Gametogenesis y fecundación 2015

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Proceso de formación de gametos, y fecundación

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Gametogenesis y fecundación 2015

  1. 1. Liceo de Coronado Es el proceso mediante el cual se producen los gametos por medio de la meiosis a partir de células germinales; si se producen gametos masculinos, se denomina gametos femeninos, se llama ovogénesis Mediante la meiosis, el número de cromosomas (doble, 2n) a haploide (único, n), es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula normal de la especie de que se trate. La meiosis no es un proceso perfecto, a veces los errores en la meiosis son responsables de las principales anomalías cromosómicas. La meiosis consigue mantener constante el número de cromosomas de las células de la especie para mantener la información genéti Este proceso se realiza en dos divisiones cromosómicas llamadas simplemente meiosis I y meiosis II. Figura1. Espermatogénesis y ovogénesis Liceo de Coronado 1 GAMETOGÉNESIS roceso mediante el cual se producen los gametos por medio de la meiosis a partir de células germinales; si se producen gametos masculinos, se denomina espermatogénesis, en tanto si se producen ovogénesis, o bien oogénesis. número de cromosomas que existe en las células germinales ), es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula La meiosis no es un proceso perfecto, a veces los errores en la meiosis son responsables de las principales anomalías cromosómicas. La meiosis consigue mantener constante el número de cromosomas de las células rmación genética. Este proceso se realiza en dos divisiones cromosómicas llamadas primera y segunda división meiótica Figura1. Espermatogénesis y ovogénesis Biología X Nivel, 2015 roceso mediante el cual se producen los gametos por medio de la meiosis a partir de células , en tanto si se producen que existe en las células germinales se reduce de diploide ), es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula La meiosis no es un proceso perfecto, a veces los errores en la meiosis son responsables de las principales anomalías cromosómicas. La meiosis consigue mantener constante el número de cromosomas de las células primera y segunda división meiótica, o
  2. 2. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 2 Cuadro 1. Comparación entre los productos de la gametogénesis ESPERMATOZOIDE OVOCITO SECUNDARIO • Pequeño en comparación al ovocito secundario (60um) • No tiene reservas nutritivas. • Se mueve por medio de su flagelo. • Se producen cuatro de cada célula germinal. • Se forma en el testículo. • Más grande que el espermatozoide (150 um) • Tiene vitelo (reserva nutritiva). • No tiene movimiento. • Se produce solo uno de cada célula germinal. • Se forma en el ovario. Cuadro 2. Diferencias entre espermatogénesis y ovogénesis. Espermatogénesis Ovogénesis • Se realiza en los testículos. • Ocurre a partir de la espermatogonia. • Cada espermatocito primario da origen a cuatro espermatozoides. • En la meiosis el material se divide equitativamente (citogénesis regular). • Los espermatozoides se producen durante toda su vida. • Se produce en el hombre. • Se realiza en los ovarios. • Ocurre a partir de la ovogonia. • Cada ovocito primario da origen a un ovocito II el cual sólo en el caso de ser fecundado pasará a llamarse óvulo. • En meiosis I no se divide el citoplasma por igual (citocinesis irregular), quedando una célula hija (ovocito II) con casi todo el citoplasma. • La mujer nace con un número determinado de folículos, aproximadamente 400 000. • Se produce en la mujer. Generalidades: ¿Cuánto tiempo vive un espermatozoide? Una vez depositado en la vagina tiene una vida promedio de 3 días, pero pueden vivir entre 5 y 7 días. ¿Cuánto tiempo vive un ovocito secundario? Sólo vive entre 12 y 48 horas si no es fecundado por el espermatozoide
