Regulación Hormonal y Procesos Reproductivos en Animales y Plantas

Regulación de la concentración de hormonas

Existen dos mecanismos de regulación:

• Equilibrio entre hormonas de acción antagónica. En el caso de la adrenalina y la acetilcolina, uno de los efectos de la adrenalina es el cese de producción de acetilcolina, y esta última produce efectos contrarios. En el caso de la insulina y el glucagón, su acción es antagónica y produce un equilibrio en la concentración de glucosa.
• Mecanismos de retroalimentación negativa (feed-back) entre dos hormonas. Es el caso de la tiroxina y tirotripina. La hipófisis secreta la hormona tirotripina, la cual, al llegar a la glándula tiroides, estimula la secreción de la tiroxina. Esta hormona se reparte por el organismo y en diversos lugares acelera algunos aspectos del metabolismo. Pero cuando se elevan los niveles de tiroxina, esta hormona actúa en el hipotálamo inhibiendo la producción de una neurohormona que estimula en la hipófisis la secreción de tirotripina. Cuando bajan los niveles de tiroxina en la sangre, cesa la inhibición de producción de la neurohormona. Esta neurohormona provoca la secreción de tirotripina en la hipófisis, la cual, a su vez, vuelve a estimular la producción de tiroxina. De esta manera, se mantiene un nivel adecuado de tiroxina en el organismo.

Las neuroglándulas y las neurohormonas

Una muestra de la estrecha relación entre el sistema nervioso y el endocrino es la existencia de glándulas compuestas por células nerviosas transformadas (neuroglándulas o células neurosecretoras) y la existencia de hormonas secretadas por algunos componentes del sistema nervioso (neurohormonas).

En el caso de los animales vertebrados, pueden considerarse neuroglándulas principalmente el hipotálamo, además del lóbulo superior de la hipófisis y la médula suprarrenal.

Hormonas de las plantas

Las plantas carecen de sistema nervioso, pero sí poseen un sistema hormonal que cumple, aunque más lentamente, las funciones de coordinación de manera semejante al de los animales. Las hormonas vegetales o fitohormonas se descubrieron hace relativamente poco tiempo a través de unos experimentos que demostraron que había sustancias químicas directamente implicadas en el crecimiento de las plantas. Las fitohormonas son sustancias químicas elaboradas por células embrionarias que se encuentran en las raíces y en los tallos, pero no hay verdaderas glándulas. Desde allí, se transmiten por difusión directa de una célula a otra o a través de los vasos conductores a otras zonas de la planta donde controlan funciones tales como el crecimiento, la floración, la formación de frutos, etc. Las hormonas vegetales, al igual que las animales, se encuentran en concentraciones muy bajas.

Espermatogénesis

Proceso de formación de espermatozoides. Se da en los testículos a partir de las espermatogonias, que se dividen por mitosis sucesivas en cuanto el organismo alcanza su madurez sexual. Las espermatogonias de la última generación aumentan de tamaño y se convierten en espermatocitos de 1º orden, que son diploides (2n). Cada espermatocito de 1º orden sufre una meiosis en función de la cual se originan 2 espermatocitos de segundo orden, que son haploides (n). Cada uno de estos experimentará una segunda división que producirá 2 espermatidas haploides (n). Todo ello constituye la fase de maduración. Por último, las espermátidas sufren una serie de cambios profundos en su estructura y se transforman en espermatozoides. Estos cambios consisten en que el núcleo se desplaza hacia uno de los polos, el aparato de Golgi forma el acrosoma, y las mitocondrias se disponen helicoidalmente.

Morfología de los espermatozoides

• Cabeza: formada por el núcleo y por una prominencia en su parte anterior (acrosoma), que contiene enzimas digestivas que permiten al esperma penetrar en el óvulo y fecundarlo.
• Pieza intermedia: recorrida en toda su longitud por un filamento axial que continúa en la cola. Dispuestas helicoidalmente alrededor del filamento axial hay numerosas mitocondrias que proporcionan al espermatozoide la energía necesaria para su movilidad.
• La cola o flagelo: formada esencialmente por el filamento axial y una pequeña porción de citoplasma que termina antes de llegar al extremo.

