Meiose, Processo, O que é Meiose
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Em biologia, a meiose é o processo pelo qual uma célula eucariótica diplóide divide para gerar quatro células haplóides muitas vezes chamado de gametas.
A meiose é essencial para a reprodução sexual e, por conseguinte, ocorre em todos os eucariotas (incluindo os organismos unicelulares) que reproduzem sexualmente.
Alguns eucariontes, nomeadamente os rotíferos Bdelloidea, perderam a capacidade de realizar meiose e adquiriram a capacidade de se reproduzir por partenogênese.
A meiose não ocorre em archaea ou bactérias, que se reproduzem por meio de processos tais como assexuadas mitose ou fissão binária.
Durante a meiose, o genoma de uma célula germinal diplóide, o qual é composto de segmentos longos de DNA embalados em cromossomas, sofre replicação de DNA, seguido de dois ciclos de divisão, o que resulta em células haplóides chamados gâmetas.
Cada gameta contém um conjunto completo de cromossomos, ou metade do conteúdo genético da célula original.
Estas células haplóides resultantes podem fundir-se com outras células haplóides do sexo ou acasalamento tipo oposto durante a fertilização para criar uma nova célula diplóide, ou zigoto.
Assim, o mecanismo de divisão da meiose é um processo recíproco para a junção dos dois genomas que ocorrem no momento da fertilização.
Como os cromossomos de cada pai sofrer recombinação genética durante a meiose, cada gameta e, assim, cada zigoto, terá um código genético único codificado em seu DNA.
Em outras palavras, a meiose e a reprodução sexual produzir a variação genética.
A meiose utiliza muitos dos mesmos mecanismos bioquímicos empregadas durante a mitose para realizar a redistribuição de cromossomas.
Existem várias características únicas para a meiose, o mais importante o emparelhamento e recombinação genética entre cromossomos homólogos. Meiose - Processo
A meiose é um processo em que uma única célula divide-se duas vezes para produzir quatro células contendo metade da quantidade original de informação genética. Estas células são as nossas células sexuais - esperma nos machos, os ovos nas fêmeas.
A meiose é um tipo especial de divisão celular que ocorre em organismos de reprodução sexuada.
Meiose é um tipo especial de divisão celular necessárias para a reprodução sexual em eucariotas, tais como animais, plantas e fungos.
A meiose ocorre apenas em células diplóides especializadas e apenas em ocasiões determinadas do ciclo de vida de um organismo. Através deste fenômeno nuclear, uma única célula diplóide dá origem a quatro células haplóides, designadas gâmetas ou esporos. Um gâmeta é uma célula que se une a outra semelhante para formar um zigoto diplóide. Pelo contrário, um esporo pode formar um organismo haplóide sem se fundir com outra célula. Diversas etapas da meiose, novamente salientando a continuidade de todo o processo.
A meiose consiste em duas divisões nucleares sucessivas, designadas I e II.
Cada uma destas divisões apresenta na sua essência as mesmas etapas que a mitose:
Profase I, notando-se a condensação dos cromossomas em filamentos longos e finos
Profase I - nesta etapa os pares de cromossomas tornam-se visíveis com longos filamentos delgados. Tal como na mitose, já foram duplicados durante a interfase precedente, logo são constituídos por dois cromatídeos unidos pelo centrómero. No entanto, nesta fase, o grau de condensação é tal que parecem estruturas unas. Os cromossomas homólogos emparelham de forma muito precisa, que se inicia em vários pontos e depois progredindo como um ziper que se fecha. Cada homólogo provém de um progenitor diferente. Este emparelhamento - sinapse - é fundamental para a ocorrência de meiose, pelo que este fenómeno não pode ocorrer em células haplóides. Nesta altura os pares de homólogos designam-se bivalentes. Bivalentes unidos pela sinapse, podendo notar-se os pontos de crossing-over (quiasmas)
Durante a sinapse pedaços de cromatídeos soltam-se e voltam a ligar-se, ao acaso entre os quatro cromatídeos presentes, processo designado crossing-over. Estas trocas podem ser vistas ao microscópio pela formação de figuras em forma de X designadas quiasmas. Ao longo da Profase os quiasmas e sinapses desaparecem, tal como o nucléolo; Metafase I, com a formação da placa equatorial