  3. 3. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 3 ¿Cuántos espermatozoides se producen por segundo? De mil a tres mil ¿Cuántos espermatozoides son necesarios para que el semen sea fértil? Entre 20 millones y 250 millones de espermatozoides por mililitro o centímetro cúbico de semen. Además… El volumen de semen expulsado oscila entre 2 y 5 ml, Los espermatozoides ocupan un 10% del total eyaculado. La concentración de espermatozoides varía entre 40 y 100 millones / ml. El primer chorro de semen sale con una velocidad superior a 50 km/h. Se depositan en la vagina 300 a 400 millones de espermatozoides. Los espermatozoides se desplazan con una rapidez de unos 3 mm / hora, llegan a la cavidad uterina alrededor de 4 o 5 millones y a las Trompas de Falopio unos 300 a 500. Sólo 1 espermatozoide penetra en el ovocito secundario y demora 7,5 horas en atravesar su envoltura. El cigoto formado empieza a dividirse alrededor de las 24 horas de su fusión con el espermatozoide, es la primera división celular. En los siguientes tres o cuatro días el cigoto se divide intensamente, mientras viaja hacia el útero, adonde llega a los cinco días de su formación y se implanta. A los ocho días, el cigoto cuenta con unas doscientas células. FECUNDACIÓN EN MAMÍFEROS 1. ASPECTOS DE CONOCIMIENTO PREVIO. 1.1. Ciclo menstrual. Consta de cuatro etapas: Menstruación, etapa folicular, ovulación y etapa de cuerpo lúteo o luteinizante. El ciclo menstrual dura unos 28 días y se produce desde la pubertad a la menopausia. Al comenzar el ciclo se desarrolla un folículo, hinchándose. Hacia el día 14 el folículo estalla, liberando el óvulo encerrado en su interior, el cual está aun rodeado de una corona de células. Entre tanto, el folículo ha segregado una hormona que provoca el engrosamiento de la mucosa uterina o endometrio. Al liberar el óvulo, el folículo se transforma en el llamado cuerpo lúteo, el cual segrega hormonas que siguen produciendo el crecimiento del endometrio. Si el óvulo no es fecundado, el cuerpo lúteo se atrofia aproximadamente a los 28 días del ciclo, cesando la producción de hormonas. Entonces se desprende la mucosa uterina produciendo el flujo menstrual, pero si el óvulo es fecundado, el cuerpo lúteo sigue segregando hormonas que mantienen al endometrio desarrollado al máximo
  4. 4. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 4 Figura 2. Etapas del ciclo menstrual. Figura 3. Maduración de los folículos. 1.2. La copulación. El coito (del latín: co-iter, ‘marcha en común’ o ‘ir en común’) es la cópula o unión sexual entre dos individuos. En los seres humanos el coito forma parte de la relación sexual, puede o no tener como objetivo la fecundación del gameto femenino e implica generalmente la participación de los órganos genitales externos o internos. El coito ocurre en mamíferos (el ser humano incluido), en reptiles y en insectos. Forma parte del ritual de apareamiento, y es el momento en el cual el macho y la hembra de una especie se acoplan, es decir, cuando el falo del macho se introduce en la vagina de la hembra y puede depositar allí los gametos masculinos que fecunden al gameto femenino.
