Definição de gametas
Os gametas são células reprodutivas haplóides em organismos sexualmente reproduzidos que se fundem durante a fertilização. A fertilização produz uma célula diplóide que sofre repetidas rodadas de divisão celular para produzir um novo indivíduo. Os gametas são os portadores físicos de informações genéticas de uma geração para a seguinte. Eles carregam cromossomos recombinantes produzidos no final da meiose.
Freqüentemente, as espécies que se reproduzem sexualmente têm dois tipos morfologicamente distintos de indivíduos que produzem gametas diferentes. O gameta maior produzido pela fêmea é geralmente chamado de ovo ou óvulo. O menor é o esperma. Distinções semelhantes também existem no mundo das plantas, com as gametas femininas chamadas de óvulo e o gameta masculino com o nome de pólen.
Tipos de gametas
Em muitas espécies, existem dois tipos de gametas cuja forma e função são distintas um do outro. Em humanos e outros mamíferos, por exemplo, o óvulo é muito maior que o esperma. O esperma também tem uma aparência distinta do tipo girino, com adaptações especiais para sua função principal de viajar pelo trato reprodutivo feminino e fertilizar o ovo. De maneira semelhante, o óvulo possui várias adaptações estruturais que ajudam o processo de fertilização precisa e implantação subsequente. Diz -se que espécies que têm diferenças óbvias no aparecimento de gametas exibem anisogamia.
Além disso, a maioria das espécies também é heterogamética – contendo um conjunto diferente de cromossomos em cada tipo de gameta. Nos mamíferos, o gameta feminino contém um único cromossomo X, além de 22 cromossomos somáticos. Por outro lado, o gameta masculino, o esperma, poderia levar um cromossomo X ou Y como o 23º cromossomo. Dependendo do cromossomo presente no esperma, o zigoto diplóide resultante pode ser uma fêmea (xx) ou um macho (XY). Nos pássaros, essa forma de heterogamia é revertida. As fêmeas produzem gametas que podem conter o cromossomo W ou Z e os machos produzem um único tipo de gameta.
Exemplos de gametas
Os dois gametas mais comuns são espermatozóides e óvulos. Essas duas células haplóides podem sofrer fertilização interna ou externa e podem diferir entre si em tamanho, forma e função. Algumas espécies produzem espermatozóides e óvulos dentro do mesmo organismo. Eles são chamados de hermafroditas. No entanto, a maioria dos organismos sexualmente reproduzidos tem sexos distintos, com cada um produzindo um único tipo de gameta.
Estrutura e função do esperma
Os espermatozóides humanos são células altamente especializadas que passaram por um extenso período de diferenciação.
Como mostrado na imagem, os espermatozóides contêm quatro regiões morfológicas – a cabeça, o pescoço, a peça média e a cauda. Esses termos genéricos estão de fato se referindo a diferentes organelas subcelulares que foram adaptadas para ajudar o esperma em sua função.
A ‘cabeça’, por exemplo, contém o material genético. O DNA em um esperma maduro é altamente compactado, possui atividade transcricional quase inexistente e todos os cromossomos são fortemente condensados. Eles ainda têm proteínas especiais chamadas protaminas para embalar o DNA com mais força do que as histonas. A cabeça também é cercada por uma estrutura semelhante a uma tampa contendo enzimas hidrolíticas chamadas acrossoma. As enzimas acrossomais atuam nas membranas externas do ovo, permitindo o DNA no acesso ao esperma à membrana plasmática do óvulo.
O pescoço do esperma é feito de um par de centríolos. O centríolo proximal entra no oócito durante a fertilização e até duplica dentro do zigoto. O centríolo distal dá origem a estruturas filamentosas que formam a cauda dos espermatozóides.
A cauda é feita de flagelos que permitem que essa célula viaje ao longo do trato reprodutivo feminino – do colo do útero, através do útero em direção aos tubos de Falópio onde a fertilização pode ocorrer. Essa motilidade é necessária para espécies que sofrem fertilização externa. Os flagelos espermáticos contêm um filamento axonêmico citoesquelético central, cercado por 2 bainhas fibrosas. O axonema possui um par de microtúbulos estendidos que mediam o movimento através das proteínas motoras chamadas dineína.
A energia para o movimento flagelar é fornecida por mitocôndrias organizadas em espiral na peça média tubular. Alguma energia também é derivada da glicólise que ocorre nas bainhas fibrosas do flagelo. O carboidrato necessário para glicólise, respiração aeróbica e fosforilação oxidativa é transportada para espermatozóides, tanto do sêmen quanto das membranas do muco do trato genital feminino.
O esperma não possui muitas organelas comumente vistas na maioria das células. Por exemplo, os espermatozóides não têm um retículo endoplasmático ou ribossomos, uma vez que a maioria das síntese de proteínas e lipídios é concluída durante a espermatogênese. Mesmo após um extenso período de diferenciação, no entanto, os espermatozóides precisam passar por outro processo chamado capacitação após a ejaculação, antes de se tornarem totalmente funcionais. Isso geralmente envolve alterações na membrana, ativação (e desativação) de algumas enzimas e modificações de proteínas.
Espermatogênese
Uma grande diferença entre os gametas masculinos e femininos, especialmente em humanos, é a maneira de serem produzidos no corpo. A espermatogênese começa após a puberdade nos testículos e pode continuar a longo prazo da vida útil do indivíduo, na ausência de qualquer doença ou distúrbio. O espermatozóidismo ‘células -mãe’ também conhecido como espermatogonia, pode se dividir continuamente através da mitose e gerar células que se diferenciam em espermatozóides maduros após a meiose. Cada espermatócito diplóide pode resultar em 2 células haplóides portadoras de um cromossomo X e 2 células haplóides contendo um cromossomo Y. Todos esses 4 núcleos permanecem conectados entre si através das pontes citoplasmáticas, de modo que mesmo os espermatídeos que tenham um cromossomo Y possam se beneficiar das proteínas produzidas a partir da expressão do gene do cromossomo X.
Óvulo
A célula do ovo (óvulo, plural: OVA) é a gameta feminina. Esta é geralmente uma célula não móvel. Nos pássaros, répteis, anfíbios e invertebrados, o ovo é fertilizado externamente ou o ovo é colocado antes que um novo organismo surja. Nos mamíferos, tanto a fertilização quanto o desenvolvimento embrionário acontecem dentro da fêmea.
O óvulo é produzido a partir de oogonia ou óvulo ‘células -mãe’ através de um processo chamado oogênese no ovário. O óvulo não está apenas entre as maiores células do corpo, mas também é especializado para garantir a fertilização precisa por exatamente uma célula espermática. O ovo também contém nutrientes que sustentam um zigoto crescente inicialmente. Em muitos organismos, esses nutrientes são vistos como uma gema gordurosa e uma albumina rica em proteínas. Nos mamíferos, no entanto, o ovo é implantado no útero e deriva diretamente nutrientes do corpo da mãe após as primeiras rodadas de replicação mitótica.
Membranas de proteção do óvulo
O ovo em humanos contém duas principais camadas protetoras – a corona radiata contendo células foliculares e a zona pelúcida. O radiado da corona pode ser feito de 2 ou 3 camadas de células, enquanto a zona pelúcida é uma membrana espessa clara feita de glicoproteínas. O Corona Radiata precisa ser superado enzimaticamente pelo esperma antes de atingir a Zona Pellucida. A ligação do esperma a esta membrana da glicoproteína interna induz a liberação de enzimas hidrolíticas do acrossoma. Isso medeia a fusão da membrana espermática com a membrana plasmática do ovo, facilitando a fertilização dos dois núcleos haplóides. A liberação de enzimas digestivas e as etapas subsequentes são chamadas de reação acrossomal e também provoca uma resposta das membranas do ovo. O óvulo forma uma membrana vitelina que impede a entrada adicional de qualquer outro esperma. Acredita -se também que as membranas de ovos desempenhem um papel na manutenção da especificidade das espécies durante a fertilização, impedindo que as membranas dos ovos sejam acessadas por esperma de uma espécie diferente.
Determinação sexual em pássaros
Nos pássaros (assim como alguns peixes), a fêmea produz dois tipos diferentes de ovos, pois são o sexo heterogamético. Isso significa que uma célula somática diplóide em aves adultas tem dois tipos diferentes de cromossomos sexuais. Esses dois cromossomos são chamados de cromossomos Z e W para distingui-los do sistema de determinação sexual XY. Os machos têm dois cromossomos Z e, portanto, produzem esperma, todos os quais contêm apenas um cromossomo Z. Em essência, é a composição genética do ovo que determina o sexo da prole, em contraste direto com a genética dos seres humanos e muitos outros animais.
