Gametogênese: Espermatogênese e Ovogênese

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FALCULDADE NILTON LINS
BASES BIOLÓGICAS
PROFESSORA ADRIANA BENTES
Walesca Viviane Leal de Oliveira 
Manaus/AM
2023
Gametogênese
Gametogênese é a produção de gametas. O gameta masculino é o espermatozoide e o feminino é o óvulo. A produção de espermatozoides é chamada de espermatogênese e ocorre nos testículos e a gametogênese feminina é a ovogênese e ocorre nos ovários. A espermatogênese e a ovogênese diferem também em outros aspectos. A espermatogênese é um processo continuo que se inicia na puberdade e continua por toda a vida; a ovogênese que resulta na produção de um ovócito secundário inicia durante a primeira menstruação e cessa na menopausa.
Ainda, os espermatozoides são bem pequenos, tem flagelos para locomoção e contem poucos nutrientes; um ovócito secundário é maio, não apresenta flagelos e contem mais nutrientes para sua sustentação até que ocorra a implantação após a fecundação no útero.
Espermatogênese: Nos seres humanos, a espermatogênese leva de 65 a 75 dias. Começa com a espermatogônias, que contêm o número diploide (2n) de cromossomos. As espermatogônias são tipos de células-tronco; quando sofrem mitose, algumas espermatogônias permanecem próximo da membrana basal dos túbulos seminíferos em um estado não diferenciado, para servir como um reservatório de células para a divisão celular futura e subsequente produção de espermatozoides. O restante das espermatogônias perde contato com a membrana basal, espremesse através das junções oclusivas da barreira hematotesticular, sofre alterações de desenvolvimento e diferencia-se em espermatócitos primários. Os espermatócitos primários, como as espermatogônias, são diploides (2n); ou seja, contêm 46 cromossomos.
Pouco depois de se formar, cada espermatócito primário replica seu DNA e então começa a meiose. Na meiose I, pares de cromossomos homólogos se alinham na placa metafásica, e ocorre o crossing over. Em seguida, o fuso meiótico puxa um cromossomo (duplicado) de cada par para um polo oposto da célula em divisão. As duas células formadas pela meiose I são chamadas de espermatócitos secundários. Cada espermatócito secundário tem 23 cromossomos, o número haploide (n). Cada cromossomo dentro de um espermatócito secundário, no entanto, é constituído por 2 cromátides, ainda ligadas por um centrômero. Não há replicação de DNA nos espermatócitos secundários.
Durante a espermatogênese ocorre um processo único. Conforme as células espermatogênicas proliferam, elas não conseguem completar a separação citoplasmática. As células permanecem em contato por meio de pontes citoplasmáticas ao longo de todo o seu desenvolvimento. Este padrão de desenvolvimento provavelmente é responsável pela produção sincronizada de espermatozoides em qualquer área do túbulo seminífero. Também pode ser importante para a sobrevivência de metade dos espermatozoides contendo um cromossomo X e metade contendo um cromossomo Y. O cromossomo X maior pode transportar os genes necessários para a espermatogênese que estão faltando no cromossomo Y menor.
Oogênese: A formação de gametas nos ovários é denominada oogênese. Em contraste com a espermatogênese, que no sexo masculino começa na puberdade, a oogênese nas mulheres começa antes mesmo de elas nascerem. A oogênese ocorre essencialmente do mesmo modo que a espermatogênese; ocorre uma meiose e as células germinativas resultantes sofrem maturação.
Durante o início do desenvolvimento fetal, as células germinativas primordiais migram do saco vitelino para os ovários. Lá, as células germinativas se diferenciam no interior dos ovários em oogônias. As oogônias são células tronco diploides (2n) que se dividem por mitose produzindo milhões de células germinativas. Mesmo antes do nascimento, a maior parte destas células germinativas se degenera em um processo conhecido como atresia. Algumas, no entanto, se desenvolvem em células maiores chamadas oócitos primários, que entram na prófase da meiose I durante o desenvolvimento fetal, mas não concluem essa fase até depois da puberdade. Durante esta pausa na fase de desenvolvimento, cada oócito primário é circundado por uma camada única de células foliculares planas, e a estrutura como um todo é chamada folículo primordial. O córtex ovariano em torno dos folículos primordiais consiste em fibras colágenas e células estromais semelhantes a fibroblastos. Ao nascer, aproximadamente 200 mil a 2 milhões de oócitos primários permanecem em cada ovário. Destes, aproximadamente 40 mil ainda estão presentes na puberdade, e aproximadamente 400 vão amadurecer e ovular durante a vida fértil da mulher. A parte restante dos oócitos primários sofre atresia.
A cada mês, da puberdade até a menopausa, gonadotropinas (FSH e LH) secretadas pela adenohipófise estimulam adicionalmente o desenvolvimento de vários folículos primordiais, embora apenas um geralmente alcance a maturidade necessária para a ovulação. Alguns folículos primordiais começam a crescer, tornando-se folículos primários. Cada folículo primário consiste em um oócito primário, que em um estágio posterior de desenvolvimento estará circundado por várias camadas de células cuboides e colunares baixas chamadas de células granulosas. As células granulosas mais externas repousam sobre uma membrana basal. À medida que o folículo principal cresce, ele forma uma camada glicoproteica transparente chamada zona pelúcida entre o oócito primário e as células granulosas. Além disso, as células estromais em torno da membrana basal começam a formar uma camada organizada chamada teca folicular.
Com a continuidade da maturação, um folículo primário se desenvolve em folículo secundário. Em um folículo secundário, a teca se diferencia em duas camadas: a teca interna, uma camada interna bem vascularizada de células cuboides secretores que secretam hormônios estrogênicos, e a teca externa, uma camada exterior de células estromais e fibras colágenas. Além disso, as células granulosas começam a secretar líquido folicular, que se acumula em uma cavidade chamado antro, no centro do folículo secundário. A camada mais interna das células granulosas torna-se firmemente ligada à zona pelúcida e agora é chamada de coroa radiada.
