Ciclo celular

El ciclo celular es el perodo existente entre el final de dicha divisin y la finalizacin de la siguiente. La interfase va desde que finaliza una divisin hasta que empieza la divisin siguiente.

Categoras de clulas en relacin con su capacidad de proliferacin 1. Clulas con extrema especializacin estructural: no se dividen, no entran al ciclo celular. Algunas no se regeneran mientras otras lo hacen mediante clulas madre. Ej. neuronas, clulas musculares y eritrocitos. 2. Clulas que se dividen como respuesta a estmulos externos, como los hepatocitos o los linfocitos (por estimulacin con antgenos). 3. Clulas que siempre se dividen a un ritmo ms o menos constante al formar parte de tejidos que se renuevan: ej. las clulas sanguneas provienen de la divisin de clulas de reserva (clulas primordiales o progenitoras -eritroblastos-). 4. Clulas cancergenas que se dividen sin control: se reproducen a elevada velocidad, nunca paran. Fases del ciclo celular -Interfase Mitosis: divisin del ncleo -Divisin celular Citocinesis: divisin del citoplasma Fases de la interfase (G0, G1, S, G2) - G0: clulas que no se dividen, que no entran al ciclo celular (ej. neuronas) - G1: fase de crecimiento, sntesis de RNA y protenas (duracin variable segn el tipo de clula).

Punto de restriccin (punto de no retorno) a finales de la G1, al pasar este punto, estn destinadas a completar el ciclo celular. - S: sntesis y duplicacin del material gentico y de las histonas para la cromatina (fase ms corta). - G2: fase preparatoria para la mitosis. Hay una sntesis de todas las protenas necesarias, reestructuramiento del huso acromtico, etc. Si no tiene todas las protenas necesarias, se detiene el ciclo. Transformaciones cromosomticas durante el ciclo celular G1: clulas en reposo, material gentico en forma de cromatina, no son visibles S: duplicacin del material gentico 2n= 23 pares de cromosomas con 1 cromtida G2: cada cromosoma tendr el doble de material gentico 2n= 23 pares de cromosomas Mitosis: divisin celular. con 2 cromtidas

Experimentos de fusin celular Se usaron virus sandai, que permiten que las plasmabelas de las clulas se fusionen. - S + G1: las clulas S inducen a las G1 a que se dupliquen el material antes de tiempo siempre y cuando haya los enzimas necesarios para la replicacin. - S + G2: retarda la entrada en mitosis pero no cambia completamente la clula. - G1 + G2: no hay cambio de comportamiento significativo. - G1 + M: las G1 consensan su material gentico antes de lo normal, por lo que obtenemos cromosomas con una nica cromtida porque no ha pasado por fase condensaciones S. prematuras - G2 + M: se acelera la condensacin del cromosoma que s que tendrn dos cromtidas. - M + S: hay duplicacin y condensacin de los cromosomas antes de lo previsto.

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Factores reguladores 1. Sntesis de protenas y enzimas traduccin de genes especficas (los genes controlan el balance del CC). Control del ciclo por protenas especficas: - Protenas cdk (quinasa) transfiere un grupo fosfato de ATP a la otra protena. - Ciclinas 2. Cambios celulares: - Variaciones de iones Na+, K+, Ca2+ Interacciones clula-clula - Acidez, alcalinidad 3. Sociedad de clulas: - Factores hormonales - Variacin extracelular de iones (papel directo de las membranas) Control del ciclo celular El control lo realizan 2 grupos de protenas que trabajan en asociacin: las ciclinas y las quinasas. Las cdk actan fosforilando serianas y treoninas de las protenas diana y a ellas, se les unen las ciclinas para regular el proceso con la intervencin de otros factores. Puntos de trnsito en el ciclo celular: - Paso de G1 a S: el punto de restriccin o de no retorno est regulado por la unin de ciclinas G1 a molculas cdk. Su ensamblaje dispara la entrada en fase S. En esta fase, las ciclinas se destruyen, sintetizndose de nuevo en la fase G1 siguienteFRP (factor promotor de replicacin). - Paso de G2 a M: regulado por el FRM (factor promotor de la mitosis) que consiste en el ensamblaje de ciclinas desaminadas, ciclinas mitticas y molculas de cdk en la fase G2. La activacin de las protenas ensambladas conduce a las secuencias de fosforilaciones que inicien la entrada a la mitosis. En los mamferos, las cdk y las ciclinas son diferentes en estos 2 puntos del ciclo. La sntesis y el ensamblaje de ciclinas y cdk est regulada por diferentes seales dadas por el factor de crecimiento (polipptidos que regulan la proliferacin celular). - Paso de G2 a M: unin del factor promotor de la mitosis. Otras seales que regulan el CC Replicacin del DNA: cada regin del DNA duplicado queda marcada e impide que se replique de nuevo. Genera una seal citoplasmtica que retarda el paso a G2 hasta que todo el DNA se ha replicado. Tamao celular: la clulas crece en G1 hasta llegar a la relacin V ncleo/ V citoplasma tpica de cada tipo celular. Factores de crecimiento: son segregados por diferentes tipos celulares y se encuentran a la circulacin sangunea. Activan las seales intracelulares (promueven el ensamblaje de ciclinas y cdk) regulan la transcripcin de genes que intervienen en la 3

proliferacin celular (pro-oncogenes y genes supresores de tumores). *clulas cancergenas: la metstasis es el desplazamiento de las clulas malignas desde el tumor localizado a otros rganos de nuestro organismo.

