UNIVERSIDAD NACIONAL

Gentica Prctica

PRCTICA N 03MEIOSIS1. OBJETIVOS:

Al finalizar la presente prctica los alumnos estarn capacitados para:

Reconocer y diferenciar los estados fisiolgicos por los que atraviesan los cromosomas durante el proceso meitico en clulas animales.2. INTRODUCCIN

El xito de la reproduccin sexuada en el proceso evolutivo queda demostrado por su presencia desde niveles muy simples de complejidad de los organismos, como las levaduras, que son seres unicelulares, hasta los grupos de mayor complejidad de animales y plantas.

El mecanismo sexuado de reproduccin aparece junto con la diferenciacin del compartimiento nuclear en las clulas, (aparicin de la envoltura nuclear) y es simultneo con la organizacin del material gentico, (en este caso ya siempre ADN) en varias molculas, cada una de ellas organizada, asociada a protenas histnicas, en estructuras denominadas cromosomas.

La divisin especial que se produce en las clulas que originarn los gametos, llamada Divisin Meitica, es el eje del proceso de diferenciacin celular que culmina en las clulas que podrn formar un nuevo individuo de la especie, pues es durante esta doble divisin, con una sola duplicacin del material gentico, que se produce la reduccin del nmero cromosmico (de diploide a haploide), y el reordenamiento del material gentico procedente de cada uno de los progenitores.3. MARCO TERICO:

La meiosis es un proceso de divisin celular por el que a partir de una clula madre diploide (2n) se obtienen cuatro clulas hijas haploides (n).

Durante la meiosis se producen dos divisiones celulares consecutivas conocidas como meiosis I y meiosis II. La primera de las divisiones, que es ms compleja que la segunda, es una divisin reduccional en la cual se pasa de una clula diploide (con 2n cromosomas) a dos clulas haploides (con n cromosomas) cada una de ellas con 2n cromtidas. La segunda divisin es mucho ms sencilla y similar a una divisin mittica, y en ella a partir de las dos clulas haploides (n) anteriormente formadas se obtienen cuatro clulas haploides (n) con n cromtidas cada una de ellas.

Las nicas clulas que sufren el proceso meitico son las de la lnea germinal, es decir, aquellas que van a formar los gametos masculinos y femeninos. En la fotografa se pueden ver los conductos seminferos de los testculos con las clulas germinales.

FASES

Antes de comenzar la meiosis el material gentico de la clula sufre un proceso de replicacin (duplicacin del ADN), con lo que cada cromosoma pasa a tener dos cromtidas hermanas (las cromtidas hermanas son copias exactas entre s).

En esta fase tambin se produce un rejuvenecimiento del citoplasma y de los orgnulos celulares. Adems un pequeo porcentaje de los cromosomas (aproximadamente el 2%) queda sin replicarse.

A diferencia de lo que ocurre durante la mitosis, en este caso tras la fase de sntesis de ADN (S) no tiene lugar una fase G2, con lo que una vez concluida la fase S comienza directamente la divisin meitica.

PROFASE I

El cromosoma meitico se forma durante la primera etapa o Profase de la 1 divisin meitica, como resultado de la aproximacin y unin (apareamiento cromosmico), de los cromosomas homlogos (paterno y materno) de cada par cromosmico.

Leptoteno

Durante toda la profase I la membrana nuclear permanece inalterada.

En el leptoteno los cromosomas comienzan a condensarse pero mantienen sus telmeros unidos a la membrana nuclear.

A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeos engrosamientos denominados crommeros.

En este momento de la profase I slo es posible visualizar una de las dos cromtidas hermanas de cada cromosoma debido a que ambas se encuentran muy prximas entre s. No ser hasta el final de la profase I cuando se puedan empezar a distinguir las dos cromtidas hermanas de cada cromosoma.

En los cromosomas se puede apreciar un eje proteico que posteriormente tendr una gran importancia en el apareamiento de los cromosomas homlogos.

