La reproduccin sexual en mamferosCaractersticasLa reproduccin sexual anisogmica o heterogmica es la ms frecuente, y la utilizan la mayora de los organismos pluricelulares. En ella, los gametos se diferencian tanto morfolgica como fisiolgicamente. Uno de ellos es diminuto y mvil, recibiendo el nombre de gametomasculinoo microgameto mientras que el otro es grande y sedentario y se denomina gametofemeninoo macrogameto (tambin llamado huevo). Actualmente con la nueva nomenclatura al microgameto se le conoce comoespermatozoidey al macrogameto, vulo.El huevo est cubierto de varias capas: lamembrana plasmtica, grnulos corticales y lazona pelcida. El esperma es mvil, est diseado para activar el huevo y al mismo tiempo insertar su ncleo al citoplasma del huevo. Tanto el huevo como el espermatozoide estn estructuralmente especializados para la fertilizacin. El huevo est especializado en prevenir la fertilizacin de ms de un espermatozoide, mientras que el espermatozoide est especializado en promover la penetracin al huevo. Al penetrar el espermatozoide, se activa un mecanismo de bloqueo en el huevo en el cual se previene de que otro espermatozoide entre (proceso conocido como bloqueo depolispermia). Esto es necesario porque si ms de un espermatozoide entrara en el huevo, habra juegos extra de cromosomas y centrosomas, resultando en un desarrollo anormal.La fertilizacin en mamferos es interna. El papel que juega el tracto reproductivo femenino es muy importante porque facilita que los espermatozoides lleguen a latrompa de Falopio(a la ampolla especficamente), gracias al movimiento muscular que ejerce eltero. Cuando los espermatozoides alcanzan la ampolla, adquieren competencia, tambin llamada capacitacin (la pueden perder si se quedan alrededor de esta demasiado tiempo). Los espermatozoides pueden tener diferentes porcentajes de supervivencia dependiendo de su localizacin dentro del tracto reproductivo femenino.En distintas regiones del tracto reproductivo femenino se secretan distintasmolculas, las cuales pueden influenciar lamotilidadde los espermatozoides. Por ejemplo, en algunos casos deroedores, los espermatozoides al pasar del tero a las tropas se Falopio se hiperactivan, nadando a velocidades mayores. La hiperactivacin parece estar relacionada con cAMP de un canal de calcio en la cola de los espermatozoides. Esto facilita la motilidad a travs defluidosviscososcomo los que se encuentran en las trompas de Falopio. La hiperactividad y lahialuronidasapermite que los espermatozoides atraviesen la capa del cmulo.En los mamferos, la fertilizacin hace que se active el proceso por el cual se completa la meiosis[footnoteRef:1] en el huevo y el juego de cromosomas de la madre se convierte en el proncleo del huevo. [1: Meiosis: forma de reproduccin celular. Se realiza en las glndulas sexuales para la produccin de gametos. Es un proceso de divisin celular en el cual una clula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro clulas haploides (n). En los organismos con reproduccin sexual tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los vulos y espermatozoides (gametos). Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmticas, llamadas primera y segunda divisin meitica o simplemente meiosis I y meiosis II.]

FecundacinCapacitacinDespus de la entrada del esperma en el tracto reproductivo femenino ocurre un proceso de capacitacin, el cual busca facilitar la fertilizacin removiendo ciertos factores inhibitorios y barreras. La capacitacin como tal, se refiere a los cambios fisiolgicos por los cuales el espermatozoide llega a ser competente para fecundar el gameto femenino. Los cambios moleculares de la capacitacin son todava muy desconocidos. Hasta el momento se han identificado cuatro cambios importantes:1. Alteracin de la membrana celular del espermatozoide, eliminacin decolesterolporprotenasdealbminaen el tracto reproductivo femenino. Esto al parecer aumenta elpHque permite que el espermatozoide experimente accin acrosmica.2. Tambin se pierdenhidratos de carbonoen la superficie espermtica, lo cual al parecer facilita el reconocimiento para las protenas de la zona pelcida.3. El potencial de la membrana celular del espermatozoide se vuelve ms negativo cuando losionesdepotasiodejan el espermatozoide. Al parecer facilita que los canales decalciose abran y as entra el calcio al espermatozoide. Los iones debicarbonatoy calcio estn relacionados con la produccin decAMPy facilitan los eventos de fusin de membrana.4. Fosforilacinde protenas.Fases de la fecundacin1. Se considera que los espermatozoides son atrados quimio-tcticamente hacia el gameto femenino, mediante molculas emitidas por clulas de los folculos alrededor de stas.2. Los espermatozoides, con el acrosoma intacto, atraviesan la zona del cmulo y se unen de manera especie-especfica a la zona pelcida o cubierta extracelular del vulo. Se han identificado tres protenas que estn relacionas con la unin del espermatozoide a esta matriz; ZP1, ZP2 y ZP3. Esta ltima acta como el principal y ms importante receptor de los gametos masculinos, adems de la habilidad que tiene de inducir la reaccin acrosmica. La unin a la zona pelcida es un paso decisivo de la fecundacin.3. Despus de la unin, el espermatozoide llevar a cabo la reaccin acrosmica, a travs de una exocitosis celular[footnoteRef:2]. Cuando la reaccin ha terminado el espermatozoide est recubierto por la membrana interna del acrosoma. Este cambio es esencial para el contacto posterior con el ovocito. [2: Exocitosis: proceso de transporte activo por el cual las clulas expulsan las macromolculas de su citoplasma, transportndolas mediante vesculas hacia el medio externo y liberndolas mediante la deformacin temporal de la membrana plasmtica.Este proceso es contrario y complementario a la endocitosis, permitindole a la clula expulsar las sustancias de desecho de los procesos celulares.]

