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11.1A: Introdução à Meiose - Biologia

11.1A: Introdução à Meiose - Biologia


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Meiose é a divisão nuclear de células diplóides em células haplóides, que é uma etapa necessária na reprodução sexual.

objetivos de aprendizado

  • Descreva a importância da meiose na reprodução sexuada

Pontos chave

  • A reprodução sexual é a produção de células haplóides e a fusão de duas dessas células para formar uma célula diplóide.
  • Antes que a reprodução sexual possa ocorrer, o número de cromossomos em uma célula diplóide deve diminuir pela metade.
  • A meiose produz células com metade do número de cromossomos da célula original.
  • As células haplóides usadas na reprodução sexuada, os gametas, são formadas durante a meiose, que consiste em uma rodada de replicação cromossômica e duas de divisão nuclear.
  • Meiose I é a primeira rodada da divisão meiótica, enquanto a meiose II é a segunda rodada.

Termos chave

  • haplóide: de uma célula com um único conjunto de cromossomos desemparelhados
  • gameta: uma célula reprodutiva, masculina (espermatozóide) ou feminina (óvulo), que possui apenas metade do número normal de cromossomos
  • diplóide: de uma célula, tendo um par de cada tipo de cromossomo, um do par sendo derivado do óvulo e o outro do espermatozóide

Introdução: Meiose e Reprodução Sexual

A capacidade de reproduzir em espécie é uma característica básica de todas as coisas vivas. Em espécie significa que a descendência de qualquer organismo se parece muito com seus pais. A reprodução sexual requer fertilização: a união de duas células de dois organismos individuais. As células haplóides contêm um conjunto de cromossomos. As células que contêm dois conjuntos de cromossomos são chamadas diplóides. O número de conjuntos de cromossomos em uma célula é chamado de nível de ploidia. Se o ciclo reprodutivo deve continuar, então a célula diplóide deve de alguma forma reduzir seu número de conjuntos de cromossomos antes que a fertilização possa ocorrer novamente ou haverá uma duplicação contínua no número de conjuntos de cromossomos a cada geração. Portanto, a reprodução sexual inclui uma divisão nuclear que reduz o número de conjuntos de cromossomos.

A reprodução sexual é a produção de células haplóides (gametas) e a fusão (fertilização) de dois gametas para formar uma única célula diplóide chamada zigoto. Todos os animais e a maioria das plantas produzem esses gametas, ou óvulos e espermatozóides. Na maioria das plantas e animais, por meio de dezenas de rodadas de divisão celular mitótica, essa célula diplóide se desenvolverá em um organismo adulto.

As células haplóides que fazem parte do ciclo reprodutivo sexual são produzidas por um tipo de divisão celular chamada meiose. A meiose emprega muitos dos mesmos mecanismos da mitose. No entanto, o núcleo inicial é sempre diplóide e os núcleos que resultam no final de uma divisão celular meiótica são haploides, de modo que as células resultantes têm metade dos cromossomos do original. Para atingir essa redução nos cromossomos, a meiose consiste em uma rodada de duplicação de cromossomos e duas rodadas de divisão nuclear. Como 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, o processo principal e as etapas são designados com um "I" ou um "II". Assim, a meiose I é a primeira rodada da divisão meiótica e consiste na prófase I, prometáfase I e assim por diante. Meiose II, a segunda rodada da divisão meiótica, inclui prófase II, prometáfase II e assim por diante.


Introdução

Todos os organismos de uma espécie possuem igual número de cromossomos em suas células, presentes na forma de pares. Cada par é homólogo contendo dois cromossomos idênticos, exceto os cromossomos sexuais que são diferentes em homens e mulheres.

Em organismos que se reproduzem por meio da reprodução sexuada, o novo organismo é desenvolvido a partir de uma única célula chamada zigoto. Este zigoto é formado após a fusão de uma célula de cada um dos pais. Para garantir que o mesmo número de cromossomos seja transferido para a próxima geração como o presente nos pais, o material nuclear deve ser primeiro dividido em duas metades antes da fusão das células.

