Gametogénesis

Gametogénesis
Tema 2
Lic. en Biología
Facultad de Ciencias
Universidad Autónoma de Baja California
(UABC) Embriología, 2008
Definición
„
Constituye el proceso generador del ciclo
reproductor
(ovogénesis
y
espermatogénesis)
Espermatogénesis
„
Proceso de diferenciación del gameto
masculino a partir de una célula germinal
primordial.
Donde se desarrollan
„
„
„
El desarrollo de los espermatozoides tienen
lugar en las gónadas masculinas, testículos.
Órganos compuestos por numerosos túbulos
seminíferos que convergen en conductos
comunes y llevan el esperma maduro al exterior.
Proceso continuo, observándose varias fases del
desarrollo del espermatozoide en los túbulos
seminíferos.
Fig. 1. Esquema de los fenómenos que ocurren durante la primera y la segunda división
de maduranción. (A) célula germinativa primitiva femenina (oocito primario) sólo
produce una célula madura, el oocito maduro. (B) célula germinativa primitiva del
varón (espermatozoide primario) produce cuatro espermátides, cada una de las cuales se
convierte en espermatozoo.
Tomado y modificado de Ruíz-Durá, 1988
Fig. 2. Representación esquemática de
un túbulo seminífero de un mamífero.
Tomado de Balinsky, 1975.
Growth Phase
• Observación de varias fases de
desarrollo.
• Disposición ordenada de
células en dif. fases de
desarrollo.
• En insectos y peces en los
extremos proximales de los
túbulos están los
espermatogonios.
• Más abajo del túbulo se
encuentran las células en fase
de crecimiento y maduración de
los espermatozoides.
• Espermatozoides rellenan las
partes distales de los túbulos.
• En vertebrados, los testículos se
encuentran las células de
Sertoli.
Tomado de Balinsky, 1975.
Carcaterísticas de las células de
Sertoli
„
„
„
„
„
„
Tienen forma de columna alargada.
Unidas en su parte proximal a la
membrana basal.
Alcanzan en su parte distal la luz de
túbulo.
Núcleos grandes y pálidos
destacando los nucleolos
diferenciándose de los núcleos de
los espermatogonios y
Tomado de Balinsky, 1975.
espermatocitos.
Densos y ricos en cromatida.
En túbulos seminíferos de insectos no
En las cél. de Sertoli quedan
existen células de Sertoli.
incrustados parcialmente en el
citoplasma los espermatozoides que Existen células semejantes en los testículos
de los moluscos.
se están diferenciando.
Diferenciación de los
espermatozoides
„
„
„
„
Las espermátidas poseen una dotación haploide
de cromosomas, no son capaces de funcionar
como gametos masculinos.
Sufren un proceso de diferenciación para
convertirse en espermatozoides.
Espermatogénesis.
Dos divisiones meióticas, las cuatro
espermátidas haploides se transforman en
espermatozoides maduros.
Meiosis
„
„
„
Consiste en una división del núcleo en
dos secuencias dando como resultado
que el número diploide pase a ser
haploide.
Impide el aumento en el número de
cromosomas.
El mécanismo comprende dos divisiones.
Cromosomas visibles con número de
cromosomas diploide.
Primera división
meiotica
Meiosis I
Cromosomas homólogos se unen
(sinapsis)
Cromosoma presenta una forma de
enroscamiento en espiral de ambos, y
forman un hilo grueso.
Cromosomas bivalente y aparece una
división entre los dos cromosomas.
Separación de cromosomas homólogos
Segunda
división
meiotica
Meiosis II
Prfase II, metafase II,
anafase II y telofase II
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Fig. 4. Esquema general de
las espermiogénesis en los
mamíferos. (A) espermatocito
II con un voluminoso
idiosoma. (B) representación
de una sola espermátida
procedente del espermatocito
II. (C) espermátida madura
con un inicio del flagelo. (D)
espermatozoides jóvenes, en la
primera etapa el citoplasma se
corre hacia la base del
flagelo, después una parte es
eliminada. (E) aspecto general
de un espermatozoide maduro.
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
• Acrosoma:
• Deriva de los corpúsculos de golgi.
• Consiste en una serie de membranas
dispuestas concéntricamente alrededor
de un agregado de pequeñas vacuolas.
• Las vacuolas (una o más) empiezan a
aumentar de tamaño.
• Dentro de la vacuola aparece un cuerpo
denso y pequeño denominado gránulo
proacrosomático.
Tomado de Balinsky, 1975.
• La vacuola se fusiona.
• Permanece una gran vacuola.
• Contiene un gránulo único, grande y
denso.
• Contenido de la vacuola y del gránulo
da la reacción positiva de
mucopolisacáridos.
• La vacuola con su gránulo
correspondiente, permanece ligada al
extremo del núcleo.
• El ´gránulo aumenta de tamaño y se
convierte en el gránulo acrosomático.
Tomado de Balinsky, 1975.
„
„
„
„
„
„
Gránulo acrosomático.
