Cicles biològics i meiosi.pptx

# La funció de reproducció i els seus tipus La funció de reproducció és essencial per a la persistència de les espècies, a diferència de la supervivència individual que depèn de les funcions de relació i nutrició. ## 1. La funció de reproducció La reproducció és el procés pel qual es genera un nou individu. Aquest procés requereix dos components fonamentals: la replicació o duplicació del material genètic (ADN) i la reproducció cel·lular. La divisió cel·lular pot ser desencadenada per diversos factors, com ara un nivell crític de la relació superfície/volum ($V_{cit}/V_{cel}$), la presència de certes substàncies o la pèrdua del control genètic. En organismes pluricel·lulars, les cèl·lules dedicades a la reproducció s'anomenen cèl·lules reproductores i es localitzen en òrgans especialitzats (gònades), mentre que les altres són cèl·lules somàtiques. Hi ha dos tipus principals de reproducció: * **Reproducció asexual**: No requereix la participació de més d'un organisme. * **Reproducció sexual**: Implica la intervenció de dos individus. ### 1.1. La reproducció asexual També coneguda com a reproducció vegetativa, la reproducció asexual genera organismes genèticament idèntics als progenitors, a excepció de possibles mutacions. A més de la bipartició, pot ocórrer per gemmació, pluripartició, esporulació o fragmentació. #### 1.1.1. Avantatges i inconvenients de la reproducció asexual **Avantatges:** * Només es necessita un individu, la qual cosa permet la reproducció fins i tot en condicions d'aïllament. * És un procés senzill i ràpid. * Permet obtenir un nombre molt elevat de descendents. **Inconvenients:** * La uniformitat genètica dels descendents fa que tota la descendència sigui vulnerable a canvis ambientals adversos, ja que no hi ha variabilitat per adaptar-se. ### 1.2. La reproducció sexual La reproducció sexual implica la participació de dos individus, cadascun aportant una cèl·lula especialitzada. La sexualitat es refereix al flux de material genètic entre individus (un donant, masculí o '+', i un receptor, femení o '-'), però pot existir sexualitat sense reproducció i reproducció sense sexualitat. #### 1.2.1. La morfologia i classificació dels gàmetes Els gàmetes són les cèl·lules reproductores (productes meiòtics o mitòtics) que contenen la meitat del material genètic de l'espècie. La seva producció s'anomena gametogènesi i s'originen en òrgans especialitzats. Els gàmetes tenen una viabilitat relativament baixa. | Tipus d'òrgan | Nom de l'òrgan | Nom del gàmeta | | :------------ | :----------------- | :----------------- | | Gònada masculina (animal) | Testicle | Espermatozoide | | Gònada femenina (animal) | Ovari | Òvul | | Gametangi masculí (vegetal) | Anteridi | Anterozoide | | Gametangi femení (vegetal) | Arquegoni | Oosfera | | Gametangi femení (fongs) | Oogoni | "Isogàmetes" | Segons el sexe dels individus: * **Gàmetes masculins:** Homogàmètics ZZ (aus), heterogamètics XY (mamífers). * **Gàmetes femenins:** Homogàmètics XX (mamífers), heterogamètics ZW (aus). #### 1.2.2. Tipus de reproducció sexual i variabilitat Segons el tipus de gàmeta intervinent, la reproducció pot ser: ##### 1.2.2.1. Reproducció isogàmica Ocorre quan els gàmetes són morfològicament iguals (isogàmetes). Es troba en bacteris, protoctists i fongs. * **Bacteris:** Poden intercanviar material genètic mitjançant la **conjugació**, on es transfereix un fragment circular d'ADN (plasmidi o factor F) que pot contenir informació addicional (com resistències a antibiòtics) o facilitar la transferència a través d'un pili modificat. Això permet una certa recombinació genètica. Altres fenòmens parasexuals inclouen la **transformació** (incorporació de fragments d'ADN extern) i la **transducció** (transferència de material genètic per virus). * **Ciliats:** En la conjugació, els ciliats amb macronucli i dos micronuclis realitzen una meiosi dels micronuclis, seguida d'una fusió de gàmetes i divisió, permetent l'intercanvi genètic. * **Altres protoctists:** Generen gàmetes iguals. ##### 1.2.2.2. Reproducció heterogàmica Ocorre quan els gàmetes són morfològicament diferents (anisogàmia o oogàmia). És típica d'animals i plantes superiors. * **Hermafroditisme:** Un mateix individu produeix tots dos tipus de gàmetes (masculins i femenins). Els individus hermafrodites s'anomenen monoics (majoreria de plantes amb flors, cargols). Espècies on cada individu produeix només un tipus de gàmeta s'anomenen dioiques. Tot i així, sovint es produeix fecundació encreuada per augmentar la diversitat. Per evitar l'autofecundació, existeixen