Gametogénesis es el proceso de formación de gametos en las gónadas por medio de la meiosis a partir de células germinales. Mediante este proceso, el número de cromosomas que existe en las células germinales se reduce de diploide a haploide, es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula normal de la especie de que se trate. En el caso de los humanos si el proceso tiene como fin producir espermatozoides se le denomina espermatogénesis y se realiza en los testículos. En caso contrario, si el resultado son óvulos se denomina ovogénesis y se realiza en los ovarios.
Espermatogénesis:
La espermatogénesis es el mecanismo encargado de la producción de espermatozoides; es la gametogénesis en el hombre. Este proceso se desarrolla en los testículos. La espermatogénesis tiene una duración aproximada de 64 a 75 días en la especie humana. Consta de 3 fases o etapas: fase proliferativa, meiosis o espermatocitogénesis y espermiogénesis, o espermiohistogénesis.
Los espermatozoides son células haploides (tienen la mitad de los cromosomas que una célula somática),móviles y muy diferenciadas. La reducción se produce mediante una división celular peculiar, la meiosis en el cuál una célula diploide (2n), experimentará dos divisiones celulares sucesivas sin un paso de duplicación del ADN entre dichas divisiones, con la capacidad de generar cuatro células haploide (n). En este proceso es necesario pasar de unas células diploides, inmóviles e indiferenciadas a otras haploides, móviles y muy diferenciadas.
La espermatogénesis, en la especie humana, comienza cuando las células germinales de los túbulos seminíferos de los testículos se multiplican. Estas células germinales dan lugar a células madre de los espermatogonios, a partir de las cuales surgen las células espermatogonias tipo A. Existen varios tipos de espermatogonias tipo A : espermatogonias oscuras Ad, las cuales solo se dividen cuando tiene lugar una reducción drástica de espermatogonias; y espermatogonias pálidas Ap, las cuales dan lugar a más espermatogonias del mismo tipo o a espermatogonias de tipo B,que son precursores de los espermatocitos. La producción de espermatogonias de tipo A marca el inicio de la espermatogénesis. Todas estas células son diploides.
Cuando el individuo alcanza la madurez sexual las espermatogonias de tipo B aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer orden, que siguen siendo diploides. Estas células están unidas por un puente citoplasmático para regular el proceso, de forma que reciban la señal de hacer meiosis a la vez. En estas células se produce la meiosis: la meiosis I dará lugar a dos espermatocitos de segundo orden y tras la meiosis II resultarán cuatro espermátidas (gracias a la meiosis, de una célula diploide surgen cuatro células haploides (gametos)). La siguiente fase es la espermiogénesis. En ella, las espermátidas se convierten en espermatozoides. Para ello, se reduce el citoplasma, el núcleo se alarga y queda en la cabeza del espermatozoide, las mitocondrias se colocan en el cuello y los centriolos originan un flagelo. Al realizarse la fecundación, estos espermatozoides antes de salir pasan por el epidídimo del testículo, donde se realiza la espermiohistogénesis, donde obtienen la acrosoma, un estilo de casco en el espermatozoide hecho de enzimas, y una glicolema (capa), que la protege del pH de la vagina. Esta capa (glicolema), la pierde en la diferenciación natural, que desaparece antes de llegar al óvulo para lograr entrar en él con la fuerza del acrosoma. Además el espermatozoide está formado por una zona intermedia donde se alojan numerosas mitocondrias que garantizan el aporte energético, también están formados por un flagelo constituido por un filamento axial rodeado por una vaina fibrosa, que permite la movilidad.
Un ciclo espermatogénico tiene una duración aproximada de 2 meses. Las espermatogonias están en mitosis durante 16 días, dando lugar a los espermatocitos primarios. Estos tardan 24 días en completar la primera meiosis y dar lugar a los espermatocitos secundarios, los cuales tardarán horas en convertirse en espermátides. Las espermátides tienen que diferenciarse, como se ha comentado anteriormente, tardando otros 24 días para ese proceso. Si sumamos todo obtenemos unos 64 días desde el paso de espermatogonias hasta espermatozoides.
Los espermatozoides presentan tres zonas bien diferenciadas: la cabeza, el cuello y la cola. La primera es la de mayor tamaño, contiene los cromosomas de la herencia y lleva en su parte anterior un pequeño saliente o acrosoma cuya misión es perforar las envolturas del óvulo. En el cuello se localiza el centrosoma y las mitocondrias, y el flagelo es el filamento que le permite al espermatozoide "nadar" hasta el óvulo para fecundarlo.