Constituye el núcleo del acrosoma.
La vacuola pierde su contenido líquido.
Las paredes se exienden por encima del gránulo
acrosomático y por la mitad frontal del núcleo.
Cubriendo ambas partes con una lámina
llamada casquete del espermatozoide.
Parte del corpúsculo del Golgi sufre una
regresión gradual y al final es eliminada como
residuos de Golgi con algo de citoplasma.
Proceso de formación del acrosoma durante la
espermatogénesis
Tomado de Balinsky, 1975.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Centrosoma.
Formado por dos centríolos en ángulo recto.
Centríolo proximal y centríolo distal.
El centriolo distal origina al filamento axial.
Sirve como punto de partida o gránulo basal
para éste.
El filamento axial tiene la misma
organización que los filamentos axiales de
los cilios cinéticos y flagelos presentes en
otro tipo de células animales y vegetales.
Fibras longitudinales en el eje central y un
anillo con nueve pares de fibras
longitudinales que lo rodean.
Sujetas al centríolo distal.
Rodeados por corpúsculos mitocondriales.
• Centríolo anular o anillo de
Jensen.
• Estructura parecida a la de un
centríolo.
• Se desconoce la función de este
anillo.
• Filamento axial, parte principal de
la cola del flagelo ó cola del
espermatozoide.
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Estructura del
espermatozoide
• dsfdf
• Función:
• Es alcanzar el óvulo y fusionándose con
él.
• Empezar a desarrollar y transmitir al
embrión en desarrollo los genes
paternos.
• Alto grado de movilidad por un
mecanismo de locomoción altamente
desarrollado.
Tomado de Balinsky, 1975.
Partes que
componen al
espermatozoide
Cabeza
Cuello ó pieza media
Cola o flagelo
Tomado de Balinsky, 1975.
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
• Cabeza:
• Extremo anterior.
• Diferenciando
al
acrosoma
(centro
enzimático) y al núcleo.
• Función del acrosoma, es capacitar al
espermatozoide para penetrar a través de la
membrana del óvulo y hacer que establezca
conexión con el citoplasma.
• El acrosoma posee enzimas como hidrolasas
ácidas
(fosfatasa
ácida,
catepsina),
hialuronida (ataca mucoproteínas).
• Núcleo tiene la responsabilidad de transmitir
caracteres hereditarios procedentes del
progenitor masculino (DNA).
• Parte posterior se encuentra el centríolo.
• Necesario para la división celular en el huevo
fecundado.
Tomado de Balinsky, 1975.
• Parte media:
• Contiene la base del flagelo y alrededor
de la base, las mitocondrias.
• Portadoras de enzimas oxidativas y
enzimas
responsables
de
la
fosforilación oxidativa.
• Constituyen la energía central para
propulsar al espermatozoide “energía
para el flagelo”, desarrolladas y
numerosas.
• También se encuentra el centríolo distal
que se encuentra en la base del flagelo y
probablemente controla el movimiento.
Tomado de Balinsky, 1975.
• La cola o flagelo:
• Parte más larga del ezpermatozoide.
• Mediante sus movimientos hace que el
espermatozoide nade con la cabeza en
primer término.
• Rodeado por una vaina proteíca con 9
filamentos externos y dos centrales.
• El constituyente fundamental de estos
filamentos es la tubulina.
• Proteína contráctil similar a las
proteínas contráctiles del músculo,
actina y miosina.
• La tubulina espermática se contrae en
presencia de ATP y está asociada a la
enzima dineina que rompe las moléculas
de ATP.
Tomado de Balinsky, 1975.
Tomado de Balinsky, 1975.
Tomado de Balinsky, 1975.
Tomado de Balinsky, 1975.
Dimensiones de los
espermatozoides
Terme
Ascáride
Toro
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Hombre Rana Sapo Ratón
Langosta
Dimensiones de los
espermatozoides
Tabla que expresa la longitud en micras de los
espermatozoides de algunos mamíferos.
Ballena
40
Zorro
60
Cerdo
50
Toro
70
Hombre
53
Ratón
125
Conejo
55
Hámster
250
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Biología de los espermatozoides
„
„
„
„
„
„
Longitud de 65 μm.
Número de 100 millones
por mm3 de esperma.
Formas móviles a la
emisión debe ser más del
80 por 100.
Velocidad de progresión
en las vías genitales de
1,5 mm por minuto.
Supervivencia en las vías
genitales de 3 a 4 días.
Maduración se a 37°C.
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Biología de los espermatozoides
„
„
Estas formas se ven de
forma normal en el
líquido seminal, pero su
proporción no debe
sobrepasar el 20 por
100.
Las formas dobles serían
debidas a un efecto de
disyunción en el curso
de la espermatogénesis.
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Biología de los espermatozoides
Especie
Volumen del líquido
espermático (c.c.)
