introducción a la genética médica. 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.