Muerte celular Necrosis: proceso patolgico consecuencia de un desequilibrio osmtico, desencadenada despus de un mal celular externo. Proceso pasivo sin participacin de las clulas que afecta una zona ms o menos amplia del tejido. Alteraciones citolgicas: - Dilatacin del RE y de las mitocondrias - Rotura de lisosomas - Desorganizacin de ribosomas - Floculacin de la cromatina - Permeabilidad de la membrana (se altera liberando Ca 2+ y dejando entrar H2O de forma masiva- rotura osmtica celular) - Respuesta inflamatoria (clulas fagocitarias que van al tejido e ingieren y degradan los restos celulares). Apoptosis (muerte celular programada): proceso fisiolgico programado en nuestro material gentico. Es necesario para el funcionamiento del organismo ya que elimina las clulas anmalas o el exceso de clulas normales. Requiere la sntesis de nuevos mRNA o protenas. Es habitual en el desarrollo embrionario (ej. prdida de la regin interdigital en la placa mania) y tambin en la etapa adulta (recambio de epitelios, regresin de la glndula mamaria despus de la lactancia, etc.). Es esencial para el funcionamiento del sistema inmune: eliminacin de linfocitos autodestructivos (la no eliminacin causa mltiples desrdenes, como el cncer). Cambios fisiolgicos: - Fragmentacin del ADN y condensacin de la cromatina - Ncleo se descompone en varios ncleos - Fragmentacin celular (la clula va perdiendo trozos)

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Divisin celular: mitosisProceso de divisin caracterstico de las clulas somticas, cuyo objetivo es obtener clulas idnticas a las progenitoras (divisin del citoplasma y duplicacin del material gentico). PROFASEPROMETAFASEMETAFASEANAFASETELOFASECITOCINESIS Profase: 1. 2. 3. 4. Los cromosomas se hacen visibles (2 cromtidas) filamentos Condensacin y empaquetamiento Se forman cinetocoros a nivel de los centrmeros El nuclolo desaparece progresivamente

El organizador nucleolar se localiza en los cromosomas 13, 15, 21 y 22 en los humanos. Empieza a transcribirse mRNA que se localiza en el nuclolo al finalizar la telofase. Cada centriolo se duplica (diplosoma) y aparece el material pericentriolar (salen microtbulos irradiados). Las estructuras marcan el plano de divisin de la clula y generan una presin en la envoltura nuclear, haciendo que la clula se acabe rompiendo. El huso acromtico ocupar toda la clula. Los microtbulos se forman gracias a las cargas positivas y negativas (electrolitos) que atraen ms dmeros haciendo que se alarguen. Prometafase Es una etapa dinmica ya que los cromosomas estn en movimiento. 1. Rotura de la envoltura nuclear 2. Diferenciacin progresiva de los cinetocoros (son los centros organizadores de los microtbulos cromosmicos) 3. Orientacin de los cromosomas y migracin al plano ecuatorial del huso Metafase (fase esttica) 1. Se renen los cromosomas en el ecuador del huso 2. stos son los cromosomas metafsicos (mxima condensacin y situados en el plano ecuatorial) 3. Huso metafsico o Se alarga (2 semihusos e interzona separacin entre dos cromtidas-) o 3 categoras de microtbulos: Polar de un centriolo a otro Cinetocoricos del cinetocoro al centriolo 5

Libres de un centriolo a ningn punto en concreto La metafase no avanza hasta que todos los cromosomas estn en la placa ecuatorial. Anafase 1. Las dos cromtidas de cada cromosoma metafsico empiezan a separarse hacia los polos sincrnicamente 2. Se acortan los microtublos cientocricos. Se inicia la citocinesis (invaginacin citoplasmtica) 3. Alargamiento del huso y de los microtublos polares por adiccin de dmeros de dinena Telofase y citocinesis 1. La membrana plasmtica se invagina perpendicularmente a los haces de los microtubulos interzonales 2. Durante la telofase el surco incrementa y se comprime alrededor de los microtubulos interzonales gracias al anillo contrctil de actina. 3. En el final de la telofase las clulas hijas estn unidas por un puente citoplasmtico (has de microtubulos y sustancia densa). Desaparicin de anillo contrctil. 4. El puente citoplasmtico se rompe y las 2 clulas hijas se separan (persiste algn tiempo el haz de microtubulos) *Anillo contrctil: filamentos de actina unidos por puentes de filamentos de miosina Despus, se reorganizar la envoltura nuclear por los restos anteriores y el material de nueva sntesis. Ciclo de la membrana nuclear En el ciclo de la membrana nuclear la lmina nuclear (protenas) se fragmenta en prometafase y las lminas nucleares se fosforilan y desensamblan. Las lminas A y C se dispersan mientras que la lmina B permanece unida a los fragmentos de envoltura nuclear. En telofase se reconstruye la envoltura nuclear junto con las lminas nucleares. Hay determinados organismos en los que no se rompe la envoltura nuclear: - Mitosis abierta: Desaparicin de la envoltura nuclear - Mitosis cerrada: La envoltura nuclear permanece, y se encuentra todo el rato rodeando al uso y cromosomas. Diferencias entre meiosis y mitosis Mitosis Clulas somticas Corta nica 1 vez Clulas idnticas a las progenitoras: 2 clulas 2n Separacin cromosomas homlogos Meiosis Clulas sexuales Larga 2 divisiones 1 vez Clulas con la mitad de DNA: 4 clulas n Separacin de cromtidas hermanas en meiosis II. 6

Localizacin Duracin N Divisiones Duplicacin DNA Consecuencia

Importancia del entrecruzamiento en la meiosis: se obtienen cromosomas con diferentes alelos, los que permite la variabilidad. Aneuploidas Se deben a problemas en la no disyuncin de los cromosomas durante la meiosis. Durante la primera divisin: - 1 clula sin 1 cromtida (22) - 1 clula con cromtida de ms (24) Durante la segunda divisin, si las cromtidas no se separan: - 2 clulas (22) - 2 clulas (24)

Meiosis y reproduccin sexual

La meiosis es la divisin especfica de las clulas reproductoras con la intencin de crear clulas distintas a las progenitoras en cuanto a material gentico. Genera gametos (vulos y espermatozoides) con la mitad de la dotacin cromosmica para que en la fecundacin se mantenga la dotacin de la especie. Por lo tanto, los objetivos de la meiosis son reducir el material gentico a la mitad e introducir variabilidad de individuos.

