A Meiose é marcada por duas divisões nucleares, ao contrário da única divisão encontrada na mitose. As fases dessas duas divisões nucleares (meiose I e meiose II) têm o mesmo nome que as da mitose, com captura. As fases da meiose I são chamadas de prófase I, prometáfase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. As fases da meiose dois são chamadas de prófase II, prometáfase II, etc.
Começaremos nossa discussão com a replicação do DNA e depois passaremos para a meiose I, como parece óbvio. No entanto, como a prófase I envolve processos especiais exclusivos da meiose, após discutir brevemente a replicação do DNA, a primeira seção focará apenas a prófase I. A segunda seção examinará a totalidade da meiose I (contextualizando a prófase I). Finalmente, a terceira seção examinará a meiose II, concluindo assim nosso estudo da reprodução celular.
Replicação de DNA e rearranjo genético
Antes de começar a meiose, o DNA que é empacotado nos cromossomos deve ser totalmente copiado. Antes da replicação, uma célula germinativa contém duas cópias de cada cromossomo, uma cópia materna e uma cópia paterna. Os homólogos maternos e paternos representam as contribuições genéticas materna e paterna para cada célula e asseguram que cada célula tenha uma composição genética de 50% proveniente de cada progenitor. Estes dois cromossomas são independentes, mas muito semelhantes e são denominados homólogos uns dos outros.
A replicação do DNA ocorre da mesma maneira que durante a mitose. Após a replicação, os homólogos são duplicados e cada cromossoma tem agora um par homólogo.
Após a replicação, os homólogos maternos e paternos permanecem intimamente associados à sua cópia como cromátides irmãs.
Prófase I: Reagrupamento Genético
A prófase I difere significativamente da prótese mitótica. Enquanto que na mitose os cromossomas se alinham ao longo de diferentes fibras de fuso, na meiose alinham-se lado a lado. Os cromossomos então passam por um processo chamado rearranjo genético, no qual um pedaço de cromossomo do par homólogo materno cruza com um pedaço de cromossomo do par patológico homólogo. Esse cruzamento ocorre após os dois conjuntos de pares homólogos (materno e paterno) ficarem fisicamente ligados através da formação de um quiasma.
O cruzamento de cromossomos no rearranjo genético cria novas combinações de DNA. Em outras palavras, o rearranjo genético dá origem a uma composição genética única que resulta em algumas das variações genéticas encontradas na reprodução sexual.
Divisão Meiótica I
Nesta seção, discutiremos os eventos da primeira divisão meiótica. Como já descrevemos, a meiose compreende duas divisões celulares, a meiose I e a meiose II. Já introduzimos o principal evento que ocorre na prófase I, rearranjo genético. Aqui discutiremos toda a meiose I, começando com a prófase I.
Durante a prófase 1, quando o rearranjo genético ocorre, as cromátides irmãs se comportam como uma unidade singular. O par de cromossomos é idêntico, exceto pela pequena região onde ocorreu o cruzamento. Como o evento de rearranjo genético muito importante ocorre durante essa fase, a prófase 1 pode durar muito tempo: até 90% da duração total da meiose. Além do evento de cruzamento genético que ocorre durante a prófase 1, as seguintes fases da meiose eu procedo de maneira semelhante às da mitose.
Após a prófase 1, as células entram na fase inicial 1. Durante essa fase, a membrana nuclear se rompe, permitindo o acesso dos microtúbulos aos cromossomos. Nessa fase, os cromossomos são mantidos através do quiasma, ao invés do centrômero, como na mitose. Durante a próxima fase, a metáfase 1, os pares homólogos materno e paterno de cromossomos (com regiões cruzadas) se alinham no centro da célula via microtúbulos, como na metáfase mitótica.
Na anáfase 1, ocorre um evento ligeiramente diferente do da anáfase mitótica. Ao invés de cromátides irmãs serem separadas em polos opostos como na anáfase, durante a anáfase 1, todo o par homólogo materno é puxado para a extremidade oposta como o par homólogo paterno.
Durante a telófase 1, os cromossomos chegam aos polos, descondenso, e as membranas nucleares se reformam em torno deles. No estágio final, a célula se divide fisicamente, como na citocinese mitótica. O resultado da primeira divisão celular é duas células independentes. Uma célula contém o par homólogo materno, ou cromátides irmãs, com um pequeno segmento do cromossomo paterno a partir do cruzamento. A outra célula contém o par patológico homólogo com um pequeno segmento do cromossomo materno. Apesar da pequena região de cruzamento, as cromátides irmãs ainda são muito semelhantes e cada célula neste ponto contém uma quantidade diploide de DNA.
Embora as células diploides resultem da meiose I, esses produtos são diferentes daqueles da mitose porque ambos os membros do par diploide derivam da fonte materna ou paterna, com a exceção de uma pequena seção. Na mitose, a divisão celular separa as cromátides irmãs e resulta em células diploides contendo uma cópia materna e uma cópia paterna em cada par diploide.
Divisão Meiótica II
Continuando de onde paramos na seção anterior, no final da divisão meiótica, temos duas células independentes. Uma célula contém o par homólogo materno com um pequeno segmento de cruzamento do cromossomo paterno. A outra célula contém o par patológico homólogo com um pequeno segmento de cruzamento do cromossomo materno. Uma vez que o envelope nuclear tenha se formado novamente após a primeira divisão meiótica, a célula entra em uma interfase curta. Essa interfase não é tão específica quanto a interfase mitótica; durante a interfase meiótica, os cromossomos podem descondecer enquanto a célula espera para prosseguir com a meiose.
A divisão meiótica II ocorre através de fases similares como mitose e divisão meiótica I. Elas são chamadas de prófase 2, prometáfase 2, metáfase 2, anáfase 2 e telófase 2 para distingui-las do primeiro ciclo de divisão meiótica. Uma diferença muito importante entre os eventos da meiose I e II é que nenhum outro rearranjo genético ocorre durante a prófase 2. Como resultado, a prófase 2 é muito mais curta que a prófase 1. De fato, todas as fases da meiose 2 ocorrem muito rapidamente. Um outro ponto a ser lembrado é que as duas células que resultam da divisão meiótica entram na meiose II muito rapidamente. Durante o breve período de interfase, não há mais replicação de DNA.
Durante a meiose II, os cromossomos se alinham no centro da célula na metáfase 2 exatamente como na metáfase mitótica. Na anáfase 2, as cromátides irmãs são separadas, novamente, da mesma forma que na anáfase mitótica. A única diferença é que, como não houve um segundo ciclo de replicação do DNA, apenas um conjunto de cromossomos existe. Assim, quando as células se dividem no final da meiose II, resultam células haploides.
O resultado da divisão meiótica II é de quatro células haploides. Uma célula é composta completamente de um homólogo materno, outra de um homólogo materno com um pequeno segmento de DNA paterno, outro homólogo paterno completo e um homólogo paterno final com um pequeno segmento de DNA materno. Neste ponto, criamos células germinativas. Outros processos ocorrem para amadurecer essas células em gametas que, em organismos superiores, passam a trabalhar juntos na reprodução sexual para criar novos indivíduos.