O folículo secundário aumenta de tamanho e se torna um folículo maduro. Enquanto neste folículo, e pouco antes da ovulação, o oócito primário diploide completa a meiose I, produzindo duas células haploides (n) de tamanho desigual – cada uma com 23 cromossomos. A célula menor produzida pela meiose I, chamada de primeiro corpo polar, é essencialmente material nuclear descartado. A célula maior, conhecida como oócito secundário, recebe a maior parte do citoplasma. Uma vez que um oócito secundário é formado, ele começa a meiose II, mas em seguida, para na metáfase. O folículo maduro rompesse e libera rapidamente seu oócito secundário, em um processo conhecido como ovulação.
Mitose e Meiose
A mitose e a meiose são dois processos importantes relacionados à divisão celular, mas eles ocorrem em contextos diferentes e têm propósitos distintos na reprodução e no crescimento dos organismos humanos.
Mitose: A mitose é a distribuição de dois conjuntos de cromossomos em dois núcleos separados. O processo resulta na divisão exata da informação genética. Por conveniência, os biólogos dividem o processo em quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Entretanto, a mitose é um processo contínuo; uma fase se funde suavemente à próxima. Uma vez que cada cromossomo tenha sido duplicado para formar as duas cromátides, em muitas células, a mitose se segue automaticamente em questão de uma ou duas horas. Os estágios da mitose são:
Prófase: O primeiro estágio da mitose, chamado de prófase, enquanto o fuso está se formando, os cromossomos do núcleo que que na interfase consiste em fitas frouxamente enroladas se condensam em cromossomos bem definidos.
Metáfase: Durante a metáfase, os microtúbulos do fuso mitótico se alinham aos centrômeros dos pares de cromátides no centro exato do fuso mitótico. Essa região do ponto médio é denominada placa de metáfase.Anáfase: Durante a anáfase, os centrômeros se separam, afastando os dois membros de cada par de cromátides, que se movem para os polos opostos da célula. Uma vez separadas, as cromátides são denominadas cromossomos. Conforme os cromossomos são atraídos pelos microtúbulos do fuso mitótico durante a anáfase, eles adotam um formato de V porque os centrômeros vão à frente, arrastando as caudas dos cromossomos para o polo.
Telófase: A fase final da mitose, a telófase, começa após o término do movimento dos cromossomos. Os conjuntos idênticos de cromossomos, agora em polos opostos da célula, se desenovelam e retornam ao formato de cromatina semelhante a um cordão. A membrana nuclear se forma ao redor de cada massa de cromatina, os nucléolos reaparecem nos núcleos idênticos e o fuso mitótico se desfaz.
Meiose: Ao contrário da mitose, que se completa após um único ciclo, a meiose ocorre em duas etapas sucessivas: a meiose I e a meiose II. Durante a interfase que precede a meiose I, os cromossomos da célula diploide começam a se replicar. Como resultado da replicação, cada cromossomo consiste em duas cromátides irmãs (geneticamente idênticas), que estão ligadas pelos centrômeros. Essa replicação de cromossomos é semelhante àquela que precede a mitose na divisão celular somática.
Meiose I: A meiose I, que começa após o término da replicação cromossômica, consiste em quatro fases: prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. A prófase I é uma fase extensa na qual os cromossomos encolhem e se espessam, a membrana nuclear e o nucléolo desaparecem e o fuso mitótico se forma. Dois eventos que não são vistos na prófase mitótica ocorrem durante a prófase I da meiose. Primeiro, as duas cromátides irmãs de cada par de cromossomos homólogos se emparelham, um evento denominado sinapse. As quatro cromátides resultantes formam uma estrutura denominada tétrade. Depois, partes das cromátides dos dois cromossomos homólogos podem ser trocadas entre si. Esse tipo de troca entre porções de cromátides não irmãs (geneticamente diferentes) é denominado permuta (crossing over). Esse processo, entre outros, permite a troca de genes entre as cromátides de cromossomos homólogos. Em razão da permuta, as células resultantes são geneticamente diferentes umas das outras e da célula inicial que as produziu. A permuta resulta em recombinação genética – ou seja, na formação de uma nova combinação de genes – e contribui em parte para a grande variação genética entre seres humanos e entre outros organismos que formam gametas por meiose. Na metáfase I, as tétrades formadas pelos pares homólogos de cromossomos se alinham ao longo da placa de metáfase da célula, com os cromossomos homólogos lado a lado. Durante a anáfase I, os membros de cada par homólogo de cromossomos se separam conforme eles são puxados para polos opostos da célula pelos microtúbulos ligados aos centrômeros. As cromátides pareadas, unidas por um centrômero, permanecem juntas. A telófase I e a citocinese da meiose são semelhantes à telófase e à citocinese da mitose. O efeito final da meiose I é que cada célula resultante contém uma quantidade haploide de cromossomos porque elas contêm apenas um membro de cada par de cromossomos homólogos presentes na célula inicial.
Meiose II: A segunda etapa da meiose, a meiose II, também tem quatro fases: prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II. Essas fases são semelhantes àquelas que ocorrem durante a mitose; os centrômeros se separam e as cromátides irmãs se afastam e se movem para polos opostos da célula. Em resumo, a meiose I começa com o material celular inicial diploide e termina com duas células, cada uma com a quantidade haploide de cromossomos. Durante a meiose II, cada uma das duas células haploides formadas durante a meiose I se divide e o resultado final são quatro gametas haploides que são geneticamente diferentes da célula diploide inicial original.
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