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Secundaria 2° · Ciencias de la Vida
La célula y su ciclo · El ciclo celular

La meiosis

Yaritza tiene 46 cromosomas, igual que su mamá y su papá. Si el óvulo y el espermatozoide también tuvieran 46, el cigoto tendría 92, la generación siguiente 184, y así sin parar. Eso no pasa, porque existe una división especial que reduce a la mitad el número de cromosomas antes de la fecundación: la meiosis. Al final de la página volverás a esta pregunta.

Qué consigue la meiosis

Las células de la piel tienen 46 cromosomas, pero un espermatozoide o un óvulo maduro solo tiene 23. ¿Cómo logra una célula reducir su dotación cromosómica exactamente a la mitad?

Fíjate en el esquema. La meiosis I separa los cromosomas homólogos (uno de la madre y otro del padre). La meiosis II separa las cromátidas hermanas de cada cromosoma.

Esquema de la meiosis con 2n = 4: la célula madre diploide, con el ADN ya replicado, se divide en la meiosis I, que separa los cromosomas homólogos y da dos células haploides con cromosomas dobles. Después se divide en la meiosis II, que separa las cromátidas hermanas y da cuatro gametos haploides con cromosomas simples. cromosoma materno cromosoma paterno ejemplo con 2n = 4 meiosis I separa homólogos meiosis II separa las cromátidas célula madre (2n) 2 células (n) 4 gametos (n) ADN ya replicado cromosomas dobles cromosomas simples
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Explica qué es la meiosis y en qué órganos del cuerpo humano tiene lugar, indicando qué células produce en el hombre y en la mujer.

Explica qué es la meiosis y en qué órganos del cuerpo humano tiene lugar, indicando qué células produce en el hombre y en la mujer.

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Observa el esquema de la meiosis, en el que una célula inicial con cuatro cromosomas ($2n = 4$) se divide dos veces seguidas. A partir del esquema, indica cuántas…

Observa el esquema de la meiosis, en el que una célula inicial con cuatro cromosomas ($2n = 4$) se divide dos veces seguidas. A partir del esquema, indica cuántas divisiones celulares incluye la meiosis, cuántas células hijas se obtienen a partir de la célula inicial y cuántos cromosomas tiene cada una en comparación con ella.

Célula inicial 2n = 4 Meiosis I Meiosis II
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Gametogénesis: así se forman los gametos

La meiosis humana ocurre en las gónadas. La formación de los gametos se llama gametogénesis, y tiene dos tipos.

  • Espermatogénesis (en los testículos): cada célula que entra en meiosis da cuatro espermatozoides funcionales. Se produce de forma continua desde la pubertad.

  • Ovogénesis (en los ovarios): cada célula que entra en meiosis da un solo óvulo funcional y tres cuerpos polares pequeños que se degeneran. El citoplasma se reparte de forma desigual para que el óvulo conserve las reservas que necesitará el embrión.

Comparación de la gametogénesis: una célula con 2n cromosomas origina cuatro espermatozoides en la espermatogénesis, y un óvulo grande más tres cuerpos polares pequeños en la ovogénesis. Espermatogénesis (testículos) 2n 4 espermatozoides (n) meiosis Ovogénesis (ovarios) 2n meiosis 1 óvulo (n) 3 cuerpos polares

Por qué cada gameto es genéticamente distinto

Dos hermanos tienen los mismos padres y, aun así, no son iguales (salvo los gemelos idénticos). La meiosis tiene dos mecanismos que mezclan los genes.

Segregación independiente con dos pares de homólogos: cada gameto recibe al azar el cromosoma materno o el paterno de cada par, lo que da 2 por 2, es decir, 4 combinaciones posibles. de origen materno de origen paterno Dos pares de homólogos, cuatro gametos posibles materno + materno materno + paterno paterno + materno paterno + paterno 2 pares → 2² = 4 combinaciones (con n pares, 2ⁿ)

Genes en pares distintos y genes ligados

Fíjate en un individuo $AaBb$. Si los genes $A$ y $B$ están en pares de homólogos distintos, la segregación independiente da cuatro gametos distintos en igual proporción: $AB$, $Ab$, $aB$ y $ab$ (1:1:1:1). Si los dos genes están en el mismo par (genes ligados, con $AB$ en un cromosoma y $ab$ en el otro) y no hay entrecruzamiento, viajan juntos. Solo salen dos tipos de gametos, $AB$ y $ab$, en proporción 1:1.