Essas células que participam da reprodução sexual são chamadas de gametas e o processo que divide os cromossomos em duas metades é chamado de meiose. É um tipo de divisão celular em que uma célula-mãe é dividida em quatro células-filhas, cada uma com metade do número de cromossomos em comparação com a célula-mãe. A meiose só é vista em organismos que se submetem à reprodução sexuada. Só ocorre em células que participam ativamente da reprodução sexual, ou seja, gametas.

Neste artigo, estudaremos diferentes fases da meiose, seu significado no corpo humano e sua diferença com a mitose.


Introdução à Meiose

Os alunos começam classificando cartões para delinear o processo de meiose, incluindo o emparelhamento de cromossomos homólogos e o crossing over, seguido por duas divisões, resultando em quatro células haplóides. Flashcards online, uma atividade de PowerPoint e um teste ajudam a consolidar o aprendizado das etapas da meiose. Esta lição termina com uma curta atividade prática usando argila de modelagem para ilustrar como o cruzamento aumenta a variação.

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Notas rápidas sobre meiose

Todo organismo que se reproduz sexualmente é caracterizado por outro tipo de divisão celular ocorrendo na linha germinativa, onde o número de cromossomos sofre redução. Essa divisão ocorre nos órgãos masculinos e femininos das flores nas plantas e nas gônadas dos animais.

Na meiose, a interfase única é seguida por duas divisões nucleares - Meiose-I e Meiose-II. Meiose I é a divisão reducionista e Meiose-II é a divisão equacional (Fig. 5.3A).

Nota # 2. Divisões de meiose:

A primeira divisão meiótica consiste em quatro estágios - Prófase I, Metáfase I, Anáfase I e Telófase I (Fig. 5.3B).

A meiose I tem uma prófase prolongada que é dividida em cinco subfases, a saber, leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno e diacinese.

Na prófase da meiose, lep & shitoteno é o primeiro estágio em que os cromossomos aparecem como fios estreitos muito longos. É precedido e evitado pela fase & # 8216S & # 8217 na interfase, onde ocorre a replicação do DNA. Os fios de leptoteno parecem aparentemente únicos, embora sejam de natureza dupla. Nesse estágio, o nucléolo é muito distinto e todo o núcleo parece ser de natureza convoluta.

No zigoteno, dois cromossomos homólogos, um derivado da mulher e o outro do pai masculino, permanecem emparelhados ao longo do comprimento do cromossomo em cada locus gênico. O processo de sinapsis onde cromossomos homólogos e shysomes se juntam, caracteriza a fase.

Ao microscópio eletrônico, pode-se observar o complexo sinaptonemal, que é uma estrutura em várias camadas, tendo um eixo central com elementos axiais em ambos os lados. A formação do complexo sinaptomal é uma evidência de emparelhamento homólogo em segmentos homólogos.

Os cromossomos homólogos que formam os bivalentes podem ser claramente observados no paquiteno devido à contração dos segmentos cromossômicos. Os fios cromossômicos com os cromossomos são distintos no paquiteno e cada bivalente aparece como uma estrutura de quatro fios, já que a divisão longitudinal de cada cromossomo é distinta.

Durante esta fase, o intercâmbio de fragmentos entre conjuntos paternos e maternos de cromossomos e shysomes ocorre através de um processo conhecido como cross & shying ever. A quebra e a reunião dos segmentos são alcançadas durante esta fase e dois cromossomos e shysomes assim originados contêm segmentos intercambiados.

Das duas cromátides presentes em cada cromossomo, uma representa o componente do gene original (parental) e a outra é recom & tímida (Fig. 5.4). Durante a fase de paquiteno, devido ao cruzamento e intercâmbio de segmentos entre cromossomos homólogos, observa-se quiasma ou estrutura em forma de cruz, que é o sinal visível do cruzamento.

No paquiteno da meiose, a estrutura do cromossomo foi amplamente estudada por citologistas de plantas. No milho, os pares de cromossomos e shysomes de paquiteno têm sido utilizados como índices de homo e shylogia entre cromossomos adjacentes e clarificação de regiões heterocromáticas e eucromáticas.

