CONTINGUTS DE LA PÀGINA
3. Fabricant les cèl·lules sexuals: gametogènesi
CONTINUACIÓ DEL TEMA: FES CLIC AQUÍ
5. Fecundació
6. Diferenciació cel·lular
1. La reproducció humana
Els humans tenim reproducció sexual.
La reproducció sexual és aquella en la qual intervenen cèl·lules especialitzades, anomenades cèl·lules sexuals o gàmetes. En els mamífers, els gàmetes provenen de dos progenitors diferents, masculí i femení, i es denominen respectivament espermatozoide i òvul.
L’espermatozoide i l’òvul es fusionen, en el procés de fecundació, donant origen a la cèl·lula ou o zigot, la primera cèl·lula de l’organisme fill.
La reproducció sexual requereix, en general, dos progenitors i sempre involucra dos fets: la fecundació i la meiosi.
La fecundació és el procés pel qual les dotacions genètiques d’ambdós progenitors es reuneixen i formen una nova identitat genètica, la de la progènie.
La meiosi és un tipus especial de divisió nuclear en què es redistribueixen els cromosomes i es produeixen cèl·lules que tenen un nombre haploide de cromosomes (n). És el tipus de divisió que pateixen les cèl·lules germinals, les que donen lloc als gàmetes.
La fecundació restableix el nombre diploide (2n). En organismes amb reproducció sexual, l’haploïdia i la diploïdia se succeeixen al llarg dels cicles de vida.
El descendent reuneix la informació genètica provinent dels dos gàmetes; la meitat de la seva informació genètica és heretada de l’espermatozoide i l’altra meitat de l’òvul.
Com sabem, en els organismes que es reprodueixen sexualment ocorre la fecundació i el zigot resultant rep dos conjunts de cromosomes, un provinent del pare i l’altre de la mare, pel que presenta un cariotip 2n (diploide), el que és possible gràcies al fet que els gàmetes contenen en el seu nucli només la meitat de la dotació genètica.
Per exemple, en l’espècie humana, dels 46 cromosomes homòlegs, els gàmetes contenen només un cromosoma de cada parell, és a dir 23 cromosomes, i per això tenen un cariotip n (haploide).
D’aquesta manera, de la unió de dos gàmetes haploides s’origina una cèl·lula diploide amb cariotip 2n i, abans de passar a la generació sexual següent, en un moment del cicle biològic dels organismes es realitza una reducció a la meitat del nombre de cromosomes dels gàmetes durant una meiosi. Això passa en el procés anomenat gametogènesi.
2. La meiosi
El procés generador de cèl·lules amb la meitat de cromosomes s’anomena meiosi, terme que deriva de “meiosi”, que significa «menys».
La meiosi es pot definir com el pas d’una cèl·lula diploide (2n) a quatre cèl·lules haploides (n) mitjançant una sola duplicació de l’ADN i dues divisions successives, cadascuna amb 4 fases que porten el mateix nom que en el cas de la mitosi.
Així per exemple, en el cas d’una cèl·lula diploide (2n), en la primera divisió s’obtenen dues cèl·lules haploides, i en la segona, quatre cèl·lules haploides (n).
Les cèl·lules haploides produïdes per meiosi contenen un complex únic de cromosomes, a causa de l’entrecreuament i la segregació a l’atzar dels cromosomes. D’aquesta manera, la meiosi és una font de variabilitat en la descendència.
La meiosi només ocorre en cèl·lules diploides o poliploides. Ocorre en diferents moments del cicle vital, segons en quina espècie es produeixi.
En els animals i en altres pocs organismes, la meiosi precedeix de manera immediata a la formació de gàmetes. Les cèl·lules somàtiques d’un organisme individual es multipliquen per mitosi i són diploides; les úniques cèl·lules haploides són els gàmetes. Aquests es formen quan algunes cèl·lules de la línia germinal experimenten la meiosi.
No obstant això, encara que la meiosi es realitza en algun punt dels cicles vitals sexuals, no sempre precedeix directament a la formació de gàmetes.