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Profase I: fase ms larga, donde pasa todo lo importante. Tiene 5 etapas. Los cromosomas se hacen visibles, la cromatina se condensa y se forma el complejo sinaptinmico (empieza a formarse en el haptoteno hasta el zigoteno). Este complejo proteico permite el correcto apareamiento entre cromosomas homlogos (se produce entre genes que codifican lo mismo). Leptoteno: los cromosomas se pegan a la envoltura nuclear para facilitar el apareamiento, as estar sujetos. Se visualiza muy bien, hay una mancha que es la suma de todos los anclajes. Zigoteno: inicio del apareamiento gracias al complejo Paquiteno: apareamiento entre cromosomas homlogos completado = sinapsis. Se produce a nivel molecular la recombinacin del material gentico. Cromosomas bivalentes 2 cromosomas homlogos apareados Diploteno: desaparece el complejo sinaptinemal y hay una repulsin entre los cromosomas homlogos, que se acenta en la diacinesis. Mdulo de recombinacin: lugar donde, a nivel molecular, se produce rotura y se intercambia el material gentico entre cromatinas homlogas. Diacinesis: la repulsin se hace cada vez ms evidente y se genera la terminalizacin de los quiasmas (cuanto ms largo el cromosoma, ms lugares de recombinacin) Los cromosomas sexuales (X, Y) tambin se aparean, porque tienen una pequea regin homloga que permite apareamiento. Meiosis I: los cromosomas se mantienen unidos por los quiasmas hasta llegar a los polos (viajan unidos hasta la placa ecuatorial). Los 2 cinetocoros actan como una unidad, uniendo microtbulos hacia un solo polo. Cuando stos se cortan, se separan los cromosomas homlogos (anafase I). Hay una interfase muy corta y sin fase S. En este punto entran en meiosis II. Meiosis II: los cinetocoros actan como una unidad funcional, dirigiendo los microtbulos a polos diferentes (los cinetocoros son los responsables de la separacin y organizacin de los microtbulos.)

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Comparacin cronolgica: La profase I siempre ocupa la duracin ms larga de la meiosis. El poquiteno es la etapa ms importante (ndulos de recombinacin). El proceso de formacin de vulos dura aos, no se completa hasta la pubertad. La meiosis, en un hombre, dura 24 das (de un ratn 12 das).

OvognesisLos productores de vulos, los ovarios, se encuentran situados en los extremos de la cavidad uterina. Cada ovario est rodeado de una monocapa de clulas que se van multiplicando hasta formar varias capas alrededor de lo que ser el vulo. Folculo primordial F. primario F. secundario (envuelto por muchas capas de clulas) F. madurado (se crea la cavidad donde se acumula lquido folicular) F. maduro OVULACIN En la ovulacin, el folculo presiona contra la pared del ovario y rompe sus clulas produciendo la salida del lquido folicular con fuerza (y mediante enzimas), hacia la trompa, llevando consigo al vulo. Una vez producida, el folculo de Graff entra en proceso de regresin y se convierte en cuerpo lteo (secrecin hormonal). El vulo no tiene relacin con la sangre, ya que tiene todo lo que necesita para nutrirse. Ovognesis: Es el proceso de formacin del vulo, comienza antes del nacimiento y se detiene en el 4 mes de gestacin. En la pubertad, cada folculo madura en proceso discontnuo (un folculo por mes, y un solo ovario cada mes) hasta la menopausia (aproximadamente 50 aos). Junto con el vulo, se forman clulas con las que se elimina material gentico (los corposculos polares). Si el vulo no es fecundado, se detiene en metafase II. El vulo dura poco como clula haploide, cuando es fecundado se reestablece la dotacin diploide. El perodo fetal: Las ovogonias u oogonias (2n cromosomas, 2n cromtidas) son clulas del epitelio del ovario que se dividen por mitosis, se diferencia y aumenta de tamao para dar ovocitos primarios (2n cromosomas, 4n cromtidas). Entonces se desprende del epitelio. Estos oocitos primarios entran en la etapa S, en la que duplica el material gentico, y entra meiosis, que se detendr en el 4-5 mes de embarazo en la profase tarda (diploteno y diacinesis). 9

Hasta que se alcanza la pubertad, el oocito se encuentra en un periodo de crecimiento y acumulacin de sustancias. Despus de la pubertad Los estmulos hormonales producen que los oocitos primarios prosigan con la meiosis, produciendo una cavidad en el folculo. Al finalizar la meiosis se obtiene un primer corpsculo polar, de tamao pequeo y un oocito secundario (n cromosomas y 2n cromtidas) que contina madurando con una 2 meiosis que se detiene en la II metafase. Si el oocito secundario es fecundado por un espermatozoide, se estimula al vulo a terminar la meiosis. Crecimiento del oocito: Detenido en diploteno, recibir una estimulacin hormonal que hace que finalice la 1 meiosis, produciendo un corpsculo polar, y que se detenga en la 2 metafase de la siguiente meiosis. La divisin meitica del vulo implica una distribucin desigual del contenido citoplasmtico: -En la primera divisin: se separan cromosomas homlogos (anafase 1). -En la segunda divisin: se separan las cromtidas. (anafase II), se obtiene un segundo corpsculo polar y un vulo haploide. Factor promotor de la meiosis:

Estimulacin hormona

Citocinesis (sin fase S)

