introducción a la genética médica. 04. de la meiosis al blastocisto

8/12/2019 Introduccin a la gentica mdica. 04. De la meiosis al blastocisto

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Durante la formacin del embrin en la segunda semana de desarrollo y procedent

del ectodermo primario, las clulas germinales migran hacia la pared del saco vitelin

recibiendo el nombre en esta etapa de clulas germinales primordiales. Esta lnea celul

(lnea germinal) permanece protegida en este sitio hasta la cuarta o sexta semana en qu

migran hacia la pared posterior del embrin, donde continan multiplicndose por mitos

sucesivas y forman las crestas genitales que representan las gnadas primitivas. Est

gnadas primitivas se desarrollan en ovarios o testculos en dependencia de la presenc

de los cromosomas X (XX) o de un cromosoma X y un Y (XY) ( ver Captulo 9).

Cada clula germinal humana que dar inicio a la meiosis presenta un nmero diploid

de 46 cromosomas equivalentes a 23 pares. En este proceso de divisin celular debe

ocurrir una serie de eventos que permitan concluir la misma con un contenido haploid

de 23 cromosomas en cada clula o gameto.

La meiosis consta entonces de dos divisiones consecutivas denominadas MEIOSI

I y MEIOSIS II cada una de ellas transcurre como un proceso continuo que para

mejor comprensin se ha dividido, como en la mitosis en PROFASE, METAFASE

ANAFASE Y TELOFASE (Figuras 4.1 y 4.2).

La meiosis I . Comienza despus que la clula germinal ha llegado a la fase G2 de s

ciclo luego de la sntesis del ADN. Esto significa que cada molcula cromosmica d

ADN est doble y unida por el centrmero. En este momento del inicio de la meiosis

informacin gentica en el ncleo celular es igual a 4n. La figura 4.1 permite comprend

mejor la explicacin.

La profase de la meiosis I es uno de los eventos ms importantes de la meiosis com

aparece en el Captulo 3 el acpite sobre reordenamiento de la informacin gentica.

Durante esta fase los cromosomas sufren un proceso de condensacin progresiva

se describen cinco subfases denominadas leptoteno, cigoteno, paquiteno, diploteno

diacinesis. Como en cada una de ellas ocurren fenmenos de importancia gentica e

necesaria la descripcin de los elementos ms significativos.

Leptoteno. Es el inicio de la profase I, lo ms significativo en ella es el comienzo de

condensacin de los cromosomas que permiten la observacin de zonas ms gruesas d

ADN denominadas crommeros que poseen un patrn caracterstico para cada p

cromosmico.

Cigoteno: Los cromosomas homlogos comienzan a acomodarse por parejas a

largo de toda su extensin, a este fenmeno se le denomina sinapsis y es muy preciso d

modo tal que las secuencias de ADN contactan punto a punto a lo largo de la extenside las parejas de cromosomas homlogos. Al microscopio electrnico se observa qu

gran parte de esta unin est favorecida por lo que se ha denominado complej

sinaptonmico una estructura formada por protenas involucradas en el entrecruzamie


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distribucin azarosa de cada uno de los 23 cromosomas una vez ubicados en el plan

ecuatorial de la metafase II.

CELULA GERMINAL

SNTESIS DE ADN

G2

INICIO DE LA MEIOSIS

sinapsis

CIGOTENO

PAQUITENO

ttr ad a

LEPTOTENO

c ro m m er o

DIPLOTENO

q u i a sm a s

DIACINESIS

Figura 4.1.Esquema de los eventos que tienen lugar en la Meiosis representados solo en dos pares de crmosomas.

PROFASE I


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Figura 4.2. De la diacinesis de la Meiosis I hasta la formacin de los gametos.

TELOFASE I


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Figura 4. 3.Esquema de tbulo seminfero y espermatognesis

Figura 4. 4.Esquema de un espermatozoide


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LA OVOGNESIS

Una vez que la gnada primitiva se desarrolla como ovario, las clulas germinales s

multiplican por mitosis sucesivas y en la semana doce del desarrollo del embrionario fem

nino, comienzan la profase de la meiosis I varios millones de ovogonias que se convierten e

ovocitos primarios y casi inmediatamente se mantienen latentes en este estadio de la meiosI rodeados de clulas foliculares constituyendo folculos primordiales (Figura 4.5).

La mayora de estos folculos (al inicio unos 7 millones), degeneran y al nacimiento d

la nia se mantienen entre 2 millones y 700 000. Al arribar a la pubertad solamen

quedan unos 400 000 y unos 5 a 12 de ellos se desarrollan por cada mes y de estos so

uno madura el resto degeneran. Ya a este nivel de desarrollo el ovocito primario compl

ta la primera divisin meitica quedando una clula mayor en tamao (el ovocito secun

dario) y un cuerpo polar. El folculo ha crecido, el ovocito est rodeado por la zon

pelcida y las clulas foliculares; se convierte en un folculo vesicular.

