Iván Ferrer Rodríguez, Ph.D. Catedrático Meiosis y el ciclo de vida sexual Capítulo 13 Reece, Urry, Cain, Wasserman, Minorsky, Jackson, 2009 Campbell Biology 9th Edition

Objetivos Semejanza entre familiares  El propósito de esta

unidad es estudiar el proceso de meiosis y el ciclo de vida sexual.

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Capítulo 12

Meiosis y el ciclo de vida sexual

• ¿Qué significa herencia?

3

Unidad 2

 ¿Qué significa genética?

Meiosis y el ciclo de vida sexual • Herencia es la transmisión de una característica de una

generación a otra, de los padres a los hijos, pero nunca los progenitores y la progenie son idénticos porque hay variación genética.

• Genética es el estudio de la herencia y las variaciones

hereditarias.

• Tiene impacto en:  Medicina  Manufactura de alimentos  Manipulación del DNA implica un problema ético y

social

4

Unidad 2

Meiosis y el ciclo de vida sexual

5

Unidad 2

Meiosis y el ciclo de vida sexual http://www.esencialnatura. com/?p=2458

6

Unidad 2

Terapia génetica

Manipulación genética

7

Unidad 2

Manipulación genética

8

Unidad 2

Manipulación genética

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Unidad 2

!Tienes los ojos de tu padre! • ¿Qué significa esta

expresión?

• ¿Será acaso que el padre

le donó los ojos?

• ¿El padre está ciego

porque no tiene ojos?

• ¿Qué es lo que el hijo

tiene del padre?

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Unidad 2

!Tienes los ojos de tu padre!  ¿Qué es lo que el hijo tiene del padre? Lo que heredó.  Heredamos miles de genes del padre y miles de genes de

la madre, éstos constituyen el genoma.  Los genes son segmentos de DNA, secuencias específicas

de nucleótidos en el DNA.  Repasar los siguientes términos: DNA, macromolécula,

polímero, monómero y la Figuras 5.26 y 5.27.

11

Unidad 2

!Tienes los ojos de tu padre!  La información heredada es pasada de los padres a los

hijos en forma de código.

12

Unidad 2

!Tienes los ojos de tu padre!  La información heredada es pasada de los padres a los

hijos en forma de código Trabajo de grupo #1  Analice la siguiente palabra: carro  ¿Qué le viene a la mente?  Tienen un minuto

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Unidad 2

!Tienes los ojos de tu padre! • La información heredada es pasada de los padres a los

hijos en forma de código

• Analice la siguiente palabra: carro

• ¿Qué le viene a la mente?

• ¿En que se parece un carro a la palabra carro? • No se parecen en nada. Sin embargo, para usted una (la

palabra carro) significa la otra (la imagen del carro).

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Unidad 2

¿Cómo se hereda la información? • La información contenida en los genes que se heredan del

padre codifican para: • • • • •

El color de la piel u ojos La forma de los ojos o nariz La estatura Forma de las orejas Características similares a las del padre

• La transmisión de las características depende de que el

DNA (A, T, G, C) se pueda replicar (el padre no se puede quedar sin sus genes).

• En los animales y las plantas, las células que pasan los

genes de una generación a otra son los gametos.

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Unidad 2

¿Cómo se hereda la información?  Los gametos (óvulo y espermatozoide) son las células

sexuales que permiten que ocurra reproducción sexual.

 El DNA de la célula eucariota está dividido en

cromosomas en el núcleo.

 Los seres humanos tienen los siguientes cromosomas: • 46 en las células somáticas (células del cuerpo). • 23 en las células sexuales (óvulos y espermatozoides).

 Un cromosoma puede tener cientos o miles de genes.  La región del cromosoma donde se localiza el gene se

conoce como el locus.

16

Unidad 2

¿Cómo se hereda la información? Locus genético

17

Locus Audi

Unidad 2

¿Cómo se hereda la información? Locus genético

18

Cromosoma

Unidad 2

Reproducción asexual de la hidra  Animal acuático multicelular

simple que se reproduce por gemación (asexualmente).

 El nuevo individuo se

desprende del padre.

 Reproducción asexual

implica que un solo individuo es el padre y pasa a la progenie una copia de todos sus genes.

