Meiose

Visão Geral da Meiose

• Meiose: um processo de divisão celular que cria gâmetas aneuploides em espécies sexualmente reprodutoras
• Ocorre nos ovários e nos testículos
• Antes da mitose, a célula passa por um ciclo de crescimento e replicação de DNA chamado interfase.
• 1 etapa de replicação de DNA (interfase), seguida por 2 etapas de divisão celular
• 2 etapas de divisão celular (meiose I e meiose II) divididas em fases:
  • Prófase
  • Metáfase
  • Anáfase
  • Telófase
  • Citocinese
• As células filhas resultantes têm ½ do número de cromossomas das células-mãe.
• Nomenclatura: n = número de cromossomas homólogos, c = número total de cromossomas (homólogos e irmãos)

Meiose I

Após a replicação do DNA, a meiose I cria 2 células filhas que contêm metade da informação genética da célula mãe (1n), mas o mesmo número de cromossomas (2c) através da segregação dos cromossomas irmãos na mesma célula filha.

• Prófase I: a fase mais longa da meiose
  • Os cromossomas começam a condensar.
  • Os cromossomas homólogos alinham-se e forma-se uma sinapse.
  • O “crossing over” (sobreposição e fusão de áreas homólogas de cromossomas alinhados, o que causa uma troca de material genético) ocorre e é visível devido aos quiasmas (ponto de cruzamento).
  • O crossing over ocorre entre segmentos cromatídeos irmãos (recombinação homóloga).
  • Os cromossomas homólogos separam-se à medida que os cromossomas ficam totalmente condensados.
• Metáfase I
  • A membrana nuclear desmonta-se.
  • Os cromossomas alinham-se no plano equatorial e fixam-se às fibras do fuso mitótico.
  • As fibras do fuso empurram os pares cromossómicos para que fiquem no meio da célula.
  • As coesinas mantêm os cromatídeos irmãos juntos desde a replicação até à anáfase.
• Anáfase I
  • As fibras do fuso encurtam.
  • Separação dos pares de cromossomas
  • A célula alonga-se na preparação para a divisão.
• Telófase I e citocinese
  • As fibras do fuso desmontam-se.
  • Os cromossomas ficam menos condensados e o invólucro nuclear pode começar a voltar a formar-se.
  • A citocinese divide a célula em 2 células filhas, cada uma contendo apenas 1 conjunto de cromossomas, sendo consideradas haploides.

Meiose II

Meiose II é um evento de divisão celular onde o número de cromossomas nas células filhas é reduzido para metade em relação ao número de cromossomas da célula mãe.

• Meiose II: semelhante à meiose I, mas não precedida pela interfase (replicação de DNA)
• Fases da meiose II:
  • Prófase II
    • O invólucro nuclear desmonta-se.
    • As fibras do fuso formam-se novamente e os cromossomas começam a condensar.
  • Metáfase II
    • As fibras do fuso empurram os cromossomas para o meio da célula.
    • A cela alonga-se.
  • Anáfase II
    • As fibras do fuso encurtam.
    • Os cromatídeos irmãos são separados.
  • Telófase II
    • Os cromossomas tornam-se menos condensados.
    • As fibras do fuso desmontam-se.
    • Citocinese: As células dividem-se em 2 células filhas que são haploides.

Meiose em Humanos

O cariótipo humano contém normalmente 23 pares de cromossomas.

• 22 pares de autossomas
• 1 par de alossomas (cromossomas sexuais)
• 23 cromossomas de cada um dos progenitores
• Total de 46 cromossomas

A meiose é importante na produção de células haploides (gâmetas).

• Espermatócitos e ovócitos são os 2 tipos de células haploides (gâmetas) produzidos durante a meiose.
• Reprodução sexual: 2 células haploides combinam-se para fazer 1 célula diploide.
• 1 haploide da mãe, 1 haploide do pai
• Os espermatócitos são produzidos durante a espermatogénese.
• Os ovócitos são produzidos durante a ovogénese.

