Citologia

Meiose: I e II, o que é, fases, como ocorre – Resumo

Meiose: I e II, o que é, fases, como ocorre – Resumo
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A reprodução sexual requer fertilização , uma união de duas células de dois organismos individuais. Se essas duas células contiverem um conjunto de cromossomos, então a célula resultante contém dois conjuntos de cromossomos. O número de conjuntos de cromossomos em uma célula é chamado de nível de ploidia. Células haplóides contêm um conjunto de cromossomos.

Células contendo dois conjuntos de cromossomos são chamadas diploides. Se o ciclo reprodutivo deve continuar, a célula diploide deve, de alguma forma, reduzir seu número de conjuntos cromossômicos antes que a fertilização possa ocorrer novamente, ou haverá uma duplicação contínua no número de conjuntos de cromossomos em cada geração. Assim, além da fertilização, a reprodução sexual inclui uma divisão nuclear, conhecida como meiose, que reduz o número de conjuntos de cromossomos.

A maioria dos animais e plantas é diploide, contendo dois conjuntos de cromossomos; em cada célula somática (as células não reprodutivas de um organismo multicelular), o núcleo contém duas cópias de cada cromossomo que são chamadas de cromossomos homólogos.

As células somáticas são por vezes referidas como células “corporais”. Cromossomos homólogos são pares combinados contendo genes para as mesmas características em locais idênticos ao longo de seu comprimento.

Organismos diploides herdam uma cópia de cada cromossomo homólogo de cada pai; todos juntos, eles são considerados um conjunto completo de cromossomos. Nos animais, as células haploides contendo uma única cópia de cada cromossomo homólogo são encontradas apenas nos gametas. Os gametas se fundem com outro gameta haploide para produzir uma célula diploide.

A divisão nuclear que forma células haploides, que é chamada de meiose, está relacionada à mitose. Como você aprendeu, a mitose faz parte de um ciclo de reprodução celular que resulta em núcleos filhos idênticos que são também geneticamente idênticos ao núcleo original.

Na mitose, ambos os núcleos genitor e filhote contêm o mesmo número de conjuntos de cromossomos – diploides para a maioria das plantas e animais. Meiose emprega muitos dos mesmos mecanismos que mitose. No entanto, o núcleo inicial é sempre diploide e os núcleos que resultam no final de uma divisão celular meiótica são haploides.

Para alcançar a redução no número de cromossomos, a meiose consiste em uma rodada de duplicação de cromossomos e dois ciclos de divisão nuclear. Porque os eventos que ocorrem durante cada um dos estágios de divisão são análogos aos eventos de mitose, os mesmos nomes de estágio são atribuídos.

No entanto, como há duas rodadas de divisão, as etapas são designadas com um “eu” ou “II”.a meiose I é o primeiro ciclo da divisão meiótica e consiste na prófase I, prometáfase I e assim por diante. Meiose I reduz o número de conjuntos de cromossomos de dois para um.

A informação genética também é misturada durante esta divisão para criar cromossomos recombinantes únicos. Meiose II , na qual o segundo ciclo de divisão meiótica ocorre de maneira semelhante à mitose, inclui a prófase II, prometafase II e assim por diante.

Interfase

A meiose é precedida por uma interfase que consiste nas fases G 1 , S e G 2 , que são quase idênticas às fases que precedem a mitose. A fase G 1 é a primeira fase da interfase e está focada no crescimento celular. Na fase S, o DNA dos cromossomos é replicado. Finalmente, no G 2 fase, a célula sofre as preparações finais para a meiose.

Durante a duplicação de DNA da fase S, cada cromossomo é composto de duas cópias idênticas (chamadas de cromátides irmãs) que são mantidas juntas no centrômero até serem separadas durante a meiose II. Em uma célula animal, os centrossomas que organizam os microtúbulos do fuso meiótico também se replicam. Isso prepara a célula para a primeira fase meiótica.

Meiose I

No início da prófase I, os cromossomos podem ser vistos claramente microscopicamente. À medida que o envelope nuclear começa a se decompor, as proteínas associadas aos cromossomos homólogos aproximam os pares. O par apertado dos cromossomos homólogos é chamado de sinapsis.