mecanismes com la bisexualitat (gònades separades) o l'hermafroditisme successiu (maduració sexual en moments diferents). * **Partenogènesi:** Desenvolupament d'un individu a partir d'un gàmeta (normalment un òvul) sense fecundació. Si un gàmeta, resultant d'una meiosi, es desenvolupa directament en un individu adult, s'anomena meiòspora. En alguns casos, un òvul no fecundat pot donar lloc a un mascle, fenomen partenogenètic. #### 1.2.3. Avantatges i inconvenients de la reproducció sexual **Avantatges:** * La barreja de material genètic (fecundació) i la recombinació genètica durant la meiosi generen gran diversitat genètica en els descendents, augmentant la seva capacitat d'adaptació al medi. **Inconvenients:** * Requereix la presència de dos individus de diferent sexe. * Pot necessitar la compatibilitat entre òrgans copuladors i entre els gàmetes. * És un procés generalment més lent i menys eficient en termes de nombre de descendents en comparació amb la reproducció asexual. ### 1.3. Els cicles vitals Els cicles vitals descriuen la successió de fases haploides i diploides en el cicle vital d'un organisme. * **Cicle haplobiont:** Es produeix una meiosi zigòtica, i els individus adults són haploides, produint gametòfits mitjançant mitosi. És propi de protists (algues) i molts fongs. * **Cicle diplobiont:** La meiosi és prezigòtica, donant lloc a gàmetes haploides que formen un zigot diploide per fecundació. L'individu adult és diploide. Present en animals, algunes algues i fongs. * **Cicle diplohaplont:** La meiosi és esporogènica, produint meiòspores que generen un organisme haploide (gametòfit). Aquest produeix gàmetes per mitosi, que en fusionar-se formen un zigot diploide. El zigot es desenvolupa en un individu diploide (esporòfit). Propi de la majoria d'algues. ### 1.4. La meiosi La meiosi és un procés de divisió cel·lular especialitzat que redueix a la meitat el nombre de cromosomes, produint quatre cèl·lules haploides (gàmetes o meiòspores) a partir d'una cèl·lula mare diploide (gametogènica). Consta de dues divisions successives, precedides per una única replicació del material genètic. #### 1.4.1. Primera divisió meiotic (Meiosi I) Aquesta divisió és reduccional, és a dir, redueix el nombre de cromosomes a la meitat. * **Profase I:** És la fase més complexa i llarga. * **Leptotè i Zigotè:** Els cromosomes homòlegs s'aparellen (sinapsi) formant estructures anomenades bivalents o tètrades. * **Paquitè:** Es produeix el **crossing-over** o recombinació genètica, on els cromosomes homòlegs intercanvien fragments de material genètic. Es formen nòduls proteics de recombinació entre cromàtides no germanes. * **Diplotè:** Els cromosomes homòlegs comencen a separar-se, però romanen units pels quiasmes, que són els punts d'intercanvi genètic. Generalment hi ha un quiasma per parell de cromosomes homòlegs. * **Diacinesi:** Els cromosomes homòlegs es desenganxen de la membrana nuclear, els centríols es polaritzen i comencen a formar el fus acromàtic. * **Metafase I:** Els bivalents (parells de cromosomes homòlegs) s'alineen a la placa equatorial de la cèl·lula. * **Anafase I:** Els cromosomes homòlegs recombinats se separen i migren cap als pols oposats de la cèl·lula. No se separen cromàtides germanes, sinó els cromosomes homòlegs sencers. * **Telofase I:** Els cromosomes arriben als pols, el fus acromàtic es desfà i es comença a formar una nova membrana nuclear. Es produeixen dues cèl·lules haploides, cadascuna amb cromosomes recombinats. #### 1.4.2. Segona divisió meiotic (Meiosi II) Aquesta divisió és similar a la mitosi, però sense replicació prèvia del material genètic. * **Interfase II:** Pot haver-hi un període de repòs entre la Meiosi I i la Meiosi II. * **Profase II:** Els cromosomes es condensen, la membrana nuclear desapareix i es forma el fus acromàtic. * **Metafase II:** Els cromosomes (cada un format per dues cromàtides germanes) s'alineen a la placa equatorial. * **Anafase II:** Les cromàtides germanes se separen i migren cap als pols oposats de la cèl·lula. * **Telofase II:** Es formen noves membranes nuclears al voltant dels cromosomes, i els cromosomes comencen a desespiralitzar-se. * **Citocinesi II:** La cèl·lula es divideix, resultant en un total de quatre cèl·lules filles haploides (gàmetes o meiòspores), cada una genèticament única. #### 1.4.3. Diferències entre mitosi i meiosi | Característica | Mitosi | Meiosi | | :--------------------- | :----------------------------------- | :--------------------------------------------- | | Nombre de cèl·lules filles | 2 | 4 | | Uniformitat genètica | Genèticament iguals a la mare | Genèticament recombinades i diferents | | Divisions | 1 divisió | 2 divisions | | Replicació ADN | Abans de la divisió | Abans de la Meiosi I (no abans de la Meiosi II) | | Tipus de cèl·lules produïdes | Somàtiques | Sexuals (gàmetes o meiòspores) | | Separació d'homòlegs | No | Sí (Meiosi I) | | Separació de cromàtides | Sí | Sí (Meiosi II) | #### 1.4.4. Importància de la meiosi La meiosi és fonamental per a la variabilitat genètica. La recombinació genètica durant la Profase I i la barreja independent dels cromosomes homòlegs durant la Metafase I asseguren que cada gàmeta sigui genèticament únic. Aquesta diversitat genètica és crucial per a l'adaptació de les espècies a entorns canviants, garantint la supervivència de la població. --- # Reproducció asexual La reproducció asexual és un procés pel qual un organisme genera descendència genèticament idèntica a ell mateix, sense la intervenció de cèl·lules sexuals ni la necessitat d'un altre individu. Aquest tipus de reproducció també es coneix com a reproducció vegetativa. ### 5.2.1. Mecanismes de reproducció asexual La reproducció asexual es pot dur a terme a través de diversos mecanismes: #### 5.2.1.1. Bipartició La bipartició és la divisió d'una cèl·lula mare en dues cèl·lules filles genèticament idèntiques. Aquest és un mètode comú en bacteris i alguns protozous. El procés implica la replicació del material genètic (ADN) i la posterior divisió del citoplasma i la cèl·lula. #### 5.2.1.2. Gemmació La gemmació consisteix en la formació d'una protuberància o gemma a la superfície de l'organisme progenitor. Aquesta gemma creix i es desenvolupa fins a convertir-se en un nou individu, que finalment es pot separar del progenitor o romandre units formant colònies. Aquest procés és freqüent en llevats i hidres. #### 5.2.1.3. Pluripartició La pluripartició és la divisió d'una cèl·lula mare en múltiples cèl·lules filles contemporàniament. Això implica la replicació del nucli en diverses ocasions abans que la cèl·lula es divideixi. #### 5.2.1.4. Esporulació L'esporulació és la formació d'espores, que són cèl·lules reproductores especialitzades. Aquestes espores poden ser dispersades i, sota condicions favorables, germinar per donar lloc a nous individus. És un mecanisme comú en fongs, algues i plantes. #### 5.2.1.5. Fragmentació La fragmentació és la divisió d'un organisme en diverses parts, cadascuna de les quals té la capacitat de regenerar un individu complet. Aquest procés és típic d'alguns animals invertebrats com les estrelles de mar i les planàries. ### 5.2.2. Avantatges i inconvenients de la reproducció asexual #### 5.2.2.1. Avantatges * **Independència:** Només es requereix un sol individu, la qual cosa permet la reproducció fins i tot quan els individus estan aïllats. * **Rapidesa i senzillesa:** El procés és generalment ràpid i menys complex que la reproducció sexual. * **Alt nombre de descendents:** Permet generar una gran quantitat de descendents en poc temps. #### 5.2.2.2. Inconvenients * **Manca de variabilitat genètica:** La descendència és genèticament idèntica als progenitors. Això significa que si les condicions ambientals canvien dràsticament, tota la població pot ser vulnerable i morir. No hi ha possibilitat d'adaptació evolutiva mitjançant la recombinació genètica. > **Tip:** La manca de variabilitat genètica és el principal inconvenient de la reproducció asexual, ja que limita la capacitat d'una espècie per adaptar-se a nous entorns o a canvis en les condicions existents. --- # Reproducció sexual: gàmetes, variabilitat i fenòmens Aquest tema aborda els fonaments de la reproducció sexual, incloent la morfologia i classificació dels gàmetes, els diferents tipus de reproducció com la isogàmica i heterogàmica, i fenòmens biològics rellevants com l'hermafroditisme i la partenogènesi. ### 3.1 La funció de reproducció La reproducció és un procés biològic essencial per a la subsistència d'una espècie, a diferència de les funcions de relació i nutrició que són clau per a la supervivència d'un individu. Tota reproducció implica la replicació del material genètic (ADN) i la divisió cel·lular. Les cèl·lules que tenen la funció reproductiva s'anomenen cèl·lules reproductores i es troben en òrgans especialitzats (gònades), mentre que les altres s'anomenen cèl·lules somàtiques. Existeixen dos tipus principals de reproducció: * **Reproducció asexual:** No requereix la intervenció de dos organismes. Els descendents són genèticament idèntics als progenitors (excepte per possibles mutacions). Altres formes inclouen