  5. 5. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 5 2. LA FECUNDACIÓN O SINGAMIA. La palabra fecundación hace referencia a todo el proceso desde que los espermatozoides entran al útero, viajan y encuentran al óvulo 2.1. Fecundación. En cada eyaculación se liberan aproximadamente de 300 a 500 millones de espermatozoides. De esos, recordemos que solo un 12% son realmente viables o de primera calidad. Durante la cópula, el líquido seminal suele depositarse en el tercio superior de la vagina, donde su composición y su capacidad de amortiguación inmediata protegen a los espermatozoides el líquido ácido que se encuentra en esta zona de la vagina. El líquido vaginal ácido suele ejercer una acción bactericida que protege al canal cervical de los organismos patógenos. En unos diez segundos, el pH de la vagina se eleva desde 4,3 hasta 7,2. El efecto amortiguador dura sólo unos pocos minutos en los seres humanos, pero da tiempo suficiente a los espermatozoides para que se aproximen al cérvix en un ambiente óptimo para su motilidad (pH de 6,0 a 6,5). La siguiente barrera que los espermatozoides han de superar es el canal cervical y el moco que lo bloquea. Los cambios en la presión intravaginal pueden succionar a los espermatozoides hacia el orificio cervical, pero los movimientos natatorios también parecen ser importantes para que la mayoría de los espermatozoides puedan penetrar el moco cervical. La composición y la viscosidad del moco cervical varían mucho durante el ciclo menstrual. Compuesto por mucina cervical (una glucoproteína con un alto contenido de carbohidratos) y componentes solubles, el moco cervical no es fácil de penetrar. No obstante, entre los días 9 y 16 del ciclo, su contenido de agua aumenta, lo cual facilita el paso de los espermatozoides por el cérvix alrededor del tiempo de la ovulación; este tipo de moco suele denominarse moco E. Quizás uno de cada 100 000 espermatozoides llegará al tubo uterino. De ellos solamente llegan como 100 a rodear el óvulo. Al llegar los espermatozoides liberan de su acrosoma la hialorodinasa, una hormona que ayuda a desintegrar la periferia del óvulo. Se necesitan más de un espermatozoide para lograr fecundar al ovocito. La red de la zona granulosa no es fácil de atravesar para un espermatozoide. Los espermatozoides tienen haluiorinasa para facilitar el paso hasta llegar a la zona pelúcida. Algunos espermatozoides van soltando la cápsula de la vesícula acrosómicas para dejar un camino. Es imprescindible poseer el acrosoma intacto para formar el ovocito, pues sin acrosoma el espermatozoide no podrá atravesar la membrana del óvulo. Por lo tanto se necesitan espermatozoides que liberen sus enzimas antes de llegar al ovocito para que estas degraden la zona granulosa y así algún espermatozoide consiga llegar a la zona pelúcida con su acrosoma intacto y pueda entonces fecunadar al ovocito. 2.2. Concepción. La concepción es el momento exacto en el que el espermatozoide entra en el ovocito y desencadena una serie de cambios que darán lugar al desarrollo del embrión. El contenido del espermatozoide entra en el citoplasma del ovocito. Sin una correcta reacción acrosómica la zona postacrosómica no entra en contacto de forma adecuada con el ovocito. Tanto la pieza media como el flagelo del espermatozoide pueden entrar en el ovocito. Tan pronto como un espermatozoide aborda el ovocito se debe evitar la entrada de otro para evitar la polispermia. Esto se provoca con dos mecanismos: 1. La unión dispara una veloz ola despolarizadora en el ovolema que altera la superficie. Una entrada masiva de iones Na+ impide nuevas fusiones de membrana. Es un bloqueo temprano, inmediato y transitorio.