Na sinapse, os genes nas cromátides dos cromossomos homólogos são precisamente alinhados entre si. Uma troca de segmentos cromossômicos entre cromátides homólogas não-irmãs ocorre e é chamada de crossing over . Este processo é revelado visualmente após a troca como quiasmata (singular = quiasma ) ( Figura ).

À medida que a prófase I progride, a estreita associação entre os cromossomos homólogos começa a se desintegrar e os cromossomos continuam a se condensar, embora os cromossomos homólogos permaneçam ligados uns aos outros nos quiasmas.

O número de quiasmas varia com a espécie e com o comprimento do cromossomo. No final da prófase I, os pares são mantidos juntos apenas em chiasmata ( Figura ) e são chamados de tetrads porque as quatro cromátides irmãs de cada par de cromossomos homólogos são agora visíveis.

Os eventos de cruzamento são a primeira fonte de variação genética produzida pela meiose. Um único evento de cruzamento entre cromátides não-irmãs homólogas leva a uma troca recíproca de DNA equivalente entre um cromossomo materno e um cromossomo paterno.

Agora, quando a cromátide irmã é movida para um gameta, ela carregará algum DNA de um dos pais do indivíduo e de algum DNA do outro genitor. A cromátide irmã recombinante possui uma combinação de genes maternos e paternos que não existiam antes do cruzamento.

Esta ilustração mostra um par de cromossomos homólogos alinhados. as extremidades de duas cromátides não irmãs dos cromossomos homólogos atravessam e o material genético é trocado. as cromátides não irmãs entre as quais o material genético foi trocado são chamadas de cromossomos recombinantes. o outro par de cromátides não irmãs que não trocaram material genético são chamados de cromossomos não recombinantes.
Nesta ilustração dos efeitos do cruzamento, o cromossomo azul veio do pai do indivíduo e o cromossomo vermelho veio da mãe do indivíduo. O cruzamento ocorre entre cromátides não irmãs de cromossomos homólogos. O resultado é uma troca de material genético entre cromossomos homólogos. Os cromossomos que têm uma mistura de sequência materna e paterna são chamados de recombinantes e os cromossomos que são completamente paternos ou maternos são chamados de não recombinantes.

O evento chave na prometáfase I é a fixação dos microtúbulos de fibra do fuso às proteínas cinetóforo nos centrômeros. Os microtúbulos montados a partir de centrossomas em pólos opostos da célula crescem em direção ao meio da célula.

No final da prometáfase I, cada tetrade é anexado a microtúbulos de ambos os pólos, com um cromossomo homólogo ligado a um pólo eo outro cromossomo homólogo ligado ao outro pólo. Os cromossomos homólogos ainda são mantidos juntos em chiasmata. Além disso, a membrana nuclear quebrou completamente.

Durante a metáfase I, os cromossomos homólogos estão dispostos no centro da célula com os cinetocorpos voltados para os pólos opostos. A orientação de cada par de cromossomos homólogos no centro da célula é aleatória.

Essa aleatoriedade, chamada de sortimento independente, é a base física para a geração da segunda forma de variação genética na prole. Considere que os cromossomos homólogos de um organismo sexualmente reprodutor são originalmente herdados como dois conjuntos separados, um de cada pai.

Usando humanos como exemplo, um conjunto de 23 cromossomos está presente no óvulo doado pela mãe. O pai fornece o outro conjunto de 23 cromossomos no espermatozoide que fertiliza o óvulo. Na metáfase I, esses pares se alinham no ponto intermediário entre os dois pólos da célula.

Como há uma chance igual de que uma fibra de microtúbulos encontre um cromossomo herdado maternal ou paternalmente, o arranjo das tetrades na placa de metáfase é aleatório. Qualquer cromossomo herdado da mãe pode enfrentar um dos dois pólos. Qualquer cromossomo herdado paternalmente também pode enfrentar um dos dois pólos. A orientação de cada tétrade é independente da orientação das outras 22 tétrades.