la gemmació, pluripartició, esporulació i fragmentació. * **Avantatges:** Requereix un sol individu, és un procés senzill i ràpid, i produeix un gran nombre de descendents. * **Inconvenients:** La manca de variabilitat genètica pot ser perjudicial si les condicions ambientals canvien dràsticament. * **Reproducció sexual:** Requereix la participació de dos individus, cadascun aportant una cèl·lula especialitzada. Pot existir sexualitat sense reproducció i reproducció sense sexualitat. ### 3.2 La reproducció sexual #### 3.2.1 Morfologia i classificació dels gàmetes Els gàmetes són els productes de la meiosi (o mitosi en alguns casos) que contenen la meitat del material genètic de l'espècie. La seva producció s'anomena gametogènesi i té lloc en òrgans especialitzats. Els gàmetes tenen una viabilitat limitada. Segons el seu origen, es classifiquen en: * **Gàmetes masculins:** * Mamífers: homogamètics ZZ * Aus: heterogamètics XY * **Gàmetes femenins:** * Mamífers: homogamètics XX * Aus: heterogamètics ZW | Tipus d'òrgan (animal) | Nom de l'òrgan | Nom del gàmeta | | :--------------------- | :------------- | :------------------ | | Gònada masculina | Testicle | Espermatozoide | | Gònada femenina | Ovari | Òvul | | Tipus d'òrgan (vegetal/fongs) | Nom de l'òrgan | Nom del gàmeta | | :---------------------------- | :------------- | :-------------- | | Gametangi masculí | Anteridi | Anterozoide | | Gametangi femení | Arquegoni | Oosfera | | Gametangi femení (fongs) | Oogoni | "Isogàmetes" | #### 3.2.2 Tipus de reproducció segons els gàmetes * **Reproducció isogàmica:** Es produeixen gàmetes morfològicament similars o idèntics (isogàmetes). Es troba en bacteris, protoctists i fongs. * **Fenòmens parasexuals en bacteris:** Permeten l'adquisició de noves característiques genètiques, com la resistència a antibiòtics. * **Conjugació:** Intercanvi d'un fragment de material genètic circular (plasmidi o factor F) entre dos bacteris, mitjançant un pili. Aquest plasmidi pot contenir informació addicional o facilitar la transferència. * **Transformació:** Incorporació de material genètic lliure d'un bacteri mort per part d'un altre bacteri. * **Transducció:** Transferència de material genètic d'un bacteri a un altre mitjançant un virus (fag). * **Ciliats en conjugació:** Els ciliats presenten tres nuclis (un macronucli i dos micronuclis). Durant la conjugació, els micronuclis experimenten meiosi, es produeix un intercanvi genètic i posteriorment es fusionen i divideixen. * **Reproducció heterogàmica:** Es produeixen gàmetes de diferent mida i/o morfologia. És la més comuna en animals i vegetals superiors. * **Hermafroditisme:** Presència de gònades masculines i femenines en el mateix individu. * **Monoics:** Espècies hermafrodites (majoria de plantes amb flors, cargols, alguns peixos). * **Dioics:** Espècies on els individus produeixen només un tipus de gàmeta. * Mecanismes per evitar l'autofecundació: * Bisexualitat (gònades separades). * Hermafroditisme successiu (maduració sexual desfasada en el temps). * Tot i ser hermafrodites, moltes espècies realitzen fecundació creuada per augmentar la diversitat genètica. * **Partenogènesi:** Desenvolupament d'un individu a partir d'un gàmeta no fecundat (normalment un òvul). Aquest fenomen dona lloc a descendència amb la meitat del material genètic de l'espècie, resultant en individus haploides (sovint mascles, com en algunes espècies d'insectes). Una cèl·lula resultant d'una meiosi que dóna lloc a un individu adult s'anomena meiòspora. * **Heterogònia:** Alternança de generacions entre formes sexuals i asexuals, o canvis en el cicle de vida relacionats amb la reproducció. #### 3.2.3 Avantatges i inconvenients de la reproducció sexual * **Avantatges:** * **Gran diversitat genètica:** Els individus resultants són diferents dels progenitors. Això augmenta la capacitat d'adaptació al medi. * **Barreja genètica:** Fecundació creuada entre gàmetes de diferent origen. * **Recombinació genètica:** Durant la meiosi (gametogènesi), hi ha intercanvi de fragments entre cromosomes homòlegs (crossing-over), resultant en nous al·lels combinats en els gàmetes. * **Inconvenients:** * Necessitat de contacte entre dos individus de sexe oposat. * Compatibilitat dels òrgans copuladors. * Compatibilitat química entre gàmetes. ### 3.3 Cicles vitals Els cicles vitals descriuen la seqüència d'etapes de la vida d'un organisme, incloent la reproducció i el desenvolupament. * **Cicle haplobiont:** Caracteritzat per una meiosi zigòtica. Només els organismes adults són haploides i produeixen mitogàmetes. És