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GUIA N° 5 MEIOSIS - GAMETOGÉNESIS Y FECUNDACIÓN MEIOSIS La meiosis, un tipo especial de división nuclear que permite la reproducción sexual. Esta consiste en dos divisiones nucleares sucesivas, llamadas convencionalmente como Meiosis I y Meiosis II. La primera división meiótica, se caracteriza por ser de tipo reduccional, ya que de una célula madre diploide (2n) se obtienen dos células hijas haploides (n). Mientras que en la segunda división meiótica, consta de una división ecuacional, ya que las células hijas tienen el mismo número de cromosomas que la célula madre (como la división mitótica). Finalmente debemos entender que las únicas células que sufren el proceso meiótico son las de la línea germinal, es decir, aquellas que van a formar los gametos masculinos y femeninos. ETAPA DE LA MEIOSIS MEIOSIS I Figura 1: Meiosis

La meiosis I consiste en una etapa reduccional, por lo tanto tiene las fases de: Profase I, Metafase I, Anafase I Telofase I y citocinesis. . Profase I En esta fase suceden los acontecimientos más característicos de la meiosis. La envoltura nuclear se desorganiza al final, al mismo tiempo desaparece el nucléolo y se forma el huso. Pero sucede algo excepcional que en términos generales se puede señalar que: A) Los pares de cromosomas homólogos aparecen íntimamente unidos: bivalentes o tétradas. B) Los cromosomas homólogos intercambian segmentos de material genético, proceso denominado entrecruzamiento o crossing-over.

Figura 2: Meiosis Profase I. Metafase I Bivalentes, cada uno compuesto de dos cromosomas (cuatro cromátidas) se alinean en el plano de metafase. La orientación es al azar, con cada homólogo paterno en un lado. Esto quiere decir que hay un 50% de posibilidad de que las células hijas reciban el homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma. Figura 3: Meiosis I reduccional. Anafase I Cada miembro del par de cromosomas homologos migra al polo opuesto, determinado por la distribución al azar de la metafase I. Por lo tanto, se produce la separación de los cromosomas homólogos. Sin embargo, las dos cromátidas hermanas de cada homólogo no se separan como ocurre en la mitosis sino más bien permanecen juntas. Telofase I Las envolturas nucleares se pueden reformar, o la célula puede comenzar rápidamente meiosis II. Citocinesis o citodiéresis Análoga a la mitosis dónde dos células hijas completas se forman. MEIOSIS II Esta etapa se denomina ecuacional debido a que se reparten las dos cromátidas hermanas recombinadas en las células hijas. Esta etapa es más parecida a la mitosis.

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Profase II Durante la Profase II, la membrana nuclear (si se formó durante la Telofase I) se disuelve, y aparecen las fibras del huso, al igual que en la profase de la mitosis. La Meiosis II es muy similar a la mitosis. Metafase II La Metafase II es similar a la de la mitosis, con los cromosomas en el plano ecuatorial y las fibras del huso adhiriendose a las caras opuesta de los centrómero en la región del cinetocoro. Anafase II Durante la Anafase II, el centrómero se divide y las entonces cromátidas, ahora cromosomas, son segregadas a los polos opuestos de la célula.

Figura 4: Meiosis II ecuacional.

