Gametogénesis, Diferenciación Celular y Ciclo Celular

Gametogénesis

Gametogénesis: Es un proceso destinado a formar gametos.

¿Qué son los gametos? Es una célula altamente diferenciada y es así porque en muchos casos es móvil, es una célula que reduce su material hereditario, es una célula haploide por lo que tiene un solo destino, los gametos son hechos para participar en un proceso que se llama fecundación, los gametos operan según el sexo que los produzcan.

Ovogénesis y Espermatogénesis

La ovogénesis y espermatogénesis: ambos son procesos de formación de gametos. Ambos procesos se pueden ordenar mediante fases equivalentes:

• Ambos tienen la fase de multiplicación que puede ser considerada el primer evento de la gametogénesis. La fase de multiplicación es una fase mitótica, entonces son células que se dividen y generan células exactamente iguales y eso significa que la dotación cromosómica de una es 2n, de sus descendientes 2 células serán 2n.
• Ambos procesos tienen lo que se llama fase de crecimiento, eso significa que la célula una vez que se multiplica llega al momento en que crece. Eso implica incorporación o síntesis de algún tipo de material intracelular que permite un incremento de volumen. En ambos procesos la fase de crecimiento está dada por el paso o la transformación de una célula que se llama gonia que es 2n en otra célula que también es 2n pero se llama cito primero, entonces si se trata de una ovogonia, la ovogonia crece y se transforma en ovocito primario.

Si bien las 2 fases de crecimiento no son comparables porque la hembra de mamíferos sabemos que es la etapa de crecimiento de las ovogonias para transformarse en ovocito primero. En la hembra humana se desarrolla la etapa de embriofetal y de ese momento las gonias comienzan a crecer y se transforman en ovocitos primarios. Mientras que en el varón en la etapa en que las espermatogonias crecen y se transforman en espermatocitos primarios es en la etapa post-natal al menos ya que la espermatogonia se va a transformar en espermatocitos primarios surge entre los 5-8 años pero en la niña es adelantado porque los ovocitos se encuentran antes de nacer.

En la fase de maduración es donde se diferencian las etapas de ovogénesis y espermatogénesis y es donde involucra meiosis.

Espermatogénesis

La espermatogénesis se efectúa en tres etapas: crecimiento de la espermatogonia, meiosis y metamorfosis de las células resultantes.

• La espermatogonia entra en un periodo de crecimiento y se vuelve espermatocito de primer orden.
• El espermatocito de primer orden entra a la primera división meiótica originando 2 espermatocitos de segundo orden.
• Los espermatocitos de segundo orden entran a la segunda división meiótica y originan cuatro células haploides (espermátidas).

Cada espermátida después de un proceso se convierte en un espermatozoide. El espermatozoide está compuesto por la cabeza donde se encuentra la información genética, el cuerpo y la cola.

Ovogénesis

Los óvulos se forman en el interior de los ovarios, a partir de células sexuales no diferenciadas llamadas ovogonias. El proceso empieza desde el tercer mes del desarrollo fetal e incluye 2 etapas: crecimiento de la ovogonia y meiosis.

• La ovogonia entra en un periodo de crecimiento que dura aproximadamente 7 días y se transforma en un ovocito de primer orden.
• El ovocito de primer orden entra a la primera división meiótica originando 2 células, una grande llamada ovocito de segundo orden y una pequeña que se denomina primer glóbulo polar.
• Tanto el ovocito de segundo orden como el primer glóbulo polar entran a la segunda división meiótica. Después de esto se origina lo siguiente: El ovocito de segundo orden forma 2 células llamadas óvulo y segundo glóbulo polar, el primer glóbulo polar se divide en 2 células llamadas segundos glóbulos polares.
• El óvulo es un gameto funcional y es más grande que los glóbulos polares. Los glóbulos polares a pesar de que tienen la misma información genética que el óvulo no funcionan como gametos y son reabsorbidos por el organismo. Por lo tanto el óvulo es una célula haploide producida por el ovario portadora de carga genética y capaz de ser fecundado por un espermatozoide.

Ovogénesis Prenatal

En la ovogénesis prenatal: las células germinales se reproducen por mitosis sucesivas.

Al llegar a las gónadas germinales continúan dividiéndose por mitosis donde se producen millares de ovogonias. Las niñas nacen con folículos primarios que encierran a todos los ovocitos primarios en dictiotena hasta que llega la madurez sexual. En este momento comienzan a madurar los folículos y los ovocitos primarios aumentan de tamaño. Al llegar la pubertad la gran mayoría se atrofia. Los ovocitos primarios diploides se transformarán en ovocitos secundarios haploides.

Diferencias entre Ovogénesis y Espermatogénesis

Semejanzas entre Ovogénesis y Espermatogénesis

• Se llevan a cabo en glándulas sexuales.
• Cumplen con el objetivo de producir células sexuales.
• Son reproducciones sexuales propias de los animales superiores.
• A partir de células diploides se generan células haploides.
• Sus fases empiezan partiendo de la mitosis.

