Embriología: Ciclo Celular, Mitosis, Meiosis y Gametogénesis

EMBRIOLOGIA

GEMATOGENESIS

Cicle cellular

El cicle cellular es el proces pel qual una cellula creix, es duplica i es divideix per formar dues cèl·lules filles. Aquest cicle és fonamental per al creixement dels organismes, la reparació dels teixits i la reproducció. S'organitza en diverses etapes, principalment interfase i fase M (mitosi o meiosi), i és controlat per mecanismes moleculars complexos que asseguren que tot el procés es dugui a terme de manera correcta. A continuació, s'explica cada fase amb detall:

Interfase

L'interfase és la fase mes llarga del cicle cellular i compren tres subfases: G1, S i G2. Durant aquesta fase, la cèl·lula no es divideix, però es prepara activament per fer-ho, creixent i replicant el seu ADN.

Fase G1 (Gap 1)

• És la fase de creixement inicial després de la divisió cellular.
• La cèl·lula augmenta de mida i sintetitza proteïnes i organuls.
• És el punt en què la cèl·lula decideix si continuar el cicle cellular o entrar en un estat de quiescencia, anomenat GO, on no es divideix.
• En aquesta etapa, la cèl·lula es prepara per la replicació de l'ADN.

Fase S (Sintesi)

• És la fase en què la cèl·lula duplica el seu ADN.
• Cada cromosoma es replica, formant dues copies identiques anomenades cromatides germanes, que es mantenen unides pel centromer.
• La duplicació de l'ADN és crucial perquè cadascuna de les cèl·lules filles tingui la mateixa informació genètica.

Fase G2 (Gap 2)

• És una segona fase de creixement on la cèl·lula es prepara per a la divisió.
• Es sintetitzen proteïnes específiques per a la divisió cellular, com la tubulina, que formara el fus mitotic.
• També es verifiquen errors en la duplicació de l'ADN, i si es detecten, es corregeixen abans de la divisió.

Mitosi

La mitosi és el proces de divisió cellular que te lloc en cellules somatiques (no reproductives). L'objectiu és generar dues cèl·lules filles geneticament identiques a la cèl·lula mare.

1. Profase:
   • El material genetic (ADN) que s'ha duplicat durant la interfase es condensa en cromosomes.
   • Els cromosomes son visibles com a estructures dobles formades per dues cromàtides germanes, unides pel centròmer.o Desapareix la membrana nuclear i els centrosomes es desplacen cap als pols de la cel·lula, formant el fus mitotic.
2. Metafase:
   • Els cromosomes s'alineen al centre de la cellula en el que s'anomena la placa metafàsica.
   • Els microtubuls del fus s'uneixen als centromers dels cromosomes.
3. Anafase:
   • Les cromatides germanes se separen i son arrossegades cap als pols oposats de la cèl·lula gràcies a l'escurçament dels microtúbuls.
4. Telofase:
   • Els cromosomes arriben als pols i comencen a descondensar-se.
   • Es forma una nova membrana nuclear al voltant de cadascun dels dos grups de cromosomes.

Finalment, després de la mitosi ve la citocinesi, on el citoplasma es divideix en dues cel·lules filles.

Mitosi: Divisió en dues cèl·lules filles geneticament identiques (cèl·lules somatiques).

Meiosi I

La meiosi és el procés de divisió cel·lular que té lloc en cèl·lules reproductives (gametes: espermatozoides i ovuls). La finalitat es reduir el nombre de cromosomes a la meitat, creant cèl·lules haploides (amb un sol joc de cromosomes).

