Tarea 14: reproducción sexual y fecundación
REPRODUCCIÓN SEXUAL
Ciertos organismos unicelulares se multiplican por
conjugación. En este proceso, análogo a la fecundación, dos
organismos unicelulares similares se fusionan, intercambian material nuclear y
se separan. Después, cada uno de ellos se reproduce por escisión. A veces, los
organismos participantes no se reproducen y parece que el proceso los
revitaliza. La conjugación es el método más primitivo de reproducción sexual en
el que se obtienen organismos con características genéticas derivadas de dos
células distintas. La mayoría de los animales y plantas pluricelulares tienen
una forma de reproducción sexual más compleja en la que se diferencian de forma
específica las células reproductoras o gametos masculino y femenino. Ambas se
unen para formar una única célula conocida como cigoto, que sufrirá divisiones
sucesivas y originará un organismo nuevo. Para definir la unión de los gametos
masculino y femenino se utiliza el término fecundación. En esta forma de
reproducción sexual, la mitad de los genes del cigoto, que portan las
características hereditarias, procede de uno de los progenitores y la otra
mitad del otro.
Muchos organismos pluricelulares inferiores y todos los
vegetales superiores experimentan alternancia de generaciones. En este proceso
una generación producida de forma sexual se alterna con otra que se obtiene por
reproducción asexual.
Los animales que tiene reproducción sexual están provistos
de un sistema reproductor que se diferencia en cuanto a su morfología y función
, en masculino y femenino , es decir que requieren de dos progenitores . Sin
embargo existen organismos hermafroditas , que poseen órgano masculino y
femenino en el mismo individuo , esta condición es propia de los animales
inferiores . En estos organismos existe la autofecundación como en las tenias o
también , los dos individuos hermafroditas se acoplan y mutuamente se fecundan
como sucede en la lombriz de tierra. En
los organismos unisexuales tenemos como Ejemplo el sistema reproductor humano ,
por ser uno de los más representativos de los vertebrados. En animales superiores,
los individuos de una especie son masculinos o femeninos según produzcan
células reproductoras masculinas o femeninas respectivamente. El gameto
masculino típico, conocido como espermatozoo o espermatozoide, es una célula
móvil con una cabeza que contiene el núcleo y una cola a modo de látigo, con la
que se impulsa. El gameto femenino típico, llamado huevo u óvulo, es una célula
redondeada, mucho más grande que el espermatozoide y que contiene gran cantidad
de citoplasma alrededor del núcleo. Las células reproductoras de las plantas
son muy similares a las de los animales: el gameto masculino se llama
espermatozoide o microgameto y el femenino, óvulo o macrogameto.
Reproducción sexual en plantas
Angiospermas:
En los vegetales superiores, se distinguen las angiospermas,
que corresponden a los vegetales que tienen flor. Ésta representa el órgano
reproductor, ya que posee estructuras especializadas para la producción de los
gametos.
Las
angiospermas, además de desarrollar flores, tienen raíz, tallo, hojas, frutas y
semillas.
Partes de una flor:
En una flor, se pueden observar, desde el exterior al
interior, las siguientes estructuras:
Sépalos: corresponden a un conjunto de hojas verdes
engrosadas, que tienen como función proteger a las otras estructuras. Al
conjunto de sépalos se le denomina cáliz, y representa la primera estructura
floral.
Pétalos: son hojas modificadas de lindos colores y
agradables aromas. Tienen como función atraer a los insectos. Al conjunto de
pétalos se le denomina corola, que constituye la segunda estructura floral.
Estambres: corresponden a los filamentos que representan la
parte masculina de la flor, formada por el filamento y la antera, donde se
produce el polen; en él está el gameto masculino.
Al conjunto de estambres de le llama androceo,y tiene una
función reproductora. Este es la tercera estructura floral.
Pistilo: es la parte femenina de la flor. El pistilo está
formado por el estigma, el estilo y el ovario; tiene forma de botella y puede
presentar distintos colores.
El estigma permite la entrada del polen; el estilo, el
avance de los gametos masculinos hasta el ovario; y, en éste último, se
desarrolla el gameto femenino llamado ovocélula.
El ovario corresponde al gineceo, y representa la cuarta
estructura floral.
En una planta, es posible encontrar flores tanto masculinas
como femeninas, pero también hay flores que tienen ambos sexos, y se denominan
hermafroditas.