Detencin en metadase II

Cambios nucleares y citoplasmticos Son diferentes a los que ocurren en la espermatognesis. Crecimiento y acumulacin de materiales de reserva: Producidos por el ovocito Producidos por clulas foliculares: -Intensa actividad gentica. Muchos precursores de los cidos nucleicos y de las protenas del vulo las proporcionan las clulas foliculares. -Sntesis del ARNm que pasan al citoplasma para la sntesis proteica. -Las clulas foliculares de la corona radiada liberan precursores de cidos nucleicos por exocitosis, que son captados por pinocitosis por el oocito. Producidas en el hgado de la madre, y transportados va sangunea al feto (proceso descubierto con experimentos con P32 inyeccin del P32 en sangre, acumulacin -

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inicial en el hgado, despus de unas horas no se encuentra radiactividad en sangre, un poco en hgado y mucha en vulo) - Ncleo: el ncleo del vulo tiene un gran tamao por lo que tambin se llama vescula terminal. Incrementa la longitud de los cromosomas (aparicin de cromosomas plumosos que sintetizan ARNm que se acumula en el citoplasma). El tamao de los nuclolos tambin variar (est relacionado con la sntesis de ARN ribosmico fracciones ribosomales 18s, 20s, 5s son las regiones donde el ADN se est expresando, se duplica 7 veces pero no se divide, lo que es necesario para amplificar la cantidad de ribosomas y ARNm) Esquema cronolgico Zigoto hembra Nacimiento Pubertad Menopausia (fin ovognesis) La ovognesis no es un proceso continuo. El ovario ya tiene todos los vulos posibles de madurar en el momento del nacimiento y es por ello por lo que hay ms posibilidades de tener descendencia con problemas si la madre es mayor de 40 aos el vulo se habr mantenido muchsimo ms tiempo en diploteno (detenido) y por lo tanto ha podido sufrir degradacin, envejecimiento.

Espermatognesis

Este proceso se localiza en los testculos, a nivel de los tbulos seminferos (serie de tbulos superenrollados) que vierten su contenido al canal deferente. El proceso de formacin de los gametos masculinos a partir de la clula madre puede durar 2 meses. Los nios que todava no han entrado en la pubertad solo tienen una monocapa externa de clulas en los tbulos seminferos porque todava no han recibido estimulacin hormonal de la sntesis de espermatogonias. En las clulas de la lmina basal se sitan las clulas madre (espermatogonias), las cuales se dividen por mitosis y generan espermatogonias (o bien avanzan una posicin en el tbulo). Los espermatocitos primarios inician fase S (las clulas iguales se encuentran al mismo nivel del tbulo). La espermtida debe realizar la espermatognesis porque no tiene las caractersticas necesarias para su funcin. Una vez producidos los espermatozoides llegan a la luz del tbulo.

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Maduracin del espermatozoide (espermeognesis) Es el paso de espermtida a espermatozoide, cuyo objetivo es la reduccin de peso. Ncleo: se compacta. Hay una prdida de contenido de lquido nuclear; adems, las histonas se transforman en protaminas que mantienen el DNA unido. Adopta una morfologa alargada. Citoplasma: la mayora de orgnulos citoplasmticos desaparecen porque no son necesarios excepto el aparato de Golgi y mitocondrias. El ap. de Golgi se transforma en acrosoma (vescula que contiene los enzimas que rompen la membrana del vulo). Las vesculas se van agregando y se forma el grnulo preacrosmico, al cual se le unen ms vesculas. El ncleo acuoso se pierde y solo se conservan los enzimas. La vescula se distancia y queda situada extendida sobre el ncleo, sobre la cabeza de la porcin distal.(es lo que primero llega al vulo). Las mitocondrias tampoco se pierden sino que se sitan en el cuello para proporcionar la energa en forma de ATP, necesaria para el impulso del flagelo. Los centriolos tambin son importantes.

Formacin del acrosoma La clula mvil necesita energa para que el fragelo (estructura de movilidad) pueda desplazarse por lo que las mitocondrias se sitan en el primer tramo del cuello, generando ATP). Los centriolos de la espermtida cambian de posicin: el proximal se sita detrs del ncleo (por divisin) y el distal origina el flagelo. Si las mitocondrias estn mal formadas, disminuye la probabilidad de fecundacin (la fertilidad). Por lo tanto, en el primer tramo del cuello podemos encontrar muchas mitocondrias o tambin que estas se fusionen, formando una gran mitocondria especializada. El espermatozoide es una compactacin de material gentico que hace la funcin de transporte, no puede producir nada y tiene cantidad de mitocondrias y de energa limitada. La movilidad de stos solo se activa cuando son depositados en la cavidad vaginal. Los espermatozoides son diferentes segn la especie (ej. los de la rata tienen forma de gancho y tienen funcin enzimtica y mecnica). Especies diferentes no pueden fecundarse entre s ya que los enzimas no son compatibles y el vulo impide el paso del espermatozoide a su interior. Contenido enzimtico del acrosoma El contenido acrosmico permite al espermatozoide penetrar dentro del vulo, el cual est protegido por varias capas de clulas foliculares (corona radial, zona pelcida y plasmalema). - Hidrolasas cidas: -Hialuronidasa: ataca mucopolisacridos de las clulas foliculares: como l cido hialurnico. -Acrosina: disuelve la zona pelcida. -Enzimas lisosomales: peptidasas y fosfatasas. -Neuroaminidasas: actan sobre los cidos neuroamnicos de la zona pelcida, permiten el paso por las capas del vulo. El contenido enzimtico vara en los espermatozoides de las distintas especies. Su conocimiento permite el estudio de posibles inhibidores (mtodos anticonceptivos).

