Mitosis, meiosis y transmisión de la información genética
Un hijo se parece a su mamá y a su papá, pero no es igual a ninguno de los dos, ni siquiera a sus hermanos. Y a la vez, la piel que se te regenera después de un raspón es idéntica a la que tenías. ¿Cómo puede una célula copiarse exactamente y otra mezclar la información de dos personas? La respuesta está en dos formas de dividirse: la mitosis y la meiosis.
Cromosomas, n y 2n
El ADN de una célula eucariota está empaquetado en cromosomas. Cada cromosoma contiene muchos genes. Antes de dividirse, la célula duplica su ADN: cada cromosoma pasa a tener dos copias idénticas, las cromátidas hermanas, unidas por el centrómero.
En la especie humana tenemos 46 cromosomas, organizados en 23 pares de homólogos. En cada par, un cromosoma viene de la mamá y el otro del papá. Los dos llevan los mismos genes (aunque pueden tener alelos distintos).
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Las células con los pares completos son diploides (2n): las células somáticas (piel, músculo, hígado…). En el ser humano, 2n = 46.
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Las células con un solo cromosoma de cada par son haploides (n): los gametos (óvulo y espermatozoide). En el ser humano, n = 23.
En la especie humana, las células somáticas tienen 46 cromosomas. Indica cuántos cromosomas tiene: a) un espermatozoide; b) un óvulo; c) el cigoto después de la…
En la especie humana, las células somáticas tienen 46 cromosomas. Indica cuántos cromosomas tiene:
- a) un espermatozoide;
- b) un óvulo;
- c) el cigoto después de la fertilización;
- d) una célula de la piel.
Nombra además el término que se usa para las células con $n$ cromosomas y para las células con $2n$.
La mitosis: copias idénticas
La mitosis ocurre en las células somáticas. Sirve para el crecimiento, la reparación de tejidos (una herida que cicatriza) y la reproducción asexual de organismos unicelulares. De una célula madre salen dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética.
Antes de la mitosis, en la interfase (fase S), el ADN se duplica. Después, la mitosis se divide en cuatro fases:
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Profase: los cromosomas se condensan y se hacen visibles; la envoltura nuclear se desintegra y se forma el huso.
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Metafase: los cromosomas, cada uno con sus dos cromátidas, se alinean en el plano ecuatorial de la célula.
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Anafase: las cromátidas hermanas se separan y cada una (ahora ya un cromosoma) viaja a un polo.
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Telofase: en cada polo se forma un núcleo nuevo, los cromosomas se descondensan y la célula se divide en dos (citocinesis).
Ordena las cuatro fases de la mitosis (anafase, profase, telofase, metafase) y describe en una frase qué ocurre con los cromosomas en cada una.
Ordena las cuatro fases de la mitosis (anafase, profase, telofase, metafase) y describe en una frase qué ocurre con los cromosomas en cada una.
Una célula de un animal tiene $2n = 8$ cromosomas. a) ¿Cuántos cromosomas y cuántas cromátidas hay en la célula en la metafase de la mitosis? b) ¿Cuántos cromosomas…
Una célula de un animal tiene $2n = 8$ cromosomas.
- a) ¿Cuántos cromosomas y cuántas cromátidas hay en la célula en la metafase de la mitosis?
- b) ¿Cuántos cromosomas tiene cada célula al final de la meiosis I y al final de la meiosis II?
- c) Explica por qué la meiosis I se llama división reduccional.
La meiosis: gametos haploides
La meiosis ocurre en las células germinales (en los testículos y en los ovarios) y produce los gametos. Si los gametos tuvieran 2n, en cada generación se duplicaría el número de cromosomas. Por eso la meiosis reduce la cantidad a la mitad.
Tras duplicar el ADN, la célula hace dos divisiones seguidas:
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Meiosis I (reduccional): en la profase I los homólogos se emparejan e intercambian trozos (crossing-over). En la metafase I los pares se alinean. En la anafase I se separan los cromosomas homólogos (cada cromosoma sigue con sus dos cromátidas). Resultan 2 células con n cromosomas (duplicados). Por eso se llama reduccional: pasa de 2n a n.
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Meiosis II (ecuacional): es como una mitosis. En la anafase II se separan las cromátidas hermanas. Resultan 4 células haploides (n), con cromosomas de una sola cromátida.
Completa con los términos correctos: la mitosis produce células hijas genéticamente a la célula madre, mientras que la meiosis produce células hijas con cantidad de…
Completa con los términos correctos: la mitosis produce _ células hijas genéticamente a la célula madre, mientras que la meiosis produce _ células hijas con cantidad de cromosomas que la célula madre.
Fertilización y variabilidad genética
En la fertilización, un espermatozoide (n = 23) se une a un óvulo (n = 23) y forma el cigoto (2n = 46). Así, cada hijo recibe la mitad de sus cromosomas de cada progenitor y se conserva el número de la especie. El cigoto se divide por mitosis y da lugar a todas las células del embrión.