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Durante la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos intercambian fragmentos en el proceso llamado entrecruzamiento. Explica en qué consiste y qué consecuencia…

Durante la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos intercambian fragmentos en el proceso llamado entrecruzamiento. Explica en qué consiste y qué consecuencia tiene para la variabilidad genética de los gametos.

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En una especie con $2n = 16$ cromosomas se analizan dos individuos heterocigotos para dos caracteres distintos ($AaBb$): En el Individuo 1, el gen $A$ y el gen $B$ se…

En una especie con $2n = 16$ cromosomas se analizan dos individuos heterocigotos para dos caracteres distintos ($AaBb$):

  • En el Individuo 1, el gen $A$ y el gen $B$ se encuentran en pares de cromosomas homólogos diferentes.

  • En el Individuo 2, ambos genes se encuentran dentro del mismo par de homólogos (genes ligados), con los alelos $AB$ en un cromosoma y $ab$ en el homólogo.

  1. a) Deduce cuántos tipos de gametos genéticamente distintos para estos dos caracteres puede producir el Individuo 1 y en qué proporciones relativas.
  2. b) Si en el Individuo 2 no se produce ningún sobrecruzamiento durante la profase I, predice qué tipos de gametos formará y compáralo con el Individuo 1.
  3. c) Justifica qué acontecimiento meiótico permite al Individuo 2 generar gametos recombinantes ($Ab$ y $aB$) y explica por qué la probabilidad de que aparezcan depende de la distancia física entre ambos genes.
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Meiosis frente a mitosis

Ambas empiezan igual, con una célula que ya replicó su ADN. Pero terminan de forma muy distinta.

Comparación: la mitosis, con una sola división, produce dos células diploides idénticas; la meiosis, con dos divisiones, produce cuatro células haploides distintas entre sí. Mitosis Meiosis 2n 2n 2n 2n n n n n 1 división 2 divisiones 2 células idénticas 4 células distintas crecimiento y reparación formación de gametos
Mitosis Meiosis
Divisiones 1 2
Células hijas 2 4
Cromosomas de las hijas $2n$, igual que la madre $n$, la mitad
Variabilidad ninguna: copias idénticas sí (entrecruzamiento y segregación)
Dónde ocurre casi todas las células del cuerpo solo en las gónadas
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Indica dos diferencias fundamentales entre la mitosis y la meiosis: una referida al número de divisiones y células resultantes, y otra a la dotación cromosómica de las…

Indica dos diferencias fundamentales entre la mitosis y la meiosis: una referida al número de divisiones y células resultantes, y otra a la dotación cromosómica de las células hijas.

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Haploidía y fecundación

Volvamos a la pregunta del inicio.

Fecundación: un espermatozoide haploide (n) y un óvulo haploide (n) se unen y forman un cigoto diploide (2n); en el ser humano, 23 más 23 cromosomas dan 46. Fecundación: n + n → 2n + n 2n espermatozoide (n) óvulo (n) cigoto (2n) 23 cromosomas 23 cromosomas 46 cromosomas

Diploide, haploide y poliploidía

Una célula diploide ($2n$) tiene dos juegos de cromosomas, uno de cada progenitor. Una haploide ($n$) tiene un solo juego. En el ser humano, $2n = 46$ y $n = 23$. Si un óvulo no reduce su número de cromosomas por un fallo en la meiosis y es fecundado por un espermatozoide normal, el cigoto queda con tres juegos ($3n$): es una triploidía, un tipo de poliploidía. Esos individuos, cuando sobreviven, suelen ser estériles. Los cromosomas no pueden formar parejas de homólogos con tres copias, y la meiosis no reparte bien los cromosomas.

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Explica la diferencia entre una célula haploide y una diploide, e indica cuántos cromosomas tiene una célula diploide humana y cuántos un gameto humano.

Explica la diferencia entre una célula haploide y una diploide, e indica cuántos cromosomas tiene una célula diploide humana y cuántos un gameto humano.

