Todo el mundo sabe que con la reproducción sexual surge un nuevo organismo como resultado de la fusión de dos gametos (células sexuales). La gametogénesis, o la formación de células generativas, ocurre a través de una división específica llamada meiosis. Cuál es la esencia de este proceso, cuáles son sus etapas, lo diremos en este artículo.
Un poco de conocimiento general
Para la mayoría de los organismos heterosexuales de nuestro planeta, la reproducción sexual es característica. En este caso, los gametos tienen la mitad de un juego de cromosomas, lo que se denomina haploide (n). Como resultado de la fusión de los gametos, se forma un cigoto, en el que se restablece la diploidía, y el conjunto de cromosomas se denomina 2n, que es la esencia de la meiosis (brevemente).
Por ejemplo, Drosophila (mosca de la fruta) tiene solo 4 cromosomas: este es un conjunto diploide. Los gametos en su núcleo tienen solo 2 cromosomas. En los humanos, en cada célula del núcleo hay 46 cromosomas, y en los gametos (óvulo y espermatozoide), 23 cada uno.
Perola restauración de la diploidía durante la reproducción sexual es solo una pequeña parte de lo que es la esencia de la meiosis.
Cromosomas y cromátidas
Para entender el siguiente material, es importante entender la diferencia entre los dos.
Los cromosomas (se utiliza la designación n) se denominan portadores de material genético, pero simplemente se trata de moléculas de ADN (ácido desoxirribonucleico), en espiral múltiple y situadas en el núcleo de las células eucariotas (que tienen un núcleo con una vaina de membrana) organismos. En la forma en que estamos acostumbrados a verlos en los libros de texto y de referencia (la foto de arriba muestra los cromosomas humanos), solo se notan durante la interfase, antes de la división celular, cuando ya se han duplicado.
Pero las cromátidas (indicadas con) - esta es solo la parte estructural del cromosoma, que ya pasó por el proceso de replicación (duplicación) en la interfase antes de la división celular. Una cromátida es una de las dos copias de ADN que están conectadas en este momento por una constricción especial (centrómero).
Siempre que dos cromátidas estén conectadas por un centrómero, se denominan cromátidas hermanas. Y solo durante la división sexual de las células (meiosis) se separan y representan unidades independientes de material hereditario, y si ocurría un entrecruzamiento entre ellas (más sobre esto más adelante), entonces experimentaban cambios en la secuencia de genes.
Todos los cromosomas son diferentes en forma y tamaño dentro de un par homólogo (idéntico). El conjunto completo de cromosomas en células de la misma especie se denomina cariotipo. Entonces, en humanos, el cariotipo es de 46 cromosomas,de los cuales 22 pares son homólogos o autosomas, y 23 pares son cromosomas sexuales (X e Y). En los gametos humanos (espermatozoides y óvulos) hay un juego medio (haploide) de cromosomas: 23 autosomas y 1 cromosoma sexual (X o Y).
Solo la meiosis proporciona ese conjunto de gametos.
División celular especial
División específica con formación de células germinales: la meiosis (de la palabra griega Μείωσις, que significa reducción) es un conjunto de dos divisiones celulares consecutivas, como resultado de lo cual el núcleo se divide dos veces y los cromosomas solo una vez. Debido a esto, hay una disminución (reducción) del conjunto de cromosomas en los gametos a la mitad, que, cuando se fusionan, restaura la diploidía del cigoto. Este es su significado biológico.
La meiosis (sus fases) en todos los organismos vivos ocurre de la misma manera:
- La primera división (reducción), después de la cual el número de cromosomas se reduce a la mitad.
- La segunda división (ecuacional) ocurre como una división simple (mitosis). También se le llama nivelación.
Primera división meiótica
Durante la preparación de una célula para la división (interfase) en el núcleo, el número de cromosomas se duplica (hay 4 n), lo cual es típico de las células que se dividen por división simple (mitosis). En las células de los precursores de los gametos (en humanos, espermatocitos y ovocitos), tal duplicación no ocurre en la interfase y la célula inicia la meiosis con un conjunto de 2n cromosomas y pasalos siguientes pasos:
- Profase I. En esta etapa, los cromosomas se vuelven más densos y más juntos. Se produce la conjugación (adhesión) de cromosomas homólogos (un par), durante la cual se produce el entrecruzamiento. Este proceso es característico solo para la meiosis (cuál es la esencia, lo describiremos a continuación). Luego, los cromosomas se separan, la capa del núcleo celular se destruye y el huso de división comienza a formarse.
