La Reproducción Sexual o gámica



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La Reproducción Sexual
La reproducción sexual o gámica constituye el procedimiento reproductivo más habitual de los seres pluricelulares. Muchos de estos la presentan, no como un modo exclusivo de reproducción, sino alternado, con modalidades de tipo asexual. También se da en organismos unicelulares, principalmente protozoos y algas unicelulares. Se puede definir de tres formas, aceptadas cada una por diversos autores:
+Reproducción en la que existe singamia (fusión de gametos)

+Reproducción en la que interviene un proceso de meiosis (formación de gametos haploides)

+Reproducción en la que interviene un proceso de recombinación genética (descendencia diferente a la parental).
La sexualidad se concibe como el intercambio de material genético entre dos individuos, proceso que se puede dar; 1ºindependiente o 2º acompañado por procesos de reproducción.
1º. El primer caso se presenta en bacterias, protozoarios y en ciertas algas unicelulares, organismos en los cuales dos individuos se acercan, intercambian partes de su material genético y se separan. Con la sexualidad se observa un rejuvenecimiento o vigor que recupera el tamaño original. Por otra parte, lo más importante es que ha habido variación y por tanto la posibilidad de adaptación a nuevos ambientes.
2º. En caso de que la sexualidad vaya acompañada de reproducción, los organismos forman unidades reproductoras unicelulares o gametos, que para dar origen al descendiente, deben pasar previamente por un proceso de sexualidad, es decir, que habrán de fusionar sus núcleos. La unión de los núcleos de los gametos se llama fecundación o fertilización y debe dar por resultado la formación de una célula huevo o cigoto diploide, es decir, con un doble juego de cromosomas, un juego paterno y otro materno, que en total representen el número cromosómico de la especie, por ejemplo, en la especie humana 46.
Todas las células de un organismo producido mediante reproducción sexual son diploides, pues derivan todas de la célula huevo que se reproduce por mitosis haciendo crecer al individuo. Siguiendo con el ejemplo de la especie humana, si todas las células del organismo son diploides (46 cromosomas en 23 pares) al fecundarse los gametos darían como producto una célula huevo con el número cromosómico duplicado (92), lo que haría no viable su desarrollo.

El mecanismo que permite la fecundación y al mismo tiempo conservar el número cromosómico de la especie es la meiosis que obtiene como producto células o gametos haploides (23), es decir, con un solo juego de cromosomas. En seres complejos como el humano se requiere de la mitosis y la meiosis para mantenerse, desarrollarse y reproducirse.

La meiosis la realizan cierto grupo de células destinadas a convertirse en gametos. Estas células están presentes en los tejidos especializados en la reproducción. En los mamíferos se llaman gónadas, en particular se les llama testículos, en el caso de los machos; y ovarios en el caso de las hembras.
I) LA MEIOSIS

La meiosis es un proceso en el que, a partir de una célula con un número diploide de cromosomas (2 n), se obtienen cuatro células hijas haploides (n), cada una con la mitad de cromosomas que la célula madre o inicial. Este tipo de división reduccional sólo se da en la reproducción sexual, y es necesario para evitar que el número de cromosomas se vaya duplicando en cada generación.

La meiosis consiste en dos divisiones celulares consecutivas (meiosis I y II), sin duplicación del material genético entre ellas. Este proceso tiene como fin la creación de células haploides.

La célula antes de entrar a meiosis I pasa por la fase pre-meiótica, que correspondería a la interfase, en donde duplica su tamaño, orgánulos y material genético.


El proceso de gametogénesis o formación de gametos, se realiza mediando dos divisiones meióticas sucesivas:

  1. Primera división meiótica. una célula inicial o germinal diploide (2 n) se divide en dos células hijas haploides (n).

  2. Segunda división meiótica. Las dos células haploides (n) procedentes de la primera fase se dividen originando cada una de ellas dos células hijas haploides (n).


Meiosis I: También conocida como fase reduccional, ya que se reduce a la mitad la cantidad de material genético típico para una especie. Consta de 5 etapas: profase I, metafase I, anafase I, telofase I y Citodierisis.

  1. PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA:

Interfase o fase de reposo. En una célula en la que hay una masa de ADN procedente del padre y otra procedente de la madre se va a iniciar una meiosis.

