MEIOSI
És clar que el sexe no és necessari per a la reprodució. Nombrosos éssers vius posseeixen senzills mecanismes de reproducció asexual (ex: bipartició, gemmació, propàguls, etc.) que originen una descendència genèticament idèntica a l'organisme patern. La reproducció sexual, altrament, implica la mescla del material genètic procedent de dos individus diferents (a excepció d'algunes espècies hermafrodites, on un mateix individu pot formar els dos tipus de cèl·lules sexuals) d'una mateixa espècie, per produir individus que, per regla general, es diferencien genèticament entre ells i també amb els seus progenitors.
La reproducció sexual, amb el corresponent augment de la variabilitat genètica de les espècie, presenta un gran avantatge evolutiu i ha estat adoptada per la gran majoria d'animals i plantes, així com nombrosos eucariotes unicel·lulars. el fet que les poblacions siguen genèticament valiables els permet adaptar-se millor als ambient canviants on viuen (canvis en les condicions climàtiques, plagues, etc)
La reprodució sexual consisteix en la fusió de dues cèl·lules especialitzades -gàmetes- procedents de dos individus diferents d'una mateixa espècie. El resultat d'aquesta fusió -fecundació- és una cèl·lula -zigot- que presenta el doble de cromosomes que els gàmetes. Posteriorment, per mitosis, el zigot originarà l'individu, el qual també presentarà una quantitat doble de cromosomes que els gàmetes. Es podria pensar, doncs, que cada generació posseirà una dotació cromosòmica doble que l'anterior. Tanmateix, sabem que el nombre de cromosomes d'una espècie roman constant de generació en generació. És necessari que en el cicle vital de les espècies amb reproducció sexual hi haja un moment en què el nombre de cromosomes quede reduït a la meitat. Aquesta reducció cromosòmica té lloc en un procés de divisió nuclear anomenat meiosi. El comportament dels cromosomes al procés de meiosi resulta molt més complex del que caldria esperar d'una simple reducció, ja que s'hi afegeixen processos de recombinació gènica on es trenquen antigues combinacions de gens i es creen altres de noves.
La meiosi és un procés de divisió nuclear, la finalitat del qual és formar cèl·lules filles amb la meitat de cromosomes que la cèl·lula mare. El nombre de cromosomes de la cèl·lula mare s'anomena diploide (2n) mentre que el nombre de cromosomes de les cèl·lules filles és haploide (n).
Les cèl·lules diploides posseeixen dos còpies de cada cromosoma, una provinent del pare i l'altra de la mare. Aquests dos cromosomes reben el nom d'homòlegs. El mecanisme més senzill que podria tindre lloc per a la reducció cromosòmica seria el d'un únic cicle mitòtic on no hi hagués replicació previa (fase S) i on cadascun del cromosomes de la parella d'homòlegs aniria a parar a una de ls cèl·lules filles haploides. El procés de meiosi és, però, molt més complex i implica dos divisions nuclears en lloc d'una sola.el resultat de la meiosi és l'aparició de 4 cèl·lules filles, diferents a la cèl·lula mare (posseixen la meitat de cromosomes) però també diferents entre elles (processos de segregació dels cromosomes homòlegs i recombinació gènica)
El mecanisme de la meiosi està constituït per dos mitosi seguides, sense fase S entre elles. La diferència fonamental entre meiosi i mitosi es troba en la profase de la primera divisió meiòtica: en la profase I, els cromosomes homòlegs s'aparellen i intercanvien material genètic (recombinació gènica)i a l'anafase I on es produeix la separació de cromosomes homòlegs sencers i no de cromàtides d'un mateix cromosoma com passava en la mitosi .
Una web molt bona que tracta la meiosi i altres temes de biologia a nivell de batxillerat
Fases de la meiosi
Abans que comencen les divisions meiòtiques, es duplica el material genètic durant la fase S i, per tant, cada molècula d'ADN estarà constituïda per dues cromàtides bessones unides pel centròmer
Primera divisió meiòtica
Profase I
És l'etapa que dura més i en la qual tenen lloc els esdeveniments més característics de la meiosi.Presenta diferències notables respecte a un profase normal, fonamentalment, perquè hi ha un reconeixement dels cromosomes homòlegs, els quals poden intercanviar material genètic entre cromàtides no germanes. Per al seu estudi, hi distingirem cinc subfases: Leptotè , zigotè , paquitè , diplotè i diacènesi
Leptotè
Marca el començament de la profase I, quan els cromosomes s'han condensat prou per fer-se visibles, tot i no distingir-se les dos cromàtides bessones que formen cada cromosoma, les quals es mantindran estretament unides fins a la fi de la profase. Es pot observar, per altra banda, que els extrems dels cromosomes es troben units a la làmina fibrosa de la membrana nuclear mitjançant una estructura anomenada placa d'unió.