 La progenie es idéntica al

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Unidad 2

padre, no hay variación entre padre e hijo, excepto si hay mutaciones.

¿Cómo compran la reproducción sexual y la asexual?  Mutación es un cambio

en la secuencia de nucleótidos de un gen que genera diversidad genética.

 La reproducción asexual

resulta en la formación de un clono, un grupo de individuos que son idénticos genéticamente.

 La reproducción sexual

21

Unidad 2

resulta en mucha más variedad que la reproducción asexual.

Identifique los hijos de cada familia

Padres

Hijos

22

Unidad 2

En las dos familias:  Esta variación genética

que se observa entre padre e hijos se explicar a través del ciclo de vida sexual descrito en la Figura 13.6.  Ciclo de vida sexual es la

23

secuencia de etapas en el historial reproductivo de un organismo, desde la concepción hasta la producción de progenie, o sea de una generación a otra. Unidad 2

El ciclo de vida humano  Cada célula del cuerpo

contiene 23 pares de cromosomas:  22 pares de autosomas  1 par de cromosomas sexuales

 Estas células del cuerpo son

denominadas diploides.

 Diploide quiere decir que

tienen doble set de cromosomas.

 El estado diploide se

representa como 2n (2n=46) en células diploides humanas.

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Unidad 2

El ciclo de vida humano  Las células sexuales (óvulos y

espermatozoides) se producen en las gónadas (ovarios y testículos) mediante meiosis.

 En meiosis se reduce a la mitad

el número de cromosomas.

 Cada célula sexual o gameto

tiene 22 autosomas y un cromosoma del sexo X ó Y.

 En total, las células sexuales

tienen 23 cromosomas.

 Una célula con un solo set de 25

cromosomas se conoce como haploide. Unidad 2

El ciclo de vida humano  El número de cromosomas en

estado haploide se representa con la letra n (n=23 en células haploides humanas).

 La unión de los gametos se

llama fecundación o singamia.

 La célula que resulta se llama

cigoto y es diploide (2n=46).

 El cigoto pasa por mitosis hasta

producir un organismo multicelular.

 Los gametos NO se producen 26

por mitosis, lo hacen por meiosis.

Unidad 2

Tres ciclos de reproducción sexual

27

Unidad 2

Tres ciclos de reproducción sexual (a) Animales  Meiosis da origen a los gametos.  Los gametos son las únicas

células haploides.

 Los gametos se unen en

fecundación y dan origen a un cigoto diploide.

 El cigoto se reproduce por mitosis

y se forma un organismo multicelular diploide.

 En el organismo multicelular se 28

producen gametos mediante meiosis. Unidad 2

Tres ciclos de reproducción sexual (b) Mayoría de los hongos y algunas algas  Los gametos se unen para

formar un cigoto diploide (2n).

 El cigoto pasa por meiosis y da

origen a células haploides.

 Las células haploides pasan por

mitosis y dan origen a un organismo multicelular haploide.

 El organismo multicelular

haploide produce gametos mediante mitosis.

29

Unidad 2

Tres ciclos de reproducción sexual (c) Plantas y algunas algas  Incluye etapas multicelulares

haploides y diploides.

 La etapa diploide multicelular se

conoce como esporofito (2n).

 El esporofito pasa por meiosis y

produce células haploides (esporas).

 Las esporas se reproducen por

mitosis y originan un organismo multicelular haploide (gametofito).

30

Unidad 2

Tres ciclos de reproducción sexual (c) Plantas y algunas algas  El gametofito pasa por mitosis y

origina gametos.

 Los gametos se unen y se forma

un cigoto diploide.

 El cigoto diploide pasa por

mitosis y se convierte en un organismo multicelular diploide (esporofito).

31

Unidad 2

Ciclo de vida sexual en humanos  Células somáticas tienen 46

cromosomas observables en el microscopio de luz, desde la profase hasta anafase.

 Los cromosomas difieren en

tamaño, forma, posición del centrómero y patrón de bandas en tinciones.

 Hay dos cromosomas de

cada tipo y un par de cromosomas sexuales (X, Y).

 La representación visual se

conoce como cariotipo.

32

Unidad 2

Preparación de cariotipo humano ¿Cómo se hace un cariotipo?