  1. Final de la Interfase. Duplicación del ADN.

  2. Profase I A. Formación de los cromosomas.

  3. Profase I B. Entrecruzamiento. Los cromosomas homólogos intercambian sectores. El núcleo se rompe.

  4. Metafase I. Aparece el huso acromático. Los cromosomas se fijan por el centrómero a las fibras del huso.

  5. Anafase I. Las fibras del huso se contraen separando los cromosomas y arrastrándolos hacia los polos celulares.

  6. Telofase I. Se forman los núcleos y se originan dos células hijas. Los cromosomas liberan la cromatina.


Profase I:Es la etapa más compleja de la meiosis, aquí se desintegra la carioteca, se condensan los cromosomas y comienza la migración de los centriolos hacia los polos.

En esta etapa ocurre desintegración de la membrana nuclear, los cromosomas homólogos se aparean punto por punto, en todo su largo, en un proceso llamado sinapsis. Cada uno está formado por dos cromátidas hermanas, por lo que los cromosomas en sinapsis se denominan tétradas, porque se observan cuatro cromátidas. Se produce entonces entrecruzamiento, en el cual se forma al menos un quiasma por cada par, un proceso de enorme importancia, mediante el cual los cromosomas homólogos intercambian segmentos de ADN. Los eventos de la Profase I, salvo el apareamiento (sinapsis y entrecruzamiento) son similares a los de la profase de la mitosis.



Metafase I.Los cromosomas homólogos, aún unidos, son arrastrados hacia el ecuador de la célula por las fibras del huso.

Anafase I. Las fibras del huso atraen a cada cromosoma y lo separan completamente de su homólogo. Entonces cada cromosoma migra hacia extremos opuestos de la célula.

Telofase I.Al igual que en la mitosis, en esta etapa las fibras del huso desaparecen, y en algunas especies se forma la envoltura nuclear y se da la primera división del citoplasma.

Citodierisis: El citoplasma se divide dando origen a 4 células hijas haploides de dotación genética n y c para cada una.


  1. SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA (Meiosis II):

En la segunda división, se separan las dos cromátidas que constituyen cada cromosoma (elementos duplicados que constituyen cada cromosoma). Como consecuencia de esa doble división se producen 4 células que contienen la mitad del número cromosómico característico de la especie (células haploides).
Se asemeja mucho a una mitosis, consta también de varias etapas:
Profase II.Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo. Si se formó la membrana nuclear, desaparece en este momento y se forman las fibras del huso.

Metafase II. Los cromosomas se alinean en el ecuador celular gracias a la unión a las fibras de huso y se fijan al huso acromático.

Anafase II. Las cromátidas hermanas (cromosomas) se separan y migran a polos opuestos.

Telofase II.Se forman los núcleos. Los cromosomas se convierten en cromatina y se forman las células hijas, cada una con una información genética distinta.

Después, las dos células se dividen y se obtienen cuatro células con la peculiaridad de que cada una posee una sola copia de cada cromosoma. Por tanto, se dice que las cuatro células resultantes de la meiosis son haploides.




  1. DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS

La MITOSIS o cariocinesis se produce en células somáticas o formadoras del cuerpo.

La MEIOSIS se produce en células sexuales, germinales o gametos (espermatozoide y óvulo).

En la MITOSIS, por cada célula madre diploide (2n) se originan 2 células hijas diploides (2n) con la misma cantidad o juego cromosómico que la célula madre, así las células hijas tienen la misma información genética y el mismo número de cromosomas que la célula madre.

La MEIOSIS por cada célula madre diploide se originan 4 células hijas haploides (n) con la mitad del juego cromosómico que la célula progenitora. Es decir, las células hijas son genéticamente distintas a la célula madre y además tienen la mitad de cromosomas que ella.

Las células hijas son idénticas entre sí. Las células hijas son genéticamente distintas entre sí, con genes maternos y paternos mezclados al azar.

La MITOSIS es un proceso de división celular corto (dura horas). Es un proceso continuo.

La MEIOSIS es un proceso largo, puede llevar días, meses o años.

En la MITOSIS cada ciclo de duplicación del ADN es seguido por uno de división, las células hijas tienen un número diploide de cromosomas y la misma cantidad de ADN que la célula madre

La MEIOSIS cada ciclo de duplicación del ADN es seguido por 2 divisiones (meiosis I o reduccional y meiosis II o ecuacional), y las 4 células hijas haploides resultantes contienen la mitad de la cantidad de ADN.