Espermatogénese

• Ocorre nos túbulos seminíferos dos testículos
• Fase espermatogonial
  • Ocorre a expansão clonal mitótica.
  • Espermatogónias = células precursoras de espermatócitos
  • As espermatogónias tipo A da célula germinativa primordial dividem-se para manter a população de células estaminais.
  • Algumas espermatogónias tipo A voltam ou ficam na população de repouso, enquanto outras proliferam e sofrem diferenciação.
  • As espermatogónias tipo A podem ser convertidas em espermatogónias tipo B.
  • As espermatogónias tipo B entram na fase de pré-leptóteno e transformam-se em espermatócitos primários.
• Etapa Meiótica
  • Os espermatócitos primários passam a 2 fases de meiose.
  • As células filhas haploides são chamadas espermatídeos.
• Fase de espermiogénese
  • Os espermatídeos entram na fase de espermatogénese.
  • Os espermatídeos sofrem alterações nucleares e citoplasmáticas, levando à formação de espermatozoides:
    • Formação do acrossoma (um lisossoma modificado)
    • O núcleo condensa-se e é transportado para a periferia da célula.
    • Formam-se então microtúbulos que produzem flagelos.
    • Uma grande parte do citoplasma é removida como um corpo residual.
    • As células de Sertoli fagocitam estes corpos.
  • Os espermatozoides são armazenados para amadurecerem antes de serem libertados para o epidídimo.

Ovogénese

• Do nascimento à puberdade
  • Antes do nascimento, o ovogónio, que também surge das células germinativas, sofre mitose para produzir ovócitos primários.
  • Passa pela meiose I, mas o processo é interrompido na prófase I
• Depois da puberdade
  • Os ovócitos primários completam a meiose I, formando um ovócito secundário e o 1.º corpo polar
  • Os ovócitos secundários iniciam então a meiose II e são ovulados.
  • Os ovócitos secundários são retidos na metáfase II.
• Fertilização
  • Um ovócito secundário e espermatozoide fundem-se.
  • A meiose II prossegue e é completada quando o espermatozoide penetra completamente no ovócito secundário.
  • Um 2.º corpo polar e o óvulo são produzidos após a meiose II.
  • Quando os núcleos do espermatozoide e do óvulo se unem, é produzido um zigoto diploide.

Meiose vs. Mitose

• A maior diferença entre estes 2 processos é o número de passos necessários para completar a divisão celular.
• A mitose envolve uma única divisão que produz 2 células filhas semelhantes à célula mãe.
• A meiose ocorre como um processo de divisão de 2 células, que produz 4 células filhas completamente distintas umas das outras e das células mãe.
• O produto final da meiose tem metade do número de cromossomas em comparação com a célula mãe, enquanto que a mitose produz células filhas com o mesmo número de cromossomas.
• A mitose ocorre nas células somáticas e durante o início da divisão celular na formação de gâmetas, enquanto que a meiose ocorre apenas na divisão final da maturação dos gâmetas.

Relevância Clínica

• Síndrome de Down ((DS) trissomia 21): a anomalia cromossómica mais comum e a causa genética mais frequente de atraso no desenvolvimento. A síndrome de Down resulta de uma falha na meiose. Os traços característicos incluem olhos inclinados e em forma de amêndoa, com pele a cobrir os aspetos internos, uma ponte nasal larga e achatada, orelhas pequenas arredondadas e uma boca pequena com uma língua grande.
• Síndrome de Patau (trissomia 13): uma síndrome genética causada pela presença de 3 cópias do cromossoma 13. Os resultados incluem malformações craniofaciais e cardíacas, incapacidade intelectual grave e uma grande redução da esperança de vida. A maioria dos bebés não sobrevive mais que 3 meses.
• Síndrome de Edwards (trissomia 18): uma síndrome genética causada pela presença de um cromossoma 18 extra, que pode ser de 3 cópias completas do cromossoma 18 ou de um segmento adicional do cromossoma 18. Anormalidades observadas incluem atraso no crescimento intrauterino, sobreposição de dedos, características craniofaciais típicas, pés tortos e defeitos cardíacos congénitos.
• Síndrome de Klinefelter: uma aneuploidia cromossómica caracterizada pela presença de 1 ou mais cromossomas X extras num cariótipo masculino, que mais frequentemente leva ao cariótipo 47,XXY. A síndrome de Klinefelter está associada à diminuição dos níveis de testosterona e é a causa mais comum de hipogonadismo congénito. Os indivíduos com a síndrome tendem a apresentar-se como homens altos, fenotípicos, com testículos pequenos, com uma diminuição de pelos corporais, ginecomastia e infertilidade.
• Síndrome de Turner: uma condição genética que afeta as mulheres, em que 1 cromossoma X está parcial ou completamente ausente. O resultado clássico é o cariótipo 45,X0 com um fenótipo feminino. A aparência característica é a de uma pessoa do sexo feminino de baixa estatura, pescoço alado, peito largo com mamilos muito espaçados, uma linha capilar posterior baixa, e edema periférico das mãos e pés.