Metafase I - nesta etapa, tal como na mitose, o fuso acromático torna-se visível e os microtúbulos ligam-se aos centrómeros dos bivalente. Estes cromossomas emparelhados deslocam-se, então, para o centro da célula formado a placa equatorial, agora com cada centrómero do par em lados opostos da placa; Anafase I, com os cromossomas homólogos a serem separados pela ascenção polar
Anafase I - esta etapa inicia-se com a separação dos cromossomas homólogos, que se deslocam para pólos opostos da célula; Telofase I ou Profase II, a diferença não é muito nítida
Telofase I - nesta etapa a espiralização dos cromossomas diminui, dando-lhes uma aparência alongada. Novas membranas nucleares são sintetizadas a partir de retículo endoplasmático rugoso enquanto se para gradualmente para a interfase. Finalmente, o fuso acromático desaparece e o nucléolo reorganiza-se. Saliente-se, no entanto, que estes acontecimentos podem não ser tão distintos, passando diretamente da Telofase I para a Profase II; Profase II - no início da segunda divisão os cromatídeos continuam unidos pelo centrómero, pelo que esta divisão se parece muito com a mitose. Se a membrana nuclear tiver sido refeita na Telofase I irá desaparecer, tal como o nucléolo, e os cromossomas irão condensar novamente; Metafase II, com as duas placas equatoriais perfeitamente nítidas
Metafase II - forma-se novamente o fuso acromático e os cromossomas alinham-se na placa equatorial; Anafase II, ascenção polar decorre, iniciando-se a formação de 4 grupos de cromossomas
Anafase II - os centrómeros dividem-se e afastam-se, levados pelos microtúbulos do fuso acromático, levando os cromossomas simples para cada um dos pólos; Telofase II, quatro grups de cromossomas estão formados e iniciam a relaxação
Telofase II - reorganização da membrana nuclear e nucléolo, com relaxação dos cromossomas, formando núcleos interfásicos. Consequências da Meiose Durante a meiose o material nuclear foi duplicado uma vez e dividido duas vezes, pelo que cada célula filha apresenta metade do número de cromossomas da célula diplóide inicial. No entanto, mais importante que a redução do número de cromossomas é a consequência genética do processo: Na metafase I a orientação ao acaso dos bivalentes causa uma mistura de material materno e paterno pelos dois núcleos filhos; Devido ao crossing-over, cada cromossoma contém genes de origem materna e paterna. Se a célula inicial apresentar dois pares de cromossomas existirão 4 combinações possíveis, se tiver três pares serão 8 e se forem 4 pares de cromossomas, 16 combinações possíveis. A fórmula geral será 2n, o que na espécie humana corresponde a 223 combinações possíveis, ou seja, 8388608 possibilidades (e existem muitos organismos com número superior de pares de cromossomas!!). Acresce ainda o crossing-over para baralhar as coisas e pode-se considerar impossível que uma célula resultante de meiose seja igual á célula que lhe deu origem.
A meiose difere da mitose em três aspectos fundamentais:
Consiste em duas divisões sucessivas, originando 4 núcleos; Cada um dos 4 núcleos é haplóide, contendo metade do número de cromossomas da celula-mãe diplóide; Os núcleos haplóides produzidos contêm combinações génicas inteiramente novas. Por este motivo, as consequências genéticas e evolutivas da meiose são profundas. Devido á meiose e á fecundação os organismos diplóides existem numa variedade de formas, mesmo os da mesma espécie. Meiose - Reprodução
A reprodução sexual envolve alternância cíclica de estados diplóides e haplóides: células diplóides dividem-se por meiose para formar células haplóides, e as células haplóides de dois indicíduos fundem-se em pares na fertilização para formar novas células diplóides. No processo, os genomas são misturados e recombinados produzindo indivíduos com uma nova coleção de genes. A maior parte da vida de animais e plantas superiores consiste na fase diplóide, a fase haplóide é muito breve.
A reprodução sexual foi provavelmente favorecida na evolução devidoà recombinação aleatória da informação genética que aumenta a probabilidade de gerar, pelo menos, um descendente que sobreviverá em um ambiente variável e imprevisível.
A compreensão de que as células germinativas são haplóides iplica na existência de um tipo especial de divisão nuclear, na qual o número de cromossomos é exatamente dividido em dois. Esse tipo de divisão e denominado Meiose do grego meios, diminuição. (Não há ligação com o termo mitose, também do grego mitos, filamentos, referindo-se a aparência de fios dos cromossomos quando da sua condensação da divisão celular - este processo ocorre tanto na divisão simples como na meiose.)