Número de
espermatozoides
(mm3)
Cerdo
250 cc
200 000
Toro
4 cc
1 000 000
Perro
6 cc
200 000
Conejo
1 cc
700 000
Carnero
1 cc
1 000 000
Semental
70 cc
100 000
Gallo
0.8 cc
4 000 000
Pavo
0.3 cc
7 000 000
Hombre
3.5 cc
100 000
Tabla muestra la estimación del volumen de espermatozoides eyaculado y la densidad
de espermatozoides en especies domésticas.
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Supervivencia de los espermatozoides en
el tracto genital femenino
„
„
„
La supervivencia de las células masculinas en
las vías femeninas es muy variable según las
especies.
Prolongada fuera del organismo.
Depende del organismos.
Insectos
„
„
Los espermatozoides son recogidos en una
formación particular de las vías femeninas, la
espermateca o receptáculo seminal.
En abejas reinas, los espermatozoides conservan su
poder fecundante durante dos, tres e incluso más
años.
Peces
„
„
Lebistes reticulatus
Los
gamentos
masculinos
sobreviven
cuatro
meses en el oviducto
y en las criptas
cercanas al ovario.
Anfibios y reptiles
„
„
„
Tritones y salamandras.
Los espermatozoides
alojados en las papilas
cloacales de las hembras,
se conservan también
fecundantes durante
muchos meses.
En el caso de reptiles, las
células masculinas pueden
sobrevivir algunos años en
los oviductos de las muchas
hembras.
Aves
„
La supervivencia del
espermatozoide en el
oviducto
no
es
superior a las dos o
tres semanas, o al
mes como máximo,
como en patos.
Mamíferos
„
„
„
En la mayoría de las hembras, la longevidad de
los espermatozoides no es superior a unos días,
a excepción en el murciélago.
El acoplamiento tiene lugar en otoño y la
fecundación no se verifica hasta finales de
invierno.
Los espermatozoides se conservan fecundantes
alrededor de cinco meses.
Mamíferos
„
„
Animales domésticos y los de laboratorio.
Los gametos masculinos conservan su
motilidad y su poder fecundante en horas.
Organismo
Ratón
Cobayo
Vaca
Conejo
Oveja
Perra
Yegua
Humano
Horas
6
22 a 30
28
30
30 a 36
48
120 a 144
48 a 72
Factores que influyen en la espermatogénesis y
en la espermiogénesis
„
„
„
Regulación térmica.
Agentes biológicos y físicos.
Regulación endocrina.
Regulación térmica
„
„
„
„
En mamíferos la espermatogénesis se ve
afactada por el factor temperatura.
En muchos miembros se presenta un descenso de
los testículos hacia el escroto.
Ocurre durante el período fetal o a principios de
la vida post-natal.
Este descenso logra que los testículos
permanezcan a una temperatura menor con
respecto a la temperatura de la cavidad
abdominal (4 a 7°C menos que la T° corporal).
Regulación térmica
„
„
„
Para lograr esta condición se conocen dos
mecanismos:
Primer mecanismo, dado por la acción
refrigerante que proporciona la presencia de
una gran cantidad de glándulas sudoríparas
localizadas en la pared del escroto.
Segundo mecanismo, acción de un plexo
vascular que actúa como un sistema de
contracorriente arterial y venosa altamente
eficiente.
Malla vascular
„
„
„
Constituida por númerosas vénulas
tributarias de la vena espermática.
Se disponen alrededor o entre las
arteriolas de la arteria testicular.
Este plexo se conoce como plexo
pampiniforme.
Representación esquemática
donde se muestran las
diferencias en temperatura,
presión sanguínea y niveles de
testosterona en un testículo de
carnero.
Tomado de Ruí
Ruíz-Durá
Durá, 1988.
Agentes biológicos y físicos
„
„
„
„
„
La deficiencia nutritiva de grasas, carencia de vitamina A y
de vitamina E, alteran la espermatogénesis.
En el caso de org. de lab. como la rata, una carencia de
vitamina E produce una pérdida completa e irreversible de
las espermatogonias, pero no en ratón.
Las radiaciones ionizantes destruyen rápidamente las
células masculinas, observándose en espermatogonias.
Si la dosis de radiación es baja y es solo una, causa un
periodo de esterilidad que va de una semana a varios
meses.
Las espermatogonias más jóvenes del límite externo del
tubo seminífero pueden evolucionar nuevamente.
Regulación endocrina
„
„
„
„
La actividad testicular depende de la actividad
hormonal hipofisiaria.
La
hipófisis
segrega
hormonas
gonadoestimulantes; la FSH y LH.
La LH estímula en el macho a las cél.
Intersticiales o cél. de Leyding del testículo.
Forman masas entre los tubos seminíferos y son
centro de elaboración de la hormona masculina
o testosterona.
Regulación endocrina
„
„
„
„
La gonadotropina hipofisiaria FSH.
Estimula los tubos seminíferos y la
espermatogénesis.
LH, estimula las células de Leyding y permite la
secreción de la hormona masculina que permite
el desarrollo del tracto genital y de los
caracteres sexuales secundarios masculinos.
Ambas actúan de manera combinada.