T20. Meiosi (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Biomédicas - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2016
Páginas 7
Fecha de subida 04/09/2017
Descargas 0
Subido por

Descripción

Explicació de cada una de les fases de la meiosi, tant de la primera divisió meiòtica com de la segona,la gametogènesi humana, el complex sinaptinemal que ens permet la recombinació cromosòmica i algunes malalties relacionades.

Vista previa del texto

BIOLOGIA CEL·LULAR Queralt Gonzàlez TEMA 20: Meiosi La meiosi és la divisió cel·lular pròpia dels eucariotes i està associada a la reproducció sexual. Ens permet reduir la diploïdia ja que sinó els descendents serien 4n, i a cada generació augmentaria el número de jocs de cromosomes.
Només les cèl·lules germinals fan meiosi. Alguns organismes eucariotes tenen meiosi zigòtica (els unicel·lulars), són haploides però en determinats moments es fusionen i donen lloc a un zigot diploide, el qual és ell el que fa la meiosi, i dóna lloc a quatre organismes haploides.
1. COMPARACIÓ ENTRE MITOSI I MEIOSI La diferència entre meiosi I i II és que en la metafase I hi ha l’aparellament dels cromosomes homòlegs formant bivalents. I a la metafase II hi haurà cromosomes individualitzats, una meiosi II per tant, és igual a la mitosi.
Ploïdia Nº cèl·lules Contingut gènic MEIOSI n 4 = MITOSI 2n 2 ≠ Producció de variabilitat genètica a la meiosi La variabilitat té lloc a la meiosi I, cada parella d’homòlegs pateixen varis punts de recombinació, i les variacions són infinites, irrepetibles. Es produeixen 2n gàmetes diferents on n és igual a un joc de cromosomes. Per tant en humans (n=23) seria 223 = 8.400.000 gàmetes diferents.
2. FASES DE LA MEIOSI Abans de que comenci la meiosi hi ha una interfase pre-meiòtica on la cèl·lula es prepara per dividirse: es replica el DNA, es dupliquen els centrosomes i es porta a terme la transcripció i la traducció. La durada de la meiosi és variable en espècies i sexe.
2.1. Primera divisió meiòtica La primera divisió meiòtica es divideix en quatre fases: la profase I, la metafase I, l’anafase I i la telofase I. La profase I és la fase més llarga de tota la meiosi, ocupa el 90% del temps, i la podem dividir en subfases: 1 BIOLOGIA CEL·LULAR Queralt Gonzàlez  Leptotè: Es comencen a condensar els cromosomes i s’estructuren en forma de boquet. Els cromosomes encara són molt llargs, tenen una forma filamentosa i busquen els seus homòlegs i s’emparellen pels telòmers i s’uneixen a l’embolcall nuclear.
Cada cromosoma presenta un patró característic de cromòmers (regions més denses que corresponen a zones amb una major condensació de la cromatina). Es forma la vesícula sexual.
 Zigotè: Cada fil és una parella Els cromosomes homòlegs segueixen condensant-se i comencen a aparellar-se (sinapsi), cromòmer a cromòmer, i aquest aparellament forma una estructura que s’anomena bivalent. És a dir, el bivalent és l’estructura que formen els dos cromosomes homòlegs (amb dues cromàtides germanes cadascun) aparellats i units. Apareix el complex sinaptonemal, que és com una cremallera que manté junts els cromosomes homòlegs.
 Paquitè: El complex sinaptonemal ja esta completament format amb tots els elements que el formen, els cromosomes ja estan del tot units de punta a punta.
Ja s’hi pot donar la recombinació que dóna lloc als quiasmes, que en aquesta fase n’hi ha però no es poden veure. L’aparellament o sinapsi ja és completa i cada bivalent conté quatre cromàtides. Continua la condensació del DNA i els cromosomes són cada cop més petits.