4. Debido a esta reaccin, el espermatozoide puede ahora perforar la zona pelcida, pasar a travs de ella y llegar a la membrana celular del vulo. El paso por medio de las diferentes capas de membranas extracelulares del vulo depende nicamente del movimiento propio del gameto masculino, ayudado por enzimas del acrosoma. La zona postacrosmica entra en contacto con las microvellosidades del ovocito.5. Al finalizar el proceso, el espermatozoide se une a la membrana plasmtica del vulo y se fusiona con esta. Se funden las membranas y entran en contacto los citoplasmas.6. La formacin de los proncleos implica la culminacin del complejo fenmeno de la fecundacin.Otro efecto importante durante la activacin del ovocito, es el reinicio de la meiosis, lo que conduce a la formacin de los proncleos. La envoltura nuclear del espermatozoide se desintegra debido a factores intracitoplasmaticos del ovocito y la cromatina espermtica se decondensa, sincrnicamente con la cromatina del ovocito. La cromatina espermtica se condensa nuevamente durante su transformacin a proncleo masculino, similar a lo que ocurre en la formacin del proncleo femenino.Reaccin acrosmicaLa capacitacin permite al espermatozoide sobrepasar varias barreras y lograr la fecundacin. La zona pelcida, es una capa deglucoprotenas. El espermatozoide logra penetrar esta barrera gracias a la reaccin acrosmica (liberacin de contenidos de la vescula acrosmica ubicada en la cabeza del espermatozoide).La zona pelcida juega un papel anlogo a la membrana vitelina de los invertebrados. Esta matriz extracelular, la cual es sintetizada por el ovocito tiene dos funciones principales: unir el espermatozoide y comenzar la reaccin acrosmica. Esta capa de la zona pelcida tiene tres glucoprotenas principales, de las cuales una es un receptor especie-especfica para la unin del espermatozoide. Cuando se enlaza a los receptores en la membrana celular del espermatozoide, se activa la reaccin acrosmica. Al experimentar la reaccin acrosmica sobre la zona pelcida, los espermatozoides concentran sus enzimas proteolticas sobre el punto de adhesin y digieren un agujero a travs de esta capa extracelular. PolispermiaTan pronto como un espermatozoide aborda el ovocito se debe evitar la entrada de otro para evitar lapolispermia. Esto se provoca con dos mecanismos:1. La unin dispara una veloz ola despolarizadora en elovolemaque altera la superficie. Una entrada masiva de iones Na+ impide nuevas fusiones de membrana. En un bloqueo temprano, inmediato y transitorio.2. Una segunda oleada despolarizadora provocada por iones Ca++ provoca el vaciado de miles de vesculas corticales al espacio perivitelino[footnoteRef:3]. Sonlisosomasque contienen numerosas enzimas que endurecen la zona pelcida. El endurecimiento impide de forma permanente la entrada de ms espermatozoides y protege al cigoto. [3: Espacio perivitelino: espacio situado entre el vulo y la zona pelcida de los mamferos, en el que son liberados los cuerpos polares en el momento de la maduracin.]