Telofase II La Telofase II es idéntica a la Telofase de la mitosis. La citocinésis separa a las células. IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA MEIOSIS La importancia de la meiosis radica en: A.- La reducción a la mitad del número cromosómico permite que la fecundación mantenga el número de cromosomas de la especie. B.- El apareamiento de los homólogos y el posterior “crossing-over” permite el intercambio de información genética. C.- Durante la anafase I y II se distribuyen los cromosomas maternos y paternos al azar, teniendo como consecuencia la diversidad genética. D.- El nuevo individuo hereda información genética única. Figura 5: Importancia de la meiosis. COMPARACIÓN ENTRE MEIOSIS Y MITOSIS Podemos determinar que la diferencia existente entre la mitosis y la meiosis es que: A.- La mitosis se lleva a cabo sólo en células somáticas (2n), dando como resultado la formación de células idénticas. B.- La meiosis sólo se presenta en células germinales que formarán los gametos (1n) y en esta ocurre recombinación génica. ANOMALÍAS NUMÉRICAS Y ESTRUCTURALES EN LA MEIOSIS Durante la meiosis debe ocurrir la correcta separación de los cromosomas, en caso contrario se pueden presentar diferentes anomalías tales como: La no disyunción cromosómica: Consiste en la falta de separación de cromosomas homólogos o en cromátides hermanas; se presenta durante la primera o la segunda división meiótica de las células germinales y puede afectar a cromosomas autosómicos y a los cromosomas sexuales. Las células hijas pueden recibir 24 o 22 cromosomas, en lugar de recibir 23 cada una; de esta manera al ocurrir la fecundación con un gameto normal se produce un individuo con 47 cromosomas (trisomía) o con 45 cromosomas (monosomía). GAMETOGÉNESIS La Meiosis es parte de un proceso mayor llamado Gametogénesis, la cual ocurre en las gónadas y tiene por objetivo la formación de gametos haploides, por lo tanto la gametogénesis y por ende la meiosis ocurren solamente en células germinales localizadas en las gónadas de los organismos sexuados. También se puede mencionar que este proceso mediante el cual las células diploides experimentan meiosis para producir gametos haploides es altamente diferenciado y especializado. Existe una gametogénesis femenina llamada Ovogénesis y una gametogénesis masculina, la Espermatogénesis. La gametogénesis masculina, o espermatogénesis, da lugar a los espermatozoides, y la gametogénesis femenina, u ovogénesis, da lugar a la formación de ovocitos (en la especie humana) u óvulos (en otras especies).

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ESPERMATOGÉNESIS La espermatogénesis es el proceso de formación y diferenciación de los espermatozoides o gametos masculinos a partir de células germinales primordiales llamadas espermatogonias. Se lleva a cabo en los túbulos seminíferos y se divide en tres fases: proliferativa, meiótica y espermiogénesis o espermiohistogénesis. Las células germinales se distribuyen ordenadamente dentro del túbulo seminífero, según su estado de maduración, desde las espermatogonias más indiferenciadas, que se ubican en la base del túbulo, hasta los espermatozoides maduros, que están ubicados hacia la luz del túbulo. A medida que se desarrollan, quedan en el lumen. Estas células germinales están insertas en el citoplasma de las células de Sertolí, de las que reciben nutrientes y diversos factores necesarios para su maduración, y en el intersticio, entre los túbulos, hay células de Leydig, productoras de testosterona, hormona fundamental para mantener los caracteres sexuales masculinos. OVOGÉNESIS Este proceso se desarrolla en los ovarios y consiste en la formación de los gametos femeninos haploides, denominados ovocitos. Comienza antes del nacimiento y dura toda la vida reproductiva de la mujer. En la ovogénesis se pueden distinguir tres etapas: multiplicación, crecimiento y maduración. CARACTERÍSTICAS DEL OVOCITO Es una célula haploide que carece de movilidad propia, es decir, se desplaza en función de los movimientos de contracción y dilatación de los oviductos y útero. Además, los oviductos poseen pequeños cilios en sus paredes, los cuales facilitan la movilidad de esta célula. Son producidos al interior de cada ovario en dos etapas, durante el desarrollo embrionario de la mujer, quedando detenida su formación hasta la pubertad y reanudando el proceso a partir de este momento, una vez al mes en cada fecha de ovulación.

Figura 10: Ovocito.