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Espermatognesis Proceso que, como todos los procesos clulas, viene mediado por la expresin de genes. Espermatogonia Espermatocito primario Espermatocito redondo Espermtida en elongacin Espermtida en maduracin Es al final de proceso cuando ms genes se tienen que expresar. - Contenidos del ncleo actina (se expresa para trastornar de redondo a alargado) - Contenidos del acrosoma ARNm (traduccin continua hasta la espermtida en elongacin) - Contenidos del flagelo tubulinas, protenas vaina - Contenidos de las protenas de membrana gran contenido de MP para envolver tot el espermatozoide El proceso se inicia a partir de la pubertad (y no en vida intrauterina) por estimulacin hormonal y contina hasta la muerte del individuo. ESPERMATOGNESIS OVOGNESIS Formacin ininterrumpida -Discontinuidad: cada 28 das desde la pubertad hasta la desde la pubertad menopausia. 1 mitosis en la vida intrauterina. -No existe el envejecimiento -Envejecen: en cada ovulacin madura un vulo de los que detuvieron su desarrollo en la vida intrauterina. En cada ovulacin, el vulo tiene ms tiempo y puede tener ms fallos. -Gran cantidad -Normalmente 1 vulo por ovulacin. Espermiognesis: -una ovogonia un vulo 1 Espermatogonia 4 espermtidas 4 espermatozoide inmaduros -Haplodes (x y) determina el -Haploides(X): receptor del sexo, no lo determina. sexo Por debajo del plasmalema el vulo tiene gran cantidad de vesculas: vesculas corticales que juegan un papel esencial en el bloqueo de la poliespermia. Cuando se produce la fecundaci, liberan su contenido por exocitosis a la zona pelcida (reaccin cortical= reaccin exocitosis) de modo que altera los receptores especficos de esta zona para los espermatozoides, evitando que se una ms de un espermatozoide a un mismo vulo.

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Fecundacin

Tiene lugar en el aparato reproductor femenino, concretamente en el tercio superior de las trompas de Falopio. Comienza con el depsito del esperma en la cavidad vaginal, un conducto abierto al exterior, protegido con un pH bsico que se modifica con la entrada del esperma. En la ovulacin, los estmulos hormonales producen la secrecin de moco cervical en el crvix: una sustancia viscosa con gran cantidad de leucocitos y pH alcalino, incompatible con el esperma (hace que algunos espermatozoides se queden bloqueados). Adems, este moco cervical tiene diferente fluidez segn la etapa del ciclo menstrual en el que se encuentra la mujer. Por ejemplo, pocos das antes de la ovulacin, la mucosidad es ms fluida, el pH menos cido, hay pocos leucocitos, etc. para que todo sea lo ms favorable posible. En la fecundacin hay una actividad muscular en la trompa que dirige a los espermatozoides hacia la trompa donde ha habido ovulacin: mecanismo de natacin y contracciones tumbricas. An as, hay algunos que se despistan y van hacia la otra trompa. Slo una pequea porcin de los espermatozoides llegan a situarse alrededor del vulo (un tercio de los que han entrado). Aproximacin del espermatozoide al vulo vulo en metafase con un corpsculo polar, con una capa de clulas de la corona radiada. Bajo la membrana hay unos grnulos o vesculas corticales que participan en el bloqueo de la poliespermia (entrada de ms de un espermatozoide en el vulo). Cuando el espermatozoide entre en el vulo, activa la terminacin de la segunda mitosis, con la que aparece un segundo corpsculo polar, adems, se produce un cambio en la tonalidad de la zona pelcida, ya que los grnulos corticales desaparecen en la zona de entrada y liberan su contenido a la zona entre el plasmalema y la zona pelcida. En la zona pelcida hay unos receptores especficos para enzimas de los grnulos, su reconocimiento provoca los cambios que impiden la poliespermia. Los grnulos van vertiendo su contenido, hasta el momento en el que todos los grnulos han desparecido y la membrana pasa a llamarse membrana de fecundacin, y resulta un engrosamiento de la membrana pelcida una vez que ha perdido sus receptores. Fases: -Aproximacin y contacto con clulas foliculares de la corona radiada. A la vescula acromtica aparecen poros que permiten la difusin de enzimas especficos, como la hialuronidasa (para el el cido hialurnico que une las clulas de la corona radiada). -Unin de protenas del plasmalema del espermatozoide con receptores especficos de la zona pelcida, lo que desencadena la rotura masiva del acrosoma. -Contacto con la zona pelcida. -Contacto del plasmalema del vulo: slo entra la cabeza y las mitocondrias del espermatozoide. 14

La estructura de la capa pelcida juega un papel primordial. Hay 3 glucoprotenas esenciales: - ZP3 (receptor que fija los espermatozoides): se le une un receptor. Est unida a ZP2 y formafibras que forman la zona pelcida. - ZP1: glucoprotena que une los filamentos El ZP3 activa dos procesos: 1. Reaccin cortical: fusin de grnulos corticales con el citoplasma y el contenido enzimtico que inactiva los receptores ZP3 evitando as que se puedan unir 2 espermatozoides al mismo vulo. Los grnulos se liberan en el punto de penetracin del espermatozoide, por lo que en la otra parte del vulo an no se liberan los grnulos. La reaccin cortical es generada por el vulo. La membrana pelcida cambia de nombre despus de la fecundacinmembrana de fecundacin (engruesa y se alteran los receptores). 2. Reaccin acrosmica: unin de ZP3 activa la rotura masiva y la aliberacin de los enzima Es generada por el espermatozoide.

