Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

11.3: Meiosis II/
TABLA DE
CONTENIDO

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Meiosis II
 
TRANSCRIPCIÓN

11.3: Meiosis II

11.3: Meiosis II/

Meiosis II is the second and final stage of meiosis. It relies on the haploid cells produced during meiosis I, each of which contain only 23 chromosomes—one from each homologous initial pair. Importantly, each chromosome in these cells is composed of two joined copies, and when these cells enter meiosis II, the goal is to separate such sister chromatids using the same microtubule-based network employed in other division processes. The result of meiosis II is two haploid cells, each containing only one copy of all 23 chromosomes. Depending on whether the process occurs in males or females, these cells may form eggs or sperm, which—when joined through the process of fertilization—may yield a new diploid individual.

Meiosis II, Human Egg Cells and the Meiotic Spindle Apparatus

Although the goal of meiosis II is the same in both males and females—to produce haploid egg or sperm cells—there are some critical differences in this process between the sexes. For example, in a woman’s egg precursor cells, the meiotic spindle apparatus responsible for separating sister chromatids forms off to one side, near the periphery. This asymmetry allows for two cells of unequal sizes to be produced following meiosis II: a large egg, and a smaller polar body that dissolves. This division of cytoplasm ensures that the egg contains enough nutrients to support an embryo.

The position of the meiotic spindle apparatus is of concern for scientists involved in assisted reproductive technologies, like intracytoplasmic sperm injection (ICSI). ICSI—used to aid couples experiencing infertility—involves a needle to insert a single sperm directly into an egg’s cytoplasm. Embryologists must take care to avoid injection into the area of the meiotic spindle apparatus, as this could damage the microtubule framework and lead to an abnormal number of chromosomes in the resulting embryo. Therefore, embryologists performing ICSI typically predict the location of the spindle based on the position of the polar body or directly visualize the structure using techniques like polarized light microscopy.

Another unique feature of female meiosis is that the egg precursor cells undergo cell cycle arrest, first in prophase I, and then in metaphase II. At puberty, female sex hormones release the egg cells from prophase I arrest, and meiosis II begins. Subsequently, egg cells arrested in metaphase II are released from the ovary into the fallopian tube, where meiosis only resumes if fertilization occurs. This means that the meiotic spindle apparatus is formed and associated with chromosomes, but does not complete the process of separating sister chromatids until after a sperm and egg precursor cell join.

The arrest of meiosis II poses a unique challenge to women who choose to have their eggs frozen, as many in vitro fertilization protocols require that these cells be isolated during metaphase II and then frozen. Given that problems with the meiotic spindle can cause chromosomal abnormalities like trisomies, considerable research has been dedicated to determining which egg-freezing procedures have only minimal effects on this structure. To diminish damage to eggs, techniques have been developed where sugar or other cryopreservation agents are added to the freezing medium, which limits the formation of ice crystals that can harm cells upon thawing.

La meiosis II es la segunda y última etapa de la meiosis. Se basa en las células haploide producidas durante la meiosis I, cada una de las cuales contiene sólo 23 cromosomas, uno de cada par inicial homólogo. Es importante destacar que cada cromosoma en estas células se compone de dos copias unidas, y cuando estas células entran en la meiosis II, el objetivo es separar dichos cromátidos hermanos utilizando la misma red basada en microtúbulos empleada en otros procesos de división. El resultado de la meiosis II es dos células haploide, cada una con una sola copia de los 23 cromosomas. Dependiendo de si el proceso ocurre en machos o hembras, estas células pueden formar óvulos o espermatozoides, que, cuando se unen a través del proceso de fertilización, pueden producir un nuevo individuo diploide.

Meiosis II, Células de Huevo Humano y el Aparato de Husillo Meiotico

Aunque el objetivo de la meiosis II es el mismo tanto en hombres como en mujeres —producir óvulos haploide o espermatozoides— hay algunas diferencias críticas en este proceso entre los sexos. Por ejemplo, en las células precursoras de óvulos de una mujer, el aparato de husillo meótico responsable de separar los cromátidos hermanos se forma a un lado, cerca de la periferia. Esta asimetría permite producir dos células de tamaños desiguales después de la meiosis II: un óvulo grande y un cuerpo polar más pequeño que se disuelve. Esta división del citoplasma asegura que el óvulo contenga suficientes nutrientes para apoyar un embrión.

La posición del aparato de husillo meyótico es preocupante para los científicos involucrados en tecnologías de reproducción asistida, como la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). IcSI, utilizado para ayudar a las parejas que experimentan infertilidad, implica una aguja para insertar un solo espermatozoide directamente en el citoplasma de un óvulo. Los embrólogos deben tener cuidado de evitar la inyección en la zona del aparato del husillo meticótico, ya que esto podría dañar el marco de microtúbulos y conducir a un número anormal de cromosomas en el embrión resultante. Por lo tanto, los embrólogos que realizan ICSI normalmente predicen la ubicación del husillo en función de la posición del cuerpo polar o visualizan directamente la estructura utilizando técnicas como la microscopía de luz polarizada.

Otra característica única de la meiosis femenina es que las células precursoras del óvulo se someten a detención del ciclo celular, primero en la fase I, y luego en la metafase II. En la pubertad, las hormonas sexuales femeninas liberan las células del óvulo de la profasa que detengo, y comienza la meiosis II. Posteriormente, las células de óvulos detenidas en metafase II se liberan del ovario en la trompa de Falopio, donde la meiosis sólo se reanuda si se produce la fertilización. Esto significa que el aparato de husillo meyótico se forma y se asocia con cromosomas, pero no completa el proceso de separación de cromátidos hermanos hasta después de un espermatozoide y una célula precursora de óvulos.

La detención de la meiosis II plantea un desafío único para las mujeres que eligen congelar sus óvulos, ya que muchos protocolos de fertilización in vitro requieren que estas células se aíslen durante la metafase II y luego se congelen. Dado que los problemas con el husillo meyótico pueden causar anomalías cromosómicas como trisomias, se ha dedicado una investigación considerable para determinar qué procedimientos de congelación de óvulos sólo tienen efectos mínimos en esta estructura. Para disminuir el daño a los huevos, se han desarrollado técnicas en las que se añade azúcar u otros agentes de criopreservación al medio de congelación, lo que limita la formación de cristales de hielo que pueden dañar las células al descongelar.


Lectura sugerida

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter