Para que se pueda llevar a cabo la fecundación es necesario que existan dos células sexuales, el óvulo y el espermatozoide. Ambos gametos deben atravesar un proceso biológico conocido como gametogénesis la cual consiste en en dos divisiones meióticas sucesivas.
Debemos recordar que todo inicia en las gónadas masculina y femenina, los testículos y los ovarios respectivamente. ¿Qué es una gónada? Es una glándula mixta con dos funciones una exocrina y otra endocrina. La primera es producir hormonas sexuales para verterlas directamente a la sangre y la segunda es producir las células sexuales. Para el caso del espermatozoide el proceso específico de meiosis se llama espermatogénesis y para el caso del óvulo ovogénesis.
La espermatogénesis inicia en una célula diplode (2n=46) llamada espermatogonia. Enseguida estas células crecen y dan lugar a los espermatocitos primarios. Estos espermatocitos sufren la primera división meiótica y producen dos espermatocitos secundarios con características haploides (n=23). Estos sufren la segunda división meiótica y producen cuatro células llamadas espermátidas, que también son haploides. Finalmente estas células producen cuatro espermatozoides en un proceso llamado diferenciación celular.
Por otro la ovogénesis se inicia durante la gestación, con la producción de miles de ovocitos primarios, los que duermen en los ovarios hasta la pubertad. En ese momento gracias a la acción hormonal,los ovocitos primarios maduran y se encuentran listos para ser fecundados. Todo inicia en una célula diploide llamada ovogonia que crece y produce un ovocito primario diploide. Enseguida se inicia la primera división meiótica y se producen un ovocito secundario haploide y un un cuerpo polar. El ovocito secundario entra en la segunda división meiótica y se producen una ovotidia u óvulo y tres cuerpos polares.
La
fecundación es la unión del gameto
masculino (espermatozoide), el cual es haploide, con el gameto femenino
(óvulo), el cual también es haploide. Con esta unión se produce una nueva
célula llamada cigoto, la cual ahora es diploide. La unión es por anisogamia es
decir, dos gametos de diferente tamaño.
Para ello es necesario que se produzca la copulación o coito que
consiste en la introducción del pene en la vagina y la posterior eyaculación o
expulsión del semen. El semen será depositado
en la vagina, atravesará el útero y llegará a las trompas de Falopio.
Aproximadamente a los dos minutos de una eyaculación en el interior de la
vagina, los espermatozoides alcanzan la porción final de las trompas. Sin
embargo, de los cientos de miles de espermatozoides, solamente unos pocos
llegarán hasta el óvulo y solamente uno podrá atravesar la membrana plasmática del óvulo y
producirse la fecundación.
Todos los demás espermatozoides son destruidos en el viaje. La razón de
producirse millones de espermatozoides es para garantizar que, al menos uno,
pueda alcanzar el óvulo.
Características de los gametos.
El óvulo es una célula esférica muy grande e inmóvil. De adentro hacia
afuera se localiza:
1.Citoplasma. Ahí están el
núcleo (haploide), ARN, ribosomas, aparato de Golgi y mitocondrias nadando en
proteínas llamadas vitelinas.
2.Membrana plasmática. Rodea
al citoplasma y presenta numerosas microvellosidades a su alrededor.
3.Zona pelúcida. Capa
elástica y transparente formada por glucoproteínas e involucrada en el
reconocimiento del espermatozoide.
4.Corona radiada. Formada
por varias capas de células foliculares.
El espermatozoide
es una célula alargada muy pequeña con un núcleo haploide y un sistema de
propulsión para trasladar el núcleo. Parte de la cabeza constituye la vesícula
acrosómica que contiene enzimas que digieren proteínas y carbohidratos
complejos y son usadas para degradar y atravesar la cubierta externa del gameto
femenino. El centriolo produce un largo flagelo que le da el movimiento. Las
mitocondrias se reúnen en torno al flagelo.
Un varón fértil eyacula un mínimo de 20 millones de espermatozoides por
mililitro y no más de 200 llegarán al tercio externo de la trompa de Falopio
para intentar interactuar con el óvulo. Por otro lado, el tamaño del folículo
tiene relación con la calidad del óvulo, y esto tiene repercusiones para que se
produzca o no la fecundación.
Transporte de los gametos
Hacia la mitad del ciclo menstrual el folículo aumenta de tamaño y en
ese momento termina la meiosis I, comenzando la meiosis II, la cual se detiene
en metafase II por lo que se expulsa e realidad un ovocito secundario que sale
del ovario y es recogido por las fimbrias de las trompas de Falopio. Ya en la
trompa se dirige hacia el útero, en el que debería implantarse. Los primeros
movimientos del tercio externo de la trompa se producen por contracciones del
músculo liso de la trompa. El transporte del ovocito al principio es lento;
aproximadamente se tarda unas 72 horas en atravesar el tercio externo de la
trompa. Posteriormente el transporte es más rápido, ya que en alrededor de 8
horas el ovocito recorre el resto de las trompas. Por tanto, aproximadamente 80
horas después de la ovulación el ovocito se asoma al útero.
Con
la eyaculación los espermatozoides atraviesan rápidamente el aparato genital masculino
y se mezclan con secreciones de la vesícula seminal y de la próstata. Los
espermatozoides se depositan en la parte alta de la vagina enfrentándose a su
pH ácido y a la presencia de mucina. Para solucionar estos problemas el líquido
seminal actúa como neutralizante durante un tiempo y la mucina recoge agua para
hacerse más fluida, lo que deben aprovechar los espermatozoides para atravesar
la vagina. Una vez que atraviesan el útero, llegan a las trompas de Falopio. Se
sabe que los espermatozoides son atraídos hacia el ovocito por sustancias
segregadas por las células foliculares.
Para que se produzca
la fusión de los gametos, el espermatozoide sufre una reacción de capacitación que
tarda entre 5 y 6 horas dentro del aparato reproductor femenino. Esta
capacitación supone un aumento en el metabolismo del espermatozoide y de su
movilidad coordinada por la entrada de iones bicarbonato (HCO3-)
de la vagina. La capacitación es necesaria para que el espermatozoide pase la
zona pelúcida del óvulo.
Etapas de la fecundación
1.Penetración del espermatozoide en el
óvulo. El
espermatozoide atraviesa la corona radiada del ovocito solo por movimiento
flagelar, llegando a la zona pelúcida se produce la reacción acrosómica, la
cual consiste en verter el contenido del acrosoma del espermatozoide a su
exterior y quedando así fuertemente unido a la zona pelúcida.
Tras la
rotura del acrosoma se expone una proteína esencial para la unión del
espermatozoide y del óvulo, así como para la fusión de sus membranas. Una vez
que el espermatozoide cruza la zona pelúcida contactará con la membrana
plasmática y se fusionará con ella.
Una vez que se
produce este fenómeno, tendrán que tener lugar una serie de procesos que eviten
el fenómeno de la polispermia (penetración de más de un espermatozoide en el
óvulo en la fecundación).
Mecanismos para evitar la polispermia:
1) Bloqueo primario donde se
despolariza la membrana plasmática y, 2) Reacción cortical donde aumenta la concentración
de calcio (Ca++) liberando enzimas que hacen impermeable la zona
pelúcida a más espermatozoides.
Cuando el espermatozoide entra en contacto con la membrana plasmática
del ovocito, rápidamente las microvellosidades vecinas se alargan y rodean al
espermatozoide, asegurando que permanezca fuertemente unido, de manera que
pueda fusionarse con el ovocito. Tras la fusión, el espermatozoide entero es
atrapado por la cabeza y las microvellosidades del ovocito se reabsorben.
2. Anfimixia. Supone la reunión de los dos lotes de
cromosomas para formar uno solo. Cuando entra el espermatozoide, el óvulo, que
estaba detenido en metafase II, termina el proceso de meiosis II expulsando los
cuerpos polares. Entonces, los dos pronúcleos comienzan a moverse hacia el
centro de la célula.
Al llegar al
centro de la célula los dos pronúcleos se interdigitan sin romper sus membranas
nucleares. En este momento, los centriolos del espermatozoide se duplican y se
colocan en los polos celulares. Se inicia pues, la primera división mitótica
del cigoto. La mitosis irá progresando hasta llegar a la citoquinesis, etapa en
la que cigoto se dividirá en dos células hijas, que serán los primeros
blastómeros (célula del embrión que todavía no se ha diferenciado).