La meiosi I es diferencia de la mitosi perquè genera variabilitat genètica i redueix el nombre de cromosomes:

1. Profase I:
   • Els cromosomes homolegs (cromosomes que porten la mateixa informació genetica però amb versions diferents dels gens) s'aparellen en un procés conegut com sinapsi.
   • Es produeix el crossing-over o recombinació, on cromatides no germanes s'intercanvien fragments d'ADN, generant diversitat genetica.
   • Els cromosomes homolegs aparellats son visibles com a estructures tetràdiques (quatre cromàtides).
   • Desapareix la membrana nuclear i es forma el fus meiotic.
2. Metafase I:
   • Els cromosomes homolegs s'alineen a la placa metafasica com a parelles.
3. Anafase I:
   • Els cromosomes homòlegs es separen i es mouen cap als pols oposats, però les cromatides germanes es mantenen unides.
4. Telofase I:
   • Els cromosomes arriben als pols i es forma una nova membrana nuclear.
   • La citocinesi divideix la cel·lula en dues, cadascuna amb la meitat del nombre de cromosomes, però amb cromosomes duplicats.

Meiosi I: Reducció del nombre de cromosomes i recombinació genètica (generació de variabilitat).

Meiosi II

Després de la meiosi I, les dues cel·lules filles entren a la meiosi II sense duplicar l'ADN. La meiosi II es molt semblant a la mitosi, però es treballa amb cellules haploides.

1. Profase II:
   • Els cromosomes es condensen de nou.
   • El fus es torna a formar i desapareix la membrana nuclear.
2. Metafase II:
   • Els cromosomes (amb dues cromatides) s'alineen a la placa metafasica.
3. Anafase II:
   • Les cromatides germanes1 es separen i es desplacen cap als pols oposats de la cèl·lula.
4. Telofase II:
   • Els cromosomes arriben als pols, es descondensen i es formen noves membranes nuclears.
   • Finalment, la citocinesi divideix cadascuna de les dues cèl·lules en dues més.

Al final de la meiosi, es generen quatre cèl·lules haploides, cadascuna amb un sol joc de cromosomes, que seran els gàmetes (òvuls o espermatozoides en animals).

Meiosi II: Separació de les cromatides i formació de quatre cellules haploides.

Tipos de cellules

Cèl·lules haploides: Tenen un sol joc de cromosomes (n) i es troben en els gametes (òvuls i espermatozoides). Es formen per meiosi i son essencials per a la reproducció sexual.

Cellules mare: Son cellules no especialitzades que poden dividir-se i generar altres cèl·lules o diferenciar-se en cellules especialitzades. Son clau en el desenvolupament i la regeneració de teixits.

Cel-lules filles: Son les cellules que es formen despres de la divisió d'una cel·lula mare. En la mitosi, son geneticament identiques; en la meiosi, tenen la meitat dels cromosomes.

Cel-lules procariotes: Cellules senzilles sense nucli definit ni organuls membranosos. El seu ADN està lliure al citoplasma. Son pròpies de bacteris i arqueus.

Cel-lules eucariotes: Cellules mes complexes amb nucli definit i diversos organuls envoltats per membranes. Es troben en animals, plantes, fongs i protists.

La citocinesi és el procés final de la divisió cellular, durant el qual es divideix el citoplasma i es formen dues cèl·lules filles. Es produeix al final de la mitosi o de la meiosi, i assegura que cada nova cèl·lula obtingui una part del citoplasma i dels organuls. En cèl·lules animals, es forma un solc de divisió que estreny la cèl·lula fins a separar-la; en cellules vegetals, es forma una paret cellular nova entre les dues cel·lules filles.

1 Cromatides germanes: Son copies identiques d'un mateix cromosoma, formades després de la replicació de l'ADN a la fase "S" de la interfase. Cromosomes homolegs: Son un parell de cromosomes similars (un patern i un matern), que tenen la mateixa forma, mida i seqüència de gens, però poden contenir versions diferents d'aquests gens (al·lels). Aquests cromosomes es troben en cèl·lules diploides i s'aparellen durant la meiosi I en el procés de recombinació genètica. Citoplasma: es el material gelatinos que omple l'interior de la cellula, entre la membrana i el nucli, i conté el citosol i els organuls. Facilita les reaccions químiques i el transport de substancies dins de la cèl·lula.