- Metafase I. Las fibras del huso se unen a los centrómeros de los cromosomas, y ellas mismas están ubicadas a lo largo del ecuador de división, uno frente al otro, y no a lo largo de la misma línea (como en la mitosis).
- Anafase I. Los hilos del huso estiran los cromosomas hacia los polos. Brevemente, el significado y la esencia de la meiosis radica en esta fase de división: los polos tienen n cromosomas.
- Telofase I. En esta etapa, se forman las envolturas nucleares. En animales y algunas plantas, se produce una mayor división del citoplasma y se forman dos células hijas.
Las células formadas entran en interfase, que es muy corta o está ausente.
Segunda división meiótica
La meiosis II tiene las mismas fases:
- Profase II. Los cromosomas se vuelven más densos, las membranas nucleares desaparecen y comienza a aparecer el huso de fisión (foto de arriba).
- Durante la metafase II, continúa la formación del huso y los cromosomas se ubican a lo largo del ecuador de división.
- Anafase II. Los cromosomas se estiran hasta los polos de la célula (foto de abajo).
- Telofase II. Se forman membranas nucleares, el citoplasma se divide entredos celdas.
Con esta división, el número de cromosomas no cambia, pero cada uno de ellos consta de una sola cromátida (unidad estructural). Esta es la esencia de la meiosis II. Las células se forman con un conjunto haploide de cromosomas en cada (n).
Importancia biológica de la meiosis
Qué es, ya ha quedado claro:
- La meiosis es un mecanismo perfecto que asegura la constancia del cariotipo (número de cromosomas) de una especie que es inherente a la reproducción sexual.
- Debido a dos divisiones consecutivas de la meiosis, el número de cromosomas en los gametos se vuelve haploide y resulta lógico restaurar la diploidía cuando se fusionan (fertilizan) con la formación de un cigoto con el cariotipo diploide original.
- Es la meiosis la que proporciona una propiedad de los organismos como la variabilidad. En la profase I, debido al entrecruzamiento, y en la anafase I, debido al hecho de que los cromosomas homólogos con diferentes genes pueden terminar en diferentes gametos.
¿Qué es Crossover?
Volvamos a la profase I de la meiosis. Es en este momento, cuando los cromosomas homólogos se han acercado y casi pegado, que puede ocurrir un intercambio entre ellos de cualquier sitio. Es este intercambio el que se llama cross over, que literalmente traducido del inglés (crossing over) significa cruce o cruce.
En otras palabras, una parte de un cromosoma puede intercambiar lugares con la misma parte de otro cromosoma del mismo par. Este mecanismo proporciona variabilidad genética recombinante de organismos. arrastramientogenes conduce a una mayor biodiversidad dentro de una sola especie.
Ciclo de vida y meiosis
Dependiendo de la etapa del ciclo de vida en que se produce la meiosis, existen tres tipos de meiosis en biología:
- Inicial (cigoto) ocurre inmediatamente después de la fertilización en el cigoto. Este tipo de meiosis es típico de organismos con predominio de la fase haploide en el ciclo de vida. Estos son hongos (ascomicetos y basidomicetos), algunas algas (clamidomonas), protozoos (esporozoos).
- La meiosis intermedia (esporas) ocurre durante la formación de esporas en organismos con una alternancia uniforme de formas diploides y haploides. Estas son esporas superiores (musgos, musgos, colas de caballo, helechos), gimnospermas y angiospermas. Entre los animales, este tipo de meiosis es característico de los protozoos foraminíferos marinos.
- La meiosis final (gamética) es inherente a todos los animales multicelulares, algas fucus y algunos protozoos (ciliados). En estos organismos, la fase diploide predomina en el ciclo de vida y solo los gametos tienen un conjunto haploide de cromosomas.
Resumir
Los estudiantes se familiarizan con la esencia de la meiosis en sexto grado cuando estudian protozoos, algas y pasan al estudio de la biología vegetal. Este concepto clave de la biología general y los mecanismos de formación de las células germinales (gametos) nos permite comprender el carácter común de toda la vida en nuestro planeta, para comprender los diversos ciclos de vida de las plantas y los animales.
Además, es la meiosis lo que deberíamos seragradecen la diversidad intraespecífica de la especie biológica Homo sapiens. Durante el estudio de la biología en las clases posteriores, los estudiantes continúan estudiando las fases de la división sexual y, cuando se familiarizan con la genética, las leyes de la herencia y la variabilidad.
Estudiar los mecanismos de varias divisiones celulares nos permite comprender la singularidad y conveniencia de las leyes de la naturaleza, que se han formado durante miles de millones de años de evolución en un solo planeta del sistema solar. Y tuvimos la suerte de nacer en él.