Zigoté
S'hi inicia el procés d'aparellament dels cromosomes homòlegs, fenomen conegut pel nom de sinapsi. Això suposa un reconeixement entre els dos cromosomes homòlegs. Entre ambdós cromosomes es forma una estructura proteica amb forma de cremallera -complex sinaptonèmic- que fa que cada gen quede juxtaposat al seu gen homòleg del cromosoma aparellat. Això passa en tots els cromosomes , excepte en l'X i a l'Y que només s'aparellen parcialment mitjançant un fragment homòlegPaquitè
Una vegada es completa la sinapsi entre tots els cromosomes homòlegs i les cromàtides de tots dos cromosomes resten estretament unides (tètrades), es produeix l'entrecreuament o crossing over entre cromàtides no germanes, és a dir, l'intercanvi de fragments de cromosomes que pertanyen a diferents cromosomes homòlegs. La conseqüència d'aquest intercanvi és la recombinació gènica, ja que a partir d'aquell moment, els cromosomes no són completament paterns o materns, sinó que cada cromàtida està constituïda per segments alternants paterns o materns.Diplotè
Desapareix el complex sinaptotèmic i els cromosomes homòlegs se separen parcialment, quedant units per uns punts anomenats quiasmes que reflecteixen els llocs on hi ha hagut entrecreuament de cromàtides no germanes.
Diacenesi
En aquesta fase, els cromosomes es condensen, es fan més gruixuts i se separen de l'embolcall nuclear. Com a conseqüencia de aquesta configuració més compacta, es pot observar clarament que cada parella de cromosomes homòlegs està constituda per dues cromàtides germanes unides pel centròmer, mentre que les cromàtides no germanes queden unides pels quiasmes (tètrades).
A la fi de la diacenesi, comença la desaparició de l'embolcall nuclear i del nuclèol, i es forma el fus entre els diplosomes, alhora que es comencen a formar els microtúbuls cinetocòrics.
Metafase I
Una vegada acabada la profase, els cromosomes emigren al pla aquatorial del fus i originen la placa metafàsica.
Anafase I
Es trenquen els quiasmes i cada cromosoma homòleg (amb les dos cromàtides unides), i no cada cromàtida com passava en la mitosi, se desplaça a un pol oposat de la cèl·lula.
Telofase I
Semblant a la de la mitosi normal. Es regeneren els nuclis de les dos cèl·lules filles i desapareixen les fibres del fus. Simultàniament, els seus cromosomes experimenten una lleugera descondensació i entren en una breu interfase , a la qual no hi ha síntesi d'ADN. Després de poc temps cada cèl·lula se separa per continuar la segona divisió de la meiosi. Les dues cèl·lules descendents d'aquesta primera divisió contenen una quantitat haploide d'ADN, és a dir, presenten solament un dels cromosomes homòlegs de cada parella inicial i aquests cromosomes continuen presentent dues cromàtides cadascun.
Segona divisió meiòtica (veure imatge)
En aquest cas, es tracta d’un procés semblant a la mitosi normal. Després d'una curta profase II en què desapareixen les membranes cel·lulars i es formen nous fusos orientats perpendicularment al primer, s'inicia la metafase II on els cromosomes es disposen a la placa equatorial. Durant l'anafase II es divideixen els centròmers i cada cromàtida emigra a un pol oposat atreta per les fibres del cinetòcor. Finalitza el procés amb la telofase II, simultània a la citocinesi, que permet la formació de quatre cèl·lules amb la meitat de cromosomes (haploides).
DIFERÈNCIES MITOSI-MEIOSI
|
Mitosi |
Meiosi |
Té lloc a |
Totes les cèl·lules de l’organisme a excepcció de les gònades (testicles i ovaris) |
Les gònades, òrgans responsables de la formació dels gàmetes o cèl·lules sexuals (espermatozoides i òvuls) |
Nº de cromosomes de la cèl·lula progenitora |
2n |
2n |
Nº de cromosomes de les cèl·lules filles |
2n |
n |
Nº de divisions cel·lulars |
1 |
2 |
Funció
|
En organismes unicel·lulars, reproducció asexual de l’individu. En organismes pluricel·lulars, creixement, manteniment i renovació de l’individu |
Permetre la reproducció sexual, originant gàmetes, cèl·lules haploides, els quals els fusionaran per poder originar un nou individu |
Cèl·lules obtingudes (respecte a la cèl·lula mare i entre elles) |
Idèntiques entre si i idèntiques a la cèl·lula mare |
Diferents a la cèl·lula mare (meitat de cromosomes) i diferents entre elles |
Significat meiosi
La divisió meiòtica està íntimament lligada a la reproducció sexual. Sabem que un organisme amb reproducció sexual prové de la unió (fecundació)de dos cèl·lules diferents (gàmetes). Per poder mantenir constant el nombre de cromosomes de l'espècie es necessita un mecanisme que reduisca el nombre de cromosomes a la meitat -la meiosi-. Els gàmetes representen una mena de resum del contingut gènic de cada progenitor i contenen una composició gènica lleugerament diferent, ja que la recombinació meiòtica és un procés que es fa a l'atzar. Per això, la reproducció sexual ha estat seleccionada evolutivament com a mecanisme reproductor en la majoria dels organismes, ja que assegura que la descendència tinga una composició gènica lleugerament diferent a la des progenitors (i entre els diferents gàmetes). En el tema de genètica aplicarem tots aquests aspectes de la meiosi.
Una animació completa sobre la meiosi d'una cèl·lula amb dos cromosomes, la teniu ací
Variabilitat genètica derivada de la meiosi