Exceto pelos cromossomos que determinam o sexo ( os cromossomos sexuais), o núcleo diplóide contêm duas versões bastante semelhantes de cada um dos outros cromossomos (os autossomos), um dos quais proveniente do pai e outro da mãe. As duas versões são chamadas de homólogos e na maior parte das células elas mantêm uma existência completamente separada com cromossomos independentes. Quando cada cromossomo é duplicado, por replicação de DNA, as cópias gêmeas dos cromossomos replicados ficam a princípio, associadas, e são chamadas cromátides-irmãs.
Esquema e gif animado de uma meiose.
A meiose envolve duas divisões celular com somente uma duplicação dos dromossomos. Na primeria divisão existe uma prófase longa, onde os estágios clássicos da mitose não são suficientes para descrever sua complexidade. Os estágios sucessivos da meiose podem ser esquematizados da seguinte maneira:
Divisão I Prófase I Pré-leptóteno Leptóteno Zigóteno Paquíteno
Prometáfase I Metáfase I Anáfase I Telófase I Interfase I Divisão II
Prófase II Metáfase II Anáfase II Telófase II Descrição geral da meiose
Durante o pré-leptóteno os cromossomos encontram-se extremamente finos, sempre difícil observá-los, somente os cromossomos sexuais podem aparecer como corpúsculos heterocromáticos.
Durante o leptóteno (do grego leptos, delgado e nema, filamento), os cromossomos tornam-se mais visíveis. apesar de já estarem duplicados e conterem duas cromátides, os cromossomos parecem únicos. Os cromossomos do leptóteno podem mostrar uma polarização definida, formando alças onde os telômeros estão ligados ao envoltório nuclear na região próxima aos centrossomos. Este arranjo é frequentemente denominado "buquê". Durante o zigóteno ( do grego zygon, adjacente), ocorre o primeiro fenômeno essencial da meiose. É um processo frequentemente denominado sinapse, que envolve o alinhamento e pareamento dos cromossomos homólogos. O pareamento é altamente específico envolvendo a formação de uma estrutura protéica essencial denominada complexo sinaptonêmico (CS). Este complexo é formado por dois braços laterais (correspondentes aos cromossomos homólogos) e um elemento medial ou central. O CS está interposto entre os homólogos pareados podendo ser considerado a base estrutural do pareamento, é admiravelmente exato e específico. Ele faz ponto a ponto e cromômero a cromômero em cada um dos cromossomos homólogos.
Durante o paquíteno ( do grego pachus, espesso), o processo de pareamento se completa e os cromossomos se apresentam mais curtos e espessos. Cada um agora é um bivalente ou tétrade composto por dois homólogos ( isto é, quatro cromátides). As duas cromátides de cada homólogo são chamadas de cromátides-irmãs. Durante o paquíteno, a troca de segmentos é um fenômeno característico, ela é a recombinação dos segmentos cromossômicos entre duas cromátides pertencentes a diferentes homólogos, ocorre quebras transversaisnas duas cromátides homólogas seguidas da fusão dos segmentos.
No diplóteno, os cromossomos pareados começam a separar-se, mas permanecem unidos nos pontos de intercâmcio ou quiasmas ( do grego chiasma, cruz) O número de quiasmas por cromossomo varia, podendo existir um, dois ou muitos. Dependendo do comprimento do cromossomo. Neste momento, as quatro cromátides da tétrade tornam-se visíveis e o complexo sinaptonêmico desaparece. O diplóteno é uma fase de longa duração e os cromossomos estão condensados e muito ativos em transcrição. No quinto mês de vida intra-uterina, por exemplo, os ovócitos humanos alcançam o estágio de diplóteno e nele permanecem por muitos anos, até ocorrer a ovulação. Na diacinese (do grego dia, através de) a contração dos cromossomos é acentuada e a transcrição cessa, o número de quiasmas torna-se reduzido por um processo denominado terminalização. No final da diacinese os cromossomos homólogos são unidos somente pelos quiasmas. As fases da primeira divisão que se seguem a diacinese são de certa forma semelhantes às da mitose.
Diagrama temporal da sinapse e desinapse durante a Prófase I. Apenas um bivalente é mostrado. O estágio de paquíteno é definido como o período durante o qual um CS completo está formado. Na pró-metáfase I a condensação dos cromossomos atinge seu máximo. O envoltório nuclear fragmenta-se e os microtúbulos do fuso ligam-se ao cinetócoro dos centrômeros homólogos. Consequentemente, as duas cromátides comportam-se como unidade funcional e movem-se juntas em direção a um pólo.
