paquiteno, diploteno y diacinetica. · La profase comienza con el leptoteno, cuando los homólogos se condensan y aparean y comienza la recombinación genética. · En el cigoteno, el complejo sinaptonemico comienza a ensamblarse en sitios donde los homólogos están estrechamente asociados y están ocurriendo eventos de recombinación. · En el paquiteno, el proceso de ensamblaje está completo y los homólogos están sinapsados a lo largo de toda su longitud. · La etapa de paquiteno puede persistir durante días o mas, hasta que comienza la desinapsis en el diploteno con el desmontaje de los complejos sinaptonemicos y la condensación y acortamiento concomitantes de los cromosomas. · Es solo en esta etapa, después de que los complejos se han desmontado, que se pueden ver los eventos de entrecruzamiento individuales entre cromatidas no hermanas como conexiones inter-homologas llamadas quiasmas, que ahora desempeñan un papel crucial en mantener juntos a los homólogos compactos. · Los homólogos ahora están listos para comenzar el proceso de segregación.

Bivalente con Quiasmas

Un bivalente con tres quiasmas resultantes de tres eventos de entrecruzamiento. 4 3 2 1 (B) Ten en cuenta que la cromátida 1 ha sufrido un intercambio con la cromátida 3, y la cromátida 2 ha sufrido intercambios con las cromátidas 3 y 4. Observa también cómo la combinación de los quiasmas y la estrecha unión de los brazos de las cromatidas hermanas entre sí (mediada por complejos de cohesina) mantiene unidos a los dos homólogos después de que el complejo sinaptonémico se ha desmontado (A)

Comparación Mitosis y Meiosis

(B) MITOSIS cohesin kinetochore microtubules METAPHASE chromatid -centromere kinetochore ANAPHASE diploid daughter nuclei + TELOPHASE

(A) MEIOSIS kinetochore microtubules + cohesin kinetochore haploid daughter nuclei centromere cohesin kinetochore chromatid + 1 ANAPHASE I METAPHASE II ANAPHASE II TELOPHASE II METAPHASE I

Entrecruzamientos en el Testículo Humano

Entrecruzamientos entre homólogos en el testículo humano. · En estas microfotografías de inmunofluorescencia, se han utilizado anticuerpos para teñir los complejos sinaptonémicos (en rojo), los centrómeros (en azul) y los sitios de entrecruzamiento (en verde). . Ten en cuenta que todos los bivalentes tienen al menos un entrecruzamiento y ninguno tiene más de cuatro.

Errores en la Meiosis

La meiosis a menudo sale mal , 4 No disyunción

Consecuencias de la No Disyunción

La meiosis a menudo sale mal. . En los seres humanos, cada meiosis requiere que la célula inicial lleve un registro de 92 cromatidas (46 cromosomas, cada uno de los cuales se ha duplicado), distribuyendo un conjunto completo de cada tipo de autosoma a cada uno de los cuatro descendientes haploides. · No es sorprendente que se puedan producir errores en la asignación de los cromosomas durante este proceso elaborado. Los errores son especialmente comunes en la meiosis femenina humana, que se detiene durante años después del diploteno. · La meiosis I se completa solo en la ovulación, y la meiosis II solo después de que el óvulo es fertilizado. · De hecho, estos errores de segregación cromosómica durante el desarrollo del óvulo son la causa más común tanto de aborto espontáneo (miscarriage) como de retraso mental en los seres humanos. · Cuando los homólogos no se separan adecuadamente, un fenómeno llamado no disyunción, el resultado es que algunos de los gametos haploides resultantes carecen de un cromosoma particular, mientras que otros tienen más de una copia de él. · Tras la fertilización, estos gametos forman embriones anormales, la mayoría de los cuales mueren, sin embargo, algunos sobreviven. · El síndrome de Down en humanos, por ejemplo, que es la principal causa de retraso mental, es causado por una copia extra del cromosoma 21, generalmente como resultado de la no disyunción durante la meiosis I en el ovario femenino. · Los errores de segregación durante la meiosis I aumentan considerablemente con la edad materna avanzada.