  6. 6. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 6 2. Una segunda oleada despolarizadora provocada por iones Ca++ estimula el vaciado de miles de vesículas corticales al espacio perivitelino. Son lisosomas que contienen numerosas enzimas que endurecen la zona pelúcida. El endurecimiento impide de forma permanente la entrada de más espermatozoides y protege al cigoto. Es notable la capacidad que tienen los zooides para levantar el segundo bloqueo meiótico, que imposibilitaba al ovocito II a continuar con el proceso de meiosis. Una vez que el zooide penetra la zona pelúcida y toma contacto con la membrana plasmática del ovocito II, se produce una intensificacion del metabolismo respiratorio de esta célula, se forma el segundo cuerpo polar, que es una célula más pequeña y sin material genético, producto de la conclusión del proceso meiótico. A partir del momento de la fecundación se restablece el número cromosómico y se define el sexo del embrión, según si el espermatozoide porta un cromosoma X o un cromosoma Y (los ovocitos sólo pueden llevar un cromosoma X). Es común la idea de que para fecundar a un único ovocito se necesita un solo espermatozoide. Se sabe que es necesaria la aportación de varios espermatozoides para fecundar un ovocito. La hialurasa se secreta solamente si el espermatozoide llega a la zona pelúcida, pero a veces hay espermatozoides que llevan a cabo la reacción acrosómica antes de tiempo, de forma que van degradando el ácido hiarulónico que rodea al ovocito, van despejando el camino a otros espermatozoides. Así pues, se necesitan varios espermatozoides para llegar a fecundar un único ovocito. Además, el movimiento hiperactivo conjunto se cree que también ayuda en la penetración en el ovocito. Otra duda que podría surgir es si las mitocondrias y la cola del espermatozoide entran al citoplasma del ovocito, ya que se conoce que las mitocondrias del individuo adulto proceden de la madre. Se sabe que tanto las mitocondrias como la cola entran en el ovocito pero, una vez dentro, tiene lugar la degradación activa de las mitocondrias paternas y la eliminación del flagelo. Existen casos en los que algunas mitocondrias del espermatozoide no son eliminadas y quedan presentes en algunos tejidos del feto, esto conduce a raras enfermedades genéticas. Figura 4. Concepción 3. FASES DEL DESARROLLO EMBRIONARIO a) Segmentación. Ocurre desde el día uno después de la concepción hasta aproximadamente el día doce. Se diferencian las subfases de cigoto, mórula, blástula. La implantación de la blástula generalmente ocurre al día 7, por medio de una extensión llamada trofoblasto. Una vez que ha ocurrido la implantación, se indica que inicia el desarrollo embrionario. En este momento se desarrollan dos membranas que lo rodean: el amnios y el corion, que dará origen a la placenta.
  7. 7. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 7 b) Gastrulación. Se inicia la gastrulación, justo cuando las células forman un embrión con tres capas de tejido embrionario: el endodermo (sistema digestivo y respiratorio, hígado, páncreas), mesodermo (músculos, huesos, sistema circulatorio, gónadas, cartílagos, riñones y capas externas de los tractos digestivos y respiratorios) y ectodermo (epidermis, glándulas de la piel, revestimiento de la boca y nariz, y sistema nervioso) c) Organogénesis. La organogenesis es el conjunto de cambios que permiten que las capas embrionarias (ectodermo, mesodermo y endodermo), se transformen en los diferentes órganos que conforman un organismo. Antes de esto, ocurre la formación de órganos rudimentarios, quiere decir, la formación de órganos sin forma ni tamaño definido. La Embriología humana, define como organogénesis el período comprendido entre la tercera a la octava semana de desarrollo. En esta etapa (3ª semana), primero se produce el paso de embrión bilaminar a trilaminar (gastrulación); dando lugar al ectodermo, el mesodermo y el endodermo embrionario. Éstos a su vez, en las siguientes semanas, se diferenciarán y especializarán dando lugar a los diferentes órganos del cuerpo, cuyos esbozos quedarán conformados antes del tercer mes de gestación (periodo fetal). El período de organogénesis corresponde a la etapa más delicada y en el que las influencias externas van a producir mayores consecuencias adversas, al condicionar el buen desarrollo de los diversos órganos del cuerpo humano. Figura 5. Organogénesis humana d) Crecimiento o desarrollo fetal. El desarrollo fetal es una etapa del desarrollo avanzado de la vida intrauterina, en general se considera el periodo fetal la novena semana (tercer mes) hasta el momento del nacimiento. Se caracteriza por el desarrollo y diferenciación de los diversos tejidos y órganos que se formaron durante el periodo embrionario. Durante este periodo el feto aumenta rápidamente de tamaño y peso especialmente durante las últimas semanas.
