3. Gametogenesis y fecundacion

Estoy analizando los animales que he recogido para diseccionar. He aislado los huevos de las hembras y comienzo a estudiarlos. Los peso y observo al microscopio. Nunca lo había hecho y debo recordar cómo se forman los óvulos para comprender como un animal tan pequeño puede producir tal cantidad de gametos.
Imagen 18. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.
El proceso de formación de los gametos se denomina gametogénesis. En particular, se llama espermatogénesis al proceso de formación de espermatozoides y ovogénesis al proceso de formación de óvulos.
Imagen 19. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.
Ambos procesos implican una fase de maduración y otra de división celular por meiosis. Al final del proceso, los gametos formados han sufrido una reducción cromosómica para permitir la fecundación.
Ovogénesis
La siguiente imagen muestra el esquema del proceso de formación de un óvulo.
Imagen 20. Fuente Javier López bajo licencia Creative Commons.
Podemos distinguir tres etapas:
  • Fase de proliferación. Consiste en la multiplicación de las células germinales, u ovogonias, en el tejido del ovario. Se realiza por mitosis durante el desarrollo embrionario de la hembra.
  • Transformación de las ovogonias en ovocitos primarios. En los ovocitos primarios se inicia la primera división meiótica, que permanece detenida y se reanuda al alcanzarse la madurez sexual. Estas células van acompañadas de otras que las rodean formando una capa alrededor del ovocito que lo protege y nutre. A esta estructura se la denomina folículo.
  • Formación de los ovocitos secundarios. Los ovocitos primarios crecen al acumular sustancias de reserva y finalizan la primera división meiótica, formándose los ovocitos secundarios. Posteriormente son liberados del ovario. Las células foliculares se desarrollan formando el folículo de graaf. Durante la meiosis aparecen dos tipos de células: un ovocito secundario haploide, que contiene casi todo el citoplasma del ovocito primario, y una pequeña célula, llamada corpúsculo polar, que no es viable y degenera. En la segunda división meiótica, el ovocito secundario produce un nuevo corpúsculo polar que también degenera. El primer corpúsculo polar puede dividirse, por lo que al término de la segunda división meiótica aparece el óvulo acompañado de tres corpúsculos polares inviables.

Espermatogénesis
Fijate en el esquema del proceso:
Imagen 21. Fuente Javier López bajo licencia Creative Commons.
Aparentemente es igual a la ovogénesis pero tiene ciertas peculiaridades. Comprende también tres etapas:
  • Formación de espermatocitos primarios. Proceden de la división, por mitosis, de las espermatogonias o células germinales.
  • Meiosis. En la primera división meiótica, cada espermatocito primario (2n) origina dos espermatocitos secundarios (n). En la segunda división, cada espermatocito secundario da lugar a dos espermátidas.
  • Diferenciación celular o espermiogénesis. Las espermátidas salen a la luz del testículo, dirigiéndose hacia los espermiductos, donde siguen madurando y adquieren la capacidad de movimiento.
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Los folículos, cómo el de la imagen, se forman durante el desarrollo embrionario, por lo que una hembra posee al nacer todos sus futuros óvulos. Los que maduran en una edad próxima a la menopausia son más viejos que los que lo hacen durante la juventud. Los ovarios de un embrión de cinco meses contienen más de seis millones de ovocitos, aunque la gran mayoría degeneran. En la recién nacida existen alrededor de dos millones, y en la pubertad, entre cien mil y doscientos mil. Una mujer produce unos cuatro cientos óvulos a lo largo de su vida fértil, como el que se muestra en la imagen.
Imagen 22. Fuente Linnea bajo licencia Creative Commons.

La producción de espermatozoides en el hombre comienza en la pubertad y continúa durante toda la vida, aunque decae paulatinamente con la edad.


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Los espermatozoides se forman en los túbulos seminíferos de los testículos, a partir de la multiplicación y transformación de las células germinales, o espermatogonias, durante la espermatogenesis. Los óvulos se forman en los ovarios a partir de las ovogonias.