Zigoteno

Los cromosomas homlogos comienzan a acercarse hasta quedar apareados en toda su longitud. Los homlogos quedan finalmente apareados crommero a crommero.

La disposicin de los crommeros a lo largo del cromosoma parece estar determinado genticamente. Tal es as que incluso se utiliza la disposicin de estos crommeros para poder distinguir cada cromosoma durante la profase I meitica.

Los cromosomas homlogos se reconocen entre s gracias a que los telmeros de stos se encuentran anclados en regiones prximas de la membrana nuclear. Adems el eje proteico central observado en el leptoteno pasa a jugar un papel importante en el apareamiento de los homlogos al formar los elementos laterales del complejo sinaptonmico, una estructura proteica con forma de escalera formada por dos elementos laterales y uno central que se van cerrando a modo de cremallera y que garantiza el perfecto apareamiento entre homlogos.

En el apareamiento entre homlogos tambin est implicada la secuencia de genes de cada cromosoma, lo cual evita el apareamiento entre cromosomas no homlogos.

Adems durante el zigoteno concluye la replicacin del ADN (2% restante) que recibe el nombre de zig-ADN.

Paquiteno

Una vez que los cromosomas homlogos estn perfectamente apareados formando estructuras que se denominan bivalentes se produce el fenmeno de recombinacin gentica, esto es, el intercambio de material gentico entre los cromosomas homlogas de cada pareja.

La recombinacin gentica est mediada por la aparicin entre los dos homlogas de una estructura proteica de 90 nm de dimetro llamada ndulo de recombinacin. En l se encuentran las enzimas que median en el proceso de recombinacin.

Durante esta fase se produce una pequea sntesis de ADN, que probablemente est relacionada con fenmenos de reparacin de ADN ligados al proceso de recombinacin.

Diploteno

Los cromosomas continan condensndose hasta que se pueden comenzar a observar las dos cromtidas de cada cromosoma, por lo que a los bivalentes del paquiteno los podemos denominar ahora ttradas.

Adems en este momento se pueden observar los lugares del cromosoma donde se ha producido la recombinacin. Estas estructuras en forma de X reciben el nombre quiasmas.

En este punto la meiosis puede sufrir una pausa, como ocurre en el caso de la formacin de los vulos humanos. As, la lnea germinal de los vulos humanos sufre esta pausa hacia el sptimo mes del desarrollo embrionario y su proceso de meiosis no continuar hasta alcanzar la madurez sexual. A este estado de latencia se le denomina dictiotena.

Diacinesis

Esta etapa apenas se distingue del diploteno. Podemos observar los cromosomas algo ms condensados y los quiasmas.

El final de la diacinesis y por tanto de la profase I meitica viene marcado por la rotura de la membrana nuclear.

Durante toda la profase I continu la sntesis de ARN en el ncleo. Al final de la diacinesis cesa la sntesis de ARN y desaparece el nucleolo.

METAFASE I

Comienza con la rotura de la membrana nuclear.Se forma el huso acromtico a partir de los centrosomas que se colocan en los polos de la clula.Las parejas de cromosomas homlogos se unen al huso en el centro de la clula a travs de sus centrmeros.Los quiasmas son todava visibles

ANAFASE I

Los cromosomas homlogos se separan y se mueven hacia polos opuestos guiados por las fibras del huso. Como consecuencia desaparecen los quiasmas.(Obsrvese que los cromosomas resultantes son cromosomas recombinantes).

TELOFASE I

Se forman dos nuevas membranas nucleares y se separan las dos nuevas clulas haploides (n) con 2n cromtidas cada una de ellas.

Esta parte del ciclo meitico vara de unos organismos a otros, as en algunos no se forma membrana nuclear y se pasa directamente a la segunda divisin meitica. En cualquier caso lo que nunca se produce entre la primera y la segunda divisin meitica es la sntesis de nuevo ADN.

