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Profase II

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição

Durante a prófase II da meiose II, ocorrem quatro etapas importantes. Estes são o condensação da cromatina em cromossomos, desintegração do envelope nuclear, migração de centrossomas para qualquer polo e a reconstrução do aparelho do fuso. No entanto, os centrossomas não estão presentes em todas as células.

O que acontece durante a prófase II?

A meiose II ocorre nas duas células filhas que foram formadas durante a meiose I. Como nenhuma replicação de DNA ocorre neste segundo passo da meiose, o processo de divisão celular começa imediatamente. A prófase II prepara a célula para a divisão meiótica secundária, onde duas células haplóides eventualmente formam quatro células haplóides, cada uma contendo metade das informações genéticas anteriormente contidas na célula diplóide replicada original. Uma fase muito menos complexa do que a prófase I, a prófase II não inclui as etapas de leptoteno, zigoteno, paquiteno, dipoteno e dikinese, mas se assemelha ao processo mais simples de profase mitótica na divisão celular não gamete (somática).

A prófase II começa imediatamente após a citocinese – a divisão do gameta diplóide em duas células filhas haplóides. Para se preparar para a próxima divisão, a Profase II condensa a cromatina primeiro em cromatídeos e depois mais firmemente em cromossomos. Simultaneamente, a membrana nuclear se dissolve, deixando uma área aberta do citoplasma na qual uma rede de proteínas (microtúbulos) tem espaço suficiente para criar vias que atingem de um lado da célula para o outro – o aparelho do fuso.

Após o condensação da cromatina em cromossomos e após a desintegração do envelope nuclear contendo esses cromossomos, os centrossomas migram para qualquer pólo. Mesmo na ausência de centrossomas, a reconstrução do aparelho do fuso usado durante a meiose que posso ser iniciado. Essas quatro etapas caracterizam a Profase II.

Construindo um aparelho de fuso sem centrossomas

A pesquisa atual está analisando o papel dos centríolos na formação de aparelhos do fuso humano, como gametas femininas – oócitos – não as têm. Os centríolos são construídos a partir de microtúbulos e, certamente em gametas masculinos e durante a divisão celular mitótica, desempenham um papel importante na construção de aparelhos do fuso. Durante o ciclo celular normal, os centríolos se replicam para formar pares que são posteriormente envolvidos no material pericentriolar (PCM). A partir deste ponto, eles são chamados de centrossomas. Dois centrossomas, cada um contendo um par de centríolos, migram para cada extremidade da célula – os pólos. Durante a mitose e em gametas masculinos, os centrossomas são responsáveis pela construção de uma rede de microtúbulos que se estendem de dentro do centrossomo em direção ao centro da célula. A construção desta rede ocorre em uma fase posterior.

No entanto, as células reprodutivas femininas foram descobertas para não conter centrossomas e, em vez disso, formam o aparelho do fuso dos microtúbulos existentes no citoplasma. A falta de um cromossomo ou presença de um cromossomo extra nas células filhas causadas por falhas durante a separação do cromossomo é conhecido como não juro, onde os gametas resultantes produzem embriões anormais. A não -função dos cromossomos é a principal causa de infertilidade e aborto, como é durante a divisão de gametas femininos (meiose I e II) que os cromossomos têm maior probabilidade de serem divididos de forma desigual entre as células filhas. Mesmo assim, a maioria das fontes lista os centrossomas como fabricantes dos microtúbulos que compõem o aparelho do fuso. Isso pode ser verdade em termos de espermatozóides e células somáticas, mas não se aplica a plantas superiores e aos óvulos de muitas outras espécies, incluindo a raça humana.

Isso significa que, embora se entenda que a maioria das células humanas exige pelo menos dois centríolos, o zigoto fertilizado contém apenas um que herdou do gameta masculino. Como no DNA, os centríolos de gametas masculinos não são replicados durante a prófase II. No entanto, à medida que o zigoto cresce via mitose, mais células contêm dois centríolos; Ainda não está totalmente compreendido como o segundo centríolo é formado, mas sua aparência pode estar ligada às proteínas precursoras contidas nos espermatozóides ou óvulos.

Diferença entre a Profase I e II

Profase I consiste em cinco estágios. Esses cinco estágios não estão representados na Prófase II. A prófase II abrange quatro mecanismos diferentes; ou seja, o aperto apertado do DNA nos cromossomos, a dissolução da membrana nuclear, a migração dos centrossomas (quando presente) e a reconstrução do aparelho do eixo.

