Gametogenesis y fecundación 2015

Proceso de formación de gametos, y fecundación

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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
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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

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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

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¿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…
L El volumen de semen expulsado oscila entre 2 y 5 ml,
L Los espermatozoides ocupan un 10% del total eyaculado.
L La concentración de espermatozoides varía entre 40 y 100 millones / ml.
L El primer chorro de semen sale con una velocidad superior a 50 km/h.
L Se depositan en la vagina 300 a 400 millones de espermatozoides.
L 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.
L Sólo 1 espermatozoide penetra en el ovocito secundario y demora 7,5 horas en atravesar su envoltura.
L El cigoto formado empieza a dividirse alrededor de las 24 horas de su fusión con el espermatozoide,
es la primera división celular.
L 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.
L 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

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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.

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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.

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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.

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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 cap as
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.

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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 palp arse
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 ZP
3 de la zona pelúcida

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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.

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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.
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Hernández, K. 2013. Biología 10°. Un enfoque práctico. 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.