Polinización:
¿Cómo llega el polen hasta el pistilo? Para lograr esto,
existen los agentes polinizadores, responsables de trasladar el polen.
Pueden actuar como agentes polinizadores, el viento, el
agua, los insectos y también el hombre.
Según si el polen es trasladado a la misma flor o bien a
otra, existen dos formas de polinización:
Cruzada: en este caso, el
transporte de polen ocurre desde los estambres de una flor al pistilo de otra
flor de la misma especie.
Autopolinización: el polen de
la flor llega al pistilo de la misma flor.
Fecundación:
¿Qué sucede después de la polinización?
Después de que el polen llega hasta el estigma del pistilo,
se inicia un proceso crucial llamado fecundación.
En términos simples, ocurre de la siguiente forma: desde el
grano de polen se forma un tubo, llamado polínico, el cual llega hasta el
ovario. Por este tubo descienden dos anterozoides -células o gametos
masculinos-, uno de ellos fecunda (se une) a la oosfera (gameto femenino), y el
otro fecunda al núcleo secundario, formándose el endosperma que corresponde a
una sustancia nutritiva.
La finalidad de la fecundación es la formación de la
semilla, que está formada por el embrión y el endosperma. La semilla queda
contenida en el ovario, el cual va transformando sus paredes; crece, se
desarrolla y madura, dando como resultado la formación de un fruto que contiene
las semillas.
Por sus semillas pueden ser diferenciadas en:
Dicotiledóneas:
Son una clase de plantas Angiospermas, cuya semilla está
provista de dos cotiledones situados a ambos lados del embrión, y
excepcionalmente de uno, por atrofia del segundo.
La presencia de los dos cotiledones se puede observar
seccionando la semilla.
La raíz principal generalmente es resistente y dura toda la
vida de la planta.
El tallo posee vasos que se disponen en círculos.
Entre los vasos leñosos y los liberianos existe un tejido
llamado cambium, cuya proliferación permite a la planta el crecimiento en
espesor.
Las dicotiledóneas son las plantas más abundantes con unas
200.000 especies.
Monocotiledóneas:
Son plantas angiospermas, es decir con flor completa y
visible, que poseen una sola hoja embrionaria o cotiledón en sus semillas.
La raíz es del tipo fasciculado y de corta duración.
El tallo no suele ser ramificado, no tiene cambium vascular
de crecimiento en grosor, pero algunas especies carecen en espesor por otros medios.
En las plantas herbáceas, el tallo es hueco.
Las hojas suelen ser envainadoras de tallo y
paralelinervias, o sea, con nervaduras paralelas.
La flor de las monocotiledóneas suelen ser casi siempre con
tres elementos florales o múltiplo de tres.
Existen más de 50.000 especies de monocotiledóneas.
En
resumen las plantas angiospermas son las plantas vasculares con flores que
presentan los Primordios seminales (que corresponde al megasporangio en los
espermatofitos, es decir la estructura que contiene al gametofito femenino, y
que cuando madure originará la semilla llamada óvulo) encerrados por una
cubierta protectora denominada carpelo, que al madurar originará un fruto
conteniendo las semillas, dichas semillas corresponden a los primordios
seminales maduros.2
Los embriófitos, que corresponden a las angiospermas, a las
gimnospermas a los helechos y a los briófitos, en conjunto son más del 14% de
los seres vivos conocidos.
Los organismos protistas comprende a los organismos
eucariontes, siendo sus grupos más representativos los protozoos y las algas.
Estos se reproducen asexualmente.
Reproducción sexual en animales:
Los animales que tiene reproducción sexual están provistos
de un sistema reproductor que se diferencia en cuanto a su morfología y
función, en masculino y femenino, es decir que requieren de dos progenitores.
Sin embargo existen organismos hermafroditas, que poseen órgano masculino y
femenino en el mismo individuo, esta condición es propia de los animales
inferiores. En estos organismos existe la autofecundación como en las tenias o
también, los dos individuos hermafroditas se acoplan y mutuamente se fecundan
como sucede en la lombriz de tierra.
En los organismos unisexuales tenemos como ejemplo el
sistema reproductor humano, por ser uno de los más representativos de los
vertebrados.
