Meiosis

Pregunta esencial

¿Cómo produce la meiosis gametos con la mitad de los cromosomas y con nuevas combinaciones de genes?

La reproducción sexual empieza con los gametos, como los espermatozoides y los óvulos. Cada gameto necesita la mitad del número usual de cromosomas, porque si no el número se duplicaría en cada generación. En esta lección aprenderás cómo la meiosis reduce a la mitad el número de cromosomas, por qué cada gameto es distinto y cómo contar las combinaciones posibles.

Células diploides y haploides

• Las células del cuerpo son diploides (2n): tienen dos juegos de cromosomas
• Los gametos son haploides (n): tienen un juego
• Los cromosomas homólogos son un par que coincide, uno de cada progenitor
• Células del cuerpo humano: 2n = 46. Gametos humanos: n = 23

Tipo de célula	Símbolo	Cromosomas humanos	Ejemplo
Célula del cuerpo (diploide)	2n	46	Célula de la piel
Gameto (haploide)	n	23	Óvulo o espermatozoide
Cigoto (diploide)	2n	46	Óvulo fecundado

La mayoría de las células de tu cuerpo tienen 46 cromosomas, acomodados en 23 pares. En cada par, un cromosoma vino de cada progenitor, y los dos se llaman cromosomas homólogos. Llevan los mismos genes en el mismo orden, pero pueden llevar alelos distintos. Una célula con dos juegos de cromosomas es diploide (2n). Una célula con un juego es haploide (n). Los gametos son haploides. Cuando un espermatozoide (n = 23) fecunda un óvulo (n = 23), el cigoto vuelve a ser diploide, con 46 cromosomas.

Cómo funciona la meiosis

• Una célula copia sus cromosomas una vez
• Después se divide dos veces
• La primera división separa los cromosomas homólogos
• La segunda división separa las copias de cada cromosoma
• Una célula diploide produce cuatro células haploides

La meiosis es el tipo de división celular que produce gametos. La célula copia sus cromosomas una vez, así que cada cromosoma tiene dos copias idénticas. Luego la célula se divide dos veces. En la primera división, los cromosomas homólogos se separan en dos células. En la segunda división, se separan las dos copias de cada cromosoma. El resultado son cuatro células, cada una con la mitad del número de cromosomas de la célula original. Compara esto con la mitosis (Unidad 7), donde una división produce dos células idénticas a la original.

Entrecruzamiento

• Los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian pedazos que coinciden
• Esto se llama entrecruzamiento
• Produce cromosomas con nuevas combinaciones de alelos
• Dos de las cuatro combinaciones del diagrama son nuevas

Al inicio de la meiosis, los cromosomas homólogos se alinean lado a lado e intercambian pedazos que coinciden. Esto es el entrecruzamiento. En el diagrama, un cromosoma lleva los alelos A y B, y su pareja lleva a y b. Después del entrecruzamiento, las cuatro copias llevan AB, Ab, aB y ab. Ab y aB no existían en ninguno de los cromosomas originales. El entrecruzamiento crea nuevas combinaciones de alelos que estaban en el mismo cromosoma.

Distribución independiente y fecundación al azar

• Cada par de cromosomas homólogos se separa de forma independiente de los demás
• Con n pares, un gameto puede tener 2ⁿ combinaciones distintas de cromosomas
• En los humanos, 2²³ = 8,388,608 combinaciones, antes del entrecruzamiento
• Cualquier espermatozoide puede fecundar cualquier óvulo, lo que multiplica las posibilidades

Cuál cromosoma de cada par llega a un gameto es al azar, y cada par se separa de forma independiente de los demás. Esto es la distribución independiente. Con 2 pares hay 2 x 2 = 4 gametos posibles, como en el diagrama. Con 23 pares hay 2²³ = 8,388,608 combinaciones posibles en los gametos de una persona, antes de que el entrecruzamiento agregue más. La fecundación agrega todavía más variación. Cualquier espermatozoide puede fecundar cualquier óvulo, así que dos progenitores pueden producir unas 2²³ x 2²³ = 7.0 x 10¹³ combinaciones distintas de cromosomas en un hijo. La meiosis y la fecundación explican por qué los hermanos, salvo los gemelos idénticos, no son genéticamente idénticos. Las mutaciones, que se vieron en la Unidad 9, son una tercera fuente de alelos nuevos.

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Ejemplos resueltos

Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.

Ejemplo 1: Cuenta cromosomas

Un perro tiene 78 cromosomas en cada célula del cuerpo. Una mosca de la fruta tiene 4 pares de cromosomas en cada célula del cuerpo. (a) ¿Cuántos cromosomas hay en un gameto de perro? (b) ¿Cuántas combinaciones distintas de cromosomas puede producir una mosca de la fruta en sus gametos, sin contar el entrecruzamiento? (c) Dos gametos de perro se unen en la fecundación. ¿Cuántos cromosomas tiene el cigoto?