Ovogénesis

Proceso de formación de gametos femeninos. Tiene lugar en los ovarios a partir de células germinales diploides (ovogonias). Estas se dividen por mitosis y aumentan de tamaño, acumulando sustancia de reserva, transformándose en ovocitos de 1º orden diploides. Estos inician la meiosis y originan 2 células de tamaño diferente. La más grande es el ovocito de 2º orden haploide y la otra es el primer corpúsculo polar. A continuación, se produce la segunda división de la meiosis y el ovocito de 2º orden vuelve a dar una célula grande que es el óvulo y un segundo corpúsculo polar. El primer corpúsculo polar puede dar lugar a otro 2 o permanecer indiviso. Todos los corpúsculos polares permanecen adosados al óvulo y acaban por atrofiarse, por tanto, no son útiles como gametos femeninos, solo el óvulo lo es.

Morfología del óvulo

• Núcleo: (vesícula germinal) ocupa una posición excéntrica. En su interior aparecen más oscuros unos o varios nucleolos (manchas germinativas).
• Citoplasma: contiene abundante sustancia nutritiva (vitelo) que servirá de alimento al embrión en desarrollo.
• La membrana plasmática: que limita a la célula. Sobre ella se disponen otras membranas cuyo número y consistencia varían de unos animales a otros. Se clasifican en:
  • Primarias: formadas por el propio óvulo, como la membrana vitelina situada sobre la membrana plasmática.
  • Secundarias: producidas en el ovario.
  • Terciarias: formadas en los oviductos después de que el óvulo abandona el ovario.
• La membrana vitelina: fina y transparente, es esencial para la unión del óvulo y el esperma. En los mamíferos, dicha membrana es una gruesa envoltura (zona pelúcida) que a su vez está rodeada por una capa de células (corona radiada).

Fecundación

• Externa: propia de organismos acuáticos.
• Interna: tiene lugar en el interior del aparato sexual femenino.

Proceso de fecundación

• La activación de los espermatozoides: el óvulo libera sustancias que interactúan con los espermatozoides y hacen que estos se activen y se dirijan hacia él.
• El reconocimiento entre el óvulo y el espermatozoide de la misma especie: el esperma se une a receptores.
• Fusión de las membranas del óvulo y del espermatozoide: el núcleo del esperma penetra en el óvulo.
• Fusión de los núcleos del óvulo y del esperma: lo que da lugar a la formación del zigoto o huevo con un número de cromosomas.

Reproducción en los animales

Reproducción celular / El ciclo celular

El ciclo celular es el periodo que hay entre una división y la siguiente. Se pueden distinguir dos etapas:

• Interfase o fase de crecimiento celular. Es la etapa más larga de la vida de la célula. Dentro de esta distinguimos:
  • Fase G₁. En esta etapa, la célula crece y duplica sus orgánulos citoplasmáticos. El ADN está en forma de ovillo (cromatina).
  • Fase S. Se produce la duplicación del ADN.
  • Fase G₂. La célula crece un poco más y se prepara para dividirse. Aquí comienza la condensación del ADN.
• División celular. Es el proceso a partir del cual de una célula madre se forman dos células hijas idénticas a la progenitora, es decir, con la misma información genética. Comprende dos fases: la división del núcleo o mitosis y la del citoplasma o citocinesis.

Mitosis

La división del núcleo es el proceso por el cual los cromosomas duplicados se distribuyen equitativamente entre las células hijas. A partir de una célula diploide se originan 2 células hijas diploides también. Aunque es un proceso continuo, para facilitar su estudio se distinguen cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase. Nos centraremos en cómo se encuentran los cromosomas, la membrana celular y los centriolos en cada una de ellas.

Algunos conceptos a tener en cuenta:

• Cromosomas homólogos: son aquellos que poseen idéntica secuencia de genes alelos que se relacionan con la determinación de los mismos caracteres fenotípicos. Dicho de otra manera, son aquellos que poseen la información para los mismos caracteres, pero esta información puede ser distinta. Uno procede del padre y otro de la madre.