Quando você ouvir o termo reprodução sexual, poderá não imaginar imediatamente a divisão celular (a menos que você já seja um aficionado por biologia celular). No entanto, um tipo específico de divisão celular denominada meiose é crucial para a reprodução sexual funcionar, pois cria gametas, ou células sexuais, adequadas para esse tipo de reprodução.
Cientistas e professores de ciências às vezes chamam divisão de redução da meiose. Isso ocorre porque as células germinativas destinadas a se tornar gametas devem reduzir seu número de cromossomos antes de se dividirem para produzir essas células sexuais, como espermatozóides ou óvulos em humanos ou células esporo nas plantas. .

Essa divisão de redução mantém o número correto de cromossomos de uma geração para a próxima e também garante diversidade genética para a prole.
Divisão Celular e Eucariotos Simples

Divisão celular, que inclui mitose e meiose, simplesmente permite que uma célula-mãe se divida em duas (ou mais) células-filha. Essa divisão permite que as células se reproduzam sexualmente ou assexuadamente.
Organismos eucarióticos unicelulares, como amebas e leveduras, usam mitose para se dividir em células filhas idênticas à célula-mãe durante a reprodução assexuada. . Como essas células filhas são réplicas exatas da célula-mãe, a diversidade genética é mínima.

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Divisão Celular e eucariotos mais complexos

Em eucariotos mais complexos que usam a reprodução sexual, como os humanos, a mitose também desempenha papéis importantes. Isso inclui crescimento celular e cicatrização de tecidos.

Quando seu corpo precisa crescer ou substituir as células da pele, ele se desprende o tempo todo, as células naquele local sofrem mitose para substituir as células perdidas ou adicionar volume. No caso da cicatrização de feridas, as células nas bordas do tecido danificado sofrem mitose para fechar a lesão.

O processo de meiose, por outro lado, é a maneira pela qual organismos eucarióticos complexos produzem gametas. Como esse programa de células embaralha as informações genéticas codificadas nos cromossomos, as células filhas são geneticamente únicas, em vez de cópias idênticas das células parentais (ou de outras células filhas).

Essa singularidade pode tornar algumas células filhas mais adequadas para sobreviver.
Cromossomos e redução

Seus cromossomos são uma forma de seu DNA que é empacotada ao envolver as cadeias de material genético em torno de proteínas especializadas chamadas histonas. Cada cromossomo contém centenas ou milhares de genes, que codificam os traços que o diferenciam das outras pessoas. Os seres humanos geralmente têm 23 pares de cromossomos, ou 46 cromossomos totais em todas as células do corpo que contêm DNA.

Para que a matemática funcione na produção de gametas, as células diplóides parentais com 46 cromossomos precisam reduzir sua conjunto de cromossomos pela metade para se tornarem células filhas haploides com 23 cromossomos cada.

Os espermatozóides e óvulos devem ser células haploides, pois eles se unirão para formar um novo humano durante a fertilização, combinando essencialmente os cromossomos que carregam.
Distúrbios genéticos e matemáticos dos cromossomos

Se o número de cromossomos nessas células não fosse reduzido pela meiose, a prole resultante teria 92 cromossomos em vez de 46, e a próxima geração teria 184 e assim por diante. A conservação do número de cromossomos de uma geração para a próxima é importante, pois permite que cada geração use os mesmos programas celulares.

Mesmo um cromossomo extra (ou ausente) pode causar sérios distúrbios genéticos.

Por exemplo, a síndrome de Down ocorre quando existe uma cópia extra do cromossomo 21, dando às pessoas com esse distúrbio 47 cromossomos em vez de 46.

Embora os erros possam ocorrer durante a meiose, o programa básico de reduzir o número de cromossomos antes de se dividir em gametas garante que a maioria dos filhos termine com o número correto de cromossomos.
Fases da meiose

A meiose inclui duas fases, chamadas meiose I e meiose II, que ocorrem em seqüência . A meiose I produz duas células filhas haplóides com cromátides únicas, que são os precursores dos cromossomos.
A meiose II é um pouco semelhante à mitose porque simplesmente divide essas duas células filhas haplóides da primeira fase em quatro células filhas haplóides . No entanto, a mitose ocorre em todas as células somáticas, enquanto a meiose ocorre apenas em tecidos reprodutivos, como testículos e ovários em humanos.
Cada uma das fases da meiose inclui subfases. Para a meiose I, essas são prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. Para a meiose II, essas são prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II.
O que acontece durante a meiose I?

Para entender as porcas e os parafusos da meiose II, é útil ter um entendimento básico da meiose I, já que a segunda fase da meiose se baseia na primeira. Através de uma série de etapas reguladas dispostas nas subfases, a meiose I puxa os cromossomos emparelhados, chamados cromossomos homólogos, da célula-mãe para lados opostos da célula até que cada polo contenha um cluster de 23 cromossomos. Nesse ponto, a célula se divide em duas.

Cada um desses cromossomos reduzidos compreende duas cadeias irmãs, chamadas cromátides irmãs, mantidas juntas por um centrômero. É mais fácil visualizá-las em suas versões condensadas, que você pode imaginar como algo parecido com borboletas. O conjunto de asas esquerdo (uma cromátide) e o conjunto direito de asas (a segunda cromátide) se conectam ao corpo (o centrômero).
Meiose I também inclui os três mecanismos que garantem a diversidade genética da prole. Durante o cruzamento, os cromossomos homólogos trocam pequenas regiões do DNA. Posteriormente, a segregação aleatória garante que as duas versões dos genes desses cromossomos se misturem aleatoriamente e independentemente nos gametas.