PROFASE II

En este momento cada clula contiene un nmero haploide de cromosomas, cada uno de ellos con dos cromtidas.

La membrana nuclear se rompe y comienza la sntesis del nuevo huso acromtico.

METAFASE II

Los cromosomas se disponen en el centro de la clula unidos al huso por su centrmero y con cada una de las cromtidas dirigidas a polos opuestos de la clula, formando una estructura llamada placa ecuatorial.

ANAFASE II

Los centrmeros se separan y las cromtidas hermanas son arrastradas hacia polos opuestos arrastradas por las fibras del huso.

TELOFASE II

Se vuelven a formar los ncleos alrededor de los cromosomas situados en los polos.

En esta fase tambin desaparece el huso acromtico y los cromosomas se recondensan.

Con esto se habrn formado cuatro clulas haploides con n cromtidas cada una de ellas.

VARIABILIDAD GENTICAEl proceso de meiosis presenta una vital importancia en los ciclos vitales ya que hay una reduccin del nmero de cromosomas a la mitad, es decir, de una clula diploide (Ej.: 46 cromosomas en el ser humano) se forman clulas haploides (23 cromosomas). Esta reduccin a la mitad permite que en la fecundacin se mantenga el nmero de cromosomas de la especie. Tambin hay una recombinacin de informacin gentica, que es heredada del padre y la madre; el apareamiento de los homlogos y consecuente crossing-over permite el intercambio de informacin gentica. Por lo tanto el nuevo individuo hereda informacin gentica nica y nueva, y no un cromosoma ntegro de uno de sus parientes. Otra caracterstica importante en la significacin de la meiosis para la reproduccin sexual, es la segregacin al azar de cromosomas maternos y paternos. La separacin de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar, hecho que contribuye al aumento de la diversidad gentica. En la anafase I, por cada par de homlogos existen dos posibilidades: un cromosoma puede ir a un polo mittico o al otro.

El nmero de combinaciones posibles por tanto se calcula 2n donde n es el nmero de pares de cromosomas homlogos (variaciones con repeticin de n elementos en grupos de 2). En el ser humano, que tiene 23 pares de cromosomas homlogos, tiene la posibilidad de recombinacin con 223 = 8 388 608 combinaciones, sin tener en cuenta las mltiples combinaciones posibilitadas por la recombinacin en el crossing-over.4. MATERIALES Y MTODOS:

MATERIALES:

Algodn Placas petri

Lupa Estilete de punta fina

Papel absorbente

Goteros

Mechero

Luna de reloj

Porta y cubre objetos

Microscopio compuesto

COLORANTES:

Carmn actico

Fijador carnoy

Cloroformo Solucin salina 0.7%

MUESTRA:

Grillos machos

MTODO:

Mtodo del Squash: Coloque el pice de la raz teida sobre un portaobjeto, agregue unas gotas de colorante y con ayuda de pinzas y agujas disgregue el tejido, dejndolo sumergido en el colorante.

Luego, coloque un cubreobjeto. Apoye el portaobjeto sobre una superficie dura y plana. Sobre el cubreobjeto coloque un papel de filtro ejerciendo presin con el dedo pulgar con firmeza pero sin deslizar y luego con la superficie plana de un lpiz de modo que la raz quede extendida., posteriormente agregue nuevamente colorante.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Colocar al animal en posicin dorsal, para luego diseccionarlo y poder retirarle los testculos.

Separar los testculos adicionndoles la solucin salina procurando no exponer los rganos al aire para evitar posibles desecaciones.

Seccionar los testculos en partes pequeas de 2 a 3mm y colocarlos en un vial con fijador carnoy por espacio de 30 minutos.

Traspasar los fragmentos a una luna de reloj que contiene carmn actico y lleve al calor del mechero hasta que entre en ebullicin por espacio de 15 segundos de 5 a 7 veces.