Na prófase I, o primeiro estágio é conhecido como leptoteno. Este estágio envolve o desenrolar da estrutura do DNA para permitir uma troca de alelos entre pares de cromossomos homólogos. Nenhuma cruzamento ocorre na prófase II. Portanto, a prófase II não apresenta leptoteno.

A segunda etapa da prófase I é chamada de zigoteno. Isso envolve a fixação de um par de cromossomos antes de atravessar. Como não ocorre cruzamento na prófase II, esse estágio também não está incluído. Este também é o caso das fases subsequentes: paquiteno (cruzando), digoteno (quebrando a rede de cruzamento) e dikinesia (movimento do canal de cruzamento para braços cromáticos).

No entanto, algumas partes da prófase I e II são semelhantes. Isso inclui a dissolução do envelope nuclear e da migração de centrossomas. Mesmo assim, a prófase II da meiose II é geralmente comparada à prófase da mitose, onde a quebra do envelope nuclear ocorre juntamente com a migração do centrossomo, a condensação dos cromossomos e a formação do aparelho do fuso. Na Profase II, o termo correto para o último desses mecanismos é a reforma, pois os microtúbulos que compunham o aparelho do fuso anteriormente construído na meiose I ainda estão disponíveis.

E por que a diferença?

Ao analisar as diferenças entre a divisão meiótica primária e a divisão meiótica secundária, é sempre útil lembrar o objetivo da meiose – produzir quatro gametas diferentes (espermatozóides ou óvulos) contendo uma única porção completa de dados genéticos que, quando combinados com outro Gamete, cria uma célula (Zygote) que possui um conjunto completo (duplo) de informações genéticas de cada um dos dois pais.

Variação genética

Para garantir que essa informação genética não seja exatamente a mesma e, portanto, contribua para a variação genética dentro de uma espécie, a meiose I inclui uma fase em que os alelos são trocados entre um par de cromossomos (cruzando) para produzir cromossomos recombinantes. Isso deve ocorrer antes que a célula se divida e ocorre na primeira prófase da meiose I. Depois que isso ocorre, as duas células filhas conterão genes ligeiramente diferentes.

Isso significa que não há necessidade de atravessar durante a segunda divisão celular. Além disso, como o cruzamento ocorre apenas entre dois cromossomos pareados replicados, isso simplesmente não é possível em uma célula haplóide, que não contém pares replicados, apenas pares.

A distinção entre emparelhamento e replicação cromossômica é frequentemente confusa, como quando se considera a segunda divisão celular em meiose II, algumas imagens parecem mostrar um único cromossomo em forma de X sendo dividido ao meio para fornecer metade de um cromossomo. Isso é muito incorreto.

O cromossomo humano, como visto no cariótipo abaixo, consiste em 46 cromossomos únicos. O DNA humano mantém os dados genéticos para todo o corpo humano dentro desses 46 cromossomos, mas esses dados são repetidos, pois são provenientes de dois pais. Usando o cromossomo 1 como exemplo, que contém aproximadamente 8% das informações genéticas necessárias para produzir um ser humano, podemos resolver muita confusão desnecessária.

Na imagem abaixo, dois fios de DNA compõem o cromossomo 1. Esses fios únicos geralmente são chamados de cromátides, embora isso seja tecnicamente incorreto, pois a diferença entre cromatídea e cromossomo tem mais a ver com a maneira como a molécula de DNA é embalada . No entanto, ao chamar cada fita de cromátide, o processo de replicação se torna menos confuso.

Um cromatídeo deriva do espermatozão do pai – um conjunto completo de dados na célula criada durante os estágios finais da meiose II. A outra cromátide deriva do óvulo da mãe. Novamente, um conjunto completo de dados em cada célula somática criada da mesma forma durante os estágios finais da meiose II. Juntos, ambos os cromátides contêm dois conjuntos de informações com pequenas diferenças – eles têm os mesmos genes nas mesmas posições (loci), mas podem conter alelos diferentes.

Falta de um par de cromossomos homólogos

O número padrão de cromátides em qualquer célula humana (além do gameta) é 46. Durante os preparativos para a divisão de células, esses 46 cromátides se emparelham – gostam de gostar. A cromatídea 1 do pai se aproxima da cromátide 1 da mãe, e assim por diante. Neste exemplo, o cromossomo 1 homólogo 1 é o resultado. Em todo o cariótipo humano, 23 pares de cromossomos homólogos que não são fisicamente ligados um ao outro são o resultado. Uma célula que contém 23 pares de cromossomos homólogos é conhecida como uma célula diplóide. Abaixo, a imagem esquerda mostra um par de cromossomos homólogos não replicados (cromatídeos); amarelo e laranja denotam as informações genéticas fornecidas por cada pai.