A variedade independente garante que as cromátides irmãs terminem em gametas separados. No total, esses mecanismos embaralham o deck genético para produzir muitas combinações possíveis de genes.
O que acontece na meiose II, prófase II?

Com a meiose concluída, a meiose II assume o controle. Durante a primeira fase da meiose II, chamada prófase II, a célula prepara o maquinário necessário para a divisão celular. Primeiro, duas áreas do núcleo da célula, o nucléolo e o envelope nuclear, se dissolvem.

Em seguida, as cromátides irmãs se condensam, o que significa que elas desidratam e mudam de forma para se tornarem mais compactas. Agora elas parecem mais espessas, mais curtas e mais organizadas do que em seu estado não condensado, chamado cromatina.
Os centrossomas da célula, ou centros organizadores de microtúbulos, migram para lados opostos da célula e formam um eixo entre eles. Esses centros produzem e organizam microtúbulos, que são filamentos de proteínas que desempenham uma grande variedade de papéis na célula.

Durante a prófase II, esses microtúbulos formam as fibras do fuso que, eventualmente, desempenharão importantes funções de transporte durante os estágios posteriores da meiose. II.
O que acontece na meiose II, metáfase II?

A segunda fase, denominada metáfase II, trata-se de mover as cromátides irmãs para a posição adequada para a divisão celular. Para fazer isso, essas fibras do eixo se ligam ao centrômero, que é a região especializada do DNA que mantém as cromátides irmãs juntas como um cinto, ou o corpo da borboleta que você imaginou onde as asas esquerda e direita são as cromátides irmãs. Uma vez conectadas ao centrômero, as fibras do eixo usam seus mecanismos de localização para empurrar as cromátides irmãs para o centro da célula. Quando chegam ao centro, as fibras do fuso continuam a empurrar as cromátides irmãs até se alinharem ao longo da linha média da célula.
O que acontece na meiose II, anáfase II?

Agora que as cromátides irmãs alinhados ao longo da linha média, presos no centrômero às fibras do fuso, o trabalho de dividi-los em células filhas pode começar. As extremidades das fibras do fuso que não estão ligadas às cromátides irmãs estão ancoradas aos centrossomas localizados em cada lado da célula.

As fibras do fuso começam a se contrair, afastando as cromátides irmãs até que se separem. Durante esse período, a contração das fibras do fuso nos centrossomas age como um carretel, separando as cromátides irmãs e arrastando-as para os lados opostos da célula. Os cientistas agora chamam os cromossomos irmãs de cromátides irmãs, destinados a células separadas.
O que acontece na meiose II, a telófase II?

Agora que as fibras do fuso dividiram com sucesso as cromátides irmãs em cromossomos irmãs separados e os transportaram para lados opostos da célula, a própria célula está pronta para se dividir. Primeiro, os cromossomos decondensam e retornam ao seu estado normal de rosca como cromatina. Como as fibras do fuso executaram seus trabalhos, elas não são mais necessárias, portanto o fuso desmonta-se.

Tudo o que resta para a célula fazer agora é dividido em dois por meio de um mecanismo chamado citocinese. Para fazer isso, o envelope nuclear se forma novamente e cria um recuo no centro da célula, chamado sulco de clivagem. A maneira como a célula determina para onde desenhar esse sulco permanece incerta e o assunto é acalorado entre os cientistas que estudam citocinesia.

Um complexo de proteínas chamado anel contrátil de actina-miosina causa a membrana celular (e a parede celular na planta). células) para crescer ao longo do sulco da citocinese, comprimindo a célula em duas. Se o sulco de clivagem se formou no local correto, com os cromossomos irmãos segregados em lados separados, os cromossomos irmãs agora estão em células separadas.

Essas agora são quatro células filhas haplóides que contêm informações genéticas variadas e únicas. conhecidos como espermatozóides ou óvulos (ou células de esporos nas plantas).
Quando a meiose ocorre nos seres humanos?

Um dos aspectos mais interessantes da meiose é quando ocorre nos seres humanos, que varia com base em a atribuição sexual da pessoa. Para os seres humanos do sexo masculino após o início da puberdade, a meiose ocorre continuamente e produz quatro espermatozóides haplóides por rodada, cada um pronto para fertilizar um óvulo e produzir descendentes se for dada a oportunidade.

Quando se trata de mulheres, o cronograma da meiose é diferente, mais complicado e muito mais estranho. Ao contrário dos humanos do sexo masculino que produzem continuamente espermatozóides da puberdade até a morte, os humanos do sexo feminino nascem com um suprimento vitalício de óvulos já dentro dos tecidos ovarianos.
Espere, o que? Pare e comece a meiose

É um pouco assustador, mas as mulheres sofrem uma porção de meiose I enquanto ainda são fetos. Isso produz óvulos no interior dos ovários do feto e, em seguida, a meiose fica essencialmente offline até ser desencadeada pela produção de hormônios na puberdade. Naquele momento, a meiose recomeça brevemente, mas pára novamente na fase metáfase II de meiose II. Ele só inicia o backup e conclui o programa se o óvulo for fertilizado.

Enquanto todo o programa de meiose produz quatro espermatozóides funcionais para homens, ele apenas cria um óvulo funcional para mulheres e três células estranhas chamadas corpos polares.

Como você pode ver, a reprodução sexual envolve muito mais do que esperma e óvulo. Na verdade, é um conjunto super complicado de programas de divisão celular trabalhando juntos para garantir que cada filhote em potencial tenha o número certo de cromossomos e uma chance única de sobrevivência, graças ao embaralhamento genético.