La segunda divisin meitica comienza unas tres horas antes de la ovulacin qu

ocurre al entrar la divisin en la metafase II. El folculo roto forma una estructura endocrin

que recibe el nombre de cuerpo lteo. Todo este proceso a partir de la pubertad ocurcclicamente como parte del ciclo menstrual, aspecto este que se sale de los objetivos d

este captulo.La meiosis II en la ovognesis culmina cuando el ovocito secundario es alcanzado p

un espermatozoide. Es en ese momento que se completa la meiosis II en el ovocitsecundario y en el Primer cuerpo Polar. Al finalizar la ovognesis quedan cuatro clul

Figura 4. 5.Desarrollo de la meiosis en la mujer, obsrvese que la meiosis I est presente en el cuarto mede desarrollo embrionario y termina todos los meses desde la pubertad hasta la menopausia.


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rodeadas por la zona pelcida y la corona radiante: el vulo y los tres cuerpos polares queeventualmente degeneran.

De no ocurrir la fecundacin la meiosis II de la ovognesis nunca llega a terminardesapareciendo esta estructura celular en el proceso de la menstruacin.

El vulo

Al finalizar la anafase II el citoplasma del ovocito secundario se agranda y se divide

en la telofafase II asimtricamente. Las dos clulas hijas del primer cuerpo polar y el

vulo al finalizar la meiosis dan lugar a cuatro clulas una de ellas es el vulo propiamente

dicho y las otras tres corresponden a los cuerpos polares. Todas estas clulas tienen un

nmero haploide de cromosomas. El tamao del vulo es de 1 mm o 1000 m.

Durante toda esta etapa de formacin y al final de la misma el vulo requiere un gran

nmero de ribosomas y recibe apoyo nutricional de las clulas foliculares de la corona

radiante incluyendo macromolculas que pasan directamente al citoplasma a travs de

puentes entre estas clulas foliculares y la membrana plasmtica del vulo.El vulo en su estructura queda rodeado por la zona pelcida compuesta de glicoprotenas

y de la corona radiante formada por las clulas foliculares e inmediatamente por debajo

de la membrana plasmtica se encuentran los grnulos corticales cuyo contenido se libe-

ra al contacto con el primer espermatozoide que llega a la zona pelcida impidiendo con

los cambios qumicos que produce en ella, que penetren ms de un espermatozoide. El

vulo contiene los componentes membranosos y no membranosos comunes a toda clula

incluyendo las mitocondrias. El vulo queda constituido al concluir la meiosis II pero esto

ocurre solamente cuando es alcanzado por el espermatozoide por lo cual tiene un tiempo

muy breve como tal (Figura 4.6).

C O R O N A R A D I A N T E

ZONA PELUCIDA

G R A N U L O S

CORTICALES

Figura 4.6Esquema de la estructura del vulo.


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LA FECUNDACIN

En condiciones normales de funcionamiento de los mecanismos que tienen lugar en fecundacin y que ya se han ido decribiendo, solamente un espermatozoide logra haccontacto con la membrana plasmtica del vulo donde la liberacin del contenido de l

enzimas hidrolticas de la vescula acrosmica del espermatotozoide por un lado y las dlos grnulos corticales por el lado interno del citoplasma del vulo abren una brecha por cual penetran solamente el ncleo haploide y los microtbulos del espermatozoide. Essignifica que los componentes citoplasmticos de esta unin corresponden solamente vulo. La presencia de los dos ncleos haploides, del vulo y del espermatozoide da inic

a una nueva estructura celular, el cigoto (Figura 4.7).

Figura 4. 7.Esquema desde la ovulacin hasta la implantacin del blastocisto.

La primera divisin mittica del cigoto

El cigoto entra en un ciclo celular. Ambos ncleos haploides no se fusionan en u

primer momento sino que se replican de forma independiente en la fase de sntesis de s

B L A S T O C I S T OQ U I N T O D I A

S E G M E N T A C I O N


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ADN. Los cromosomas maternos y paternos cuando desaparece la envoltura nuclear

entran en contacto por primera vez despus de las primeras 24 horas comenzando la

primera divisin mittica del cigoto. Esta divisin produce dos clulas simtricas que

dividen el cigoto en dos clulas o primeras blastmeras sin que ocurra cambio alguno en

su tamao que se encuentra limitado por la zona pelcida y la corona radiante. La segun-

da divisin mittica se completa 48 despus de la fecundacin y da lugar a cuatro

blastmeras. En este estado inicial de preembriognesis las blastmeras son

indiferenciadas, la asuencia de una de ellas no deja huellas en el futuro del embrin. Por

este motivo es en esta etapa en la cual pueden hacerse diagnsticos prenatales de

preimplantacin sin riesgos para el feto. Tres das despus de la formacin del cigoto,

existen entre seis a 12 blastmeras y a los cuatro das ya hay entre 16 a 32 clulas cada

vez ms pequeas en su contenido citoplasmtico.