Durante o processo de replicação do ciclo celular e antes de qualquer tipo de divisão celular, todo o DNA é replicado. A cromatídea 1 do pai é replicada, assim como a cromatida 1 da mãe e assim por diante. Cada cromossomo replicado é anexado à sua cópia por meio de um centrômero, formando a forma de X típica frequentemente vista nos livros didáticos. O cromossomo 1 não consiste mais em duas cromátides separadas, mas de um par de cromatídeos gêmeos ou ‘irmãs’. O cariótipo humano completo ainda consiste em 23 pares de cromossomos (um do pai, um da mãe), mas a fita cromátida única de cada pai foi dobrada para fazer duas cromátides irmãs. Enquanto antes da replicação o cariótipo humano é representado por 23 pares homólogos de 46 cromatídeos, o cariótipo replicado é representado por 23 pares homólogos de 92 cromatídeos. Portanto, é sempre importante indicar ou estar ciente de que um par de cromossomos é replicado ou não. A imagem à direita abaixo mostra claramente os cromossomos irmãos originais e replicados em um único par de cromossomos homólogos.

Na prófase meiótica I, ocorre o cruzamento. Esse processo troca em uma variedade de alelos para produzir células sexuais (gametas) que não são clones de nenhum dos pais. Uma vez que o cruzamento ocorre, o par homólogo é conhecido por outros nomes – o tetrad, os cromossomos/cromatídeos bivalentes ou recombinantes. É fácil ver que o cruzamento ocorre entre alelos semelhantes dos cromatídeos de cada pai no diagrama abaixo. Os dados genéticos não são trocados entre cromatídeos irmãos de um único cromossomo, mas entre as cromátides do par homólogo. A ausência de pares homólogos em células haplóides é a razão pela qual não ocorre mais cruzamento durante a prófase II.

Depois de atravessar, os tetrads (pares de cromossomos recombinantes) podem ser separados. Os tetrads contêm 23 pares de cromossomos compostos por 92 cromatídeos. Nos próximos estágios da meiose I, cada tetrad é separado de seu parceiro emparelhado (e, portanto, não é mais chamado de par de tetrad, bivalente ou recombinante). Em vez disso, uma única cromatídea replicada (forma X) se move para um lado da célula e a outra metade do par de antecedentes se move para o outro lado. Como cromatídeos replicados recombinantes, eles contêm uma mistura de alelos de ambos os pais.

Na prófase II, nenhuma cruzamento ocorre, pois isso deve ocorrer entre pares de cromossomos homólogos. O aparelho do eixo se forma para separar os cromátides replicados. Em uma fêmea, isso resulta em corpos polares secundários, cada um contendo uma única cromatídea (pode facilmente ser chamada de cromossomo) que contém todo o genoma humano. Um ou mais deles se transformarão em um óvulo. Nos homens, o resultado são quatro espermatozóides. A diferença é clara na imagem abaixo, com cromossomos ou cromatídeos vermelhos e azuis que representam a paternidade, embora após a metafase I Pequenas partes dos genes sejam atravessadas.

Dois conjuntos de cromossomos de duas fontes diferentes

O objetivo da meiose é produzir filhos da mesma espécie, mas com variações genéticas. A imagem a seguir mostra cromatídeos recombinantes em ovos e espermatozóides combinando após a fertilização do ovo para produzir um zigoto. O zigoto é descrito como uma célula haplóide, pois contém pares de cromossomos, mas estes são separados por núcleos. Somente durante sua primeira divisão mitótica, esses núcleos se dissolverão e permitirão que os cromossomos de ambos os pais se alinhem ao aparelho do fuso como pares. As duas células embrionárias resultantes serão diplóides.

No exemplo abaixo, o esperma encontra o ovo para produzir um zigoto contendo os dois conjuntos de informações genéticas. No entanto, essa imagem é um exemplo típico de por que os pares de replicação e cromossomos são frequentemente confusos ou mal interpretados. As informações genéticas contidas no ovo, esperma e zigoto são retratadas aqui como pares replicados. Imediatamente após a fertilização, o ovo, o esperma e o zigoto não devem apresentar cromossomos em forma de X, mas cromatídeos de fita única. Somente em preparação para a primeira divisão do zigoto e, após a replicação do DNA, essa informação genética pode ser representada corretamente pelos cromossomos em forma de X.

Questionário

1. Qual destas lista os quatro estágios mais importantes da Profase II?

2. Qual processo começa com células haplóides?

3. Um cromossomo recombinante humano tem:

4. Um zigoto é uma célula diplóide.

5. O que é não fortisjunção?

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