Vou partir da noção dada no último post de que:
Reprodução sexuada -> caracteriza-se pela junção de dois gâmetas de indivíduos diferentes, na maioria. A esta fusão dá-se o nome de fecundação. Daqui resulta uma única célula, ovo ou zigoto, no qual se recombina o material genético proveniente dos dois gâmetas.
Assim, podemos dizer que a reprodução sexuada implica que ocorram 2 processos: a fecundação e a meiose.
A fecundação que consiste na união de dois gâmetas, um feminino e outro masculino, origina um ovo ou zigoto que contém cromossomas de origem materna e paterna. Cada um destes pares de cromossomas denominam-se por cromossomas homólogos. Os cromossomas homólogos tem estrutura e forma semelhantes e transportam genes com as mesmas caracteristicas.
Ou seja, para que a fecundação resulte um ovo diplóide, isto é, com o número normal de cromossomas da espécie (2n - diplóide) , torna-se necessário que cada gâmeta seja haploíde, isto é, que possua apenas metade destes cromossomas (n ). Assim, os gâmetas são formados através de um tipo especial de divisão celular denominada meiose.
Fecundação - Duplicação Cromossómica;
Meiose - Redução Cromossómica.
Meiose
A meiose consiste em 2 divisões sucessivas, designadas divisão I e divisão II.
Na divisão I/divisão reducional: um núcleo diploide (2n) origina dois núcleos haplóides (n).
Na divisão II/divisão equacional: ocorre a separação de cromatideos, obtendo-se, 4 núcleos haplóides (n), cujos cromossomas são constituídos por um cromatideo.
Divisão I da meiose
- Profase I: é a fase mais longa da meiose em que no início o núcleo aumenta de volume. Os cromossomas sofrem uma espiralizaçao, a qual faz com que se tornem mais grossos, curtos e visíveis.
Os cromossomas homólogos emparelham num processo denominado Sinapse (estes pares de cromossomas designam-se díadas cromossómicas ou bivalentes).
Depois começam-se a visualizar dois cromatideos em cada cromossoma dos bivalentes.
Nos pontos de Quiasma, pode ocorrer troca de informação genética, isto é, quebras e trocas de segmentos entre os cromatideos de cromossomas homólogos. Este fenómeno designa-se sobrecruzamento ou Crossing-over.
Nas células animais, os centríolos dividem-se e colocam-se em pólos opostos, a partir dos quais se forma o fuso acromático. Finalmente, as díadas cromossómicas deslocam-se para a zona equatorial do fuso.
- Metafase I: os cromossomas homólogos de cada bivalente dispõem-se aleatoriamente na placa equatorial, equidistantes dos pólos e presos pelos centrómeros às fibras do fuso acromático.
Ao contrario da metáfase da mitose, não são os centrómeros que se localizam no plano equatorial do fuso acromático, mas sim os pontos de quiasma.
- Anafase I: os cromossomas homólogos separam-se aleatoriamente e afastam-se para pólos opostos. Esta ascensão polar ocorre devido à retracção das fibras do fuso acromático.
Cada um dos dois conjuntos cromossómicos que se separam e ascendem aos pólos, para além de serem constituídos por metade do número de cromossomas, possuem informações genéticas diferentes. Este Facto contribui para a variabilidade genética dos novos núcleos que se irão formar.
- Telofase I: Os cromossomas depois de chegarem aos pólos, começam a sua desespiralização, tornando-se finos e longos.
Desorganiza-se o fuso acromático e diferenciam-se os nucleolos e as membranas nucleares, formando-se dois núcleos haploides (n).
Divisão II da meiose
Esta divisão é igual a divisão mitótica referida no post anterior, mas no entanto nunca é demais relembrar.
- Profase II: os cromossomas com dois cromatideos condensam-se. O fuso acromático forma-se, após a divisão do centrossoma. Os cromossomas dirigem-se para a placa equatorial, presos pelo centrómero às fibras do fuso acromático.
- Metafase II: Os cromossomas dispõem-se na placa equatorial, equidistantes dos pólos e sempre presos pelo centrómero às fibras do fuso acromático.
- Anafase II: ocorre a divisão do centrómero e dá-se a ascensão polar, os cromatideos do mesmo cromossoma separam-se para pólos opostos. Os dois conjuntos de cromossomas que acabam de se separar são haploídes.
- Telofase II: os cromossomas atingem os pólos e iniciam a sua desespiralização, tornando-se finos, longos e invisíveis ao microscópio.
Desorganiza-se o fuso acromático e diferenciam-se os nucleolos e as membranas nucleares, formando-se 4 núcleos haploides.
