Contente
- Divisão Celular e Eucariotos Simples
- Divisão celular e eucariotos mais complexos
- Cromossomos e Redução
- Distúrbios genéticos e matemáticos cromossômicos
- Fases da Meiose
- O que acontece durante a meiose I?
- O que acontece na meiose II, prófase II?
- O que acontece na meiose II, metáfase II?
- O que acontece na meiose II, anáfase II?
- O que acontece na meiose II, telófase II?
- Quando a meiose acontece nos seres humanos?
- Espere o que? Parar e iniciar a meiose
Quando você ouve o termo reprodução sexual, pode não imaginar imediatamente a divisão celular (a menos que você já seja um aficionado por biologia celular). No entanto, um tipo específico de divisão celular chamado meiose é crucial para a reprodução sexual funcionar porque cria gametas, ou células sexuais, adequadas para esse tipo de reprodução.
Cientistas e professores de ciências às vezes chamam meiose divisão de redução. Isso ocorre porque as células germinativas destinadas a se tornar gametas devem reduzir seu número de cromossomos antes de dividir para produzir essas células sexuais, como espermatozóides ou óvulos em humanos ou células de esporos nas plantas.
Essa divisão de redução mantém o número correto de cromossomos de uma geração para a próxima e também garante diversidade genética para a prole.
Divisão Celular e Eucariotos Simples
A divisão celular, que inclui mitose e meiose, simplesmente permite uma célula parental dividir em dois (ou mais) células filhas. Essa divisão permite que as células se reproduzam sexualmente ou assexuadamente.
Organismos eucarióticos unicelulares, como amebas e leveduras, usam a mitose para se dividir em células filhas que são idênticas à célula-mãe durante a reprodução assexuada. Como essas células filhas são réplicas exatas da célula-mãe, a diversidade genética é mínima.
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Divisão celular e eucariotos mais complexos
Em eucariotos mais complexos que usam reprodução sexual, como seres humanos, mitose também desempenha papéis importantes. Estes incluem crescimento celular e cicatrização de tecidos.
Quando seu corpo precisa crescer ou substituir as células da pele, ele se desprende o tempo todo, as células desse local sofrem mitose para substituir as células perdidas ou adicionar volume. No caso de cicatrização de feridas, as células nas bordas do tecido danificado sofrerão mitose para fechar a lesão.
O processo de meiose, por outro lado, é a maneira pela qual organismos eucarióticos complexos produzem gametas para se reproduzirem sexualmente. Como esse programa de células embaralha as informações genéticas codificadas nos cromossomos, as células filhas são geneticamente únicas, em vez de cópias idênticas das células progenitoras (ou das outras células filhas).
Essa singularidade pode tornar algumas células filhas mais aptas a sobreviver.
Cromossomos e Redução
Seus cromossomos são uma forma de seu DNA que é empacotada envolvendo as cadeias de material genético em torno de proteínas especializadas chamadas histonas. Cada cromossomo contém centenas ou milhares de genes, que codificam os traços que o diferenciam das outras pessoas. Os seres humanos geralmente têm 23 pares de cromossomos, ou 46 cromossomos totais em todas as células do corpo que contêm DNA.
Para que a matemática funcione ao produzir gametas, o pai ou a mãe células diplóides com 46 cromossomos, cada um deve reduzir pela metade seu conjunto de cromossomos para se tornarem células filhas haplóides com 23 cromossomos cada.
Os espermatozóides e óvulos devem ser células haplóides uma vez que eles se unirão para formar um novo humano durante a fertilização, combinando essencialmente os cromossomos que eles carregam.
Distúrbios genéticos e matemáticos cromossômicos
Se o número de cromossomos nessas células não fosse reduzido pela meiose, a prole resultante teria 92 cromossomos em vez de 46, e a próxima geração teria 184 e assim por diante. A conservação do número de cromossomos de uma geração para a próxima é importante porque possibilita a cada geração usar os mesmos programas de células.