 Diplotè: Desapareix el complex sinaptonemal, ja que apareixen les figures meiòtiques on es poden veure els quiasmes. Com que la recombinació ja ha finalitzat, els cromosomes homòlegs de cada bivalent comencen a separar-se, quedant units únicament pels quiasmes. Els quiasmes són doncs punts d’unió entre els cromosomes homòlegs que solen correspondre amb llocs on hi ha hagut recombinació. El nombre i localització dels quiasmes varia en cada bivalent i també és diferent en cadascuna de les cèl·lules meiòtiques d’un organisme. Continua la condensació i cada cop costa més diferenciar les cromàtides de cada bivalent.
o En dones al diplotè s’atura la meiosi de l’oòcit i entra a la fase de distiotè, estan anys aturats. Es necessita que el DNA es descondensi per sintetitzar proteïnes i mantenir les cèl·lules vives, i es formen cromosomes Lampbrush.
 Diacinesi: La condensació és molt elevada. Desapareixen els nuclèols i l’embolcall nuclear, i apareixen els cinetocors i es forma el fus mitòtic.
A la metafase I és on trobem la màxima condensació del DNA en la meiosi I, els cromosomes es troben col·locats a la placa equatorial per parelles d’homòlegs, units per quiasmes. A l’anafase I els cada cromosoma homòleg viatja cap a un dels pols, i ara cada cromosoma té dues cromàtides germanes.
És a la telofase I on es descondensa una mica el DNA i comença la citocinesi.
2 BIOLOGIA CEL·LULAR Queralt Gonzàlez 1. Metafase I 2. Anafase I 3. Telofase I (+citocinesi) 2.2. Segona divisió meiòtica Hi ha una curta interfase entre la primera meiosi i la segona (intercinesi), però no hi ha replicació del material genètic.
En la profase II el DNA es va condensant formant de nou els cromosomes, que en la metafase II es trobaran del tot condensats i col·locats en el centre del fus units als microtúbuls. A l’anafase II es separaran en aquest cas les cromàtides germanes, que viatjarà cada una cap a un dels dos pols. I finalment, a la telofase II es descondensarà una mica el DNA i es donarà la citocinesi.
Profase II Metafase II Anafase II Telofase II 3. MEIOSI I GAMETOGÈNESI HUMANA Homes: Les primeres cèl·lules que es divideixen són les espermatogoides. Aquestes es dividiran per mitosi per crear més cèl·lules diploides espermatogoides i duren 27 dies. Les espermatogoides es convertiran en els espermatòcits primaris (meiosi I) o secundaris després de la meiosi II (oòcits en dones). Acabada la meiosi les cèl·lules filles (espermàtides) han de madurar, un procés anomenat espermiogènesi.
L’espermatogènesi és tot el procés.
Dones: Les oogònies es comencen a dividir per mitosi al cap d’unes dues setmanes de la fecundació. Al cinquè mes d’embaràs aquestes oogònies comencen la meiosi, però només fins la profase I i es mantenen 3 BIOLOGIA CEL·LULAR Queralt Gonzàlez en dictiotè. Aquests oòcits primaris van creixent i van sintetitzant proteïnes, i s’estaran uns 12-14 anys. A cada cicle menstrual de 10 a 15 oòcits comencen la meiosi, però només 1 serà expulsat i els altres per regressió i apoptosi no sobreviuran. Un cos polar és una petita cèl·lula haploide que es forma al mateix temps que l’òvul durant la ovogènesis, però que generalment no té la capacitat de ser fertilitzat. Certes cèl·lules diploides en animals sotmesos a la citocinesi de vegades es divideixen de forma desigual. La major part del citoplasma està segregat en una cèl·lula filla, que es converteix en l'òvul, mentre que els cossos polars més petits només reben una petita quantitat de citoplasma.
Sovint moren (apoptosis) i desapareixen, però en alguns casos es mantenen i pot ser important en el cicle de vida de l'organisme.