Los hermanos no son idénticos por tres fuentes de variabilidad:
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Entrecruzamiento (crossing-over): en la profase I, los homólogos intercambian fragmentos. Se forman cromosomas con una mezcla nueva de alelos de mamá y de papá.
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Distribución al azar de los homólogos: en la metafase I, cada par se orienta al azar; en la anafase I, el cromosoma materno o paterno de cada par va a un polo u otro. Un ser humano puede formar $2^{23}$, es decir, más de 8 millones de gametos distintos solo por este mecanismo.
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Unión al azar de los gametos en la fertilización.
Los gemelos idénticos son la excepción: provienen de un mismo cigoto que se separó en dos embriones, así que tienen el mismo ADN.
Explica cómo el entrecruzamiento (crossing-over) y la distribución al azar de los cromosomas homólogos durante la meiosis generan variabilidad genética. Indica en qué…
Explica cómo el entrecruzamiento (crossing-over) y la distribución al azar de los cromosomas homólogos durante la meiosis generan variabilidad genética. Indica en qué fase ocurre cada fenómeno y por qué los hijos de una misma pareja no son genéticamente idénticos, salvo gemelos idénticos.
Mitosis frente a meiosis
| Criterio | Mitosis | Meiosis |
|---|---|---|
| Células donde ocurre | Somáticas (y germinales que se multiplican) | Germinales (formación de gametos) |
| Divisiones | 1 | 2 |
| Células hijas | 2 | 4 |
| Cromosomas de las hijas | 2n, igual que la madre | n, la mitad |
| Variabilidad | Ninguna (clones) | Alta (crossing-over, azar) |
| Función | Crecimiento, reparación, reproducción asexual | Formar gametos, mantener el número de cromosomas, generar variabilidad |
Compara la mitosis y la meiosis en una tabla con al menos cinco criterios: tipo de células en que ocurre, número de divisiones, número de células hijas, número de…
Compara la mitosis y la meiosis en una tabla con al menos cinco criterios: tipo de células en que ocurre, número de divisiones, número de células hijas, número de cromosomas de las hijas y variabilidad genética. Indica además la función de cada proceso en el organismo.
La teoría cromosómica de la herencia
Mendel dedujo sus leyes sin saber qué eran los genes. A inicios del siglo XX, Sutton y Boveri notaron que los cromosomas se comportan igual que los «factores» de Mendel: vienen en pares, se separan en la formación de gametos y se juntan en la fertilización. Morgan, con la mosca de la fruta, comprobó que los genes están en los cromosomas.
Relación con las leyes de Mendel:
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Ley de la segregación: los dos alelos de un gen están en los cromosomas homólogos. En la anafase I los homólogos se separan, y cada gameto recibe un solo alelo.
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Distribución independiente: los pares de homólogos se orientan al azar en la metafase I, así que los alelos de genes en cromosomas distintos se combinan libremente (9:3:3:1).
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Excepción, genes ligados: dos genes muy cerca en el mismo cromosoma viajan juntos y no se distribuyen independientemente. Solo se separan si ocurre un crossing-over entre ellos, algo poco probable si están muy cerca.
La teoría cromosómica de la herencia, propuesta por Sutton y Boveri y respaldada por Morgan, afirma que los genes se localizan en los cromosomas. Relaciona esta teoría…
La teoría cromosómica de la herencia, propuesta por Sutton y Boveri y respaldada por Morgan, afirma que los genes se localizan en los cromosomas. Relaciona esta teoría con las leyes de Mendel:
- a) Explica cómo la separación de cromosomas homólogos en la anafase I explica la ley de la segregación.
- b) Explica cómo la orientación al azar de los pares de homólogos en la metafase I explica la distribución independiente.
- c) Argumenta por qué dos genes ubicados muy cerca en el mismo cromosoma pueden no cumplir la tercera ley de Mendel.
Cuando la meiosis falla
A veces los cromosomas no se separan bien: es la no disyunción. Puede ocurrir en la anafase I (no se separan los homólogos) o en la anafase II (no se separan las cromátidas hermanas). Resultan gametos con un cromosoma de más (n + 1) o de menos (n − 1).
Una pareja tiene un hijo con síndrome de Down por trisomía 21. Un genetista explica que la causa fue una no disyunción de los cromosomas 21 durante la formación de un…
Una pareja tiene un hijo con síndrome de Down por trisomía 21. Un genetista explica que la causa fue una no disyunción de los cromosomas 21 durante la formación de un gameto.
- a) Describe en qué fase de la meiosis pudo fallar la separación y cómo quedarían los gametos resultantes (cuántos cromosomas 21 tendría cada uno).
- b) Calcula cuántos cromosomas tendría el cigoto si el gameto con el cromosoma de más se une a un gameto normal.
- c) Explica cómo la fertilización restablece el número diploide en condiciones normales y por qué un error en la meiosis se transmite a todas las células del embrión mediante mitosis.
Vuelve al principio: la mitosis copia la célula sin cambios (piel que cicatriza), mientras que la meiosis reduce a n y mezcla los cromosomas con crossing-over y orientación al azar, y por eso cada hijo es único.