propi de protists i molts fongs. * **Cicle diplobiont:** Presenta una meiosi prezigòtica. Es produeixen gàmetes haploides ($n$) amb variabilitat genètica, que formen un zigot diploide ($2n$) per fecundació. L'individu adult és diploide. Comú en animals, algunes algues i fongs. * **Cicle diplohaplont:** Inclou una meiosi esporogènica que dóna lloc a meiòspores. Aquestes es desenvolupen en un organisme adult haploide (gametòfit), que produeix gàmetes per mitosi. La fusió de gàmetes dóna lloc a un zigot que es desenvolupa en un esporòfit (diplònt). Aquest cicle és propi de la majoria d'algues. ### 3.4 La meiosi La meiosi és un procés de divisió cel·lular especialitzat que redueix a la meitat el nombre de cromosomes. Una cèl·lula mare diploide ($2n$) dóna lloc a quatre cèl·lules filles haploides ($n$). Aquestes cèl·lules filles són els gàmetes o les meiòspores. La meiosi consta de dues divisions successives, precedides per una única replicació del material genètic. #### 3.4.1 Primera divisió meiòtica En aquesta divisió, es redueix el nombre de cromosomes de diploide a haploide. * **Profase I:** És la fase més llarga i complexa. * **Leptotè i Zigotè:** Els cromosomes homòlegs comencen a aparellar-se (sinapsi proteica), formant parelles anomenades bivalents o tètrades. * **Paquitè:** Es produeixen els nòduls proteics de recombinació entre cromàtides no germanes de cromosomes homòlegs, iniciant el *crossing-over*. * **Diplotè:** Els cromosomes homòlegs comencen a separar-se lleugerament, però romanen units en els punts de *crossing-over* (quiarmes). La recombinació genètica ja s'ha produït. Normalment hi ha un quiasma per cada parell de cromosomes homòlegs. * **Diacinesi:** Els cromosomes homòlegs es desenganxen completament de la membrana nuclear. Els centríols es polaritzen i comencen a formar el fus acromàtic. * **Metafase I:** Els bivalents s'alineen a la placa equatorial de la cèl·lula. * **Anafase I:** Els cromosomes homòlegs (cadascun amb dues cromàtides germanes) se separen i migren cap als pols oposats de la cèl·lula. No es separen cromàtides germanes, sinó cromosomes homòlegs. * **Telofase I:** Els cromosomes arriben als pols. Es pot formar una nova membrana nuclear i els cromosomes comencen a desespiralitzar-se lleugerament. El resultat són dues cèl·lules filles haploides ($n$), cadascuna amb cromosomes que contenen dues cromàtides germanes i material genètic recombinat. #### 3.4.2 Segona divisió meiòtica Aquesta divisió és similar a la mitosi, però sense una prèvia replicació del material genètic. Pot haver-hi un període de latència (Interfase II) entre les dues divisions meiòtiques. * **Profase II:** Els cromosomes es tornen a condensar. La membrana nuclear desapareix i es forma el fus acromàtic. * **Metafase II:** Els cromosomes (amb dues cromàtides germanes) s'alineen a la placa equatorial. Les fibres del fus acromàtic s'uneixen als centròmers. * **Anafase II:** Les cromàtides germanes se separen i migren cap als pols oposats de la cèl·lula, convertint-se en cromosomes individuals. * **Telofase II:** Es formen noves membranes nuclears al voltant dels grups de cromosomes. Els cromosomes es desespiralitzen. * **Citocinesi II:** La cèl·lula es divideix, donant lloc a quatre cèl·lules filles haploides ($n$) amb material genètic recombinat. En cèl·lules animals, la divisió és per estrangulació; en cèl·lules vegetals, es forma una placa cel·lular. #### 3.4.3 Comparació entre mitosi i meiosi | Característica | Mitosi | Meiosi | | :------------------------ | :-------------------------------------- | :----------------------------------------- | | Nombre de cèl·lules filles | 2 | 4 | | Identitat genètica | Genèticament iguals a la cèl·lula mare | Genèticament diferents (recombinació) | | Replicació ADN | Una (abans de la divisió) | Una (abans de la primera divisió) | | Divisions | Una | Dues | | Tipus de cèl·lules | Somàtiques | Sexuals (gàmetes o meiòspores) | | Recombinació genètica | No | Sí (en Profase I) | | Separació homòlegs | No | Sí (en Anafase I) | | Separació cromàtides | Sí (en Anafase) | Sí (en Anafase II) | #### 3.4.4 Importància de la meiosi La meiosi és fonamental per a la reproducció sexual perquè: * **Manté el nombre de cromosomes:** En reduir la dotació cromosòmica a la meitat en els gàmetes, assegura que la fecundació restauri el nombre diploide característic de l'espècie. * **Genera variabilitat genètica:** La recombinació genètica durant la Profase I i la segregació independent dels cromosomes homòlegs durant l'Anafase I produeixen noves combinacions d'al·lels. Aquesta variabilitat