O próximo estágio da meiose é o diplóteno, onde os bivalentes são distintos e contraídos. Durante essa fase, o quiasma de cada bivalente sofre terminalização, ou seja, o movimento de dois cromossomos homólogos para as duas extremidades. O número de cromossomos biva e shylents pode ser totalmente estudado, incluindo aqueles que estão quase terminais.

Durante esta fase da prófase, devido à contração cromossômica, eles são muito distintos como estrutura bivalente visível.

A próxima fase é a diacinese, onde os quiasmas são quase totalmente terminalizados e os dois cromossomos permanecem juntos por seu quiasma terminal extremo.

O fim da diacinese marca o fim da prófase e o início da primeira metáfase meiótica. Esta fase é caracterizada pelo desaparecimento da membrana nuclear e do nucléolo. A estrutura do fuso é formada exatamente como a mitose e as fibras do fuso são quase idênticas em sua estrutura e função às da mitose.

Os bivalentes organizam-nos e estantes no equador. Os cromossomos apontam para a direção oposta dos pólos e os quiasmas ficam na região equatorial. Durante esta fase, os bivalentes sofrem um máximo de encurtamento e encurtamento e condensação.

Na anáfase seguinte, isto é, na Anáfase I, os centrômeros homólogos movem-se na direção oposta do pólo. O centrômero de cada cromossomo permanece intacto. O cromossomo sendo separado, não há quiasma neste estágio.

A anáfase i é seguida pela sucessão da telófase I, na qual cada conjunto de cromossomos atinge os dois pólos diferentes. Como dois cromossomos de um bivalente vão para dois pólos diferentes, cada núcleo filho contém metade do número de cromossomos. Por exemplo, em Oryza sativa o cromossomo somático num & shyber é 2n = 24 e o núcleo filho após a primeira divisão meiótica contém 12 cromossomos.

A primeira divisão da meiose é seguida pelo segundo ciclo de divisão dos mesmos estágios, nomeadamente & # 8211 Prófase-II, Metáfase-II, Anáfase-II e Telófase-II como na mitose (Fig. 5.3C). Após a primeira divisão meiótica reducionista, também denominada divisão heterotípica, formam-se os diads, contendo núcleos filhos com metade do número de cromossomos da célula-mãe, e entram na divisão homotípica.

Durante a prófase II, os cromossomos se condensam e são compostos por duas cromátides & # 8211, uma parental e a outra recombinante. Como tal, durante a metáfase bem-sucedida e tímida, ou seja, a metáfase-II, cada cromo e tímido se organiza no equador. A separação mitótica típica de duas cromátides ocorre na anáfase-II.

Assim, após a telófase II, as tétrades originadas de diádios resultam em quatro células (gametas / esporos) contendo haplóides ou metade do número de cromossomos.

A divisão mitótica ocorre nos núcleos dos esporos haplóides em plantas que, em última análise, dão origem a gametas contendo apenas um conjunto de cromossomos ou haplóides. Quando os dois gametas masculinos e femininos se unem, cada um sendo haplóide, o zigoto é formado com um conjunto diplóide de cromossomos e shimossomas.

Em toda a organização do corpo, a divisão equacional é a regra seguida pela separação reducionista durante a formação das células germinativas.

Significado da Meiose I e Meiose II:

Meiose I é a divisão reducionista (o número de cromossomos e tímidos é reduzido à metade com a segregação de alelos), enquanto a meiose-II é a divisão equacional (o número de cromossomos permanece o mesmo).

Na meiose I, a separação do par homólogo de cromossomos ocorre em duas células, enquanto na meiose II, as duas cromátides de cada cromossomo se separam e entram em duas células diferentes, cada uma com um conjunto haploide de cromossomos com uma única cromátide, conforme representado na Fig. 5.5 UMA.

Além disso, o processo de cruzamento na meiose I entre as duas cromátides não irmãs dos cromossomos parentais resulta em uma nova combinação alélica ou recombinação genética. Assim, cada cromossomo tem uma cromátide parental e uma cromátide recombinante.