Molts eucariotes senzills (fins i tot alguns fongs i algues) romanen haploides (les seves cèl·lules es divideixen per mitosi) la major part de la seva vida, i els individus poden ser unicel·lulars o pluricel·lulars. En ells, dos gàmetes haploides (produïts per mitosi) es fusionen per formar un zigot diploide, que experimenta la meiosi per tornar a l’estat haploide.
Els cicles biològics
El cicle biològic d’un organisme és el conjunt de processos mitjançant els quals un ésser viu passa d’una forma potencialment reproductora a una nova forma també preparada per reproduir-se.
Un criteri de classificació dels diferents tipus de cicles biològics fruit d’estratègies reproductives sexuals és el moment en el qual es dóna la meiosi. En aquest sentit tenim 3 tipus de cicles biològics: haplont, diplont i diplohaplont.
– Cicle haplont: es caracteritza per predominar les fases haploides i les formes diploides queden reduïdes al moment de la formació del zigot. Aquest cicle és característic de bacteris, i d’algunes algues i fongs.
– Cicle diplont: predomina la fase diploide i les formes haploides només es troben en els gàmetes. Aquest cicle és característic d’animals, protozous i algunes algues i fongs.
– Cicle diplohaplont: Les fases de la fecundació i la meiosi es troben separades per fases més o menys llargues de generacions alternants de formes diploides anomenades esporòfits i formes haploides anomenades gametòfits. La generació diploide (l’esporòfit) genera espores (n) per meiosi. Les espores n es divideixen per mitosi i donen lloc a un organisme haploide (gametòfit) que forma gàmetes n per mitosi. La fusió dels gàmetes donarà lloc a l’organisme diploide de nou.Aquest cicle és característic de les plantes i algunes algues i fongs. Si vols més informació sobre els cicles biolòlogics diplohaplonts, llegeix l’article “l’alternança de generacions en vegetals“
Importància biològica de la meiosi
La meiosi és un procés de divisió cel·lular que té dues funcions biològiques clau:
• Reduir a la meitat el material genètic dels gàmetes per a mantenir el nombre de cromosomes de les espècies invariable en totes les generacions de descendents.
• Augmentar la variabilitat genètica de la descendència perquè s’intercanvien fragments de DNA entre cromosomes homòlegs (un dels quals procedia del pare, i l’altre, de la mare) i perquè aquests cromosomes homòlegs se separen a l’atzar durant la metafase I.
Els errors en la meiosi són els principals responsables de moltes anomalies cromosòmiques.
2.1 Les fases de la meiosi
La meiosi és un tipus de divisió cel·lular que es duu a terme en dues divisions nuclears i citoplasmàtiques, anomenades primera i segona divisió meiòtica o simplement meiosi I i meiosi II. Les dues comprenen profase, metafase, anafase i telofase.
Abans d’iniciar-se la primera divisió meiòtica, igual que passa a la mitosi, hi ha un període d’interfase, amb una fase S en què es duplica l’ADN. En canvi, en la interfase prèvia a la segona divisió meiòtica no hi ha duplicació de l’ADN. Així doncs hi ha una sola duplicació de l’ADN i dues divisions:
- Primera divisió meiòtica (meiosi I). És una divisió reduccional, ja que les cèl·lules filles tenen la meitat dels cromosomes que la cèl·lula mare.
- Segona divisió meiòtica (meiosi II). És una divisió equacional, ja que les cèl·lules filles tenen el mateix nombre de cromosomes que la cèl·lula mare, és semblant a una divisió mitòtica.
Apunts amb les fases de la meiosi.
I aquí sota, el mateix, però en format presentació:
La meiosi és un procés biològic vital per moltes espècies. És un procés complex, amb moltes etapes que es succeixen i que cal entendre. A continuació tens un llistat de recursos a la web que et facilitaran l’estudi i comprensió de la meiosi:
– Apunts del web Biologiasur (en castellà)
– Apunts de l’IES Fernando de Mena (en castellà)
– La guia de la meiosis de la web del Proyecto de Biologia Celular de la Universitat d’Arizona (en cast)
– La meiosis del Proyecto Biosfera (Ministerio de Educación y Ciència, en castellà)
– Animació de la Meiosi de la web Cells Alive!