La fecundación
Es la llave de la supervivencia de nuestra especie, nos permite
transferir nuestros genes de generación en generación. Este sorprendente evento
de la naturaleza se puede resumir en un simple proceso, la unión de la célula
masculina o espermatozoide con la célula femenina un óvulo. Pero para que esta
unión se de, una serie de eventos previos tienen que ocurrir.
Todos los meses, aproximadamente 14 días antes de la
siguiente menstruación, el óvulo luego de un proceso de maduración es expulsado
del ovario e ingresa a las trompas de Falopio. Impulsado por pequeños pelillos
que cubren el interior de las trompas, el óvulo se moviliza en dirección al
útero. El óvulo con un diámetro de sólo 1 milímetro, cuenta con alrededor de 24
a 48 horas de vida para ser fecundado por un espermatozoide, en caso contrario,
este muere, desintegrándose en la cavidad uterina.
Sólo si el coito se realiza durante los días previos a la
expulsión del óvulo y dentro del periodo de vida de este, existe entonces la
posibilidad de fecundación.
Ahora pasemos al hombre. Más de 500 millones de espermatozoides
se forman diariamente en los túbulos seminíferos en cada testículos. Para su
formación, estos requieren una temperatura de 35.5-36.5°C. Una vez
desarrollados son almacenados en los epidídimos.
Durante el acto sexual y luego de llegar al orgasmo, el
hombre eyacula. Alrededor de 120-600 millones de espermatozoides pasan de los
epidídimos a los conductos deferentes que los transporta a la vesícula seminal
correspondiente y luego a la próstata. La vesículas seminales y la próstata
proporcionan el vehículo líquido en que van suspendidos los espermatozoides. La
combinación de espermatozoides y líquido seminal forman el líquido blanquecino
conocido como semen. Finalmente, el semen pasa a la uretra y mediante intensas
contracciones musculares ocasionadas por el orgasmo, el semen es expulsado por
una ranura al final del pene llamada meato.
Al ser eyaculados, los millones de espermatozoides juntos
con el semen son depositados en la vagina. Es aquí donde empieza el largo
camino en dirección al óvulo. Los espermatozoides con un tamaño de apenas 0,05
mm y a una velocidad de 3 cms. cada 10 minutos, se movilizan rápidamente hacia
el interior de la mujer. Impulsados por su cola y principalmente por las
contracciones del útero, las cuales succionan a los espermatozoides hacia el
interior del útero, se dirigen en búsqueda del óvulo.
Los espermatozoides tienen que superar muchos obstáculos en
su afán de alcanzar el óvulo. El primero de los retos lo presenta la vagina. La
vagina posee un medio bastante hostil para las células masculinas. Los fluidos
vaginales son altamente ácidos en composición, lo cual mata a un gran número de
espermatozoides. Los que logran sobrevivir, pasan por el cuello uterino al
útero. Durante el periodo fértil, la mucosidad del cuello uterino permite el
paso de los espermatozoides, normalmente este es impenetrable. Una vez en el
útero, los espermatozoides se dirigen por las trompas de Falopio. Muchos
espermatozoides mueren al dirigirse por la trompa incorrecta. Sólo en la trompa
correspondiente al ovario que ha ovulado se encuentra el óvulo, escondido entre
un laberinto de repliegues que forman las trompas. Luego del largo viaje,
alrededor de 1,500 - 5,000 espermatozoides encuentran el óvulo, cada uno
intenta incesantemente penetrar la membrana que lo cubre. Los espermatozoides
rodean el óvulo buscando la parte mas accesible para poder introducirse.
Ayudados por una enzima que segregan, sólo un espermatozoide es capaz de
penetrar la membrana del óvulo, y una vez que logra superar la barrera, la membrana
se cierra evitando el paso a otros. El espermatozoide "ganador" se
une con el núcleo del óvulo concretándose la fusión de los genes del
espermatozoide con los genes del óvulo, logrando así el inicio de la formación
de un nuevo ser humano que comparte las características hereditarias de los
progenitores. Finalmente, el óvulo
fertilizado empieza a experimentar una serie de transformaciones y culmina
implantándose en la mucosa interna del útero donde se nutrirá y desarrollará
hasta formar el feto.