Periodo embrionario:
La formación de espermatozoides comienza alrededor del día 24 del desarrollo embrionario en la capa endodérmica del saco vitelino. Aquí se producen unas 100 células germinales que migran hacia los esbozos de los órganos genitales. Alrededor de la cuarta semana ya se acumulan alrededor de 4000 de estas células, y el gen SRY determina que formen los testículos para poder producir espermatozoides, aunque este proceso no empezará hasta la pubertad. Hasta entonces, las células germinales se dividen por mitosis.
Acción Hormonal:
Esta regulación se produce por retroalimentación negativa, desde el hipotálamo, el que actúa en la hipófisis, y finalmente en el testículo. Las hormonas responsables son:
* Testosterona: responsable de las características sexuales masculinas, es secretada en el testículo por las células de Leydig o instersticiales. Esta hormona también es secretada por la médula de la corteza suprarrenal pero en menores cantidades en comparación al testículo, también se secreta en las mujeres pero en mínimas cantidades.
* FSH u hormona folículo estimulante: secretada por la hipófisis, actúa sobre las células de Sértoli o nodrizas para que éstas actúen sobre los espermios en desarrollo.
* LH u hormona luteinizante: secretada por la hipófisis, actua sobre las células de Leydig o instersticiales para que secreten testosterona.
* Inhibina: secretada las células de Sértoli o nodrizas, actúa sobre la hipófisis inhibiendo la secreción de FSH, y con ello deteniendo la espermatogenesis.
Eficiencia:
El hecho de que durante el eyaculado se produzca una elevada pérdida de espermatozoides, junto con un número bastante elevado de espermatozoides malformados, convierte este mecanismo en un proceso redundante e ineficaz: de toda la capacidad espermatogénica potencial del testículo, tan sólo un 25% consigue evitar la pérdida por apoptosis o degeneración. A su vez, la mayoría son malformados, motivo por el cual únicamente un 12% de las células iniciales son potencialmente útiles. A pesar de todo lo anterior, un varón fértil es capaz de producir eyaculados con 150 millones de espermatozoides varias veces por semana.
Meiosis:
La meiosis es cuando por una célula madre se obtienen 4 células con la mitad de cromosomas y material genético que la madre. Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones cromosomicas y citoplasmáticas, llamadas, primera y segunda división meiótica o simplemente Meiosis I y Meiosis II. Ambas comprenden Profase, Prometafase, Metafase, Anafase, Telofase y Citocinesis. Durante la meiosis I los miembros de cada par homólogo de cromosomas se unen primero y luego se separan con el huso mitótico y se distribuyen en diferentes polos de la célula. En la Meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen en los núcleos de las nuevas células. Entre estas dos fases sucesivas no existe la fase S (duplicación del ADN).
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 genética. ¿Pero que ocurre con el numero de cromosomas cuando se aparea una mosca de la fruta macho con una hembra y unen sus celulas reproductivas originando una nueva vida?.
Podemos pensar que al sumar los cromosomas del macho con los de la hembra, el numero de cromosomas seria 2n=8, conteniendo el doble que el de sus progenitores. Sin embargo, en la realidad esto no ocurre asi, ya que el numero de cromosomas permanece constante de una generacion a otra, esto fue lo que vio el cientifico Chileno Fabian Dominguez en el año 1863 investigando los cromosomas con la conocida tecnica de ¨dota¨. Esto fue lo que no le resulto al cientifico Peruano Sebastian Rebeco en el año 1869, tratando de usar la tecnica ¨dota¨ para ver el resultado erroneo de los cromosomas que se presentaban.
Ovogénesis:
La ovogénesis fue el proceso de formación y diferenciación de los gametos femeninos u óvulos en los animales, incluido el ser humano. La ovogénesis, al igual que la espermatogénesis, se basa en el proceso de la meiosis, que produce, mediante dos divisiones sucesivas, cuatro células con un genotipo recombinado y la mitad de ADN.
En los seres humanos, y en otros mamíferos es más o menos semejante, las células germinales diploides generadas por mitosis, llamadas ovogonias (u oogonias), se localizan en los folículos del ovario, crecen y sufren una diferenciación para transformarse en ovocitos primarios(u oocitos), donde se pone en marcha la primera división meiótica, dando origen una célula voluminosa u ovocito secundario que contiene la mayor parte del citoplasma original y otra célula pequeña o primer cuerpo polar (primer corpúsculo polar).
Estas dos células efectúan la segunda división meiótica; del ovocito secundario se forman otras dos células: una grande, que contiene la mayor parte del citoplasma original, y otra pequeña o segundo cuerpo polar. Los cuerpos polares se desintegran rápidamente, mientras que la otra célula se desarrolla para convertirse en un óvulo maduro, haploide.