Retire el fragmento del testculo con una pinza de punta fina y colquela sobre un portaobjetos y agrguele una gota de carmn actico.

Tape la preparacin con una laminilla cubreobjetos y sobre esta ponga un papel absorbente. Presiones el cubreobjetos con la yema del dedo pulgar y luego con la extremidad plana de un lpiz y presionar un poco ms fuerte hasta convertir el material del portaobjetos en una capa delgada (squash). Al realizar esta operacin, tenga cuidado para no romper el cubreobjetos.

Limpie el exceso de colorante del portaobjeto con papel higinico y lleve el preparado al microscopio para su observacin a menor y mayor aumento.

Observar y esquematizar.

Slo nos fue posible observar cuatro fases de la divisin meitica en grillos: la Anafase I, la Metafase I, la Telofase I y la Profase II.

ANAFASE I

METAFASE I

TELOFASE I

PROFASE II

6. DISCUSIN:

La meiosis es importante por varias razones:

En primer lugar, el nmero diploide de cromosomas se reduce de tal manera que cada una de las cuatro clulas hijas recibe un juego cromosmico haploide completo.

En segundo lugar, debido al entrecruzamiento, existe la posibilidad de aumentar las combinaciones allicas de los gametos. En cada generacin, los alelos maternos no se transmiten todos juntos y tampoco los paternos, sino que se pueden formar nuevas combinaciones de alelos maternos y paternos. Naturalmente, tambin se producen nuevas combinaciones como resultado del proceso de segregacin independiente, por el que los cromosomas maternos y paternos se combinan al azar en cada uno de los gametos. El proceso por el que se generan nuevas combinaciones de alelos, bien por entrecruzamiento o por segregacin independiente de los cromosomas homlogos, se denomina recombinacin.

Durante la formacin de gametos o de esporas (meiosis) el nmero diploide de cromosomas se reduce a la mitad; cada gameto recibe slo un cromosoma de cada par de homlogos. Este proceso, evidentemente, explica la ley de la segregacin de Mendel. La transmisin independiente se explica tambin por el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis. En la anafase I, la direccin de la separacin es independiente en las distintas ttradas.

Los alelos de un gen segregan independientemente de los alelos de otros genes.8. BIBLIOGRAFA:

Conceptos de Gentica

William S. Klug Michael R. Cummings

Prentice Hall

5 Edicin

Madrid, 1999

Principios de Gentica Robert H. Tamarn Editorial Revert S. A.

4 Edicin

Barcelona, 1996 Principios de Gentica

Gardner Simmons - Snustad

Editorial Limusa Wiley

4 Edicin

Mxico, 2002

7 vapores tenues

Anafase I

En este estado ocurre la rotura y desaparicin de la membrana nuclear y la migracin de n cromosomas a cada polo. Es importante sealar en primer lugar que la reparticin de n cromosomas homlogos a cada polo ocurre al azar, y en segundo lugar que a diferencia con la mitosis, en esta primera divisin meitica no hay divisin longitudinal del centrmero, y por lo tanto separacin de las cromtidas, sino que stas permanecen unidas por sus respectivos centrmeros. Por lo tanto, esta divisin meitica I es una divisin reduccional.

Metafase I

A lo largo de la profase I, los centriolos duplicados se orientan dos a dos, hacia cada uno de los polos de la clula, visualizndose ya en la metafase I el aparato mittico, al mismo tiempo que las ttradas se disponen en la placa ecuatorial del aparato mittico.

Telofase I

Ocurre la individualizacin de las dos clulas de la divisin meitica I, con la aparicin de la membrana plasmtica que las separa, y la reaparicin de la membrana nuclear.

Profase Temprana II

Comienza a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo. Se hacen evidentes largos cuerpos filamentosos de cromatina, y comienzan a condensarse como cromosomas visibles

Profase Tarda II

Los cromosomas continan acortndose y engrosndose. Se forma el huso entre los centrolos, que se han desplazado a los polos de la clula

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