En la MITOSIS la síntesis del ADN se produce en el período S (síntesis) que es seguido por G2 (gaps) antes de la división

En la MEIOSIS hay una síntesis premiótica de ADN que es mucho más larga que en la mitosis, la fase G2 es corta o falta.

En la MITOSIS cada cromosoma se comporta en forma independiente.

En la MEIOSIS los cromosomas homólogos se entrecruzan en la profase I.

En la MITOSIS el material cromosómico permanece constante salvo que existen mutaciones o aberraciones cromosómicas. (No crea variabilidad genética)

En la MEIOSIS ocurre variabilidad genética por la mezcla de genes y la distribución al azar de las cromátidas de los cromosomas homólogos. Debido a ello cada gameto porta información con variabilidad respecto a los otros gametos.

En la MITOSIS, los cromosomas de las células obtenidas tienen información de un solo progenitor.

Los cromosomas de las células obtenidos por

MEIOSIS tienen información de ambos progenitores

En la MITOSIS no hay entrecruzamiento.

En la MEIOSIS hay entrecruzamiento entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos.

La MITOSIS puede ocurrir en células haploides o diploides.

MEIOSIS ocurre solamente en células con un número diploide de cromosomas (para producir células haploides).
II) Gametogénesis.

La Gametogénesis es la formación de gametos 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 (doble) a haploide (único), es decir, a la mitad del número de cromosomas que contiene una célula normal de la especie de que se trate.

Todas las células reproductoras o gametos se originan por meiosis.

El inicio de la meiosis ocurre en el momento en que el organismo alcanza la madurez sexual.

En los machos, las espermatogonias o células precursoras de los espermatozoides se dividen por meiosis hasta que el individuo alcanza la pubertad o madurez sexual.

En las hembras, en cambio, las ovogonias, antecesoras de los óvulos, realizan la primera parte de la meiosis durante el desarrollo embrionario; luego se detienen en la profase I. La meiosis se reactiva cuando la hembra llega a la pubertad.

Existen dos tipos de gametogénesis, la Espermatogénesis que origina gametos masculinos, espermatozoides, y la ovogénesis que produce gametos femeninos.

La diferencia entre ambos procesos se debe a la función de cada gameto. En tanto que los gametos masculinos suelen tener poco citoplasma para ser lo más pequeños y móviles posible, los femeninos son muy grandes, acumulan muchos nutrimentos en su gran citoplasma y casi no se mueven, en realidad esperan a que el espermatozoide se encuentre con ellos.
GAMETOGÉNESIS HUMANA.

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 es óvulos se denomina ovogénesis y se lleva a cabo en los ovarios.




  1. ESPERMATOGENESIS HUMANA

La Espermatogénesis es el proceso de formación de los espermatozoides.

Los espermatozoides se forman en el interior de los testículos, específicamente dentro de los túbulos seminíferos. Las paredes de estos túbulos se encuentran tapizados de espermatogonias, las cuales, por meiosis, se transforman en espermatozoides. La Espermatogénesis, tiene una duración de aproximadamente 74 días.


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:

  1. Testosterona: responsable de las características sexuales masculinas, es secretada en el testículo por las células de Leydig o intersticiales. 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.

  2. 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.

  3. LH u hormona luteinizante: secretada por la hipófisis, actúa sobre las células de Leydig o instersticiales para que secreten testosterona.

  4. Inhibina: secretada las células de Sértoli o nodrizas, actúa sobre la hipófisis inhibiendo la secreción de FSH y con ello deteniendo la Espermatogénesis.

En los testículos existen células diploides (2n) llamadas espermatogonias (entra en un período de crecimiento que dura aproximadamente 26 días) que se reproducen por mitosis originando células llamadas espermatocitos primarios.El espermatocito de primer orden entra a la primera división meiótica originando dos espermatocitos de segundo orden (células haploides (n)).

Los espermatocitos de segundo orden entran a la segunda división meiótica y originan cuatro células haploides llamadas espermátidas.

Cada espermátida entra a un proceso de metamorfosis o diferenciación llamado espermiogénesis y se convierten en espermatozoides. El paso de espermatocitos primario hasta espermatozoide maduro requiere de 48 días.


En general el proceso de espermatogénesis dura alrededor de dos meses y consta básicamente de 4 etapas.