3. Fabricant les cèl·lules sexuals: gametogènesi
Generalitats sobre aparell reproductors: anatomia i fisiologia
La producció de gàmetes masculins o espermatozoides és un procés anomenat espermatogènesi o gametogènesi masculina, que s’inicia a la pubertat i que es perllonga durant tota la vida, sotmès al control hormonal de la hipòfisi (glàndula endocrina situada a l’encèfal) i dels testicles.
Com es frabriquen els espermatozoides
També disposeu dels apunts en format diapositives:
4. El cicle menstrual
El cicle sexual femení, també conegut com a cicle menstrual o cicle reproductor, és un cicle que presenten les dones, i que comprèn una sèrie de canvis que preparen l’organisme per a l’embaràs. Aquests canvis es produeixen cíclicament principalment a nivell d’hormones, ovari i úter.
En cada cicle, un oòcit madura i es desprèn de l’ovari, i l’endometri —mucosa que revesteix a la cavitat uterina— es prepara per allotjar un embrió en cas que l’ovul sigui fecundat. Si no es produeix fecundació, l’endometri es desprèn, donant lloc a la menstruació, i per tant, al començament d’un nou cicle.
Cada cicle dura de mitjana 28 dies, considerant-normal entre 24 i 35 dies, comptant des del primer dia de menstruació fins a l’últim dia abans de la menstruació següent. La primera menstruació de la vida, coneguda com a menarquia sol ocórrer entre els 9 i els 14 anys; l’última, coneguda com a menopausa, entre els 45 i els 55 anys; entre les dues transcorre la vida fèrtil de la dona.
En el cicle sexual femení intervenen hormones secretades per l’hipotàlem, per la hipòfisi i pels ovaris. La hipòfisi secreta les gonadotropines, que són d’importància fonamental per a la funció reproductora i que, com indica el seu nom, actuen sobre les gònades o glàndules sexuals, els ovaris en la dona. Són l’hormona fol·liculoestimulant (FSH), que promou el creixement dels fol·licles ovàrics abans de l’ovulació mensual i la secreció d’estrògens, i l’hormona luteïnitzant (LH), que provoca la ruptura del fol·licle de Graaf o fol·licle madur i l’ovulació, així com la secreció d’estrògens i progesterona. La secreció de les gonadotropines depèn, al seu torn, de l’hipotàlem. Per la seva banda, els ovaris produeixen dos tipus d’hormones, els estrògens i la progesterona.
El cicle menstrual és el resultat de la interrelació entre dos cicles: el cicle ovàric i el cicle uterí. Per al seu estudi diferenciarem els processos que tenen lloc en cadascun d’aquests dos cicles.
4.1. El cicle ovàric
El fenomen més destacat del cicle ovàric és l’ovulació, que passa de promedi el día 14; el cicle comprèn, a més, la fase pre-ovulatòria o fol·licular, i la fase postovulatòria o lútia.
Fase fol·licular (Del dia 1 al dia 14 del cicle)
En els primers dies del cicle, a causa de l’acció de l’hormona fol·licle-estimulant (FSH) secretada per la hipòfisi, diversos fol·licles primordials (immadurs) comencen a madurar i a créixer, en un dels ovaris; en cada cicle poden començar a madurar fins a 20 fol·licles. Uns dies després, només un continua madurant i creixent, en tant que els altres pateixen atrèsia (moren). Les cèl·lules del fol·licle secreten estrògens, l’hormona que estimula l’engruiximent de l’endometri de l’úter (fase proliferativa del cicle uterí).