ESPERMATOGENESI

REPRODUCCIÓ: VISIÓ GENERAL

• Fecundació: unió de gametes que resulta en la formació del zigot
• Gametes: cellules sexuals haploides (n=23 humans) { espermatozoide ? oòcit
• Gametogènesi: procés de formació dels gametes / espermatogènesi ? ovogènesi
• Gònada: estructura anatomica on té lloc la gametogènesi / testicle ? ovari

ESPERMATOGENESI

És el procés complet mitjançant el qual es formen els espermatozoides. Es produeix als testicles i és un tipus d'espermatogènesi que implica diverses fases des de les cèl·lules mare fins als espermatozoides madurs. Es duu a terme als tubuls seminifers dels testicles. Té inici a l'adolescencia, sota estimul hormonal i dura tota la vida de l'home, l'espermatogenesi te diferents etapes:

Fase proliferativa

• Espermatogònies: Aquestes són les cèl·lules mare que es troben a la base dels túbuls seminífers. Les espermatogònies es divideixen per mitosi per produir més espermatogònies i cel·lules filles que es prepararan per a la diferenciació.
• Espermatogònies tipus A i B: Les espermatogònies es divideixen per formar dues tipus de cellules: les espermatogònies tipus A, que es mantenen com a cellules mare per continuar amb la producció de nous espermatogonis, i les espermatogònies tipus B, que es diferencien en espermatocits primaris.

Meiosi

• Meiosi I:
  • Espermatocits primaris: Les espermatogònies tipus B es transformen en espermatocits primaris. Aquests són diploides (2n) i entren en la primera divisió meiótica.
  • Divisió meiotica: L'espermatocit primari es divideix en dos espermatocits secundaris haploides (n), cadascun amb un sol joc de cromosomes.
• Meiosi II:
  • Espermatocits secundaris: Els espermatocits secundaris passen per la segona divisió meiótica, que és similar a la mitosi, resultant en quatre espermatides haploides (n) a partir de dos espermatòcits secundaris.

Espermiogènesi

• Transformació en espermatides: Les espermatides resultants de la meiosi són cellules haploides que encara no son funcionalment madures. Aquesta etapa implica una serie de canvis morfologics.
• Maduració:
  • Desenvolupament de la cua: Les espermatides desenvolupen una estructura en forma de cua (flagel), que és essencial per al seu moviment.
  • Condensació del nucli: El nucli de les espermatides es condensa i es redueix de mida per formar el cap de l'espermatozoide.o Eliminació del citoplasma excessiu: El citoplasma excessiu es perd per formar una estructura mes compacta.
• Espermatozoides: Després d'aquests canvis, les espermatides es converteixen en espermatozoides madurs, preparats per a la seva funció reproductiva.

En resum, l'espermatogènesi és un procés que comença amb les cèl·lules mare, passa per dues fases de divisió cellular (meiosi) i finalitza amb la maduració de les cèl·lules haploides en espermatozoides funcionals.

XY 44XY espermatocitos primarios XY XY 44XY 44XY FASE 1 espermatocitos secundarios X Y X Y meiosis 22X 22Y 22X 22Y FASE 2 espermátidas X X Y Y X X Y Y 22X 22X 22Y 22Y 22X 22X 22Y 22Y X X Y Y X X espermatozoides espermiogénesis (diferenciación) Espermatozoide2: Cèl·lula més petita de l'organisme de forma allargada (50-60 micres). Única cèl·lula humana amb motilitat! L'espermatozoide és la cel·lula reproductora masculina que fertilitza l'òvul femení. Té una capçalera amb material genètic (ADN), una peça intermitja per energia i una cua per moure's.

Cabeza Pieza intermedia Acrosoma Centriolo Cola (flagelo) Núcleo 2 Acrosoma: és una estructura ubicada a la capçalera de l'espermatozoide. Conté enzims que ajuden a desintegrar les capes que envolten l'ovul, facilitant així la penetració de l'espermatozoide i la fertilització. (Trencar cellules i obrir pas) espermatogonía