Em cada célula que sofre meiose, o arranjo das tetrades é diferente. O número de variações depende do número de cromossomos que compõem um conjunto. Existem duas possibilidades de orientação (para cada tetrad); assim, o número possível de alinhamentos é igual a 2 n, onde n é o número de cromossomos por conjunto.

Os seres humanos têm 23 pares de cromossomos, o que resulta em mais de oito milhões (2 23 ) possibilidades. Esse número não inclui a variabilidade criada anteriormente nas cromátides irmãs por cruzamento. Dados estes dois mecanismos, é altamente improvável que quaisquer duas células haploides resultantes da meiose tenham a mesma composição genética ( Figura ).

Resumindo as consequências genéticas da meiose I: os genes materno e paterno são recombinados por eventos de cruzamento ocorrendo em cada par homólogo durante a prófase I; Além disso, o sortido aleatório de tetrads na metáfase produz uma combinação única de cromossomos maternos e paternos que chegarão aos gametas.

Esta ilustração mostra que, em uma célula com um conjunto de dois cromossomos, quatro arranjos possíveis de cromossomos podem dar origem a oito tipos diferentes de gametas. Estes são os oito arranjos possíveis de cromossomos que podem ocorrer durante a meiose de dois cromossomos.
Para demonstrar uma distribuição aleatória e independente na metáfase I, considere uma célula com n = 2. Neste caso, existem duas configurações possíveis no plano equatorial na metáfase I, como mostrado na célula superior de cada painel. Essas duas orientações possíveis levam à produção de gametas geneticamente diferentes. Com mais cromossomos, o número de arranjos possíveis aumenta dramaticamente.

Na anáfase I, as fibras do fuso retiram os cromossomos ligados. As cromátides irmãs permanecem firmemente unidas no centrômero. São as conexões de quiasma que são quebradas na anáfase I, pois as fibras ligadas aos cinetocoros fundidos separam os cromossomos homólogos ( Figura ).

Na telófase I, os cromossomos separados chegam em pólos opostos. O restante dos eventos típicos de telófase pode ou não ocorrer dependendo da espécie. Em alguns organismos, os envelopes nucleares e descondensos dos cromossomos se formam ao redor das cromátides na telófase I.

A citocinese, a separação física dos componentes citoplasmáticos em duas células-filhas, ocorre sem reforma dos núcleos em outros organismos. Em quase todas as espécies, a citocinese separa o conteúdo celular por um sulco de clivagem (em animais e alguns fungos), ou uma placa celular que levará à formação de paredes celulares que separam as duas células-filhas (em plantas).

Em cada pólo, há apenas um membro de cada par dos cromossomos homólogos, então apenas um conjunto completo dos cromossomos está presente. É por isso que as células são consideradas haploides – há apenas um conjunto de cromossomos, embora existam cópias duplicadas do conjunto, pois cada homólogo ainda consiste de duas cromátides irmãs que ainda estão ligadas umas às outras. No entanto, embora as cromátides irmãs fossem uma vez duplicadas do mesmo cromossomo,

Meiose II

Na meiose II, as cromátides irmãs conectadas que permanecem nas células haploides da meiose I serão divididas para formar quatro células haploides. Em algumas espécies, as células entram em uma breve interfase, ou interkinesis , que não possui uma fase S, antes de entrar na meiose II.

Os cromossomos não são duplicados durante a interquinésia. As duas células produzidas na meiose passam pelos eventos da meiose II em sincronia. Em geral, a meiose II se assemelha à divisão mitótica de uma célula haploide.

Na prófase II, se os cromossomos descondensaram na telófase I, eles se condensaram novamente. Se envelopes nucleares foram formados, eles se fragmentam em vesículas. Os centrossomas duplicados durante o interkinesis se afastam uns dos outros em direção a pólos opostos, e novos fusos são formados.

Na prometa fase II, os envelopes nucleares estão completamente quebrados e o fuso está completamente formado. Cada cromátide irmã forma um cinetócoro individual que se liga a microtúbulos de pólos opostos. Na metáfase II, as cromátides irmãs são condensadas e alinhadas ao máximo no centro da célula. Na anáfase II, as cromátides irmãs são separadas pelas fibras do fuso e se movem em direção aos pólos opostos.