Diferenciación Celular

La diferenciación celular parte en la fecundación, una vez que los genomas que provienen de individuos de diferente sexo contribuyen mediante la reproducción sexuada a originar un nuevo organismo comienzan a dar forma al proceso de diferenciación. En todos los organismos estos procesos son diferentes. Los eucariontes de alta especialización, los organismos diploides por la vía de la meiosis, originan huevos haploides y espermios haploides. Como consecuencia de la fertilización ambos constituyen un cigoto diploide quien mediante mitosis contribuye a originar una alta cantidad de células, todas diploides. En resumen la diferenciación es un proceso donde se gestan células diferentes con respecto a forma y función pero a partir de un patrimonio hereditario.

Un óvulo fecundado a las 4-6 horas manifiesta la primera división que genera blastómeras. A las 12-16 horas se tienen cuatro células, a las 24 horas las células ya empiezan a aumentar gradualmente de número hasta llegar al estado crucial de blástula o blastocito donde las células superan el millar (a los 7 días). Las células son menores en tamaño respecto a todas las que la precedieron.

El estado de mórula es anterior al de blástula y tiene 16 células. Su característica principal es que no es una estructura hueca como la blástula o blastocito, sino que es maciza. Es como un racimo de uvas. En conclusión a medida que se van dando divisiones mitóticas, o sea que hay más células, las células se van achicando e incrementando en número.

La célula disminuye de tamaño hasta llegar al 7mo día al estado de blástula. Este estado es significativo ya que se puede reconocer 2 asociaciones celulares absolutamente diferentes:

• Macizo celular interno: Se encuentra en el interior, se encarga de estructurar al futuro embrión. Tiende a acumularse.
• Monocapa de células periféricas: llamadas trofectodermo o trofoblasto, es una capa de células formadora de los anexos embrionarios: amnios, corion, futura placenta fetal, son menos células que las del macizo celular por lo tanto son más grandes. Estas tienden a formar láminas.

La diferencia entre células haploides y diploides es que las primeras tienen un solo set de cromosomas. En el caso de los humanos lo normal son 2n=46 y n=23 esto quiere decir que tiene una copia de cromosomas del 1 al 23.

Cuando es haploide codifica para una sola proteína pero cuando es diploide hay 2 copias de cada gen y ahí se ve por dominancia.

Ciclo Celular

Puntos de Chequeo del Ciclo Celular

Las cosas que se pregunta la célula:

• Final de la fase G1: la célula comienza a crecer y se pregunta si alcanzó el tamaño adecuado para volver a dividirse y si las condiciones ambientales son favorables, si esto ocurre esta continua duplicando su material genético en la fase S, sigue su segunda fase de crecimiento en G2.
• Otro punto de chequeo entre G2 y M: Antes de entrar a M se pregunta ¿está todo el ADN replicado? Si es así continúa.
• El último control está en la mitad de la fase M en el paso de metafase a anafase: ¿Están todos los cromosomas alineados en la placa metafásica?
• El punto más importante es el punto de partida que es donde la célula determina si dividirse: esto quiere decir que la célula salió de la fase M como 2 células y comienzan a crecer. Y cuando llega a ese punto la célula se pregunta si tiene el tamaño suficiente, si hay factores de apareamiento y nutrientes en el medio, si es afirmativo la célula sobrepasa el punto de inicio y está comprometida a dividirse.

Ciclo celular: en células eucariotas consta de 2 partes: interfase que incluye (G1-S y G2) y Fase M (mitosis y citocinesis). Cuando una célula está en interfase los cromosomas están en forma de cromatina con distintos grados de condensación, se representa una célula diploide 2n con 2 pares de cromosomas homólogos diferenciados.

Las células somáticas humanas son diploides y como poseen 23 pares de cromosomas se expresan como 2n=46.

Etapas de la Mitosis

Profase

Al comienzo de la profase la cromatina empieza a condensarse visualizándose los cromosomas individuales. Cada cromosoma consta de dos cromátidas duplicadas conectadas a nivel del centrómero. Al mismo tiempo, la célula adopta una forma esferoidal y se hace más refringente y viscosa.

Por fuera de la envoltura nuclear y próximos a ella, se encuentran dos pares de centríolos. Cada par consiste en un centríolo maduro y un centríolo recién formado que se ubica perpendicularmente al primero. Los pares de centríolos comienzan a separarse, un par migra hacia el polo apical o superior de la célula y el otro lo hace hacia el polo basal o inferior. A medida que se separan, se organiza entre ambos pares un sistema de microtúbulos que constituyen el huso acromático o huso mitótico. Rodeando a cada par de centríolos, aparecen unas fibras adicionales conocidas como ásteres (el nombre de áster deriva de su aspecto estrellado), que irradian hacia fuera de los centríolos. Otro cambio es la reducción de los nucléolos, que finalmente se fragmentan y aparecen desintegrados en el nucleoplasma.