Es una célula grande en tamaño, respecto a otras células y a su homólogo masculino (espermatozoide), lo que le permite poseer gran cantidad de estructuras celulares productoras de energía (mitocondrias) y servir como almacén energético. Posee 3 capas celulares protectoras, la cuales son sobrepasadas por los espermatozoides durante la fecundación: la corona radiada, la más externa formada por células que nutren al ovocito, la zona pelúcida, intermedia, formada por proteínas encargadas de reconocer a los espermatozoides, y la membrana plasmática del ovocito, la cual es sobrepasada solamente por un espermatozoide. CARACTERÍSTICAS DEL ESPERMATOZOIDE Es una célula haploide con gran movilidad ya que está dotada de un flagelo. Al poseer esta capacidad es una célula que requiere gran cantidad de energía, por lo que está equipada de muchísimas estructuras celulares productoras de energía (mitocondrias). Son producidos desde la pubertad del hombre hasta el momento de su muerte, en grandes cantidades, por lo que a diferencia de la mujer, los hombres estarán en constante producción de gametos.

Figura 11: Espermatozoide.

Es una de las células más pequeñas de las células humanas, carece de reservas energéticas y de la mayoría de las estructuras celulares (excepto núcleo y gran cantidad de mitocondrias). Posee una “cabeza” en la cual se encuentra una estructura denominada acrosoma, la cual contiene sustancias capaces de digerir la corona radiada, zona pelúcida y membrana plasmática del ovocito, y producir así la fecundación. EJERCICIOS PROPUESTOS 1. En el proceso meiótico, la metafase I se diferencia de la metafase II en que: I. En la metafase I hay duplicación de material genético y en la metafase II no se produce esta duplicación.

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II. En la primera los homólogos se encuentran apareados en el ecuador y en la segunda sólo se ven cromosomas sin aparear y en menor número. III. Los centríolos se ubican en los polos en ambas metafases. A) Sólo I

B) Sólo II

C) Sólo III

D) Sólo I y II

E) Sólo I y III

2. El entrecruzamiento de los cromosomas homólogos (crossing-over) se produce en: A) La profase mitótica. B) La profase de la segunda división meiótica. C) La metafase de la primera división meiótica. D) La profase de la primera división meiótica. E) La metafase de la segunda división meiótica. 3. La importancia de la meiosis radica en que: I. Mantiene del número de cromosomas de la especie y otorga variabilidad a la descendencia. II. Se produce el entrecruzamiento de los cromosomas homólogos. III. La combinación al azar de los cromosomas determina una gran variedad de gametos. A) Sólo I

B) Sólo III

C) Sólo I y II

D) Sólo II y III

E) I, II y III

4. La célula que termina la meiosis I es: A) 2n cromosomas y 4c ADN. B) n cromosomas y c ADN. C) n cromosomas y 2c ADN. D) 2n cromosomas y 2c ADN. E) 2n cromosomas y c ADN. 5. La variabilidad genética que aporta la meiosis se produce en: A) Profase II.

B) Metafase II.

C) Profase I.

D) Anafase I.

E) Anafase II.

6. El espermatozoide es una célula altamente especializada. ¿Qué cambios ocurren en la transformación de espermátidas a espermatozoides? I. Pérdida de gran parte del citoplasma. II. Formación del acrosoma. III. Formación del flagelo. A) Sólo I

B) Sólo II

C) Sólo III

D) Sólo II y III

E) I, II y III

7. Al comparar la ovogénesis con la espermatogénesis, es correcto que: I. La ovogénesis comienza en la vida intrauterina. II. Los gametos masculinos tienen la misma edad del varón. III. La espermatogénesis no presenta ciclicidad. A) Sólo I

B) Sólo II

C) Sólo III

D) Sólo I y II

E) Sólo I y III

8. ¿Qué diferencia(s) existe(n) entre la metafase de la mitosis y la metafase I de la meiosis? I. En la mitosis, los cromosomas se disponen alineados en el ecuador y en la meiosis, a ambos lados del ecuador. II. En la mitosis, las cromátidas hermanas migran a polos opuestos y en la meiosis, se separan los cromosomas homólogos. III. En la mitosis, el plano ecuatorial es paralelo al eje de los centríolos y en la meiosis, es perpendicular. A) Sólo I