Esta ilustração compara o alinhamento dos cromossomos na meiose I e na meiose II. Na prometáfase I, pares homólogos de cromossomos são mantidos juntos por quiasmas. Na anáfase I, o par homólogo se separa e as conexões nos quiasmas são quebradas, mas as cromátides irmãs permanecem ligadas ao centrômero. Na prometáfase II, as cromátides irmãs são mantidas juntas no centrômero. Na anáfase II, as conexões do centrômero são quebradas e as cromátides irmãs separadas.
Na prometáfase I, os microtúbulos se ligam aos cinetócoros fundidos dos cromossomos homólogos. Na anáfase I, os cromossomos homólogos são separados. Na prometáfase II, os microtúbulos se ligam a cinetócoros individuais de cromátides irmãs. Na anáfase II, as cromátides irmãs são separadas.

Na telófase II, os cromossomos chegam a pólos opostos e começam a desconhecer. Envelopes nucleares se formam ao redor dos cromossomos. A citocinese separa as duas células em quatro células haplóides geneticamente únicas.

Neste ponto, os núcleos nas células recém-produzidas são haploides e possuem apenas uma cópia do conjunto único de cromossomos. As células produzidas são geneticamente únicas por causa da variedade aleatória de homólogos paternos e maternos e por causa da recombinação dos segmentos materno e paterno dos cromossomos – com seus conjuntos de genes – que ocorre durante o crossover.

Comparando Meiose e Mitose

A mitose e a meiose, ambas formas de divisão do núcleo em células eucarióticas, compartilham algumas semelhanças, mas também exibem diferenças distintas que levam a resultados muito diferentes. A mitose é uma divisão nuclear única que resulta em dois núcleos, geralmente divididos em duas novas células.

Os núcleos resultantes de uma divisão mitótica são geneticamente idênticos ao original. Eles têm o mesmo número de conjuntos de cromossomos: um no caso de células haploides e dois no caso de células diploides.

Por outro lado, a meiose é duas divisões nucleares que resultam em quatro núcleos, geralmente divididos em quatro novas células. Os núcleos resultantes da meiose nunca são geneticamente idênticos e contêm apenas um conjunto de cromossomos – isso é metade do número da célula original, que era diploide ( Figura ).

As diferenças nos resultados da meiose e da mitose ocorrem devido a diferenças no comportamento dos cromossomos durante cada processo. A maioria dessas diferenças nos processos ocorre na meiose I, que é uma divisão nuclear muito diferente da mitose.

Na meiose I, os pares de cromossomos homólogos tornam-se associados uns aos outros, são unidos, experimentam quiasmas e cruzamentos entre cromátides irmãs e se alinham ao longo da placa metafásica em tétrades com fibras fusiformes de pólos do fuso opostos ligados a cada cinetócoro de um homólogo em um tetrad. Todos esses eventos ocorrem apenas na meiose I, nunca na mitose.

Cromossomos homólogos se movem para pólos opostos durante a meiose I, então o número de conjuntos de cromossomos em cada núcleo a ser reduzido de dois para um. Por esse motivo, a meiose I é referida como uma divisão de redução . Não existe tal redução no nível de ploidia na mitose.

Meiose II é muito mais análogo a uma divisão mitótica. Neste caso, os cromossomas duplicados (apenas um conjunto deles) alinham-se no centro da célula com kinetochores divididos ligados a fibras de fuso de pólos opostos. Durante a anáfase II, como na anáfase mitótica, os cinetócoros se dividem e uma cromátide irmã é puxada para um pólo e a outra cromátide-irmã é puxada para o outro pólo.

Se não fosse pelo fato de haver cruzamentos, os dois produtos de cada divisão da meiose II seriam idênticos como na mitose; em vez disso, são diferentes porque sempre houve pelo menos um cruzamento por cromossomo. A meiose II não é uma divisão de redução porque, embora haja menos cópias do genoma nas células resultantes, ainda há um conjunto de cromossomos, como havia no final da meiose I.