La envoltura nuclear se desintegra a medida que se condensan los cromosomas. Al final de la profase, la envoltura nuclear desaparece, los cromosomas se han condensado por completo y ya no están separados del citoplasma. Al término de esta fase, el aparato mitótico está totalmente organizado.

El Aparato Mitótico

El aparato mitótico comprende el huso y los ásteres que rodean a los centríolos. El áster aparece como un grupo de microtúbulos radiales (microtúbulos astrales) que convergen hacia el centríolo, alrededor del cual se observa una zona clara llamada centrosoma.

Las fibras del huso se clasifican en tres tipos: continuas (polares), que se extienden de polo a polo de la célula; cromosómicas (cinetocóricas), que unen a los cromosomas a los polos; e interzonales, que se observan en anafase y telofase entre los cromosomas hijos.

Los centríolos, el huso y los cinetocoros presentan tubulina (proteína principal de cilias y flagelos). Los cinetocoros son los sitios donde se implantan los microtúbulos en los cromosomas y actúan en el armado de los microtúbulos.

Metafase

Algunas veces se denomina prometafase a la transición entre la profase y la metafase. Se trata de un período muy corto durante el cual se termina de desintegrar la envoltura nuclear y se acaba de armar el aparato mitótico.

En la metafase, los cromosomas unidos a las fibras del huso por sus cinetocoros; sufren movimientos oscilatorios hasta que se ordenan en el plano central o ecuatorial, formando la placa ecuatorial.

Anafase

Al comienzo de la anafase, los centrómeros se separan simultáneamente en todos los pares de cromátidas. Los cinetocoros y las cromátidas se separan y comienzan su migración hacia los polos. El cinetocoro siempre precede al resto de la cromátida o cromosoma hijo, como si éste fuera traccionado por las fibras cromosómicas del huso.

El cromosoma puede adoptar la forma de una V de brazos iguales si es metacéntrico o de brazos desiguales si es submetacéntrico. Durante la anafase, los microtúbulos de las fibras cromosómicas se acortan a un tercio o a un quinto de su longitud original. Simultáneamente, aumenta la longitud de los microtúbulos de las fibras continuas, algunas de las cuales constituyen las llamadas fibras interzonales.

Telofase

El final de la migración de los cromosomas hijos indica el principio de la telofase. Los cromosomas comienzan a desenrollarse y se vuelven cada vez menos condensados, mediante un proceso que en cierta forma es inverso a la profase.

El huso se dispersa en subunidades de tubulina y se desintegra. Los cromosomas se agrupan en masas de cromatina rodeadas de segmentos discontinuos de envoltura nuclear provenientes del REG (retículo endoplásmico rugoso), hasta que la envoltura nuclear queda reconstituida, en cada grupo cromosómico. Los nucléolos aparecen en las etapas finales a nivel de los organizadores nucleolares de algunos cromosomas. Hasta este momento hemos considerado la división nuclear (cariocinesis), a ésta le suele seguir la segmentación y separación del citoplasma (citocinesis).

Citocinesis

Es el proceso de clivaje y separación del citoplasma. Puede producirse simultáneamente a la anafase y telofase, o en una etapa posterior. El clivaje se produce siempre en la línea media de la célula. La membrana celular comienza a estrecharse en el área donde se situaba el ecuador del huso. Al principio aparece un surco en la superficie, que luego se profundiza hasta que la célula se divide. Se supone que en esta constricción intervienen microfilamentos de actina, pues se los observa en grandes cantidades cerca de los surcos. Durante la citocinesis, los distintos organoides citoplasmáticos se distribuyen equitativamente en ambas células hijas. Una de las diferencias más notables es que las células vegetales no poseen centríolos ni derivados centriolares. Pero este no es un impedimento para la formación del huso mitótico, en este caso se lo denomina “huso anastral“. La formación de microtúbulos está relacionada con los cinetocoros. Otra de las diferencias está dada por la citocinesis, en las células vegetales, el citoplasma se divide en la línea media por un tabique que comienza a formarse en la anafase, llamado fragmoplasto, que estaría formado por microtúbulos y vesículas derivadas de dictiosomas. Con el tiempo, las vesículas se fusionan y dejan un espacio limitado por una membrana, la placa celular. A medida que se fusionan más vesículas, los bordes de la placa en crecimiento se juntan con la membrana celular y de este modo se establece un espacio entre las dos células hijas, completando así su separación. Por último, este espacio se impregna de pectinas que constituyen la laminilla media. Cada célula hija construye entonces su propia pared celular depositando celulosa y otros polisacáridos contra su membrana. Una vez completada la división celular, quedan dos células hijas idénticas.