Mesmo um cromossomo extra (ou ausente) pode causar sérios distúrbios genéticos.
Por exemplo, a síndrome de Down ocorre quando há uma cópia extra do cromossomo 21, dando às pessoas com esse distúrbio 47 cromossomos em vez de 46.
Embora os erros possam ocorrer e ocorram durante a meiose, o programa básico de reduzir o número de cromossomos antes da divisão em gametas garante que a maioria dos filhotes acabe com o número correto de cromossomos.
Fases da Meiose
A meiose inclui duas fases, chamadas meiose I e meiose II, que ocorrem em sequência. A meiose I produz duas células filhas haplóides com uma cromatídeos, que são os precursores dos cromossomos.
A meiose II é um pouco semelhante à mitose porque simplesmente divide essas duas células filhas haplóides da primeira fase em quatro células filhas haplóides. No entanto, a mitose ocorre em todas as células somáticas, enquanto a meiose ocorre apenas em tecidos reprodutivos, como testículos e ovários em humanos.
Cada uma das fases da meiose inclui subfases. Para a meiose I, essas são prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. Para a meiose II, essas são prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II.
O que acontece durante a meiose I?
Para entender as porcas e os parafusos da meiose II, é útil ter um entendimento básico da meiose I, já que a segunda fase da meiose se baseia na primeira. Através de uma série de etapas reguladas dispostas nas subfases, a meiose I puxa os cromossomos emparelhados, chamados cromossomos homólogos, da célula-mãe para lados opostos da célula até que cada pólo contenha um cluster de 23 cromossomos. Nesse ponto, a célula se divide em duas.
Cada um desses cromossomos reduzidos compreende duas cadeias irmãs, chamadas cromátides irmãs, unidos por um Centrômero. É mais fácil visualizá-los em suas versões condensadas, que você pode imaginar como algo parecido com borboletas. O conjunto de asas esquerdo (uma cromátide) e o conjunto direito de asas (a segunda cromátide) se conectam ao corpo (o centrômero).
A meiose I também inclui os três mecanismos que garantem a diversidade genética da prole. Durante o cruzamento, os cromossomos homólogos trocam pequenas regiões do DNA. Mais tarde, a segregação aleatória garante que as duas versões dos genes desses cromossomos se misturem aleatoriamente e independentemente nos gametas.
Uma variedade independente garante que as cromátides irmãs terminem em gametas separados. No total, esses mecanismos embaralham o baralho genético para produzir muitas combinações possíveis de genes.
O que acontece na meiose II, prófase II?
Com a meiose concluída, a meiose II assume o controle. Durante a primeira fase da meiose II, chamada prófase II, a célula prepara o maquinário necessário para a divisão celular. Primeiro, duas áreas do núcleo da célula, o nucléolo e o envelope nuclear, se dissolvem.
Então, as cromátides irmãs condensar, o que significa que eles desidratam e mudam de forma para se tornarem mais compactos. Agora eles parecem mais espessos, mais curtos e mais organizados do que em seu estado não condensado, chamado cromatina.
A célula centrosomes, ou centros organizadores de microtúbulos, migram para lados opostos da célula e formam um eixo entre eles. Esses centros produzem e organizam microtúbulos, que são filamentos de proteínas que desempenham uma grande variedade de papéis na célula.
Durante a prófase II, esses microtúbulos formam a fibras do eixo que acabará por desempenhar importantes funções de transporte nas fases posteriores da meiose II.
O que acontece na meiose II, metáfase II?
A segunda fase, chamada metáfase II, trata de mover as cromátides irmãs para a posição adequada para a divisão celular. Para fazer isso, essas fibras do eixo se ligam ao Centrômero, que é a região especializada do DNA que mantém as cromátides irmãs juntas como um cinto, ou o corpo dessa borboleta que você imaginou onde as asas esquerda e direita são as cromátides irmãs.