Cromossomos homólogos emparelhados durante a transição para a metáfase da divisão meiótica I
Cromossomos homólogos emparelhados durante a transição para a metáfase da divisão meiótica I. Uma única ocorrência de entrecruzamento aconteceu na prófase anterior criando um quiasma. Observe que as quatro cromátides estão dispostas como dois pares distintos de cromátides-irmãs e que as duas cromátides de cada par estão firmemente alinhadas por todo o comprimento, bem como pelos seus centrômeros. Esta unidade inteira, composta pelas quatro quatro cromátides, é denominada bivalente.
Durante a metáfase I os homólogos ainda estão unidos no local dos quiasmas, enquanto os centrômeros são levados em direção a pólos opostos (anáfase I). Seguindio-se a telófase I, existe uma interfase de curta duração onde não ocorre replicação do DNA. Nesta fase, o número de cromossomos é haplóide, porém cada cromossomo possue duas cromátides. Na segunda divisão ocorre a separação das cromátides-irmãs e dos centrômeros correspondentes. Um ponto bastante importante é que na divisão I ocorre a separação dos centrômeros homólogos, enquanto na divisão II são os centrômeros irmãos que se separam. Em cada caso os cromossomos e as cromátides possuem segmentos misturados resultantes da recombinação.
Meiose - Divisão Celular
Meiose é o nome dado ao processo de divisão celular no qual uma célula tem o seu número de conjuntos cromossômicos reduzido para metade. Por este processo são formados gâmetas e esporos. Nos organismos de reprodução sexuada a formação de seus gâmetas, ocorre por meio desse tipo de divisão celular. Quando ocorre fecundação, pela fusão de dois desses gametas, ressurge uma célula diplóide, que passará por numerosas meioses comuns até formar um novo indivíduo, cujas células serão, também, diplóides.
Nos vegetais, que caracterizam-se pela presença de um ciclo reprodutivo haplodiplobionte, a meiose não tem como fim a formação de gâmetas, mas, sim, com a formação de esporos. Curiosamente, nos vegetais a meiose relaciona-se com a porção assexuada de seu ciclo reprodutivo.
A meiose conduz à redução dos cromossomas a metade. A primeira divisão é a mais complexa, sendo designada divisão de redução. É durante esta divisão que ocorre a redução a metade do número de cromossomas. Na primeira fase, os cromossomas emparelham e trocam material genético (entrecruzamento ou crossing-over), antes de separar-se em duas células filhas. Cada um dos núcleos destas células filhas tem só metade do número original de cromossomas. Os dois núcleos resultantes dividem-se por meiose, formando quatro células. Qualquer das divisões se pode considerar que ocorre em quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.
Na primeira divisão, durante a prófase I os cromossomas homólogos divididos longitudinalmente emparelham e podem trocar material genético, o que aumenta a variabilidade dos descendentes. No fim da prófase I os pares de homólogos estão praticamente separados. Durante a metáfase I, os cromossomas homólogos dispõem-se no plano equatorial da célula. Na anáfase I ocorre a divisão dos centrómeros, migrando cada componente de um par de homólogos para cada um dos pólos.
Durante a telófase I os cromossomas desfazem a formação espiral ou iniciam diretamente a segunda divisão meiótica. A prófase II é mais rápida que a prófase I, formando-se o fuso acromático. Na metáfase II os cromossomas dispõem-se na placa equatorial e ligam-se as fibras ao fuso. Durante a anáfase II os cromossomas filhos migram para os pólos opostos. Na telófase II, os cromossomas desfazem a formação espiral e reaparecem os nucléolos. O citoplasma divide-se em quatro células haplóides, originadas a partir da célula que deu início ao processo.
O Papel da Meiose
fêmea 2n ==========> gameta n A meiose é uma divisão celular que ocorre em células diplóides (2n) e origina quatro células-filhas haplóides (n). Como a meiose reduz à metade a quantidade de cromossomos, é chamada divisão reducional (R!)
Meiose - Cromossomas
Organismos simples podem reproduzir-se através de divisões simples.
Este tipo de reprodução assexuada é simples e direta e produz organismos geneticamente iguais. A reprodução sexual por sua vez, envolve uma mistura de genomas de 2 indivíduos, para produzir um indivíduo que diferem geneticamente de seus parentais. O ciclo reprodutivo sexual envolve a alternância de gerações de células haplóides, com gerações de células diplóides. A mistura de genomas é realizada pela fusão de células haplóides que formam células diplóides. Posteriormente novas células diplóides são geradas quando os descendentes de células diplóides se dividem pelo processo de meiose.