  • La primera se llama fase de proliferación. En esta se da la multiplicación de las células germinales por medio de mitosis y el resultado son las espermatogonias (2n).

  • La segunda fase es la de crecimiento. Las espermatogonias de tipo B aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer orden que migran al compartimiento adluminal del túbulo seminifero1 antes de comenzar la primera división meiótica mientras siguen siendo diploides.

  • La tercera fase se conoce como la fase de maduración. Cada espermatocito sufre su primera división meiótica lo cual da como resultado dos espermatocitos de segundo orden (n). Posteriormente estos sufren la segunda división meiótica a partir de la cual surgen dos espermátidas (n).

  • Finalmente, la última etapa se conoce como la espermiogénesis. En las que las espermátidas se vuelven espermatozoides. Para que esto ocurra se da un proceso de diferenciación en el que por un lado el núcleo se va hacia uno de los polos celulares y por el otro lado el centrosoma da lugar por medio de una división a dos centriolos. Uno de estos centriolos que se sitúa cerca al núcleo forma la placa basal mientras que el otro, que se sitúa más lejos del núcleo, da lugar al filamento axial.


El espermatozoide

El espermatozoide está compuesto esencialmente por la cabeza, donde se aloja la información genética que será transmitida a los hijos, el cuerpo, que sirve de ensamble entre la cola y la cabeza, la cola, que le otorga movilidad y le permite trasladarse por el aparato reproductor femenino en busca del óvulo y la pieza terminal.




  1. OVOGÉNESIS HUMANA

La ovogénesis es la formación de los gametos femeninos u ovocitos en los ovarios o gónadas femeninas. A diferencia de la espermatogénesis, que se inicia en la pubertad en los varones, la ovogénesis se inicia mucho antes del nacimiento en las mujeres. El ovario fetal contiene muchas células germinales, que se dividen y se convierten en otro tipo de células mayores, las ovogonias, que también se dividen y que, finalmente, dan lugar a los ovocitos primarios. Tanto las ovogonias como los ovocitos primarios tienen 46 cromosomas. La división de las ovogonias termina antes del nacimiento, de modo que si son destruidas en esta fase no pueden ser renovadas.

 

En conjunto, el ovocito primario y la capa de células que lo acompañan constituyen el folículo primordial. Al llegar a la pubertad, hay alrededor de 40.000, y solamente unos 400 podrán madurar a lo largo de la vida fértil de la mujer, mientras que el resto de ovocitos primarios degenerará. En cada ciclo sexual, las hormonas gonadotropinas, secretadas por el lóbulo anterior de la hipófisis, estimulan a varios folículos primordiales a continuar su desarrollo, aunque sólo uno suele alcanzar el grado de maduración necesario para ser ovulado. Los folículos primordiales maduran y se convertirán en folículos primarios que, a su vez, dan lugar a los folículos secundarios. Por último, el desarrollo del folículo secundario da lugar al folículo maduro o de Graaf, en el interior del cual el ovocito primario se convierte en ovocito secundario, que es el que será expulsado durante la ovulación a lo largo de la vida reproductora de la mujer. El ovocito secundario contiene 23 cromosomas, es decir, la mitad de la dotación genética de una célula humana. Sólo se convertirá en óvulo maduro en el momento de la fecundación, cuando se produzca la penetración del espermatozoide dentro del ovocito. A continuación y como consecuencia, se formará una nueva célula, el zigoto o huevo, que tendrá 46 cromosomas, 23 procedentes del óvulo y 23 procedentes del espermatozoide.


En los ovarios existen células diploides (2n) llamadas oogonias que se reproducen mitóticamente originando células llamadas ovocitos primarios, dura aproximadamente 7 días.

Algunos de estos ovocitos se reproducen por meiosis originando cada uno 2 células haploides (n).

Una de ellas conserva la mayor parte de la célula original y se denomina ovocito secundario; la otra, de escaso citoplasma, se llama primer glóbulo polar.

Las 2 células formadas (ovocito secundario y primer glóbulo polar) sufren un nuevo proceso mitótico del cual:

* El ovocito de segundo orden forma dos células llamadas: ovótida u óvulo y segundo glóbulo polar.

* El primer glóbulo polar se divide en dos células llamadas: segundos glóbulos polares.