En este momento de pre embriognesis esta estructura recibe el nombre de mrula es

a partir de este estadio cuando comienza a ocurrir el proceso de inactivacin de uno de

los dos cromosomas X cuando se trata de un cigoto femenino (ver ms detalles de la

inactivacin del X en captulos 6 y 9). A partir de este momento del desarrollo las blastmeras

entran en contacto ms estrecho y se desarrollan mecanismos de adhesin diferencial

entre ellas comenzando a presentarse diferencias entre las blastmeras que se encuen-

tran en contacto con la zona ms externa y las que se encuentran en el interior y que

reciben el nombre de masa externa y masa interna respectivamente. En la etapa de 30

clulas la mrula comienza a absorber fluidos que forman una cavidad delimitando per-

fectamente la masa de clulas externas de la interna y formndose el blastocisto que

consiste de una cavidad blastocistica, una masa compacta interna denominada

embrioblstico y una capa de clulas de la masa externa que rodea a toda la estructura y

que recibe el nombre de trofoblasto. Cuando el blastocisto se libera de la cubierta de la

zona pelcida 124 horas (al quinto dia) despus de la fecundacin comienza el proceso

de la implantacin que concluye en la segunda semana despus de la fecundacin.

RESUMEN

La formacin de los gametos requiere de una divisin celular especial denominada

meiosis y que presenta regularidades comunes tanto para los gametos femeninos como

para los masculinos. Se describen en este proceso de la divisin meiticas dos divisiones

celulares consecutivas (meiosis I y meiosis II) sin que medie entre ambas nueva sntesis

de ADN. La primera divisin o reduccional separa los cromosomas homlogos en las dos

clulas resultantes. Estas clulas una vez concluida la meiosis II cada una da lugar a

otras dos clulas de modo tal que al concluir la meiosis de una clula germinal inicial se


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obtienen cuatro clulas hijas que contienen un nmero haploide de cromosomas. L

profase I de la primera divisin meitica garantiza con el contacto estrecho entre l

parejas de cromosomas homlogos y el intercambio de ADN entre las cromtidas he

manas que se originen cromosomas con nuevas combinaciones de genes que al final d

la meiosis quedan distribuidos en los cuatro gametos resultantes de forma aleatoria. E

intercambio entre las cromtidas y las combinaciones aleatorias de los cromosomas e

los gametos junto con las nuevas mutaciones que constantemente ocurren, explican

gran variabilidad entre las especies.

Si bien hay mecanismos meiticos comunes en la formacin de los gametos tambi

hay diferencias sustanciales en el cronograma de la formacin del vulo y d

espermatozoide. En ambos las clulas germinales desde la etapa embrionaria tienen

mismo destino, sin embargo mientras en el sexo masculino la activacin de la meios

comienza en la pubertad con el estmulo de la testosterona y una vez comenzado

proceso no se detiene en la vida adulta, en el sexo femenino la meiosis comienza en

semana 12 del desarrollo embrionario mantenindose en profase I hasta que la ni

alcanza la pubertad en que la meiosis I finaliza y comienza la meiosis II pero con particularidad de que se limita a la liberacin del ovario a solo un ovocito secundario p

mes. De las cuatro clulas solo una se desarrolla como vulo y tres quedan como cuerpo

polares que despus desaparecen. La produccin de vulos es limitada ya que de u

nmero inicial de 7 millones de folculos conteniendo ovocitos primarios en divisin,

nacimiento de la nia quedan menos de dos millones y se reducen a 400 000 en la etap

de la pubertad.

La unin del vulo y del espermatozoide es un fenmeno especial en el que intervi

nen un gran nmero de procesos moleculares y movimientos celulares complejos qu

requieren del buen funcionamiento fisiolgico y anatmico de las estructuras compromtidas en el mismo.

Desde la fecundacin hasta la formacin del blastocisto ocurren mltiples mitosis en u

proceso de segmentacin que se caracteriza porque las clulas resultantes se adaptan co

un citoplasma cada vez menor al mismo contenido limitado por la zona pelcida. Las prim

ras blastmeras pueden ser utilizadas con fines de diagnstico prenatal de preimplantaci

ya que son altamente indiferenciadas en esta etapa de la vida. A partir del estadio de 3

clulas el contacto entre ellas y genes involucrados en el desarrollo originan la formaci

del blastocisto inicindose as el periodo de implantacin que culmina dos semanas despu

de la fecundacin dando paso a la etapa de desarrollo del embrin. Algunos de los defectogenticos o ambientales que ocurren desde la fecundacin hasta esta etapa d

preembriognesis sern tambin abordados en varios de los captulos de este texto.

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