A meiose é precedida por uma interfase que consiste nas fases G1, S e G2, que são quase idênticas às fases anteriores à mitose. A fase G1, também chamada de primeira fase de gap, é a primeira fase da interfase e é focada no crescimento celular. A fase S é a segunda fase da interfase, durante a qual o DNA dos cromossomos é replicado. Finalmente, a fase G2, também chamada de segunda fase de gap, é a terceira e última fase da interfase; nesta fase, a célula passa pelos preparativos finais para a meiose.

Durante a duplicação do DNA na fase S, cada cromossomo é replicado para produzir duas cópias idênticas, chamadas de cromátides irmãs, que são mantidas juntas no centrômero. Os centrossomas, que são as estruturas que organizam os microtúbulos do fuso meiótico, também se replicam. Isso prepara a célula para entrar na prófase I, a primeira fase meiótica.

Prófase I

Figura 1. No início da prófase I, os cromossomos homólogos se unem para formar uma sinapse. Os cromossomos estão fortemente unidos e em alinhamento perfeito por uma rede de proteínas no centrômero.

Conforme o envelope nuclear começa a se quebrar, as proteínas associadas aos cromossomos homólogos aproximam o par de cada um outro. (Lembre-se de que, na mitose, os cromossomos homólogos não se emparelham. Na mitose, os cromossomos homólogos se alinham ponta a ponta para que, quando se dividam, cada célula filha receba uma cromátide irmã de ambos os membros do par homólogo.) o emparelhamento dos cromossomos homólogos é denominado sinapsis. Na sinapsis, os genes nas cromátides dos cromossomos homólogos estão alinhados precisamente entre si (Figura 1). O complexo sinaptonemal suporta a troca de segmentos cromossômicos entre cromátides homólogas não irmãs, um processo chamado crossing over. O cruzamento ocorre em chaiasmata (singular = quiasma), o ponto de contato entre cromossomos não-irmãos de um par homólogo (Figura 2).

No final da prófase I, os pares são mantidos juntos apenas em os quiasmas e são chamados de tétrades porque as quatro cromátides irmãs de cada par de cromossomos homólogos agora são visíveis.

Figura 2. O cruzamento ocorre entre cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos. O resultado é uma troca de material genético entre cromossomos homólogos.

Os eventos de crossover são a primeira fonte de variação genética nos núcleos produzidos pela meiose. Um único evento de cruzamento entre cromátides não-irmãs homólogas leva a uma troca recíproca de DNA equivalente entre um cromossomo materno e um cromossomo paterno. Agora, quando essa cromátide irmã é movida para uma célula de gameta, ela carregará algum DNA de um dos pais do indivíduo e algum DNA do outro pai. Múltiplos cruzamentos em um braço do cromossomo têm o mesmo efeito, trocando segmentos de DNA para criar cromossomos recombinantes.

Um segundo evento na prófase I é a ligação dos microtúbulos de fibra do fuso às proteínas do cinetocoro nos centrômeros. . No final da prometáfase I, cada tétrade está ligada a microtúbulos de ambos os pólos, com um cromossomo homólogo voltado para cada pólo. Os cromossomos homólogos ainda são mantidos juntos em quiasmas.

Além disso, a membrana nuclear foi totalmente destruída.

Metáfase I

Durante a metáfase I, o homólogo os cromossomos são dispostos no centro da célula, com os cinetocoros voltados para pólos opostos. Os pares homólogos orientam-se aleatoriamente no equador. Lembre-se de que os cromossomos homólogos não são idênticos. Eles contêm pequenas diferenças em sua informação genética, fazendo com que cada gameta tenha uma composição genética única. Essa aleatoriedade é a base física para a criação da segunda forma de variação genética na prole. O número de variações depende do número de cromossomos que constituem um conjunto. Existem duas possibilidades de orientação na placa metafásica; o número possível de alinhamentos, portanto, é igual a 2n, onde n é o número de cromossomos por conjunto. Os humanos têm 23 pares de cromossomos, o que resulta em mais de oito milhões (223) possíveis gametas geneticamente distintos. Este número não inclui a variabilidade que foi criada anteriormente nas cromátides irmãs por cruzamento. Dados esses dois mecanismos, é altamente improvável que quaisquer duas células haplóides resultantes da meiose tenham a mesma composição genética (Figura 3).

Figura 3. Classificação aleatória e independente durante a metáfase I pode ser demonstrada considerando uma célula com um conjunto de dois cromossomos (n = 2).Nesse caso, há dois arranjos possíveis no plano equatorial na metáfase I. O número total possível de gametas diferentes é 2n, onde n é igual ao número de cromossomos em um conjunto. Neste exemplo, existem quatro combinações genéticas possíveis para os gametas. Com n = 23 nas células humanas, existem mais de 8 milhões de combinações possíveis de cromossomos paternos e maternos.

Para resumir as consequências genéticas da meiose I, os genes maternos e paternos são recombinados por cruzamento eventos que ocorrem entre cada par homólogo durante a prófase I. Além disso, o sortimento aleatório de tétrades na placa metafásica produz uma combinação única de cromossomos maternos e paternos que irão para os gametas.

Anáfase I

Na anáfase I, os microtúbulos separam os cromossomos ligados. As cromátides irmãs permanecem fortemente unidas ao centrômero. Os quiasmas são quebrados na anáfase I conforme os microtúbulos anexados aos cinetocoros fundidos separam os cromossomos homólogos (Figura 4).

Figura 4. O processo de alinhamento dos cromossomos difere entre a meiose I e a meiose II. Na prometáfase I, os microtúbulos se ligam aos cinetocoros fundidos dos cromossomos homólogos, e os cromossomos homólogos são arranjados no ponto médio da célula na metáfase I. Na anáfase I, os cromossomos homólogos são separados. Na prometáfase II, os microtúbulos se ligam aos cinetocoros das cromátides irmãs, e as cromátides irmãs estão dispostas no ponto médio das células na metáfase II. Na anáfase II, as cromátides irmãs são separadas.

Telófase I e citocinese

Na telófase, os cromossomos separados chegam em pólos opostos. O restante dos eventos típicos de telófase podem ou não ocorrer, dependendo da espécie. Em alguns organismos, os cromossomos decondensos e os envelopes nucleares se formam em torno das cromátides na telófase I. Em outros organismos, a citocinese – a separação física dos componentes citoplasmáticos em duas células-filhas – ocorre sem reforma dos núcleos. Em quase todas as espécies de animais e alguns fungos, a citocinese separa o conteúdo celular por meio de um sulco de clivagem (constrição do anel de actina que leva à divisão citoplasmática). Em plantas, uma placa celular é formada durante a citocinese celular por vesículas de Golgi que se fundem na placa metafásica. Esta placa celular acabará por levar à formação de paredes celulares que separam as duas células filhas.

Duas células haplóides são o resultado final da primeira divisão meiótica. As células são haplóides porque em cada pólo existe apenas um de cada par de cromossomos homólogos. Portanto, apenas um conjunto completo de cromossomos está presente. É por isso que as células são consideradas haplóides – há apenas um conjunto de cromossomos, embora cada homólogo ainda consista em duas cromátides irmãs. Lembre-se de que as cromátides irmãs são meramente duplicatas de um dos dois cromossomos homólogos (exceto para mudanças que ocorreram durante o crossing over). Na meiose II, essas duas cromátides irmãs se separarão, criando quatro células-filhas haplóides.

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