Cambios producidos por la entrada de espermatozoides: bloqueo de la poliespermia La unin del espermatozoide al receptor de la zona pelcida provoca: -La entrada de Na+ que produce un cambio en el potencial de membrana que desencadena un bloqueo temprano de la poliespermia (menos de 5 segundos). -La fusin de la membrana del vulo y del espermatozoide, lo que genera la liberacin temporal de calcio citoplasmtico (10-40 segundos). Esto provoca: La reaccin cortical (10-50 segundos) que produce la formacin de la membrana de fecundacin y la modificacin de los receptores del espermatozoide en la zona pelcida por la accin enzimtica. Ambos efectos producen el bloqueo tardo de la poliespermia (permanente). Cambios requeridos para la biosntesis. La activacin del sistema de intercambio de Na+-H+, que regula el pH celular haciendo que disminuya la acidez (80 segundos). El cambio de pH provoca la separacin de protenas inhibidoras responsables de la pasividad del vulo hasta el momento. Esto activa la biosntesis y el transporte que permiten la divisin celular y la embriognesis. El impulso intermedio de la liberacin de calcio activa al vulo y adems vara el pH celular para permitir la sntesis. Los cambios tempranos dependientes de calcio pertenecen a la reaccin cortical. Los cambios tardos dependientes del pH permiten la sntesis de ADN (30-45 minutos). Unin Na+ Potencial de membrana BLOQUEO 1 Fusin Ca2+ Na+ - H+ Membrana de fecundacin Reaccin cortical (10-50 s) Modificacin de receptores Cambios en la biosntesis BLOQUEO TARDO

Acidez Protenas inhibidoras Activacin de la biosntesis DIVISIN CELULAR 15

Resumen: - Cambios primerizos dependientes de sodio bloqueo primario - Cambios dependientes de calcio reaccin cortical - Cambios tardos dependientes del pH sntesis de DNA (30-45 min) Cuando el centriolo del espermatozoide correspondiente entra dentro del vulo participa en la divisin. Al cabo de un da ya se ha formado la primera divisin mittica (segmentacin), el huevo se encuentra rodeado de membrana pelcida para evitar la prdida de clulas en la implantacin a las trompas y condiciona que durante la segmentacin, se hagan cada vez ms pequeas. 1 semana mrula Cuando se pueden diferenciar dos tipos de clulas, en huevo se encuentra en estado de blstula y la capa pelcida comienza a desintegrarse. Hasta aqu no hay conexin va sangunea para la nutricin, as que son las reservas acumuladas durante la maduracin del vulo las que permiten la autonoma del huevo. A los 6 das de la fecundacin se produce la implantacin a las paredes del tero. Embarazos mltiples - Dicigotos (70%): se fecundan 2 vulos distintos (diferencias fsicas, sexuales) - Monocigotos/univitelinos (30%): mismo huevo dividido, cada blstula se divide y desarrolla individualmente.

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Tcnicas de fecundacin asistidaTipos de fecundacin asistida - Inseminacin Asistida (IA) - Inseminacin con Donante (IAD) - Fecundacin in Vitro (FIV) - Fecundacin In Vitro por inyeccin intracitoplasmatica de espermatozoides (FIV- ICSI) Inseminacin artificial Consiste en depositar esperma en la cavidad vaginal, cuello uterino o cavidad uterina. En la IA el esperma puede ser: - Inseminacin Artificial Conyugal (IAC) - Inseminacin Artificial con esperma de un donante (IAD) Inseminacin artificial conyugal cuando: - Infertilidad masculina incurable - Hombre sometido a irradiacin o medicacin citostatica infertilidad - Vasectoma - Problemas de eyaculacin - Semen portador de alteraciones genticas (cromosmicas) Inseminacin artificial con donante El donante seleccionado tiene que tener caractersticas comunes a los padres: raza, color, cabello, ojos, peso, talla, Rh y grupo sanguneo. Habitualmente se hacen 3 inseminaciones/da en el periodo ovula torio. Y desde 1978: 1.000 mujeres500 nios. - 90% de xito en inseminaciones de 9 ciclos ovula torios. - 12 ciclos en el periodo mximo en el que se aplica la Inseminacin Artificia (si no hay fecundacin el problema sera de infertilidad de la mujer) Fecundacin in vitro 1959 Fecundacin In Vitro en conejos 1978 se consigue la primera Fecundacin In Vitro en humanos. Seleccin de pacientes - Obstruccin parcial o total de las trompas de Falopio (de origen diverso) - Esterilidad masculina por oligospermia (nmero insuficiente de espermatozoides pero con buena movilidad). - Incompatibilidad inmunolgica entre el moco cervical y el esperma (los espermatozoides restan movilidad en algn punto de su recorrido). - Pacientes ya muy estudiados (funcin ovrica correcta, sin alteraciones del endometrio). Tratamiento Primera Fecundacin. In Vitro: ciclos espontneos de ovulacin

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Actualmente: Tratamos a los pacientes con hormonas inductoras de la ovulacin para obtener un desarrollo folicular mltiple. Se obtiene mas de un oocito por paciente (incrementa el xito de la Fecundacin In Vitro) Seguimiento del tratamiento - (Ecografa) para controlar la madurez de los folculos - Control de hormonas en la orina o en la sangre (estado ovula torio) para estabilizar el momento de la transferencia (de los vulos fecundados a travs de un catter) Inseminacin Poner los espermatozoides en contacto con el ovulo incubado 3x105 espermatozoides/oocito 17-20 h. de incubacin Criterios de fecundacin 1. Existencia de dos pronucleos 2. Presencia de 2 corpsculos polares a. 24-38h postinseminacin se habr dividido (2 clulas) b. 38-48h (4 clulas) Transferencia Una vez iniciada la divisin (2-16 clulas) se disponen uno o varios oocitos en el tero (24-48h. despus de haberse producido la inseminacin de los oocitos) Si el embrin transferido se implanta en el endometrio el proceso tendr xito. CON ESTA TECNICA NO SE MANIPULAS LOS GAMETOS, SOLO SE POSIBILITA QUE SE ENCUENTREN. Disciplinas de aplicacin: - Investigacin Bsica - Estudios de toxicidad y mutagnesis - Aplicaciones Veterinarias - Casos de infertilidad Manipulacin de los gametos - Puncin y aspiracin de los Folculos - Identificacin de los oocitos al microscopio estereoscopico - Los pasamos a la placa y los observamos mediante microscopio invertido para clasificarlo (en base al aspecto de las clulas de la corona radiada, el acumulo, el corpsculo polar y la vescula germinas ncleo. 1. Preovular (incubacin 6-8h.) 2. Inmaduro (incubacin 22-35h.) 3. Hipermaduro o degenerado Medio de cultivo: Osmolaridad y pH similar al del tero Preparacin de los espermatozoides (Movilidad y recuento): normal 1ml. Que se centrifuga aadindose al medio de cultivo 2h y se incuba para capacitar el espermatozoide (cambios bioqumicos para atravesar la zona pelcida) Objetivo: similar algunas de las funciones del cuello uterino. Se selecciona solo espermatozoides mviles para la inseminacin. 18