Es comn la idea de que para fecundar a un nico ovocito se necesita un solo espermatozoide. Se sabe que es necesaria la aportacin de varios espermatozoides para poder fecundar un ovocito. Lahialurasase secreta solamente si el espermatozoide llega a la zona plucida, pero a veces hay espermatozoides que llevan a cabo la reaccin acrosmica antes de tiempo, de forma que van degradando el cido hiarulnico que rodea al ovocito, van despejando el camino a otros espermatozoides. As pues, se necesitan varios espermatozoides para llegar a fecundar un nico ovocito. Adems, el movimiento hiperactivo conjunto se cree que tambin ayuda en la penetracin en el ovocito.El bloqueo a la poliespermia se debe a la fusin de los grnulos corticales del ovocito con la membrana plasmtica[footnoteRef:4] de ste, este fenmeno de fusin permite que el contenido de los grnulos se libere al espacio perivitelino, lo que se conoce como Reaccin de Zona. La zona pelcida se altera despus de la exocitosis de los grnulos corticales, probablemente por accin enzimtica; de esta forma, los espermatozoides no son capaces de entrar o continuar atravesando la zona. [4: Membrana plasmtica o celular: estructura laminar que engloba a las clulas, define sus lmites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de stas.]

EmbriognesisDespus de haber ocurrido la fecundacin, el cigoto (previamente llamado vulo cuando el espermatozoide hace el ingreso y se ha reanudado la metafase II) comienza a experimentar una serie de sucesos como la segmentacin que son las divisiones celulares y se mantiene el tamao del huevo, se producen los blastmeros y en la gastrulacin ocurre el desplazamiento de los blastmeros, se origina la zona animal y la zona vegetal. Se originan los ejes principales: eje anterior-posterior, eje dorsal-ventral y eje lateral izquierdo-derecho. Los huevos se clasifican segn la existencia o no de vitelo (alecticos, sin vitelo, y endolecticos), segn la cantidad de vitelo (oligolecticos, si tienen cantidad mnima de deutoplasma, homolecticos o isoleuctico si el vitelo est distribuido homogneamente, mesolectico o heterolectico, su el vitelo est en una mayor cantidad y se concentra en determinadas regiones del huevo y macrolecticos si tienen gran cantidad de vitelo en todo el huevo)La activacin del huevo a partir de la fertilizacin activa una serie de eventos que resultan en el comienzo del desarrollo. Los eventos principales son los siguientes: el huevo completa meiosis, se unen los ncleos del huevo y el espermatozoide para formar un cigoto diploide, y el huevo fertilizado entra en mitosis[footnoteRef:5]. En el caso de ratones y humanos las membranas de los proncleos desaparecen antes de la unin de estos. [5: Mitosis: proceso que ocurre en el ncleo de las clulas eucariticas y que precede inmediatamente a la divisin celular, consistente en el reparto equitativo del material hereditario (ADN) caracterstico. Este tipo de divisin ocurre en las clulas somticas y normalmente concluye con la formacin de dos ncleos separados (cariocinesis), seguido de la particin del citoplasma (citocinesis), para formar dos clulas hijas.]

Proncleo masculinoEl proncleo masculino deriva de la cabeza del espermatozoide estimulado por estar inmerso en el citoplasma del oocito.1 Por va de la cabeza del espermatozoide, un set de cromosomas haploides e intensamente empaquetadas ha penetrado al citoplasma del oocito. Como respuesta a esos estmulos, se produce rupturas de la membrana nuclear que encierra al ADN, y un recambio de las protenas especializadas de tal modo que compactan el ADN por las histonas, uno de los requisitos previos a la interaccin de los genomas pronucleares. Este ADN as de condensado debe ser desatado en un paso inicial. Las protaminas que estn enredadas alrededor de las hebras del ADN se expanden y son descompuestas. Con la ayuda de enzimas y molculas del citoplasma el oocito, gradualmente se expande el proncleo paterno.Proncleo femeninoAl mismo tiempo que se forma el proncleo paterno, se genera el proncleo materno. La penetracin del espermatozoide al oocito secundario estimula el que se retome y termine la segunda meiosis. Despus de que el segundo cuerpo polar es creado, los cromosomas maternos que quedan en el oocito son rodeados por una membrana nuclear y descondensadas. El proncleo femenino no sufre tantos cambios como los que modifican al proncleo masculino. La formacin del proncleo femenino procede por medio de la descondensacin de los cromosomas maternos. Contiene adems las protenas y otros componentes requeridos por el proncleo masculino para dirigir la fusin de ambos gametos en la formacin del zigoto.