Aneuploidia
Cada gameta haplóide deve ter exatamente metade do número de cromossomos de uma célula diplóide somática. No entanto, erros durante a meiose podem resultar em gametas com menos ou maior número de cromossomos. Quando esses gametas participam da fertilização, o zigoto resultante é aneuploide. Muitos zigotos aneuploides não são viáveis. Ou seja, eles não completam o desenvolvimento embrionário e resultam em abortos espontâneos. No entanto, às vezes a aneuploidia pode resultar em distúrbios que se tornam aparentes somente após o nascimento. O mais comum entre eles é o Trisomia 21, também conhecido como síndrome de Down. Ele surge quando um gameta haplóide carrega 2 cópias do cromossomo 21 – toda a molécula de DNA inteira ou grandes alongamentos dele.
Quando ocorre a aneuploidia do cromossomo sexual, ela pode resultar no indivíduo com mais de 2 cromossomos sexuais. Às vezes, também pode resultar em uma pessoa com apenas um cromossomo X em todas as suas células. Esses indivíduos são geralmente estéreis e suas características sexuais externas geralmente têm variação com sua composição genética interna.
Termos de biologia relacionados
- Axoneme – fios centrais de filamentos citoplasmáticos observados em organelas como cílios ou flagelos, geralmente formados por microtúbulos.
- As células foliculares – também conhecidas como células da granulosa, essas células envolvem o oócito crescente dentro do ovário e, embora ajudem o oócito a responder às pistas hormonais do corpo.
- Espermatídeos – células haplóides formadas a partir de espermatócitos através da meiose. As espermatidas passam por uma diferenciação adicional antes de se tornarem espermatozóides maduros.
- Zygote – Uma célula diplóide eucariótica formada pela fusão de dois gametas haplóides.
Questionário
1. Qual destes é uma membrana protetora em torno de um óvulo? A. ACOSOME B. MEMBRANA VITELINA C. Corona Radiata D. Todas as opções acima
Resposta à pergunta nº 1
B está correto. Mais de uma camada protetora envolve o óvulo. Enquanto a corona radiata e a zona pelúcida estão envolvidas nos processos que levam à fertilização, a membrana vitelina é necessária para evitar a polisperma – a entrada de mais de um esperma no ovo. No entanto, o Corona Radiata não é realmente uma membrana. É formado por 2-3 camadas de células foliculares. O acrossoma faz parte do esperma que contém enzimas hidrolíticas.
2. Por que os espermatozóides precisam de mitocôndrias, mas não de ribossomos? R. Eles podem adotar proteínas do ambiente externo, mas não o ATP B. As mitocôndrias são organelas maiores que podem fornecer suporte mecânico ao esperma. C. espermatozóides não sintetizam proteínas, mas geram ATP para alimentar o movimento de flagelos D. todos os acima
Resposta à pergunta nº 2
C está correto. Grande parte da síntese proteica do esperma é concluída durante o desenvolvimento e a maturação. Não há mais necessidade de ribossomos. No entanto, os espermatozóides realizam uma jornada intensiva em energia em direção ao ovo e, portanto, precisam de geração de ATP através das mitocôndrias. Alguma quantidade de glicólise também ocorre nos espermatozóides. As células espermáticas têm transportadores de glicose em suas membranas para retirar carboidratos do sêmen, bem como os tecidos internos do trato reprodutivo feminino. As mitocôndrias não fornecem suporte mecânico.
3. Por que as pessoas têm distúrbios aneuploides freqüentemente estéreis? R. Eles não podem produzir hormônios sexuais B. É difícil e altamente improvável que uma célula aneuploide possa sofrer meiose com sucesso e produzir gametas viáveis que podem sofrer fertilização C. A presença de uma membrana vitelina impede que o espermatozóides aneuploides acessem o citoplasma do ovo D. Tudo isso acima
Resposta à pergunta nº 3
B está correto. Quando alguém tem células aneuploides em todo o corpo, isso inclui a espermatogonia e a oogonia. Estes são os progenitores para todos os gametas que estão sendo produzidos no corpo. No entanto, para produzir gametas, essas células precisam sofrer meiose, que incluem duas rodadas de divisão celular. Em cada estágio, os cromossomos devem ser alinhados e depois segregados igualmente em pólos opostos da célula. Nas células aneuploides, essa segregação está repleta de dificuldade.
Última atualização em 19 de agosto de 2022