Fecundacin in vitro por microinyeccin intracitoplasmtica de espermatozoide (ICSI) Ventajas: - Solo se necesita 1 gameto masculino - Proveniente de pacientes masculinos con eyaculaciones de pocos espermatozoides o de poco calidad (as se puede escoger el adecuado) o de tejido testicular. (Antes se puede recurrir a Inseminacin Artificial o a esperma donante) - Mujeres con poco suficiente. - Se puede controlar mejor el proceso de la fecundacin. - EL porcentaje de xito es de un 23% en una sola transferencia y de un 70% en 4 ciclos de transferencia. Imprenta de los padres Si tenemos 2 vulos fecundados cada uno con un pronucleo de oocito y otro de espermatozoide, si: 1. Si juntamos en uno de los vulos los 2 pronucleo de oocito y en el otro los 2 pronucleos del espermatozoide podremos tener 2 posibilidades, que salga un embrin malformado con la placenta casi normal o que salga un embrin normal. 2. Si dejamos un pronucleo de cada en cada uno de los vulos el embrin y la placenta sern normales. 3. Si dejamos uno de los pronucleos ya sea el del oocito o el del espermatozoide y le introducimos el pronucleo complementario o contrario el que esta pero derivado de vulos o espermatozoides de otro cigoto el embrin y la placenta resultante tambin sern normales. Conclusin: existen diferencias en la expresin de los mismos genes dependiendo de si proceden del vulo o del espermatozoide.

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SegmentacinEs la primera etapa del desarrollo embrionario y consiste en un conjunto de divisiones mitticas que conducen a que el cigoto se convierta en un cuerpo pluricelular y, posteriormente, se implante en la cavidad intrauterina. La segmentacin va desde la fecundacin hasta el estado de blstula. Las reservas citoplasmticas hacen posibles las divisiones. Los blastmeros segregan lquido hacia la cavidad, creando una polaridad en la clula. Se distinguen las clulas del nudo embrionario (capas germinativas del embrin) y las clulas de la pared basal, el trofoblasto (formarn la placenta). La zona pelcida desaparece al entrar en embrin en la cavidad uterina (su funcin es impedir las implantaciones tubricas y la dispersin de las clulas). Cambios qumicos durante la segmentacin -Incremento del material nuclear a expensas del material citoplasmtico. - No existe sntesis de precursores. - Se utilizan los materiales acumulados en el vulo. -Limitada sntesis de ARNm: Tratando huevos en segmentacin con actinomicina (inhibidor de la sntesis de ARNm) no se detiene la segmentacin. -Gran sntesis proteica: relacionada con la divisin celular. Si se detiene tambin lo hace la segmentacin. Histonas nucleares: necesarias para la dubplicacin de ADN. Existen reservas de su ARNm en el vulo sin fecundar. Tubulinas (microtbulos): reservas de su ARNm en el vulo. Ribonucletido redactasa: Necesario para la duplicacin del ADN. ADN polimerasa: reservas de su ARNm. Se tratan huevos en segmentacin con puromicina (inhibidor de la sntesis de protenas a partir de su ARNm) y se detiene la segmentacin. El material gentico no se expresa, el vulo se divide a partir de las reservas acumuladas desde la ovognesis a la ovulacin.

GastrulacinA partir de las clulas del nudo embrionario se forman las 3 hojas embrionarias que darn lugar a la mayora de los rganos y tejidos del organismo. Los primeros en formarse son el ectodermo y endodermo. Posteriormente, el mesodermo se originar entre ambos. La gastrulacin es un proceso que consiste en un desplazamiento de las partes del embrin para formar las tres capas germinativas: endo, ecto y mesodermo.

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Caractersticas Reordenacin de las clulas del embrin mediante movimientos morfolgicos. Disminuye el ritmo de las divisiones celulares: no todas las clulas se dividen a la vez. Cambia el tipo de metabolismo: aumentan las oxidaciones celulares al aumentar la actividad mitocondrial. Aumenta la activad nuclear para controlar la actividad de las clulas embrionarias: La influencia de cromosomas paternos se hace evidente. Se empiezan a sintetizar protenas de muchos tipos nuevos que no estaban presenten en el vulo antes de la fecundacin. Origen del mesodermo: migracin de clulas.

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Experimentos de hibridacin DNA-RNA que demuestran la expresin del genoma durante la gastrulacin: Primero se separa la doble cadena de DNA mediante cidos para obtener una monocadena. Por hibridacin, obtenemos mRNA de blstula y se lo aadimos para ver como ste se junta a las regiones especficas. Hay algunos que no se pueden hibridar porque encuentran sus sitios ocupados (por el mRNA de blstula), lo que indicara que se trata de mRNA nuevo que se produce durante la gastrulacin. Conclusin: existe un % de genes que estaban inactivos en el estado de blstula y que se activan en la gstrula.