33

Unidad 2

Preparación de cariotipo humano  Se toma una muestra de sangre, se centrifuga, se descarta

el sobrenadante, se añade una solución hipotónica y se mezcal con las células.

 Las células rojas (RBC) explotan, las células blancas (WBC)

se hinchan y sus cromosomas se dispersan.

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Unidad 2

Preparación de cariotipo humano  Se centrifuga la muestra para sedimentar las WBC, se

decanta el sobrenadante, se añade un fijador y se mezcla con las WBC.

 Se toma una gota de esta mezcla, se esparce en una

laminilla, se seca y se observa en el microscopio.

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Unidad 2

Preparación de cariotipo humano  Se observa la laminilla en el microscopio de luz compuesto

y se retratan los cromosomas.

 Los datos fotográficos se analizan en una computadora y

los cromosomas se arreglan en pares de acuerdo a su tamaño y forma.

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Unidad 2

Cariotipo femenino humano  La representación visual que uno obtiene es el cariotipo.  Cada cromosoma se observa como dos cromátidas

hermanas, pegadas por el centrómero.

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Unidad 2

Cariotipo masculino humano  Cada cromosoma y su par se conocen como cromosomas

homólogos, ambos tienen genes que codifican para la misma característica (e.i. color de ojos).

 Hay 22 pares de cromosomas conocidos como

autosomas.

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Cariotipo masculino humano  En cada par, uno viene del

padre y otro viene de la madre.

 Hay par de cromosomas

que NO son cromosomas homólogos (excepción).

 Hay un par de cromosomas

del sexo (X, Y):  Hembras: XX  Machos: XY

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Unidad 2

Meiosis: reducción en el número de cromosomas  Se parece a mitosis en:  Ocurre replicación de

los cromosomas.

 Tiene las mismas etapas:

profase, prometafase, metafase, anafase y telofase.

 Hay 2 divisiones celulares

consecutivas llamadas meiosis I y meiosis II.

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Unidad 2

Meiosis: reducción en el número de cromosomas  Se producen 4 células

haploides.

 Cada célula hija tiene la

mitad de los cromosomas de las células parentales.

41

Unidad 2

Meiosis: reducción en el número de cromosomas Interfase de meiosis I:  El par de cromosomas

homólogos se replica y cada uno aparece como dos cromátidas hermanas.

Meiosis I:  La célula se divide por

primera vez, separando los cromosomas homólogos.

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Unidad 2

Meiosis: reducción en el número de cromosomas

Meiosis II:  La célula se divide por

segunda vez, separando así las cromátidas hermanas.

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Unidad 2

Comparación entre mitosis y meiosis

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Unidad 2

Comparación entre mitosis y meiosis

45

Unidad 2

Comparación entre mitosis y meiosis

46

Unidad 2

Comparación entre mitosis y meiosis Meiosis I

Meiosis II

 ¿Cuántos cromosomas

 ¿Cuántos cromosomas

 ¿Cuántos cromosomas

 ¿Cuántos cromosomas

hay en la célula parental?

hay en las células hijas?

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Unidad 2

hay en la célula parental?

hay en las células hijas?

Comparación entre mitosis y meiosis 1) En meiosis hay dos divisiones celulares:

48

•

Meiosis I: profase (prometafase), metafase, anafase, telofase.

•

Meiosis II: profase II, metafase II, anafase II, telofase II.

•

Nota: El proceso de Meiosis II es prácticamente igual que el mecanismo de división de mitosis. Unidad 2

 Comparación: En mitosis

ocurre una sola división celular (profase, prometafase, metafase, anafase, telofase).

Comparación entre mitosis y meiosis 2) En Meiosis las células resultantes tienen la mitad del número de los cromosomas de la célula parental. • Comparación: En mitosis se producen células que tienen

el mismo número de cromosomas que la célula parental.

49

Unidad 2

Comparación entre mitosis y meiosis 3) En Meiosis se producen cuatro células que difieren entre ellas y que son diferentes de la célula parental.  Comparación: En mitosis se producen dos células

idénticas.

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Unidad 2

Hay una serie de aspectos que son características de meiosis 1) En profase I de meiosis, los cromosomas duplicados se reúnen con sus cromosomas homólogos: • Este proceso se llama sinapsis. • Las 4 cromátidas hermanas son visibles al microscopio

de luz en forma de tétradas.