Embora a segregação de alelos ocorra na meiose I, a segregação completa de alelos ocorre apenas após a meiose II. Na Fig. 5.5B, a segregação de Aa alle e shyles ocorre durante a meiose I, mas não dos alelos Bb. Os alelos Bb segregam apenas após a meiose II. Portanto, a meiose I é parcialmente reducionista e parcialmente equacional, assim como a meiose II é parcialmente equacionária e parcialmente reducionista.

Nota # 3. Importância da meiose:

A meiose é uma parte lógica e necessária no ciclo de vida dos órgãos de reprodução sexual e tímidos, uma vez que leva à formação de gametas ou células sexuais, capazes de se engajar na fecundação. Esses gametas são células haplóides possuindo apenas um membro de cada par homólogo.

A meiose é concomitante à duplicação do número de cromossomos devido à fusão gamética. Os gametas formados como resultado da meiose são haplóides e o zigoto formado por sua fusão é diplóide. Assim, é o único meio de restaurar o número cromossômico, característico da espécie.

A meiose permite novas combinações de material genético. Durante o cruzamento, os fatores hereditários de pais masculinos e femininos se misturam devido à quebra e troca de cromátides no paquiteno. Assim, os gametas produzidos não são todos iguais, mas com combinações variáveis ​​de genes.

A segregação aleatória dos cromossomos paternos e maternos e os novos alinhamentos de genes neles resultantes do crossing over garantem variações genéticas na população. Essa variabilidade herdada leva à evolução dos organismos.

Complexo Sinaptonemal:

De acordo com Moses (1955), o complexo sinaptonemal é uma estrutura organizada de fila e tímidos entre os cromossomos pareados nos estágios de zigoteno e paquiteno da meiose, ou seja, a expressão morfológica do cromossomo sinapses.

No final do zigoteno, ocorre o contato entre um par de cromossomos homólogos dos pais e o emparelhamento é exato e ponto a ponto. O processo é conhecido como sinapsis e isso provavelmente se deve à existência de forças de atração mútuas específicas entre os cromossomos homólogos, conhecidas como força sináptica.

Nota # 4. Ultraestrutura da meiose:

Em corte transversal, pode ser observado que o complexo sinaptonemal é uma estrutura semelhante a uma fita achatada (Fig. 5.6a). Sob o microscópio eletrônico, o complexo sinaptonemal aparece consistindo de fitas paralelas densas que se encontram em um único plano que são curvas e são torcidas ao longo de seu eixo. Estes são flanqueados pela cromatina.

A distância entre os cromossomos homólogos e shysomes é considerável em formas moleculares, mais: de 200 nm das três linhas densas & # 8211 o elemento cen & shytral é de proeminência variável, enquanto os dois braços laterais são muito densos. O elemento central também pode aparecer como uma longa barra tripartida com conexões transversais em forma de escada (Fig. 5.6b).

Os braços laterais variam em largura em várias espécies. Eles são formados por grânulos grossos de elétrons densos ou fibras. Esses braços são unidos aos cromossomos adjacentes por finas fibrilas. Os elementos laterais mostram subdivisões em dois componentes longi e shytudinal.

Séries de laços laterais de cromatina surgem de elementos laterais (Fig. 5.6c). Esses loops se fundem na linha média para formar o elemento central e central. O complexo sinaptonemal está ligado em ambas as extremidades, por meio de seus elementos laterais, à superfície interna da membrana nuclear.

Nota # 5. Função da meiose:

O complexo sinaptonemal é considerado como pré-requisito para a formação e cruzamento do quiasma (Meyer). Moses inferiu que pode servir à formação de quiasmas, facilitando a sinapsis eficaz, mantendo o emparelhamento no estado fixo e fornecendo uma estrutura estrutural dentro da qual a recombinação molecular pode ocorrer.

King sugeriu que o complexo sinaptonemal pode orientar as cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos de uma maneira que facilita as trocas induzidas enzimaticamente entre suas moléculas de DNA. Coming & amp Okada sugeriu que o complexo sinaptonemal puxa os cromossomos homólogos para uma associação aproximada entre si.



Comentários:

  1. Weardleah

    Tudo sobre um e tão infinito

  2. Etchemin

    Notável, o pensamento muito valioso



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