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11.2: Meiosis I/
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Meiosis I
 
TRANSCRIPCIÓN

11.2: Meiosis I

11.2: Meiosis I/

Meiosis is a carefully orchestrated set of cell divisions, the goal of which—in humans—is to produce haploid sperm or eggs, each containing half the number of chromosomes present in somatic cells elsewhere in the body. Meiosis I is the first such division, and involves several key steps, among them: condensation of replicated chromosomes in diploid cells; the pairing of homologous chromosomes and their exchange of information; and finally, the separation of homologous chromosomes by a microtubule-based network. This last step segregates homologs between two haploid precursor cells that may subsequently enter the second phase of meiosis, meiosis II.

Crossing Over and the Synaptonemal Complex

The exchange of equivalent segments between homologous chromosomes occurs early on during meiosis I, and is referred to as crossing over. This process relies on the close association of such homologs, which are drawn together by the formation of a connective protein framework called the synaptonemal complex between them. To function correctly, the complex requires three parts: (1) vertical lateral elements, which form along the inward-facing sides of two juxtaposed homologous chromosomes; (2) a vertical central element positioned between the chromosomes; and (3) transverse filaments, or horizontal protein threads that connect the vertical and central components. The result has often been compared to a ladder, with the lateral elements serving as the legs and the transverse filaments akin to rungs. Importantly, the synaptonemal complex helps to precisely align homologous chromosomes, enabling crossing over between equivalent stretches of genetic material; however, this framework is transient, with most of it dissolving after such recombination occurs.

Meiosis and Chromosomal Abnormalities

Meiosis is a complicated process, and errors can happen despite cellular safeguards. Occasionally, such mistakes are the result of nondisjunction, where chromosomes are not evenly partitioned between cells. During meiosis I, this means that a pair of homologous chromosomes may end up in one of the two resulting cells, while the other lacks the chromosome altogether. When the precursor that received both homologs enters and completes meiosis II, both daughter cells formed possess two copies of the chromosome in question, rather than the single copy expected.

One of the more well-known results of nondisjunction occurring during meiosis I is trisomy 21, in which an individual has three copies of chromosome 21. Commonly known as Down syndrome, this condition is characterized by distinct facial features, developmental delays, and heart defects. Although the exact cause of nondisjunction resulting in Down syndrome and other trisomies is variable, it may be the result of problems with the microtubule apparatus that separates the chromosomes, or defects in proteins that join chromosomes together.

La meiosis es un conjunto cuidadosamente orquestado de divisiones celulares, cuyo objetivo, en los seres humanos, es producir espermatozoides o óvulos haploide, cada uno de los cuales contiene la mitad del número de cromosomas presentes en las células somáticas en otras partes del cuerpo. La meiosis I es la primera división de este tipo, e implica varios pasos clave, entre ellos: condensación de cromosomas replicados en células diploideas; el emparejamiento de cromosomas homólogos y su intercambio de información; y, por último, la separación de cromosomas homólogos por una red basada en microtúbulos. Este último paso segrega homólogos entre dos células precursoras haploide que posteriormente pueden entrar en la segunda fase de la meiosis, la meiosis II.

Crossing Over and the Synaptonemal Complex

El intercambio de segmentos equivalentes entre cromosomas homólogos ocurre al principio de la meiosis I, y se conoce como cruce. Este proceso se basa en la estrecha asociación de estos homólogos, que se dibujan juntos por la formación de un marco de proteína conectiva llamado complejo sinaptonemal entre ellos. Para funcionar correctamente, el complejo requiere tres partes: (1) elementos laterales verticales, que se forman a lo largo de los lados hacia adentro de dos cromosomas homólogos yuxtapuestos; 2) un elemento central vertical situado entre los cromosomas; y (3) filamentos transversales, o hilos proteicos horizontales que conectan los componentes verticales y centrales. El resultado se ha comparado a menudo con una escalera, con los elementos laterales que sirven como las piernas y los filamentos transversales similares a los peldines. Es importante destacar que el complejo sinaptonemal ayuda a alinear con precisión los cromosomas homólogos, permitiendo el cruce entre tramos equivalentes de material genético; sin embargo, este marco es transitorio, con la mayor parte de él disolviéndose después de que se produce dicha recombinación.

Meiosis y anomalías cromosómicas

La meiosis es un proceso complicado, y los errores pueden ocurrir a pesar de las salvaguardias celulares. Ocasionalmente, tales errores son el resultado de la no disyunción, donde los cromosomas no se dividen uniformemente entre las células. Durante la meiosis I, esto significa que un par de cromosomas homólogos pueden terminar en una de las dos células resultantes, mientras que el otro carece del cromosoma en conjunto. Cuando el precursor que recibió ambos homólogos entra y completa la meiosis II, ambas células hijas formadas poseen dos copias del cromosoma en cuestión, en lugar de la única copia esperada.

Uno de los resultados más conocidos de la no disyunción que ocurre durante la meiosis I es la trisomía 21, en la que un individuo tiene tres copias del cromosoma 21. Comúnmente conocido como síndrome de Down, esta condición se caracteriza por rasgos faciales distintos, retrasos en el desarrollo y defectos cardíacos. Aunque la causa exacta de la no disyunción que resulta en el síndrome de Down y otras trisomias es variable, puede ser el resultado de problemas con el aparato de microtúbulos que separa los cromosomas, o defectos en proteínas que unen cromosomas.


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