Fíjate en las imágenes inferiores que muestran los gametos originados durante la gametogénesis. El gameto femenino es prácticamente inmóvil, esférico y mucho más grande que el gameto masculino.
El espermatozoide es una célula móvil y de pequeño tamaño que posee un aparato locomotor (flagelo). Dependiendo de la especie, los espermatozoides tienen morfologías diferentes, pero su arquitectura es la misma.
Imagen 23. Fuente wikipedia bajo licencia Creative Commons.
En un espermatozoide distinguimos tres partes:
  • Cabeza. Contiene el núcleo. Su extremo anterior, o acrosoma, posee las enzimas necesarias para poder penetrar en el óvulo. La pequeña porción de citoplasma que rodea el núcleo contiene reservas nutritivas.
  • Parte intermedia. Posee numerosas mitocondrias que rodean a la base del flagelo. Las mitocondrias proporcionan la energía necesaria para su movimiento.
  • Flagelo o cola. Es el órgano locomotor, que le permite desplazarse y alcanzar el óvulo.
En un óvulo distinguimos las siguientes partes:
  • Núcleo. Suele ocupar una posición excéntrica.
  • Citoplasma. En él se acumulan las sustancias de reserva, generalmente en forma de gránulos de diversos tamaños, que reciben el nombre de vitelo nutritivo. La distribución del vitelo no es homogénea, sino que alrededor del núcleo escasea. Por lo tanto, en el óvulo podemos distinguir dos zonas:
  • Polo animal. Es el lugar donde se halla el núcleo y en el que se originará el embrión.
  • Polo vegetativo. Es el lugar donde se encuentra el vitelo que servirá de alimento al embrión.
Alrededor del óvulo aparecen varias envueltas celulares que lo protegen. Algunas de las envueltas son producidas durante la ovogénesis, como ocurre con la membrana pelúcida y la corona radiada que forman parte del folículo. En reptiles y aves existen unas envueltas que son segregadas por glándulas del oviducto. Son la albúmina o clara, las cubiertas membranosas o fárfaras y la cáscara.
Icono de IDevice de pregunta Pregunta de Elección Múltiple
1. Durante la gametogénesis se producen ...
  
Dos divisiones mitóticas.
Dos divisiones meióticas.
Una división meiótica.

2. Las células formadas al final de la gametogénesis son ...
  
Diploides.
Triploides.
Haploides

En una especie pueden existir individuos de distinto sexo, machos y hembras, o tener la capacidad de producir gametos masculinos y femeninos, hermafroditas. En el caso de ser hermafroditas, como las lombrices o caracoles de huerta, se favorece la fecundación cruzada.
Pregunta Verdadero-Falso


1. El óvulo es una célula menos diferenciada que el espermatozoide

Verdadero Falso
La fecundación es la unión de un espermatozoide y un óvulo. Dependiendo del lugar donde se realice, puede ser externa o interna.

En la fecundación externa los espermatozoides y los óvulos se juntan en el exterior del animal. Debe realizarse en medio acuático o en un medio muy húmedo, para que los espermatozoides puedan desplazarse hasta el óvulo. Es un tipo de fecundación en la que la unión de los gametos depende del azar, por lo que se producen enormes cantidades de gametos, para así aumentar las posibilidades de éxito.

La fecundación interna es la que se produce en el interior del aparato reproductor de la hembra. Los espermatozoides deben ser introducidos en el oviducto por alguno de los siguientes mecanismos:
  • Utilizando un órgano copulador (Mamíferos).
  • Por estrecho contacto entre oviducto y espermiducto (Aves).
  • Formando espermatóforos (paquetes de espermatozoides) que se introducen en el oviducto (Insectos y Urodelos).
Todos estos medios aseguran la posibilidad de encuentro de los gametos por lo que el número de gametos producidos se reduce considerablemente. Es un mecanismo adaptativo al medio terrestre.
El resultado de ambos tipos de fecundación es la formación de una célula denominada cigoto con el mismo número de cromosomas que sus progenitores.
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La fecundación es la unión de un espermatozoide y un óvulo para formar una célula huevo o cigoto.

La fecundación implica una serie de procesos. Mira el siguiente vídeo sobre la fecundación humana.

Video 1. Fuente National Geographic.
Tras el coito, los espermatozoides asciende hacia las trompas de Falopio para encontrarse con un óvulo. Sólo uno de los cientos de miles de espermatozoides es capaz de penetrar en el óvulo atravesando la membrana. En el punto en el que el acrosoma toca con la membrana, libera una enzima que la perfora provocando que el núcleo penetre.
 
La cola queda fuera y se desintegra. Tras la fase de penetración se produce la activación del óvulo, que consiste en la transformación de la membrana en una estructura que impide la entrada de más espermatozoides (membrana de fecundación). En este momento el núcleo del óvulo acaba la división meiótica y los núcleos del espermatozoide y del óvulo se unen (cariogamia) formando la célula huevo o cigoto, que es diploide.
Otras veces, no se produce fecundación y, a partir de células germinativas femeninas sin fecundar, se origina el nuevo animal. En este caso estamos ante una partenogénesis.
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La fecundación implica la penetración del espermatozoide en el óvulo, la activación del óvulo y la fusión de los núcleos gaméticos o cariogamia.