• También se ve al microscopio de luz una región llamada

quiasma.

• Éstas son regiones de entrecruzamiento de cromátidas NO

hermanas de dos cromosomas homólogos.

51

Unidad 2

Hay una serie de aspectos que son características de meiosis 2) En metafase I de meiosis, el par de cromosomas homólogos (no los cromosomas individuales) se alinean en el plato de metafase.

52

Unidad 2

Hay una serie de aspectos que son características de meiosis 3) En anafase I de meiosis, las cromátidas hermanas NO se separan como en mitosis: • Éstas permanecen unidas y se van a la misma célula.

• Los que se separan son los cromosomas homólogos, no

las cromátidas hermanas.

53

Unidad 2

Comparación entre mitosis y meiosis: resumen

54

Unidad 2

¿Cómo se puede explicar la variación que observamos?

55

Unidad 2

¿Cómo se puede explicar la variación que observamos? Hay tres mecanismos que contribuyen a la variación genética: 1) Sorteo independiente de cromosomas

2) Entrecruzamiento 3) Fertilización al azar

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Unidad 2

1) Sorteo independiente de cromosomas  En este ejemplo hay dos

pares de cromosomas homólogos (2n=4; n=2).

 Hay un par de cromosomas

grande.

 Hay un par de cromosomas

pequeño.

 El color azul representa los

cromosomas parentales.

 El color rojo representa los

cromosomas maternales.

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Unidad 2

1) Sorteo independiente de cromosomas  ¿Cuántas combinaciones

son posibles en los gametos?

58

Unidad 2

1) Sorteo independiente de cromosomas  Hay 4 combinaciones

posibles en los gametos, dependiendo del arreglo de los cromosomas en el plato de metafase.

hay gametos con 2 combinaciones: • Combinación 1: 2

cromosomas paternales

• Combinación 2: 2

 Este arreglo de los

cromosomas en el plato de metafase ocurre al azar.

Posibilidad 1:  Los 2 cromosomas parentales quedan de un lado y los 2 maternales quedan del otro lado. 59

• En la 2da división meiótica,

Unidad 2

cromosomas maternales

1) Sorteo independiente de cromosomas • Combinación 3: tiene un

Posibilidad 2:  El cromosomas grande

parental y el cromosoma pequeño maternal quedan de un lado y el cromosoma grande maternal y el cromosoma pequeño paternal quedan del otro lado.

 En la segunda división

meiótica, se producen gametos con dos combinaciones de cromosomas.

60

Unidad 2

cromosoma paternal grande y un cromosoma maternal pequeño.

• Combinación 4: tiene un

cromosoma maternal grande y un cromosoma paternal pequeño.

1) Sorteo independiente de cromosomas  El # de combinaciones

posibles en los gametos se puede calcular con la fórmula 2n.

 n es el # de cromosomas

de un organismo en el estado haploide.

 En el ejemplo, 2n=4 y n=2.

 Combinaciones: 2n (22=4).  En humanos: 2n=46 y

n=23 (223 = ~8,000,000).

61

Unidad 2

 Ocho millones de

combinaciones posible para cada gameto.

2) Entrecruzamiento  En el sorteo independiente, cada

gameto recibe el cromosoma del padre o de la madre.

 En realidad, un gameto puede

recibir genes de ambos padre si ocurre entrecruzamiento en profase I.

 Los

cromosomas homólogos se alinean en el plato de metafase lado a lado en un proceso conocido como sinapsis y se observan las cuatro cromátidas hermanas juntas, a las que se les denomina tétradas.

62

Unidad 2

2) Entrecruzamiento  La sinapsis permite que haya

entrecruzamiento entre regiones homólogas de cromátidas NO hermanas.

 Esto es un mecanismo de

intercambio de material genético entre los cromosomas parentales y maternales.

 Las regiones donde se intercambia

el material genético se conocen como quiasma.

 El resultado final de este proceso es

cromosomas recombinantes.

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Unidad 2

3) Fertilización al azar  Hay ocho millones de

combinaciones posible en el óvulo (223).

 Hay ocho millones de

combinaciones posible en el espermatozoide (223).

 Cada cigoto es uno de 64

trillones de posibilidades (223 x 223).

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Unidad 2

Resumen

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Unidad 2