Desarrollo embrionario
El desarrollo consiste en una serie de sucesos que se
inician con la fecundación del huevo. Para una descripción de las células
germinales masculina y femenina, llamadas gametos, y de su proceso de fusión
para originar un cigoto. Tras la fecundación, el huevo sufre una división o
partición celular. Por tanto, una célula se divide en dos, las células hijas,
llamadas blastómeros, en cuatro, éstas en ocho, y así sucesivamente. Cuando el
embrión está formado por un centenar o más de células, constituye una masa
sólida denominada mórula por su parecido a una mora. En la mayoría de las
especies esta masa se organiza en una blástula, que es una esfera hueca
delimitada por una capa única de células, el blastodermo; la cavidad interior
se denomina blastocele. El paso siguiente es la formación de un saco o copa de
doble pared, la gástrula. La pared externa se denomina ectodermo, y la interna
endodermo, que rodea una cavidad nueva conocida como tubo digestivo primitivo.
En algunos casos, estas dos capas están formadas por la separación o
desprendimiento de una masa de células, aunque lo más frecuente es que se forme
por invaginación, es decir por la presión hacia dentro de una parte de la pared
de la blástula. En todos los animales, a excepción de los más simples, se
desarrolla una tercera capa entre las dos anteriores, el mesodermo.
Estas tres capas embrionarias, que se conocen como las capas
germinales primarias, se diferencian en órganos similares en todas las especies
de animales. El endodermo origina células que se especializan en las glándulas
digestivas más importantes y son responsables del revestimiento de los
conductos aéreos y de la mayor parte del tubo digestivo. El mesodermo se
diferencia en la sangre y los vasos sanguíneos, los tejidos conjuntivos, los
músculos, y en general el aparato reproductor y los riñones. El ectodermo da
lugar a la epidermis y a las estructuras derivadas como el pelo y las uñas, a
mucosas de revestimiento de la boca y el ano, al esmalte dental y al sistema
nervioso central.
Son células indiferenciadas, es decir que la
expresión de sus genes no se ha especializado, como podrían ser las células del
músculo esquelético o cardíaco, o las neuronas en los animales, éstas células
tienen estructura y funciones muy especializadas que son producto de la
expresión de solamente unos genes. Las células no diferenciadas son
totipotenciales porque pueden especializarse en cualquier tipo celular siempre
y cuando reciban las señales adecuadas. En los humanos los existen pocos tipos
de células totipotenciales (puesto que la gran mayoría se diferencian desde
etapas muy tempranas del desarrollo), entre ellas están las células del líquido
amniótico, las del cordón umbilical. Se obtienen tomando una porción de células
para cultivarlas después en medios especiales. Posee la capacidad de dar
origen a millones de células, tejidos, órganos, hasta inclusoembriones. Las células madre totipotenciales pueden ser
encontradas en las primeras etapas del desarrollo embrionario, cuando ocurren
las primeras divisiones de un óvulo fertilizado. Las células madre
totipotenciales poseen la capacidad de formar nuevos embriones, los cuales
serán capaces de transformarse en nuevos organismos Las células madre
totipotentes son uno de los tipos más importantes de células madre porque
tienen el potencial de convertirse en cualquier célula que se encuentra en el
cuerpo humano. En el desarrollo humano, la célula del óvulo de una mujer y el
espermatozoide de un hombre se fusionan para formar una sola célula llamada
cigoto. El cigoto se divide numerosas veces y las células formdas, son los precursores
de los trillones de células que finalmente constituyen el cuerpo humano. Puede
sonar bastante complejo y en cierto sentido lo es, si se considera que una
simple célula tiene el potencial para convertirse en una célula especializada
con un trabajo específico en el cuerpo. En realidad es una idea simple, si
pensamos en que se trata de una clara secuencia de eventos que comienza con un
óvulo y un espermatozoide. La fusión de una célula huevo y una célula de
esperma comienza creando divisiones celulares que son capaces de formar todo el
cuerpo humano. Son estas células que son totipotentes, llamado así porque su
potencial es total. Todas las células madre tienen el potencial de convertirse
en diferentes tipos de células, pero las células totipotentes pueden
convertirse en cualquier tipo de célula, lo que las hace ideales para la
terapia genética, así como la ingeniería de tejidos para trasplantes y la
sustitución de las células enfermas. Esto significa que el valor terapéutico de
las células madre totipotentes es enorme. Al aprender sobre el proceso de
división, podemos averiguar lo que funciona mal en los estados de una
enfermedad y luego investigar las formas de prevenir la producción de células
enfermas y su división.Un gran reto para los investigadores es conseguir
apaciguar las preocupaciones éticas en torno a la recolección de las células
fetales totipotentes. La promesa de tratamientos eficaces, o incluso una cura
para muchas enfermedades debilitantes es para muchos razón suficiente para
buscar tratamientos con células madre totipotentes y dar a todo el mundo la
oportunidad de vivir. 