és crucial per a l'adaptació i evolució de les espècies. --- # Cicles vitals Els cicles vitals descriuen la successió d'etapes que experimenta un organisme des del seu naixement fins a la reproducció, passant per diferents estats de dotació cromosòmica (haploide o diploide). Aquests cicles són fonamentals per entendre la diversitat biològica i la continuïtat de les espècies. ### 4.1 El cicle haplobiont Aquest tipus de cicle vital es caracteritza per la producció d'una meiosi zigòtica. En conseqüència, la fase adulta predominant és haploide ($n$), i són aquests organismes haploides els que produeixen gàmetes mitjançant mitosi. Aquest és un cicle primitiu trobat principalment en protists, com ara moltes algues, i també en nombrosos fongs. > **Tip:** En el cicle haplobiont, la meiosi ocorre immediatament després de la formació del zigot, evitant així l'existència d'una fase diploide prolongada. ### 4.2 El cicle diplobiont En el cicle diplobiont, la meiosi és prezigòtica, el que significa que ocorre abans de la formació del zigot. Aquest procés genera gàmetes haploides ($n$) amb variabilitat genètica. La fecundació d'aquests gàmetes dóna lloc a un zigot diploide, que es desenvolupa en un organisme adult diploide ($2n$). Aquesta és la modalitat de cicle vital més comuna en els animals, però també es troba en algunes algues i certs fongs. > **Tip:** La meiosi en aquest cicle produeix directament gàmetes, i la fase diploide és la dominant al llarg de la vida de l'organisme. ### 4.3 El cicle diplohaplont El cicle diplohaplont presenta una meiosi esporogènica, on es produeixen meiòspores. Aquestes meiòspores donen lloc a un organisme adult haploide, conegut com a gametòfit. El gametòfit genera gàmetes mitjançant mitosi. La fusió dels gàmetes (fecundació) origina un zigot diploide, que es desenvolupa en un altre organisme adult, el esporòfit, que és diploide ($2n$). Aquest cicle és propi de la majoria d'algues i també es troba en plantes superiors, on es coneix com a alternança de generacions. > **Exemple:** En les plantes, el gametòfit és la fase haploide (com el pol·len o el sac embrionari) i l'esporòfit és la planta que observem habitualment. La meiosi, un procés clau en la reproducció sexual, és la responsable de la reducció del nombre de cromosomes de la cèl·lula mare diploide a quatre cèl·lules filles haploides. Aquesta reducció és fonamental per mantenir la dotació cromosòmica de l'espècie a través de les generacions. La meiosi consta de dues divisions successives, després d'una única replicació del material genètic. Aquest procés garanteix la variabilitat genètica gràcies a la recombinació genètica (crossing-over) i la segregació independent dels cromosomes homòlegs. --- # La meiosi: procés i fases La meiosi és un procés fonamental de divisió cel·lular que produeix gàmetes haploides a partir d'una cèl·lula mare diploide, sent clau per a la variabilitat genètica en la reproducció sexual. ### 5.1 La meiosi: un procés de reducció del nombre cromosòmic La meiosi és un procés reproductiu cel·lular especial que consta de dues divisions consecutives (meiosi I i meiosi II) que es produeixen després d'una única duplicació del material genètic. La finalitat és obtenir quatre cèl·lules filles haploides ($n$ cromosomes) a partir d'una cèl·lula mare diploide ($2n$ cromosomes). Aquestes cèl·lules filles, anomenades gàmetes o meiòspores, són genèticament diferents de la cèl·lula mare i entre elles. Les principals diferències entre la mitosi i la meiosi són: * **Nombre de cèl·lules filles:** La mitosi produeix 2 cèl·lules filles, mentre que la meiosi en produeix 4. * **Identitat genètica:** Les cèl·lules mitòtiques són genèticament idèntiques a la cèl·lula mare. Els productes meiòtics tenen el material genètic recombinat. * **Nombre de divisions:** La mitosi té una duplicació del material genètic seguida d'una divisió. La meiosi té una duplicació del material genètic seguida de dues divisions. * **Tipus de cèl·lules:** La mitosi genera cèl·lules somàtiques per al creixement i reparació. La meiosi genera cèl·lules sexuals (gàmetes). > **Tip:** La meiosi és essencial per mantenir la constància del nombre de cromosomes en les espècies que es reprodueixen sexualment al llarg de generacions. ### 5.2 La primera divisió meiòtica (Meiosi I) La primera divisió meiòtica és una divisió reduccional on els cromosomes homòlegs s'aparellen i se separen, reduint el nombre de cromosomes a la meitat. #### 5.2.1 Profase I La Profase I és la fase més llarga i complexa de la meiosi I, marcada per la condensació dels cromosomes i esdeveniments