Primera semana de desarrolloEl proceso de embriognesis comienza cuando se produce la fecundacin (tambin denominada concepcin o impregnacin): elespermatozoide(gameto masculino) se une al ovolema delovocito secundario(detenido en la metafase II) o gameto femenino, se funden las membranas y las estructuras internas del espermatozoide (ncleo condensado, centrosoma del cuello) entran en el citoplasma del ovocito. A continuacin, el ncleo del espermatozoide se descondensa y forma el proncleo masculino del cigoto, y se organiza el huso mittico a partir del centrosoma espermtico. Posteriormente, el flagelo se disuelve y las mitocondrias espermticas son eliminadas, por lo que el individuo adulto tendr solamente mitocondrias de origen materno. Existen enfermedades genticas raras provocadas por el ADN mitocondrial paterno, que se dan tras la incorrecta eliminacin de las mitocondrias paternas.Final de la segunda meiosis ovocitaria (2 horas tras la fecundacin)Gracias a la entrada del espermatozoide, el ovocito fecundado (an detenido en la metafase II) reactiva la segunda meiosis y el huso mittico entra en anafase. Se extruye el segundo corpsculo polar, y el primer corpsculo recibe tambin la orden de dividirse a travs del puente citoplsmico. El huso mittico materno se disuelve finalmente en el citoplasma, y se da por concluida la meiosis ovocitaria.Aparicin de los proncleos 4 horas tras la fecundacin: el ADN de cada progenitor se organiza en un proncleo. El ncleo paterno se descondensa gracias a la liberacin y posterior eliminacin de las protaminas, tipo ms especializado de protenas que condensan la cromatina del espermatozoide. Por otro lado, las enzimas y metabolitos del citoplamas del ovocito organizan el ADN en un proncleo rodeado por una membrana nuclear. 6 horas tras la fecundacin: gracias a los microtbulos formados en el citoplasma ovocitario a partir del centrosoma paterno (pues todos los centrosomas del individuo adulto van a proceder del padre), se produce el acercamiento de los proncleos. En el interior de los proncleos empieza a organizarse el nucleolo a partir de unos cuerpos precursores. A continuacin, comienza la sntesis de ADN en ambos proncleos, que durar de 12 a 18 horas, la cual es necesaria antes de comenzar la divisin celular. 18 horas tras la fecundacin: contina la sntesis de ADN. Una vez que los proncleos adquieren su tamao mximo, el centrosoma paterno se duplica, preparndose para la divisin celular.El cigotoTras la sntesis de ADN, los proncleos no se fusionan, sino que disuelven las membranas y colocan los cromosomas en el huso mittico, dando lugar al cigoto, la primera clula, con la dotacingenticacompleta, a partir de la cual se desarrollar el embrin.Fase de segmentacinLa segmentacin es la primera etapa del desarrollo de todos los organismos multicelulares. La segmentacin convierte, por mitosis, al cigoto (una sola clula) en un embrin multicelular. 22 horas tras la fecundacin (Da 1): el huso mittico divide los cromosomas recin colocados y comienza a separarlos en la primera divisin celular, dando lugar a un embrin de 2 clulas, las cuales son totipotentes (capaces de generar un embrin completo). 48 horas tras la fecundacin (Da 2): el embrin ha sufrido una segunda divisin, por lo que se compone de 4 clulas. Los corpsculos polares ya han degenerado. 72 horas tras la fecundacin (Da 3): normalmente el embrin se compone de 8 clulas, aunque hay algunos que pueden contener desde 5 a 12 clulas. An no hay una gran actividad de los genes embrionarios. 96 horas tras la fecundacin (Da 4): el embrin sigue dividindose homogneamente, pero sus clulas comienzan a compactarse, formando la mrula: ya no se distinguen las clulas, y adems stas ya no son totipotentes, sino pluripotentes (no pueden generar un organismo completo pero pueden dar tejidos de las tres capas embrionarias). El embrin comienza su propio metabolismo gracias a la activacin de la transcripcin (sntesis de ARN). Comienzan a diferenciarse los primeros tejidos. 120 horas tras la fecundacin (Da 5): el embrin pasa del estadio de mrula al de blastocisto. El blastocisto est formado por la masa celular interna o embrioblasto (grupo de clulas compactadas que dar lugar al feto), que se sita en el interior de una cavidad llamada blastocele, la cual est cubierta por una capa epitelial, denominada trofoectodermo (clulas que darn lugar a los rganos extraembrionarios: placenta y membranas amniticas). Las clulas de la masa celular interna ya no son pluripotentes, sino multipotentes (generan un nmero limitado de lneas celulares). 144 horas tras la fecundacin (Da 6): el blastocisto aumenta considerablemente su tamao y se produce su eclosin, donde se libera de la zona pelcida. El blastocisto eclosionado necesita implantar en el tero para continuar su correcto desarrollo.