Figura com as várias fases da meiose:
Aspectos comparativos da mitose e da meiose
Podemos observar através dos gráficos, que ambas as fases são sempre precedidas por uma interfase, durante a qual, no período S a quantidade de DNA duplica por replicação. Posteriormente essa quantidade de DNA é reduzida. Ocorre uma redução para metade na anafase da mitose e na anafase I da meiose. Há uma segunda redução na meiose, durante a anafase II, passando de 2 Q para Q. Assim, no final da mitose cada célula tem metade a quantidade de DNA da célula original e no final da meiose cada célula tem ¼ da quantidade de DNA da célula original.
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.
Alterações ao nível dos cromossomas - Mutações cromossómicas
Por vezes, durante a meiose, ocorrem erros que levam a alterações na sequência normal dos genes, denominadas mutações genicas. Quando essa alteração envolve um grande número de genes no cromossoma, ou envolve o número de cromossomas, pode mesmo ser observada ao microscópio e denomina-se uma mutação cromossómica.
As Mutações Cromossómicas são anomalias que afectam o número ou a estrutura dos cromossomas e que podem ocorrer durante várias fases da meiose:
- Na divisão I, pela não separação dos cromossomas homólogos
- Na divisão II pela não separação dos dois cromatídeos de cada cromossoma
- No crossing- over.
Existem 2 tipos de mutações cromossómicas:
- Numéricas: Alteração do número de cromossomas, como é o caso das trissomias e das monossomias. Estas alterações são aquelas que podem ocorrer quer nas divisão I, quer na II. Esta alteração do número de cromossomas ao nivel dos gâmetas, por excesso ou por défice, pode implicar problemas nos indivíduos que resultem do desenvolvimento de ovos em cuja formação esses gâmetas intervieram.
Dentro das mutações numéricas existem as:
- Euploidias: são as aberrações numéricas em que pares de cromossomas estão, por inteiro, em excesso ou em falta.
- Aneuploidias: são defeitos quantitativos que afectam apenas um par de cromossomas homólogos, com componentes a mais ou a menos. Resultam de distúrbios na meiose, durante a formação dos gâmetas.
Na espécie humana, um exemplo de monossomia é a síndrome de Turner (X0), cujos portadores têm 45 cromossomas nas células somáticas, e falta um dos cromossomas sexuais. São mulheres de baixa estatura e estéreis.
- Estruturais: Envolvem alterações no número ou no arranjo dos genes, mas manté-se o número de cromossomas.
Existem 4 tipos de alterações na estrutura de um cromossoma:
- Delecção: ocorre quando um fragmento cromossómica se perde durante a divisão celular; origina-se assim um cromossoma com falta de um ou mais genes.
- Duplicação: ocorre quando durante a meiose um fragmento perdido se junta a um cromatídeo, dando origem a uma duplicação de informação.
- Inversão: ocorre quando um fragmento cromossómico se solta do cromossoma original, voltando a juntar-se a ele mas na posição inversa
- Translocação: ocorre quando um fragmento perdido se junta a um cromossoma não homólogo.
Em posts anteriores, já se referiu a influência dos agentes externos nas mutações e a sua influência no indivíduo (prejudicial, benefíca, sem efeito). Também já sabemos o quanto as mutações são importantes para a variabilidade genética e consequentemente para a evolução das espécies.
Reprodução sexuada e variabilidade genética
Os processos de meiose e fecundação asseguram a manutenção do número de cromossomas à descendência e contribuem para a variabilidade genética, visto que cada novo indivíduo apresenta mistura de genes paternos e maternos. Assim, os descendentes são semelhantes entre si e ao progenitor, mas não são iguais.
Durante a 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
Sendo n o número de pares de cromossomas homólogos, o que na espécie humana corresponde a 223 combinações possíveis, ou seja, 8388608 possibilidades.
Neste enorme número de possibilidades ainda não é contabilizado o fenómeno de crossing-over que ocorre na profase I.
Este fenómeno consiste na troca de segmentos de cromatidios de cromossomas, entre cromossomas homólogos e permite combinações de genes paternos e maternos num só cromossoma. Podemos dizer que a meiose assegura a estabilidade do número de cromossomas para a descendência , mas também produz novas recombinações genéticas que permitem a variabilidade das espécies.
Durante a fecundação:
Quando este fenómeno ocorre, o número de possibilidades diferentes de combinações genéticas possíveis do zigoto, é igual ao produto das combinações genéticas possíveis nos 2 gâmetas que se fundem, ou seja a união ao acaso dos gâmetas contribui para a variabilidade genéticas das espécies. Assim, no caso humano o número de diferentes combinações é de: 8388608 x 8388608 por cada ovo formado, não incluindo os fenómenos de crossing-over.
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