En aproximar-se a la meitat del cicle, l’hormona luteïnitzant (LH) fa que el fol·licle creixi fins a assolir un diàmetre d’1,5 a 2 cm. El fol·licle creix passant per diversos estadis fins a ser fol·licle de Graaf (per Reigner De Graaf, metge holandès del segle XVII)
Ovulació (Aproximadament el dia 14 del cicle)
L’acció de l’hormona luteïnitzant (LH) desencadena l’ovulació: el fol·licle madur es trenca, i l’oòcit secundari és alliberat; juntament amb ell, surten algunes de les cèl·lules fol·liculars, que constitueixen la corona radiada. L’oòcit és captat per la trompa de Fal·lopi, i és en ella on pot ocórrer la fecundació. Recordem que l’oòcit viu unes 24 hores, per la qual cosa haurà de ser fecundat en aquest lapse; en cas contrari, mor.
L’ovulació es produeix unes nou hores després del pic en sang de LH. Després de l’ovulació, la temperatura corporal augmenta de mig grau a un grau centígrad i es manté així fins al final del cicle, el que es deu a la progesterona, que és secretada pel cos luti.
Fase lútia (Del dia 15 al dia 28 del cicle)
Després de l’ovulació el fol·licle degenera, acumula greix i es converteix en el cos luti o cos groc. El cos luti, aleshores, sintetitza i secreta dues hormones: l’estrogen i la progesterona, que indueixen la fase secretora del cicle uterí, és a dir, estimulen el creixement de l’endometri per a la implantació de l’òvul fecundat.
Si no s’ha produït la fecundació de l’òvul, el cos luti s’atrofia aproximadament 14 dies després de la seva formació: anirà reduint la seva grandària en un procés anomenat regressió, fins que desapareixerà; en el seu lloc queda una cicatriu coneguda com a cos blanc o corpus albicans.
En desaparèixer el cos luti cessa la producció d’hormones provocant que les capes de cèl·lules de l’endometri s’eliminen juntament amb sang a través de la vagina. Es produeix el que s’anomena la menstruació o la regla.
Si passa embaràs, el cos luti es mantindrà secretant progesterona.
Després de la desaparició del cos luti un altre fol·licle comença el seu procés de maduració i torna a començar un altre cicle menstrual. Per conèixer la durada del cicle menstrual s’ha de comptar des del primer dia de la menstruació fins al dia anterior a la regla següent
4.2. El cicle uterí
Durant el cicle uterí les capes superficials de l’endometri experimenten canvis estructurals periòdics que es poden dividir també en 3 fases:
Fase menstrual (Del dia 1 al dia 5 del cicle)
És el que s’anomena menstruació o regla. La disminució de la concentració de les hormones ovàriques provoca el despreniment de l’endometri, donant lloc al flux menstrual. El flux menstrual està compost per uns 50-150 ml de sang, líquid intersticial, moc i cèl·lules epitelials despreses de l’endometri, i passa de la cavitat uterina a l’exterior a través de la vagina.
Fase proliferativa (Del dia 5 al dia 14 del cicle)
Coincideix amb la fase fol·licular del cicle ovàric. Es caracteritza perquè les cèl·lules endometrials es multipliquen i reparen la destrucció que va tenir lloc en la menstruació anterior. L’hormona responsable d’aquesta fase és l’estrogen 17-beta estradiol, secretat per les cèl·lules del fol·licle ovàric en desenvolupament.
Fase secretora (Del dia 15 al 28 del cicle)
Coincideix amb la fase lútia del cicle ovàric. En aquesta fase, l’endometri es prepara per a la implantació de l’òvul fecundat. La progesterona secretada pel cos luti farà que l’endometri maduri i arribi al seu màxim gruix -5 a 6 mm- cap al dia 21 del cicle; els vasos sanguinis s’han ramificat, i les glàndules mucoses augmenten la seva secreció; en aquestes condicions pot allotjar l’embrió si s’ha produït la fecundació.
Si no té lloc la fecundació, cap al final d’aquesta fase, la regressió del cos luti provocarà un descens en la secreció de progesterona, el que farà que l’endometri disminueixi el seu gruix i les seves cèl·lules vagin morint. La menstruació marcarà el començament d’un nou cicle.