NeurulacinLleva a la construccin del tubo neural, paralelamente a la formacin del tubo digestivo, generando polaridad en el embrin. Es una etapa del desarrollo embrionario que hace que el embrin, inducido por la notococorda, se pliegue formando el tubo neural (esbozo del SNC). Al final de la fase, el embrin se encuentra en estado de neurula. La formacin del tubo neural dura unas 10 horas e implica la participacin de microtbulos. Pasos: - Primero hay una elongacin de las clulas ectodrmicas que pasan de ser prismticas a tener una morfologa ms piramidal. - Los microtbulos polares de actina producen la contraccin celular para formar el tubo. Primero adoptan una distribucin al azar en el citoplasma y posteriormente forman haces paralelos. - Hay un plegamiento de un epitelio como consecuencia del cambio en la forma celular: se contraen los extremos externos y se dilatan los internos. - El alargamiento de los microtbulos genera un alargamiento de las clulas. - Es una induccin embrionaria: el ectoblasto, en contacto con la notocorda, genera la formacin del SNC, requiere un aumento de oxgeno y provoca la induccin. Si el ectodermo no est en contacto con la notocorda, genera piel, y si no hay un aumento del oxgeno, no hay induccin. La notocorda por s sola, tampoco induce la induccin. 21

Metabolismo - Incremento de la actividad metablica celular: aumenta el consumo de oxgeno - Aumenta la glucogenolisis: las oxidaciones de las reservas de hidratos de carbono. - Sntesis activa de cidos nucleicos y protenas con intervencin de ATP (sntesis asociada a oxidaciones mitocondriales). - Las mitocondrias aumentan su tamao y su complejidad. Aumentan las cromooxidaciones. - Aumenta la sntesis de ARNm nuevos y especficos. - La neurulacin implica la desrepresin del genoma: el avance del desarrollo embrionario pasa por la expresin diferencial del genoma.

Movimientos morfogenticos e induccin embrionariaSon los movimientos celulares durante dirigidos a dar una forma concreta; procesos responsables de la organognesis. Tienen lugar por primera vez durante la gastrulacin. Procesos responsables de la organognesis - Regulados por fenmenos de induccin (contacto entre tipos celulares) y accin hormonal, etc. - Implican movimientos morfognicos asociados a transformaciones de los epitelios embrionarios durante el desarrollo o Morfognesis primaria o Morfognesis secundaria Citodiferenciacin (un grupo de clulas especializadas) Crecimiento diferencial Se dan fenmenos de: Crecimiento celular o Multiplicativo (incremento del nmero de clulas) o Auxtico (aumento de tamao de las clulas) Destruccin construccin Segregacin: clulas que se han originado juntas despus se separan como clulas independientes. Fusin: se agregan clulas

Induccin: Transformacin de clulas embrionarias no especializadas en tejids y rganos dfinitivos. El inductor es de donde procede la induccin (SN notocorda)

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Naturaleza qumica de los inductores: Colorantes bsicos y CO2, NH3, etc.: son sustancias que actan directamente, haciendo que se libere el verdadero inductor. En 1950 Yamada y Tiedeman aislaron protenas con capacidad inductora a partir de especies anfibias: - La protena mesodermatizante acta sobre el ectoblasto de la gstrula, que dar lugar a tejido mesodrmico en presencia de la protena, y a epidermis y SN en su ausencia. - Protena inhibidora de la mesodermatizante: funcin de control. - Neuraminizante: ectoblasto, que dar lugar a clulas neuronales. Existen distintas protenas con diferentes efectos especficos durante la morfognesis, controladas por la sntesis ordenada de ARNm a lo largo de gradientes: encfalo-caudal y dorso-ventral. Existe el paso de sustancias de las clulas inductoras a las reaccionantes despresin del genoma al ncleo y sntesis de mRNA nuevos.

Procesos asociados al desarrollo embrionario 1. Morfognesis: movimientos celulares en la gastrulacin. 2. Induccin: formacin del SN 3. Determinacin: fijacin del destino final que tendr cada parte del embrin. 4. Formacin del patrn: proceso complejo que dirige la determinacin espacial correcta. Las clulas expresan su estado de determinacin y se diferencian y transforman en el tipo celular definitivo. 5. Diferenciacin 4. Formacin del patrn Patrn de formacin de extremidades La extremidad en vertebrados tiene un patrn complejo y asimtrico (la morfologa de cada extremidad responde en funcin de unos ejes de polaridad determinados) que permite el cambio de formas dorso-ventrales. Responde a la informacin posicional que funciona como un sistema de coordenadas tridimensionales. Los ejes de polaridad estn determinados por la siguiente secuencia: - Antero-posterior (pulgar-meique) - Dorso-ventral (superficie superior e inferior de la mano). - Proximal-distal Hay determinados genes que empiezan a expresarse en determinadas zonas de la extremidad. A medida que la extremidad es ms completa, mayor es el nmero de genes que participan. En la formacin de la extremidad tambin interviene la cresta apical (ectodermo) que se encuentra en la zona central del esbozo o mun de la extremidad. La muerte celular en la sta crea un surco, la apoptosis en los espacios interdigitales provoca la separacin de los dedos. Imprenta digital: formacin de las huellas dactilares en las yemas de los dedos. Son defectos digitales, resultado de fenmenos incorrectos.

Fenmenos intercelulares

Fenmeno intracelular

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Patrn del desarrollo vertebral: Primero se marca el eje cfalo-caudal a partir del tubo neural y despus empieza la expresin diferencial (detallacin del patrn). 5. Diferenciacin Es la especializacin estructural y funcional de clulas individuales. Pasar por la activacin diferencial de genes, lo que produce la aparicin de caracteres bioqumicos y citolgicos distintos (lo que permite separar y clasificar los tipos celulares del organismo). Ejemplo de diferenciacin celular: Una clula hematopoytica puede diferenciarse en un eritroblasto que dar lugar a un eritrocito, responsable del transporte de oxgeno acoplado a la hemoglobina, o puede diferenciarse en una clula precursora de un glbulo blanco, que dar leucocitos. Determinacin: predisposicin gentica de una clula para sufrir una diferenciacin. Diferenciacin: restriccin progresiva de las potencialidades de la clula para dar otros tipos celulares diferentes.

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