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

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.

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.

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,

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.

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.