  1. CICLO SEXUAL FEMENINO

El ciclo menstrual está controlado por el ciclo ovárico a través de las hormonas ováricas: los estrógenos y la progesterona. Tales cambios dependen de 2 ciclos interrelacionados, el ciclo ovárico y el ciclo uterino o menstrual, los cuales, en conjunto, duran aproximadamente 28 días en la mujer, aunque se producen variaciones.


  1. Ciclo ovárico(Maduración del óvulo u ovogénesis)

Los ovarios tienen la doble función de producir gametos (ovocitos) y de secretar las hormonas sexuales femeninas, los estrógenos y la progesterona. 

Al comienzo de cada ciclo ovárico, que se considera coincidente con el primer día de la menstruación, empiezan a aumentar de tamaño varios folículos primordiales por la influencia de una hormona secretada por la adenohipófisis, la hormona folículo estimulante (FSH). Se distinguen 3 fases en el ciclo ovárico: 




  1. Fase folicular: Del día 1 al día 14 del ciclo. Durante el desarrollo folicular, el folículo secundario aumenta de tamaño y llega a ser el folículo de Graaf o folículo maduro, listo para descargar el óvulo (el ovocito secundario). Durante esta primera fase del ciclo ovárico, el folículo en desarrollo sintetiza y secreta el estrógeno 17-beta estradiol, que es el responsable del desarrollo del endometrio en la fase proliferativa del ciclo uterino. 

  2. Ovulación: El folículo descarga el óvulo (ovocito secundario). Todo el proceso, hasta aquí, dura unos 14-16 días, contados a partir del primer día de la menstruación. El ovocito se libera y es introducido en el interior de la trompa y transportado hacia el útero. Cerca del día 14 del ciclo, las células de la adenohipófisis responden a los pulsos de la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) y liberan las hormonas folículoestimulante (FSH) y Luteinizante (LH).

  3. La LH causa la ruptura del folículo maduro y la expulsión del ovocito secundario y del líquido folicular, es decir, la ovulación. La ovulación se produce unas nueve horas después del pico plasmático de LH. Después de la ovulación, la temperatura corporal aumenta de medio grado a un grado centígrado y se mantiene así hasta el final del ciclo, lo que se debe a la progesterona que es secretada por el cuerpo lúteo (ver la fase luteínica). 

  4. Fase luteínica: Del día 15 al día 28 del ciclo. Después de la ovulación, las células restantes del folículo forman una estructura que se llama cuerpo lúteo o cuerpo amarillo, bajo la influencia de la LH. El cuerpo lúteo entonces sintetiza y secreta dos hormonas: el estrógeno 17-beta estradiol y la progesterona, que inducen la fase secretora del ciclo uterino, es decir, preparan el endometrio para la implantación del óvulo fecundado.

  
Si no hay fecundación, el cuerpo lúteo degenera hacia el final del ciclo uterino, se atrofia y deja de secretar estrógenos y progesterona. Como consecuencia, las capas superficiales del endometrio del útero se desprenden y son expulsadas al exterior por la vagina. Es la menstruación.


  1. Ciclo uterino o menstrual(Se dan las condiciones para que se implante y desarrolle el cigoto en el útero

Durante el ciclo uterino las capas superficiales del endometrio experimentan cambios estructurales periódicos que pueden dividirse también en 3 fases: 

  1. Fase menstrual: Del día 1 al día 4 del ciclo, es lo que se llama menstruación. El flujo menstrual está compuesto por unos 50-150 ml de sangre, líquido intersticial, moco y células epiteliales desprendidas del endometrio, y pasa de la cavidad uterina al exterior a través de la vagina. 

  2. Fase proliferativa: Del día 5 al día 14 del ciclo. Coincide con la fase folicular del ciclo ovárico. Se caracteriza porque las células endometriales se multiplican y reparan la destrucción que tuvo lugar en la menstruación anterior. La hormona responsable de esta fase es el estrógeno 17-beta estradiol, secretado por las células del folículo ovárico en desarrollo. 

  3. Fase secretora: Del día 15 al día 28 del ciclo. Coincide con la fase luteínica del ciclo ovárico. En esta fase el endometrio se prepara para la implantación del óvulo fecundado. Las hormonas responsables de esta fase son la progesterona y el estrógeno 17-beta estradiol, secretadas por el cuerpo lúteo en el ovario.





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