clau per a la variabilitat genètica. * **Duplicació del material genètic:** Prèviament, durant la fase S de l'interfase, el ADN s'ha replicat, resultant en cromosomes formats per dues cromàtides germanes idèntiques unides pel centròmer. * **Començament de la condensació cromosòmica:** Els cromosomes comencen a condensar-se i es fan visibles. * **Formació del fus acromàtic:** Els centrosomes es dupliquen i migren als pols oposats de la cèl·lula, començant a formar el fus acromàtic. * **Sinapsi:** Els cromosomes homòlegs (un d'origen patern i un d'origen matern) s'aparellen íntimament formant estructures anomenades bivalents o tètredes. Aquest aparellament es coneix com sinapsi. * **Recombinació genètica (Crossing-over):** Durant la sinapsi, es produeix un intercanvi de fragments de ADN entre cromàtides no germanes dels cromosomes homòlegs. Aquest procés, anomenat recombinació o crossing-over, genera noves combinacions d'al·lels en els cromosomes. * **Quasmes:** Els punts on s'ha produït el crossing-over s'anomenen quasmes i són evidència visual de la recombinació. * **Dissolució de la membrana nuclear:** Al final de la profase I, la membrana nuclear es fragmenta i desapareix. Les subfases de la Profase I són: * **Leptotè:** Condensació dels cromosomes. * **Zigotè:** Sinapsi dels cromosomes homòlegs. * **Paquitè:** Formació dels nòduls proteics de recombinació i producció del crossing-over. * **Diplotè:** Els cromosomes homòlegs comencen a separar-se lleugerament, però romanen units pels quasmes. * **Diacinesi:** Condensació màxima dels cromosomes, els quasmes són ben visibles i la membrana nuclear es dissipa completament. > **Tip:** La Profase I és crucial per a la diversitat genètica. El crossing-over assegura que els gàmetes resultants portin combinacions d'al·lels úniques. #### 5.2.2 Metafase I Els bivalents (parells de cromosomes homòlegs) s'alineen al pla equatorial de la cèl·lula, formant la placa metafàsica. Els quasmes s'observen en la zona central. La disposició dels bivalents és aleatòria, contribuint a la variabilitat genètica (dissolució independent dels cromosomes). #### 5.2.3 Anafase I Els cromosomes homòlegs s'estanquen i migren cap als pols oposats de la cèl·lula. És important destacar que **no se separen cromàtides germanes**, sinó els cromosomes homòlegs sencers, cadascun encara format per dues cromàtides germanes. Els quasmes es trenquen en aquest moment. #### 5.2.4 Telofase I Els cromosomes homòlegs arriben als pols de la cèl·lula. El fus acromàtic es desfà i, en molts casos, es comença a reconstruir la membrana nuclear al voltant de cada joc de cromosomes. El resultat són dues cèl·lules filles haploides, on cada cromosoma encara consta de dues cromàtides germanes. Aquestes cèl·lules són genèticament diferents de la cèl·lula mare degut al crossing-over i a la segregació aleatòria dels cromosomes homòlegs. ### 5.3 La segona divisió meiòtica (Meiosi II) La segona divisió meiòtica és molt similar a la mitosi i té com a objectiu separar les cromàtides germanes. No hi ha duplicació prèvia del material genètic abans d'aquesta divisió. #### 5.3.1 Interfase II En algunes espècies, pot haver-hi un breu període d'interfase entre la Meiosi I i la Meiosi II. Aquesta interfase pot no incloure la replicació de l'ADN. #### 5.3.2 Profase II Els cromosomes (cada un encara format per dues cromàtides) tornen a condensar-se. La membrana nuclear, si s'havia format, es dissipa. Els centrosomes es dupliquen i es traslladen als pols, iniciant la formació del fus acromàtic. #### 5.3.3 Metafase II Els cromosomes s'alineen a la placa equatorial de cada cèl·lula. A diferència de la Metafase I, aquí són les cromàtides individuals les que es posicionen al centre, preparades per a la separació. #### 5.3.4 Anafase II Els centròmers es divideixen i les cromàtides germanes (ara anomenades cromosomes fills) se separen, migrant cap als pols oposats de la cèl·lula. La forma dels cromosomes fills en moviment sovint sembla una "V", depenent de la posició del centròmer. #### 5.3.5 Telofase II i Citocinesi II Als pols cel·lulars, les cromàtides arriben i comencen a descondensar-se, formant la cromatina. Es tornen a formar les membranes nuclears al voltant de cada joc de cromosomes. Paral·lelament, la citocinesi (divisió del citoplasma) té lloc, donant lloc a un total de quatre cèl·lules filles haploides. En cèl·lules animals, la citocinesi es fa per estrangulació, mentre que en cèl·lules vegetals es forma una placa cel·lular. > **Resultat final:** Una cèl·lula mare diploide original ha produït quatre cèl·lules filles haploides genèticament úniques. ### 5.4 Importància de la meiosi per a la variabilitat genètica La meiosi és el mecanisme principal que genera variabilitat genètica en les poblacions d'organismes que es reprodueixen sexualment. Aquesta variabilitat s'origina principalment per dos processos durant la meiosi: 1. **Recombinació genètica (Crossing-over):** L'intercanvi de fragments d'ADN entre cromàtides germanes durant la Profase I crea noves combinacions d'al·lels en els cromosomes, fet que produeix cromosomes amb combinacions genètiques noves. 