B) Sólo II

C) Sólo III

D) Sólo I y II

E) Sólo II y III

9. La ovogénesis tiene como característica(s): I. Tener carácter cíclico. II. Termina sólo si hay fecundación. III. Tener una duración de años. A) Sólo I

B) Sólo II

C) Sólo III

D) Sólo I y II

E) I, II y III

10. En relación con los ovogonios es correcto que: I. Corresponden a una generación diploide. ii. Realizan división celular por meiosis. iii. Experimentan aumento de volumen celular. A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo I y III D) Sólo II y III E) I, II y III 11. La figura siguiente representa una célula que se divide por meiosis. El número diploide de cromosomas, la cantidad de cromosomas homólogos y el número de cromátidas es respectivamente

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A) 8- 4- 8 B) 4- 8- 8 C) 8- 8- 4 D) 4- 2- 8 E) 4- 2- 4 12. Teniendo en cuenta que en la especie humana las células diploides tienen 46 cromosomas (2n=46), ¿cuántos cromosomas y cuántas cromátidas tendrá una célula en la profase II de la meiosis? A) 46 cromosomas y 23 cromátidas. B) 23 cromosomas y 23 cromátidas. C) 46 cromosomas y 96 cromátidas. D) 23 cromosomas y 46 cromátidas. E) 46 cromosomas y 46 cromátidas. 13. En una especie 2n= 30 cromosomas, es correcto afirmar que: I. El material genético de las células hijas luego de la mitosis es 2n= 30 y luego de la meiosis es de n= 15. II. El número de células hijas luego del proceso de meiosis es 2. III. El material de la profase mitótica es 2n= 30 y en la profase I meiótica se organiza en 15 pares de cromosomas homólogos. IV. El material de la anafase mitótica está contenido en 30 cromátidas en cada polo y en anafase I meiótica, en 15 cromosomas en cada polo. A) Sólo I y II B) Sólo I y III C) Sólo II, III y IV D) Sólo I, III y IV E) I, II, III y IV 14. Durante la profase I del proceso de meiosis se dan los siguientes acontecimientos, que en orden secuencial son: 1. Desaparición de la carioteca. 2. Los cromosomas homólogos se emparejan. 3. Los cromosomas aparecen como delgados filamentos. 4. Los centríolos se encuentran duplicados. 5. Comienza a formarse el huso meiótico. 6. Intercambio de material entre cromosomas homólogos. A) 4- 3- 5- 2- 6- 1 B) 1- 2- 4- 6- 5- 3 C) 1- 2- 3- 6- 5- 4 D) 2- 1- 3- 6- 5- 4 E) 2- 3- 1- 6- 5- 4 15. La meiosis se diferencia de la mitosis en que: I. Se forman bivalentes o tétradas. II. Se puede producir el fenómeno de crossing- over. III. Se forman células con un contenido genético semejante. IV. Se producen células haploides. A) Sólo I y II B) Sólo II y III C) Sólo I, II y IV D) Sólo I, II y III E) Sólo II, III y IV 16.- ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s) en relación al proceso meiótico en la especie humana? I) En el hombre se inicia en la pubertad. II) En la mujer se reinicia al llegar a la pubertad. III) En la mujer, a diferencia del hombre, no finaliza sin fecundación. A) Sólo I. B) Sólo II. C) Sólo III. D) Sólo I y III. E) I, II y III. 17.- En una célula humana en meiosis a diferencia de una célula en mitosis se puede observar: I) Tétradas. II) Crossing-over. III) Cromosomas con dos cromátidas. A) Sólo I. B) Sólo II. C) Sólo III. D) Sólo I y II. E) I, II y III.

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