Mostrar la solución

1. (a) Número haploide: Un gameto tiene la mitad de los cromosomas de una célula del cuerpo. n = 78 / 2 = 39.
2. (b) Combinaciones: Con 4 pares, cada par se separa de forma independiente de 2 maneras, así que hay 2⁴ = 16 combinaciones.
3. (c) Cigoto: Dos gametos con 39 cromosomas cada uno producen un cigoto con 39 + 39 = 78 cromosomas, el número diploide.
4. Respuesta: (a) 39 cromosomas. (b) 16 combinaciones. (c) 78 cromosomas.

Ejemplo 2: ADN y cromosomas en la meiosis

La gráfica y la tabla muestran una célula con 2n = 6 durante la meiosis. (a) ¿Cuánto cambia el ADN por célula durante el copiado? (b) ¿En qué etapa se reduce a la mitad el número de cromosomas? (c) Escribe un enunciado con afirmación, evidencia y razonamiento para esta afirmación: la meiosis produce células haploides.

Etapa	Cromosomas por célula
Antes del copiado	6
Después del copiado	6
Después de la primera división	3
Después de la segunda división	3

Mostrar la solución

1. (a) Copiado: El ADN sube de 2 a 4 unidades relativas, así que se duplica (un aumento de 2 unidades).
2. (b) Reducción a la mitad: El número de cromosomas baja de 6 a 3 después de la primera división.
3. (c) Afirmación: La meiosis produce células haploides.
4. Evidencia: El número de cromosomas baja de 6 a 3 y se queda en 3 después de la segunda división. El ADN por célula termina en 1 unidad, la mitad de las 2 unidades que había antes del copiado.
5. Razonamiento: El ADN se copia una vez, pero la célula se divide dos veces, así que cada una de las cuatro células resultantes tiene la mitad del ADN y un juego de cromosomas. Eso es lo que significa haploide.
6. Respuesta: (a) Se duplica, de 2 a 4 unidades. (b) Después de la primera división. (c) El número de cromosomas se reduce a la mitad, de 6 a 3, y el ADN termina en la mitad de la cantidad inicial.

Ejemplo 3: Usa el modelo de la meiosis

El diagrama muestra la meiosis en una célula con 4 cromosomas. Los cromosomas azules vinieron de la madre y los anaranjados del padre. (a) ¿Cuántos cromosomas hay en cada célula final? (b) ¿Cada célula final es diploide o haploide? (c) ¿Las cuatro células finales son iguales? Describe los cromosomas de cada una.

Mostrar la solución

1. (a) Conteo: Cada célula final tiene 2 cromosomas, uno largo y uno corto.
2. (b) Ploidía: La célula inicial tiene 4 cromosomas (2 pares), así que es diploide. Cada célula final tiene 2 cromosomas, uno de cada par, así que es haploide.
3. (c) Comparación: Las cuatro no son iguales. Las dos células de arriba tienen un cromosoma azul largo y uno anaranjado corto cada una. Las dos de abajo tienen un cromosoma anaranjado largo y uno azul corto cada una. El entrecruzamiento, que no se muestra, haría que las células fueran todavía más distintas.
4. Respuesta: (a) 2 cromosomas. (b) Haploide. (c) Dos tipos de célula, así que las cuatro células no son todas iguales.

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Práctica

Practica cómo hallar los números haploide y diploide, contar combinaciones de cromosomas, leer un modelo y una gráfica de la meiosis, y enumerar los resultados del entrecruzamiento. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.

• Hoja de práctica: Meiosis (PDF) (en inglés)
• Clave de respuestas: Meiosis (PDF) (en inglés)

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Diapositivas de la lección

• Diapositivas 10.2: Meiosis (PDF) (en inglés)

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Ideas clave

• Los gametos son haploides (n) y las células del cuerpo son diploides (2n)
• La meiosis copia los cromosomas una vez y se divide dos veces
• Una célula diploide produce cuatro células haploides
• El entrecruzamiento y la distribución independiente hacen que cada gameto sea distinto
• La fecundación restaura el número diploide y agrega más variación

De vuelta a la pregunta esencial: la meiosis reduce a la mitad el número de cromosomas porque los cromosomas se copian una vez pero la célula se divide dos veces, así que cada gameto tiene un juego. El entrecruzamiento, la distribución independiente y la fecundación al azar producen nuevas combinaciones de genes. A continuación verás qué pasa cuando los cromosomas no se separan correctamente.

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