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¿Por qué es imprescindible que los gametos sean haploides? Razona qué le ocurriría al número de cromosomas de una especie, generación tras generación, si los gametos…

¿Por qué es imprescindible que los gametos sean haploides? Razona qué le ocurriría al número de cromosomas de una especie, generación tras generación, si los gametos fueran diploides.

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En una población de anfibios con $2n = 28$ cromosomas, se detecta una hembra cuyos óvulos no reducen el número cromosómico debido a un fallo en la citocinesis de la…

En una población de anfibios con $2n = 28$ cromosomas, se detecta una hembra cuyos óvulos no reducen el número cromosómico debido a un fallo en la citocinesis de la meiosis I, originando óvulos diploides viables con 28 cromosomas.

  1. a) Si uno de estos óvulos anómalos es fecundado por un espermatozoide normal de la especie, calcula la dotación cromosómica del cigoto resultante e indica qué término genético recibe esta alteración cromosómica numérica.
  2. b) Aunque el individuo resultante sea viable, suele ser completamente estéril al intentar realizar la meiosis para formar gametos. Justifica por qué una dotación cromosómica impar (triploide) impide una meiosis correcta.
  3. c) A partir de este caso, argumenta por qué la reducción cromosómica de la meiosis y la posterior fecundación no son solo un mecanismo de reproducción, sino una barrera esencial para la estabilidad de las especies con reproducción sexual.
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No disyunción: cuando el reparto falla

Un bebé con síndrome de Down tiene 47 cromosomas en vez de 46, porque tiene tres copias del cromosoma 21. ¿En qué momento falló el reparto?

No disyunción en la meiosis I: un par de homólogos no se separa y la célula produce dos gametos con un cromosoma de más y dos gametos con uno de menos. el par azul y naranja no se separa n + 1 (uno de más) n − 1 (uno de menos)

El ADN: el mensaje que se hereda

Los cromosomas que reparte la meiosis están hechos de ADN (ácido desoxirribonucleico), la molécula donde está escrita la información que te hace parecerte a tu mamá y a tu papá. ¿Cómo es esa molécula y cómo se convierte en rasgos?

Modelo de la doble hélice del ADN como escalera: dos cadenas laterales unidas por peldaños que son pares de bases, A con T y C con G. A — T C — G T — A G — C pares de bases

El mensaje está en el orden de las bases. Un gen es un tramo de ADN que contiene las instrucciones para fabricar una proteína. Las proteínas hacen el trabajo de la célula (enzimas, pigmentos, estructuras) y así determinan los rasgos: gen → proteína → rasgo (fenotipo). El ARN es una molécula parecida que ayuda a leer el mensaje: tiene una sola cadena y, en lugar de timina, tiene uracilo (U).

Si el orden de las bases cambia, el mensaje cambia. Ese cambio se llama mutación. Puede no tener efecto, producir una proteína distinta con un rasgo nuevo, o causar una enfermedad hereditaria. Si ocurre en un gameto, pasa a los hijos.

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Se analiza el cariotipo de un recién nacido y se detecta una trisomía en el par 21 ($47, XX, +21$). Para averiguar el origen del error, se estudia un marcador genético…

Se analiza el cariotipo de un recién nacido y se detecta una trisomía en el par 21 ($47, XX, +21$). Para averiguar el origen del error, se estudia un marcador genético del cromosoma 21 con tres alelos posibles (1, 2 y 3):

  • La madre es heterocigota y presenta los alelos 1 y 2.

  • El padre es homocigoto y presenta únicamente el alelo 3.

  • El bebé presenta los tres alelos simultáneamente: 1, 2 y 3.

  1. a) Determina de forma justificada en cuál de los dos progenitores se produjo la no disyunción meiótica.
  2. b) Deduce razonadamente si el fallo ocurrió en la anafase I o en la anafase II de la meiosis, teniendo en cuenta la diferencia entre la separación de cromosomas homólogos y la de cromátidas hermanas.
  3. c) Si la no disyunción hubiera ocurrido en la anafase II del mismo progenitor, predice qué combinaciones alélicas maternas habrían podido aparecer en el bebé en lugar de presentar los alelos 1 y 2 a la vez.
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Resumen

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