Se encuentran en los individuos adultos. Pueden
generar células especializadas concretas,pero se ha demostrado que pueden
producir otro tipo diferente de tejidos. Las células madre multipotenciales poseen la capacidad de diferenciarse
en un limitado tipo de células que se encuentran en el organismo, y las cuales
están estrechamente relacionadas entre sí. Por ejemplo: las células madre
hematopoyéticas, que producen diferentes tipos de células sanguíneas, son
consideradas células madre multipotenciales. Las células madre multipotenciales
pueden obtenerse de las siguientes fuentes: Sangre del cordón umbilical. Fuentes
de células adultas, tales como: la médula ósea. A diferencia de lo que sucede
con las células madre embrionarias pluripotenciales, las células madre
multipotenciales no poseen la capacidad de transformarse en diferentes tipos de
células. Las células madre multipotentes tienen las mismas características
básicas de todas las células madre. Al igual que con todas las demás, las
células madre multipotentes son células no especializadas que tienen la
capacidad para auto-renovarse durante largos períodos de tiempo y diferenciarse
en células especializadas con funciones específicas. Una célula madre
pluripotente puede dar lugar a otros tipos de células, pero tiene limitada su
capacidad para diferenciarse. Estos otros tipos de células también están
limitados en número. Las células madre adultas multipotentes son considerados
por su potencial de especialización, que se limita a una o más líneas
celulares. Sin embargo, una célula madre pluripotente también conocida como
célula madre mesenquimal puede dar lugar a varios tipos de células. Esta célula
madre en particular, puede dar lugar a hueso, músculo, cartílago, grasa y otros
tejidos similares.
Las células madre pluripotenciales poseen la
capacidad de diferenciarse en casi la mayor parte de las células que componen
el cuerpo humano. Existen innumerables fuentes de células madre
pluripotenciales, pero las mismas casi siempre se relacionan con las células
madre embrionarias humanas: Células madre embrionarias en fase de blastocito:
estas células madre embrionarias se formarán siete días después de la
fertilización. Células madre fetales: estas células madre podrán ser obtenidas
luego de ocho semanas de desarrollo, momento en el que el embrión será
considerado un feto. Usualmente son consideradas de gran valor cuando deben
realizarse investigaciones sobre células madre. Las células madre pluripotentes
inducidas, también llamadas simplemente células madre pluripotentes o iPS
(induced Plupotent Stem), son uno de los tipos de células madre. En concreto,
son aquellas que tienen características pluripotentes, es decir, que son
capaces de generar prácticamente todo tipo de tejidos. Son derivadas de una
célula diana que inicialmente no era pluripotencial. Está totalmente demostrado
que las células iPS son exactamente iguales en algunos aspectos y muy similares
en otros a las células madre embrionarias, también conocidas como ES (Embrionic
Stems). Las células pluripotentes son idénticas en morfología a células de
otros tejidos en cuanto a su expresión de ciertos genes y proteínas, capacidad
de diferenciación a otras células de otros tejidos, patrones de metilación del
ADN y tiempo de duplicación celular El año 2006 fue el primero en el que se
obtuvieron las iPS por primera vez gracias a las células de ratones. Fue al año
siguiente cuando se hizo a partir de células humanas. Esta hazaña se considera
uno de los mayores logros y un gran avance en la investigación con células
madre. Ha permitido obtener células madre pluripotentes desde células madre
adultas mancando una nueva era para la medicina regenerativa. Las aplicaciones
de las iPS con variadas. Puede utilizarse para fines terapéuticos y para el
estudio de enfermedades. Las células madre pluripotentes disminuyen la
posibilidad de rechazo en los trasplantes ya que las células del donante son
las mismas que las del receptor. Por otro lado, no generan esa controversia que
generan las células madres embrionarias.
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