En los seres humanos el feto femenino empieza a formar ovogonias, pero se detiene el proceso de meiosis en la etapa de ovocito primario, específicamente en profase I, conocida como fase diplotena. Este período se mantiene suspendido hasta que, a partir de la pubertad y por efectos hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual, se concluye entonces la primera división meiótica y se inicia la segunda. Ésta a su vez se interrumpe (en la metafase II), y no se completa hasta la fecundación —si es que ésta ocurre—, cuando se forman el óvulo y los 3 corpúsculos polares.
La reserva ovárica en mujeres, definida como el número de células germinales (oogonias durante el desarrollo y ovocitos tras el nacimiento) presenta el máximo a los 6 meses del comienzo del desarrollo embrionario, tras el cual desciende abruptamente justo antes del nacimiento y continúa decreciendo exponencialmente hasta la menopausia. La cantidad y calidad de los ovocitos se puede relacionar con el posible resultado reproductivo en mujeres cuando se realizan estudios de fertilidad, puesto que en caso de presentar una reserva ovárica disminuida se obtendrán pocos ovocitos tras técnicas de inducción de ovulación y, por tanto, poca probabilidad de embarazo positivo
Gónadas:
También llamadas órganos sexuales primarios funcionan como glándulas mixtas en la medida que se producen hormonas y gametos. Los órganos sexuales secundarios son aquellas estructuras que maduran en la pubertad y que son esenciales en el cuidado y transporte de gametos, son rasgos que se consideran de atracción sexual.
Testículos, son 2 estructuras ovaladas que se hallan suspendidas dentro del escroto mediante cordones espermáticos, son las que producen semen y líquido testicular; su función endocrina es liberar hormonas masculinas como la testosterona, quienes participaran en mantener los caracteres sexuales masculinos.
Ovarios, son 2 órganos con forma de almendra, situados en los extremos de las trompas de Falopio, los ovarios son formados aproximadamente cuando el feto hembra tiene 3 meses y cuando la mujer entra a la pubertad los óvulos se van desarrollando. Su función endocrina es liberar hormonas como la progesterona y estrógeno, las cuales intervendrán en el ciclo ovárico.
Función de las hormonas sexuales:
Hombre, la testosterona es la principal hormona masculina, la sintetizan un grupo de células llamadas celulas de Leyding, esta hormona promueve la espermatogénesis o en casos de abundancia la inhibe. El hipotálamo segrega el factor de liberación por las gonadotrofinas (GRF), el cual estimula la adenohipófisis y este a su vez estimule a la Hipófisis para que libere la hormona luteinizante (LH) y la hormona folículo estimulante (FSH).
Mujer, la hipófisis que produce la hormoma FSH y la LH al igual que en el hombre, la cual tiene acción sobre los ovarios, estimulando a un ovocito primario para completar la meiosis I y formar un ovocito secundario. Al mismo tiempo la FSH produce estrógeno, que produce el engrosamiento del endometrio. Al termino de la FHS se produce la LH, que produce la ovulación.
Diferencias entre Espermatogénesis y Ovogénesis:
Espermatogénesis
* Se realiza en los testículos
* Ocurre a partir de la espermatogonia
* Cada espermatogonia da origen a cuatro espermatozoides
* En la meiosis el material se divide equitativamente
* Los espermatozoides se producen durante toda su vida
* Se produce en el hombre
* De un espermatocito I, se forman 4 espermios funcionales.
Ovogénesis
* Se realiza en los ovarios
* Ocurre a partir de la ovogonia
* Cada ovogonia da origen a un ovocito II el cual sólo en el caso de ser fecundado pasará a llamarse óvulo y a 2 cuerpos polares I y a un cuerpo polar II (sólo en caso de fecundación).
* En meiosis I no se divide el citoplasma por igual, 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
* De un ovocito I, se forma un óvulo funcional.
Semejanzas entre Espermatogénesis y Ovogénesis:
* Ambos son sub-procesos de la gametogénesis
* Los 2 producen gametos
* En ambos se produce la meiosis y mitosis
* Los 2 son procesos de la reproducción sexual en mamíferos
* Ambos procesos se producen dentro de las gónadas
* Los 2 inician sus fases a partir de la mitosis
Comparación entre óvulos y espermatozoides:
Ovocito II
* Más grande que el espermatozoide
* Tiene vitelo (reserva nutritiva)
* No tiene movimiento
* Sirve sólo 1 de cada célula germinal
* Se produce en el ovario
Espermatozoide
* Pequeño en comparación al ovocito II
* No tiene reservas nutritivas
* Se mueve por medio de su flagelo
* Sirven 4 de cada célula germinal
* Se produce en el testículo
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