Com exceção dos cromossomos que determinam o sexo, um núcleo de célula diplóide contém 2 versões similares de cada cromossomo autossomo, um cromossomo paterno e 1 cromossoma materno. Essas duas versões são chamadas de homologas, e na maioria das células possuem existência como cromossomos independentes. Essas duas versões são denominadas de homólogos. Quando o DNA é duplicado pelo processo de replicação, cada um desses cromossomos é replicado dando origem as cromátides que são então separadas durante a anáfase e migram para os polos celulares. Desta maneira cada célula filha recebe uma cópia do cromossomo paterno e uma cópia do cromossoma materno. Vimos que a mitose resulta em células com o mesmo número de cromossomas, se ocorre - se a fusão dessas células, teríamos como resultado células com o dobro de cromossomas e isso ocorreria em progressão.
Exemplificando: O homem possui 46 cromossomas, a fusão resultaria em uma célula com 92 cromossomas. A meiose desenvolveu-se para evitar essa progressão.
A meiose ( meioum = diminuir ) ocorre nas células produtoras de gametas. Os gametas masculinos e femininos ( espermatozóides e óvulos ) que são produzidos nos testículos e ovários respectivamente as gônadas femininas e masculinas. Os gametas se originam de células denominadas espermatogonias e ovogonias. A meiose é precedida por um período de interfase ( G1, S, G2 ) com eventos semelhantes aos observados na mitose.
As espermatogônias e ovogônias, que são células diplóides, sofrem sucessivas divisões mitóticas. As células filhas dessas células desenvolvem ciclo celular, e num determinado momento da fase G2 do ciclo celular ocorrem alterações que levam as células a entrar em meiose e darem origem a células háploides ou seja células que possuem a metade do número ( n) de cromossomas da espécie. A regulação do processo meiótico inicia-se durante a fase mitótica, onde observam-se: 1) Período S longo;
2) aumento do volume nuclear. Experimentalmente demonstra-se que eventos decisivos ocorrem em G2, devido a ativação de sítios únicos para a meiose. Podemos definir meiose como sendo o processo pelo qual número de cromossomos é reduzido a metade.
Na meiose o cromossomo produzido possui apenas a metade do número de cromossomos, ou seja somente um cromossomo no lugar de um par de homólogos.
O gameta é dotado de uma cópia do cromossoma materno ou paterno.
Meiose I: A meiose I é subdividida em quatro fases, denominadas: Prófase I, Metáfase I, Anáfase I, Telófase I
Leptóteno: Os cromossomos tornam-se visíveis como delgados fios que começam a se condensar, mas ainda formam um denso emaranhado. Nesta fase inicial , as duas cromátides- irmãs de cada cromossomo estão alinhadas tão intimamente que não são ditinguíveis. Zigóteno: Os cromossomos homólogos começam a combinar-se estreitamente ao longo de toda a sua extensão. O processo de pareamento ou sinapse é muito preciso. Paquíteno: Os cromossomos tornam-se bem mais espiralados. O pareamento é completo e cada par de homólogos aparece como um bivalente ( às vezes denominados tétrade porque contém quatro cromátides) Neste estágio ocorre o crossing-over, ou seja, a troca de segmentos homólogos entre cromátides não irmãs de um par de cromossomos homólogos. Diplóteno: Ocorre o afastamento dos cromossomos homólogos que constituem os bivalentes. Embora os cromossomos homólogos se separem, seus centrômeros permanecem intactos, de modo que cada conjunto de cromátides-irmãs continua ligado inicialmente. Depois, os dois homólogos de cada bivalente mantêm-se unidos apenas nos pontos denominados quiasmas (cruzes).
Diacinese: Neste estágio os cromossomos atingem a condensação máxima. METÁFASE I: Há o desaparecimento da membrana nuclear. Forma-se um fuso e os cromosomos pareados se alinham no plano equatorial da célula com seus centrômeros orientados para pólos diferentes.
ANÁFASE I: Os dois membros de cada bivalente se separam e seus respectivos centrômeros com as cromátides-irmãs fixadas são puxados para pólos opostos da célula. Os bivalentes distribuem-se independentemente uns dos outros e, em conseqüência, os conjuntos paterno e materno originais são separados em combinações aleatórias.
Meiose II: A meiose II tem início nas células resultantes da telófase I, sem que ocorra a Intérfase. A meiose II também é constituída por quatro fases:
TELÓFASE II: Forma-se uma membrana nuclear ao redor de cada conjunto de cromátides. Fonte: www.sciencedaily.com/www.biocomputer.vilabol.uol.com.br/curlygirl.naturlink.pt/www.hurnp.uel.br Sobre o Portal |