Mascles Inici meiosi Cèl·lules resultants Durada Viabilitat cèl·lules Pubertat 4 simètriques 27+24+22=73 dies Continu unes 48h Femelles Desenvolupament embrionari 1 asimètrica 12-40 anys ¿? Discontinu unes 24h 4. COMPLEX SINAPTINEMAL I APARELLAMENT DELS CROMOSOMES Els cromosomes homòlegs s’aparellen, però les bases moleculars d’aquest procés encara plantegen molts dubtes, com l’associació de telòmers a l’embolcall nuclear o l’heterocromatina.
Hi ha diferents proteïnes formant part del complex sinaptonemal:     SYCE3 (Synaptonemal complex central element protein 3): Es troba a la regió central.
Als laterals de la regió central hi ha unes proteïnes que fan d’eixos proteics anomenades SCP2 i SCP3.
Unint els eixos proteics amb el SYCE3 trobem els filaments transversals. Els filaments es troben units a l’eix proteic per l’extrem N-ter, i a l’element central per l’extrem C-ter.
Serà en l’estructura del complex sinaptonemal que apareixeran acumulacions de proteïnes i DNA que s’anomenen nòduls de recombinació que inclouran seqüències d’aquells llocs en concret on es produeixen. El número i la localització són variables.
En la interfase, després de la replicació del DNA, les quatre cromàtides es troben descondensades i per tant, no hi ha cap de les proteïnes esmentades anteriorment. Quan comença la profase I, es comencen a condensar les cromàtides i comencen a aparèixer les diferents proteïnes. En el leptotè apareixen els eixos proteics, però fins a mitjans del zigotè no apareixen l’element central ni els filaments transversals. En el paquitè es troba complet el complex sinaptonemal ja que també hi ha 4 BIOLOGIA CEL·LULAR Queralt Gonzàlez els nòduls de recombinació. En el diplotè comencen a desaparèixer l’element central i els filaments transversals, i tot seguit els eixos proteics.
IMMUNOFLUORESCÈNCIA Centròmer: proteïnes CENPA/B/C.
Proteïnes dels elements laterals i transversals: Formen part del complex sinaptonemal, com les SCP1 i SCP3.
Nòduls de recombinació: MLH1 es troba en els nòduls de recombinació, per tant seran els quiasmes. A cada ratlla vermella hi ha dos cromosomes i quatre cromàtides.
5. RECOMBINACIÓ GENÈTICA La recombinació genètica és l’intercanvi recíproc de segments de DNA entre cromàtides homòlogues.
Els nòduls només es produeixen en zones d’eucromatina i mai es donaran en els telòmers i centròmers, que són altament repetitius. Hi ha zones que tenen més tendència a tenir-ne però són a l’atzar, per tant l’afectació de les cromàtides és aleatòria.
Per tal que la recombinació tingui lloc, s’han de donar uns talls a les cromàtides que permetin l’intercanvi dels segments d’aquestes. Aquests talls els realitzen les Spo11. En els punts de recombinació si poden veure implicades qualsevol de les quatre cromàtides i en cada quiasma que es dóna al llarg del bivalent no tenen perquè està implicades les mateixes cromàtides.
Per entendre què està passant a cada quiasma: les dues línies blaves equivalen a 1 cromàtide. La Spo11 talla una de les dobles cadenes i després la Rad 51 i la Dmc1 envaeixen la cadena sencera i fan que es disposi de la forma correcta per la posterior recombinació. Quan tenim aquesta estructura, es dóna la síntesi del DNA i l’extensió D-loop i el lligament (saber per sobre). Un cop tenim l’estructura final (doble unió de holiday), es pot tallar per les fletxes blanques.
Els quiasmes mantenen unit el complex bivalent.
L’objectiu de la recombinació és barrejar els al·lels materns i paterns per crear cromosomes diferents als dels progenitors. Es manté l’estructura del bivalent, per tal que hi hagi una segregació correcta.
5 BIOLOGIA CEL·LULAR Queralt Gonzàlez SEXE HETEROGAMÈTIC Quan hi ha dos cromosomes diferents, X i Y, els dos cromosomes sexuals sempre comparteixen una petita regió que és homòloga, les regions PAR (Pseudoautosomic region). Són regions petites, però com a mínim si dóna un quiasme. En humans trobem dues regions PAR: PAR1 és molt més gran que PAR2, i a vegades a PAR2 no si dóna cap quiasma però a PAR1 sempre.