Células produzidas por mitose funcionarão em diferentes partes do corpo como parte do crescimento ou substituição de células mortas ou danificadas. Eles podem até estar envolvidos na reprodução assexuada em alguns organismos. As células produzidas pela meiose em um organismo diploide dominante, como um animal, só participarão da reprodução sexual.

Esta ilustração compara a meiose e a mitose. Na meiose, há dois ciclos de divisão celular, enquanto há apenas um ciclo de divisão celular na mitose. Tanto na mitose quanto na meiose, a síntese de DNA ocorre durante a fase S. A sinapse de cromossomos homólogos ocorre na prófase I da meiose, mas não ocorre na mitose. O cruzamento dos cromossomos ocorre na prófase I da meiose, mas não ocorre na mitose. Pares homólogos de cromossomos se alinham na placa metafásica durante a metáfase I da meiose, mas não durante a mitose. Cromátides irmãs alinham-se na placa metafásica durante a metáfase II da meiose e metáfase da mitose. O resultado da meiose são quatro células filhas haploides, e o resultado da mitose são duas células filhas diplóides.
Meiose e mitose são precedidas por uma rodada de replicação do DNA; entretanto, a meiose inclui duas divisões nucleares. As quatro células-filhas resultantes da meiose são haplóides e geneticamente distintas. As células filhas resultantes da mitose são diplóides e idênticas à célula parental.

Resumo da seção

A reprodução sexual requer que os organismos diploides produzam células haploides que podem se fundir durante a fertilização para formar descendentes diploides. O processo que resulta em células haploides é chamado meiose.

Meiose é uma série de eventos que organizam e separam os cromossomos em células filhas. Durante a interfase da meiose, cada cromossomo é duplicado. Na meiose, existem dois ciclos de divisão nuclear, resultando em quatro núcleos e, geralmente, quatro células-filhas haploides, cada uma com metade do número de cromossomos da célula-mãe.

Durante a meiose, a variação nos núcleos-filhos é introduzida devido ao cruzamento na prófase I e ao alinhamento aleatório na metáfase I. As células produzidas pela meiose são geneticamente únicas.

Meiose e mitose compartilham semelhanças, mas têm resultados distintos. As divisões mitóticas são divisões nucleares únicas que produzem núcleos-filhos geneticamente idênticos e possuem o mesmo número de conjuntos de cromossomos que a célula original.

As divisões meióticas são duas divisões nucleares que produzem quatro núcleos-filhos geneticamente diferentes e possuem um conjunto de cromossomos em vez dos dois conjuntos que a célula-mãe tinha. As principais diferenças entre os processos ocorrem na primeira divisão da meiose.

cromossomos homólogos se separam em diferentes núcleos durante a meiose, causando uma redução do nível de ploidia. A segunda divisão da meiose é muito mais semelhante a uma divisão mitótica.

Referências:

Glossário

Quiasmas
(singular = quiasma ) a estrutura que se forma nos pontos de cruzamento depois que o material genético é trocado
atravessando
(também, recombinação) a troca de material genético entre cromossomos homólogos resultando em cromossomos que incorporam genes de ambos os pais do organismo formando células reprodutivas
fertilização
a união de duas células haploides tipicamente de dois organismos individuais
interkinesis
um período de descanso que pode ocorrer entre a meiose I e a meiose II; não há replicação de DNA durante a interquinésia
meiose I
o primeiro ciclo de divisão celular meiótica; referido como divisão de redução porque as células resultantes são haplóides
meiose II
o segundo ciclo de divisão celular meiótica após a meiose I; as cromátides irmãs são separadas umas das outras e o resultado são quatro células haplóides únicas
recombinante
descrevendo algo composto de material genético de duas fontes, como um cromossomo com segmentos maternos e paternos do DNA
divisão de redução
uma divisão nuclear que produz núcleos-filhos, cada um tendo metade do número de conjuntos cromossômicos que o núcleo parental; meiose I é uma divisão de redução
célula somática
todas as células de um organismo multicelular, exceto as células formadoras de gametas
sinapsis
a formação de uma estreita associação entre cromossomos homólogos durante a prófase I
tétrade
dois cromossomos homólogos duplicados (quatro cromátides) unidos por quiasmas durante a prófase I

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