Uma vez conectadas ao centrômero, as fibras do eixo usam seus mecanismos de localização para empurrar as cromátides irmãs para o centro da célula. Quando chegam ao centro, as fibras do fuso continuam a empurrar as cromátides irmãs até se alinharem ao longo da linha média da célula.
O que acontece na meiose II, anáfase II?
Agora que as cromátides irmãs estão alinhadas ao longo da linha média, presas no centrômero às fibras do fuso, o trabalho de dividi-las em células filhas pode começar. As extremidades das fibras do fuso que não estão ligadas às cromátides irmãs estão ancoradas nos centrossomas localizados em cada lado da célula.
As fibras do eixo começam a se contrair, afastando as cromátides irmãs até que se separem. Durante esse período, a contração das fibras do fuso nos centrossomas age como um carretel, separando as cromátides irmãs e arrastando-as para os lados opostos da célula. Os cientistas agora chamam as cromátides irmãs cromossomos irmãos, destinado a células separadas.
O que acontece na meiose II, telófase II?
Agora que as fibras do eixo dividiram com êxito os cromátides irmãos em cromossomos irmãos separados e os transportaram para lados opostos da célula, a própria célula está pronta para se dividir. Primeiro, os cromossomos decondensam e retornam ao seu estado normal de rosca como cromatina. Como as fibras do eixo executaram seus trabalhos, elas não são mais necessárias e, portanto, o eixo desmonta.
Tudo o que resta para a célula agora é dividido em dois através de um mecanismo chamado citocinese. Para fazer isso, o envelope nuclear se forma novamente e cria um recuo no centro da célula, chamado sulco de clivagem. A maneira como a célula determina para onde desenhar esse sulco ainda não está clara e é objeto de intenso debate entre os cientistas que estudam a citocinese.
Um complexo de proteínas chamado anel contrátil de actina-miosina faz com que a membrana celular (e a parede celular nas células vegetais) cresça ao longo do sulco da citocinese, comprimindo a célula em duas. Se o sulco de clivagem se formou no local correto, com os cromossomos irmãos segregados em lados separados, os cromossomos irmãs agora estão em células separadas.
Agora, são quatro células filhas haplóides que contêm informações genéticas variadas únicas, conhecidas como espermatozóides ou óvulos (ou células de esporos nas plantas).
Quando a meiose acontece nos seres humanos?
Um dos aspectos mais interessantes da meiose é quando ocorre em humanos, o que varia de acordo com a atribuição sexual da pessoa. Para os seres humanos do sexo masculino após o início da puberdade, a meiose ocorre continuamente e produz quatro espermatozóides haplóides por rodada, cada um pronto para fertilizar um óvulo e produzir filhos, se for dada a oportunidade.
Quando se trata de mulheres, a linha do tempo para a meiose é diferente, mais complicada e muito mais estranha. Ao contrário dos humanos do sexo masculino que produzem continuamente espermatozóides da puberdade até a morte, os humanos do sexo feminino nascem com um suprimento vitalício de óvulos já dentro de seus tecidos ovarianos.
Espere o que? Parar e iniciar a meiose
É um pouco assustador, mas as mulheres sofrem uma parte da meiose I enquanto ainda são fetos. Isso produz óvulos dentro dos ovários do feto e, em seguida, a meiose fica essencialmente offline até ser desencadeada pela produção hormonal em puberdade.
Naquele tempo, a meiose recomeça brevemente, mas depois para novamente na fase metafase II da meiose II. Ele só inicia o backup e completa o programa se o óvulo for fertilizado.
Embora todo o programa de meiose produz quatro espermatozóides funcionais para humanos do sexo masculino, ele produz apenas um óvulo funcional para humanos do sexo feminino e três células estranhas chamadas corpos polares.
Como você pode ver, a reprodução sexual envolve muito mais do que esperma e óvulo.Na verdade, é um conjunto super complicado de programas de divisão celular trabalhando juntos para garantir que cada filhote em potencial tenha o número certo de cromossomos e uma chance única de sobrevivência, graças ao embaralhamento genético.