Degut a la diferència de la mida dels cromosomes X i Y, hi ha variacions en la distribució i freqüència de MLH1 (nòduls de recombinació. El rang que ocupen els quiasmes està relacionat amb la mida. Es dóna el fenomen d’interferència: si en un lloc hi ha un quiasma, el següent es formarà una mica més lluny, no al costat ja que s’interfereixen. En els centròmers no hi ha recombinació, estan formats per heterocromatina i això fa més gran la interferència.
Exemple: cromosoma 2 El nombre de quiasmes varia en funció de cromosoma, sexe i individu. En homes hi ha tendència que els quiasmes caiguin en els extrems, en canvi en les dones es més intersticial. Com més quiasmes hi hagi millor, si es comparen mascles i femelles les dones tenen més quiasmes. La meiosi femenina però, falla més que la masculina, té major taxa d’aneuploïdies per:   Checkpoints més permissius i disjunció prematura dels cromosomes homòlegs.
Disjunció prematura dels cromosomes homòlegs.
Hi ha moltes més dades de la meiosi masculina que la femenina, ja que és molt més complicat extreure un òvul i estudiar-lo, que extreure i estudiar espermatozoides.
Síndromes genètics causats per aneuploïdies    Síndrome de Turner (45, X0): Afecta 1/2000. Els individus afectats són d’estatura baixa, tenen un desenvolupament sexual incomplet, el tòrax pla, les parpelles caigudes, infertilitat i absència de regla. El tractament és una teràpia amb hormones de creixement per estatura i estrògens a partir de la pubertat per estimular les característiques sexuals femenines.
Síndrome de Klinefelter (47, XXY): Afecta 1/500-1000. Els individus són d’estatura alta, tenen proporcions corporals anormals, ginecomàstia i infertilitat. Es tracten amb testosterona per estimular les característiques sexuals masculines.
Síndrome de Down (47, XY, +21 o 47,XX, +21): Afecta 1/600. Els individus tenen una fisonomia característica, retard en el desenvolupament mental, físic i social, també tenen cataractes i alteracions en el cor. L’esperança de vida és de 30 anys.
6 BIOLOGIA CEL·LULAR   Queralt Gonzàlez Síndrome d’Edwards (47, XY, +18 o 47, XX, +18): Afecta 1/6000-8000. Els afectats tenen els punys tancats, les cames tortes, les orelles amb implantació baixa, retard mental, cap petit i mandíbula petita. L’esperança de vida és de menys d’1 any.
Síndrome de Patau (47, XY, +13 o 47, XX, +13): Afecta 1/10000. Els afectats tenen el llaví leporí, els ulls molt junts, cap petit, baix to muscular, polidactília, hèrnies i discapacitat intel·lectual. L’esperança de vida és de menys d’1 any a 2 anys.
L’edat de la mare en el moment de l’embaràs pot tenir un efecte en la producció d’aneuploïdies. Pot haver degradació de les cohesines, i això provoca que no s’uneixin les cromàtides germanes. També poden ser degudes a la degradació de les proteïnes motores associades a microtúbuls, que provocaria anomalies en la segregació. Una altre opció pot ser que siguin degudes a la degradació de proteïnes estructurals associades a microtúbuls que provocaria la pèrdua de la integritat estructural del fus.
Els cromosomes 13 i 18 tenen gens menys importants, menys densitat gènica, però es veuen més afectats.
6. SEGREGACIÓ CROMOSÒMICA La proteïna Rec8 manté unides les cromàtides germanes (cohesina?). A la metafase I la separasa trencarà les cohesines de les cromàtides homòlogues. Les shugoshines són unes proteïnes que es posaran en el centròmer i reclutaran fosfatases, de manera que eliminaran el fosfat de Rec8. Ara la separasa no podrà separar les Rec8 del centròmer, ja que estan protegides per les shugoshines.
7 ...

Tags:
Comprar Previsualizar