  8. 8. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 8 Tercer mes (9-12 semanas). A pesar de la cabeza grande, el feto se ve humano, las uñas de los dedos de pies y manos se forman. Las orejas se alinean. Cuarto mes (13-16 semanas). El sexo del feto puede distinguirse con facilidad. El cuerpo se vuelve proporcionalmente mayor en relación a la cabeza. Se pueden distinguir todos los huesos. El sistema digestivo empieza a funcionar. El pelo comienza acrecer en la cabeza. El feto mide aproximadamente 21,5 cm de longitud y pesa alrededor de 180 g. Quinto mes (17-20 semanas) Un pequeño pelo lanugo cubre el cuerpo. Pueden palparse movimientos fetales y el latido cardiaco. El feto tiene 30 cm de talla y pesa 450 gramos; si nace en este momento podría vivir por algunos minutos, pero no podrá sobre vivir Sexto mes (21-24 semanas). El feto en el útero puede detectar ciertos sonidos. Son visibles las pestañas y las cejas. Si nace en este momento, con cuidado experto tiene una probabilidad entre diez de supervivencia. Séptimo mes (25-28 semanas). El feto tiene color rojo, está arrugado, el cuerpo está cubierto de una sustancia grasosa llamada vémix caseosa. El feto tiene alrededor de 40 cm de talla y pesa menos de 1600 g. Octavo mes (29-32 semanas). Los testículos en el feto masculino descienden al escroto desde el abdomen. Se encuentra presente el sentido del olfato. La talla es de 46 cm y pesa menos de 2250 g. Un niño nacido en este momento tiene un 90 % de probabilidades de sobrevivir. Noveno mes (33-36 semanas). Las arrugas se suavizan, aumenta el peso. A término (38 semanas). El cuerpo se encuentra relleno. El vetio casi se ha caído pero la grasa aun continua en el cuerpo. Pesa aproximadamente 3,2 kg y mide 50 cm. 4. EL PARTO En el parto se distinguen dos momentos bien diferenciados: primero, el de la expulsión del feto; después, el de la expulsión de la placenta y otros anexos fetales. Se contraen las paredes del útero. Como consecuencia de esas contracciones se rompe el amnios y sale al exterior el líquido amniótico (es lo que comúnmente se conoce como "romper la fuente"). Se dilata el cuello del útero el feto comienza a salir con la cabeza por delante. Cuando ya ha salido, se corta el cordón umbilical que lo une a la placenta: la cicatriz de este cordón será el ombligo. Se produce la primera inspiración, que requiere del niño un esfuerzo extraordinario, porque los pulmones al nacer están encogidos y deben llenarse por primera vez de aire. Poco después de haber sido expulsado el feto, saldrá la placenta y otras envolturas fetales, empujadas por ligeras contracciones del útero Preguntas de repaso. a) ¿Cuál es el principal estímulo hormonal para la ovulación? b) ¿Qué es la capitación? c) ¿Dónde tiene lugar la fecundación? d) Nombre dos funciones de la proteína ZP3 de la zona pelúcida
  9. 9. Liceo de Coronado Biología X Nivel, 2015 9 e) ¿Qué es la polispermia, y cómo se evita después de que el espermatozoide entra en el ovulo? f) Explique qué es un embarazo ectópico. g) Explique cuál es la importancia del miometrio. h) Explique la importancia de los folículos de Graaf Referencias bibliográficas. Alvarenga, S., C. Alvarado y Jiménez V. 2012. Laboratorio Cultivo de Tejidos I. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Editorial TEC. Cartago, Costa Rica. 99 pp. Audesirk, T., G. Audesirk y B. Byers. 2008. Biología; la vida en la Tierra. Pearson Educación de México. Octava edición. México D.F., México. 924 pp. Hanz-Walter, 1999. Plant Biochemistry and Molecular Biology. Oxford University Press, Inglaterra Hernández, K. 2013. Biología 10°. Un enfoque prácti co. Didáctica Multimedia. San José, Costa Rica. 298 pp. Taiz, L. 1991. Plant Physiology. Benjamin/Communings Publishing Company. Estados Unidos Zúñiga, N. 2011. Mundo Biología 10 y 11. Editorial Eduvisión. San José, Costa Rica. 368 pp.

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