2. **Segregació aleatòria dels cromosomes homòlegs:** Durant l'Anafase I, la manera en què els parells de cromosomes homòlegs s'alineen i se separen cap als pols és aleatòria. Això significa que cada gàmeta rep una barreja única de cromosomes d'origen patern i matern. La probabilitat de combinacions diferents és de $2^n$, on $n$ és el nombre haploide de cromosomes. Aquesta alta variabilitat genètica és fonamental per a l'evolució de les espècies, ja que augmenta la probabilitat que alguns individus posseeixin característiques favorables per sobreviure i reproduir-se en entorns canviants. --- ## Common mistakes to avoid - Review all topics thoroughly before exams - Pay attention to formulas and key definitions - Practice with examples provided in each section - Don't memorize without understanding the underlying concepts

| Term | Definition | |------|------------| | Reproducció asexual | Procés reproductiu que no requereix la intervenció de dos individus, generant descendència genèticament idèntica al progenitor (excepte per mutacions). | | Reproducció sexual | Procés reproductiu que implica la unió de material genètic de dos individus, resultant en descendència amb variabilitat genètica. | | Gàmetes | Cèl·lules reproductores especialitzades, generalment haploides, que intervenen en la reproducció sexual. Contenen la meitat del material genètic de l'organisme progenitor. | | Gametogènesi | Procés de formació i maduració dels gàmetes, ja siguin masculins (espermatozoides) o femenins (òvuls), que sovint ocorre en òrgans especialitzats com els testicles o els ovaris. | | Isogàmica | Tipus de reproducció sexual en què els gàmetes masculins i femenins són morfològicament idèntics i no es pot distingir clarament un dels dos sexes. | | Heterogàmica | Tipus de reproducció sexual en què els gàmetes masculins i femenins són morfològicament diferents, amb el gàmeta masculí (espermatozoide) solent ser més petit i mòbil que el gàmeta femení (òvul). | | Hermafroditisme | Condició en la qual un mateix individu posseeix òrgans reproductors masculins i femenins capaços de produir tant gàmetes masculins com femenins. | | Partenogènesi | Fenomen reproductiu en el qual un òvul no fecundat es desenvolupa fins a formar un nou individu, sovint donant lloc a descendència de sexe masculí. | | Cicle haplobiont | Cicle vital en el qual la meiosi ocorre immediatament després de la formació del zigot, resultant en organismes adults que són majoritàriament haploides i produeixen gàmetes per mitosi. | | Cicle diplobiont | Cicle vital en el qual la meiosi es produeix abans de la formació dels gàmetes, generant fases haploides que, per fecundació, donen lloc a un individu adult diploide. És típic dels animals. | | Cicle diplohaplont | Cicle vital que inclou una fase diploide (esporòfit) i una fase haploide (gametòfit) que s'alternen. La meiosi genera espores (meiòspores) i la fecundació genera zigots. | | Meiosi | Procés de divisió cel·lular reduccional que dóna lloc a quatre cèl·lules haploides a partir d'una cèl·lula diploide. És essencial per a la reproducció sexual i per a la variabilitat genètica. | | Recombinació genètica (crossing-over) | Intercanvi de fragments de cromàtides entre cromosomes homòlegs durant la profase I de la meiosi. Aquest procés augmenta significativament la variabilitat genètica de la descendència. | | Cromosomes homòlegs | Parells de cromosomes que contenen els mateixos gens en les mateixes posicions, un heretat del pare i l'altre de la mare. S'aparellen durant la meiosi I. | | Quiasma | El punt visible d'encreuament entre cromàtides no germanes de cromosomes homòlegs durant la profase I de la meiosi, indicant la localització d'un esdeveniment de recombinació. | | Meiòspora | Una espora haploide produïda per meiosi. Pot germinar i donar lloc a un organisme haploide (gametòfit) en els cicles diplohaplonts. | | Zigot | La cèl·lula diploide resultant de la fusió d'un gàmeta masculí i un gàmeta femení durant la fecundació. Dóna lloc a un nou individu mitjançant divisions mitòtiques. |