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Gametogênese
Professor: Arturo Arnáez Vaella
Introdução
• O processo se inicia com a fusão do ovócito secundário e o
espermatozoide no trato reprodutivo feminino.
• Acontecem eventos importantes previamente:
gametogênese, liberação e viagem dos gametas (até a tuba
uterina).
• Após a fertilização: fixação e penetraçao do embrião no
útero (implantação).
Introdução
• Os hormônios parentais são fundamentais nas interações
entre gametas (ou embrião) e o organismo adulto.
Introdução
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
• CGP: precursores primigênios dos gametas.
• CGP têm origem extraembrionário (no dia 24 se
encontram no saco vitelino).
• CGP migram para as gônadas durante a etapa embrionária.
• Esta fase é idêntica em ambos sexos.
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
Desenho do primeiro pesquisador que identificou as CGP em tecidos extraembrionários (célula
grande na parte média inferior):
Fonte: Giovanni Coticchio, David F. Albertini, Lucia De Santis (2013). Oogenesis.
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
Fonte: Langman, J., & Sadler, T. (2012). Langman's medical embryology (12th ed.).
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
• O termo “migração” poderia não ser correto para descrever
o processo (existe controvérsia).
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
1.a fase: origem e migração das células germinativas
primordiais (CGP)
• Uma falha na localização final correta das CGP (gônadas) pode gerar
teratomas.
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
2.a fase: proliferação das CGP por mitose
• Acontece nas gônadas (mas já existe proliferação durante a migração).
• Mitose: uma célula diploide origina duas células diploides (genoma idêntico).
• Gera aumento de centenas a milhões (*) de células
* Nota: No livro em português diz “milhares”. Está errado.
2.a fase: proliferação das CGP por mitose
Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/biologia/mitose.htm
2.a fase: proliferação das CGP por mitose
Mulheres:
• Ovogônias (ou oogônias): CGP mitoticamente ativas.
• Mitose entre o 2.° e 5.° mês (gestação).
• O número de CGP chega a ≈ 7 milhões (depois não
aumenta).
• Atresia: processo contínuo (até a menopausa) de
degeneração das ovogônias.
2.a fase: proliferação das CGP por mitose
Mulheres:
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
2.a fase: proliferação das CGP por mitose
Homens:
• Espermatogônias: CGP mitoticamente ativas.
• A mitose começa na etapa embrionária mas mantêm a
capacidade de divisão durante toda a vida.
• Começando na puberdade acontecem períodos de mitose
nos túbulos seminíferos.
• As células filhas entram em meiose sincronizadamente.
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Meiose:
• As CGP são células diploides (2n). Após a meiose se
formam células haploides (1n)
• O número de cromossomos varia dependendo da espécie.
• É necessária para manter o número de cromossomas das
células somáticas dos organismos em todas as gerações.
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Fonte: http://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/4203.htm
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Meiose (fases):
• Previamente à meiose acontece a replicação do DNA (produz células 2n, 4c).
• A meiose I ou divisão reducional produz células 1n, 2c.
• Não é necessária uma nova replicação após a meiose I.
• A meiose II ou divisão equacional produz células 1n, 1c e é semelhante à mitose.
• Na metáfase I acontece o alinhamento das tétrades ou bivalentes (formadas na prófase I)
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Meiose (fonte de variabilidade genética):
• A distribuição dos cromossomos paternos e maternos nos
gametas é aleatório.
• Redistribuição adicional do material genético durante o
processo de recombinação genética (crossing-over) que
acontece na prófase I.
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Recombinação genética (crossing -over):
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgha8AB/crossing-over
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Recombinação genética (crossing -over):
• Que acontece com os cromossomos sexuais em homens?
Fonte: http://alunosonline.uol.com.br/biologia/determinacao-cromossomica-sexo.html
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Recombinação genética (crossing -over):
• Entre cromossomos sexuais X e Y acontece somente na região de homologia (região pseudoautossômica).
Quando são 2 X (mulheres) existe homologia em toda sua extensão e a recombinação ocorre igual que nos
cromossomos autossômicos.
3.a fase: Redução do número de cromossomos (meiose)
Fonte: Arq Bras Endrocrinol Metab 2008;52/5
Ovogênese ou oogênese
• É a gametogênese nas mulheres.
• É um processo muito lento (em alguns casos pode durar
até 50 anos)
• Ovócitos (ou oócitos) primários: são as ovogônias que
entraram na meiose I.
• 1.a paralisação: diplóteno da prófase I.
• 2.a paralisação: metáfase II.
Ovogênese ou oogênese
• Durante a 1.a paralisação o ovócito primário se prepara
para as necessidades de um possível futuro embrião.
• As necessidades variam dependendo da espécie.
• Em anfíbios é uma vantagem acelerar as primeiras etapas
(acumulação de vitelo, amplificação de genes que codificam
rRNA e síntese e armazenamento de RNA de vários tipos).
Ovogênese ou oogênese
Fonte: http://essaseoutras.xpg.uol.com.br/tipos-de-rna-e-funcoes-mensageiro-ribossomico-e-transportador-resumo/
Ovogênese ou oogênese
Fonte: http://www2.ibb.unesp.br/Museu_Escola/Ensino_Fundamental/Origami/Documentos/Anfibios.htm
Nota: Uma expressão mais adequada para as células liberadas pela fêmea é “ovócitos secundários”.
Ovogênese ou oogênese
• Em mamíferos também ocorre preparação durante a 1.a
paralisação, porém, não precisam tanta aceleração no
desenvolvimento (ambiente nutritivo e protegido).
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
• Então, nos mamíferos se acumula muito pouco vitelo, e a
amplificação de genes e a produção de RNA
antecipadamente é muito menor que nos anfíbios.
• O material acumulado é suficiente para as duas divisões
iniciais e finalmente o genoma do embrião assume a
direção das sínteses necessárias.
Ovogênese ou oogênese
• Outro processo importante (para muitas espécies) durante
a 1.a paralisação é a produção de grânulos corticais
(fundamental para a fertilização).
Ovogênese ou oogênese
Fonte: International Review of Cytology. 209: 117–206
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Reproductive Biology and Endocrinology. 9 (1): 149
Ovogênese ou oogênese
• Todos os ovócitos ficam paralisados no diplóteno até a
puberdade (excetuando aqueles que sofrem atresia)
• Entre a puberdade e a menopausa, 1 ovócito primário (*)
completa a meiose I em cada ciclo menstrual.
• As células filhas se denominam ovócito secundário e
primeiro corpo polar (divisão desigual). • (*) No livro diz 10 a 30 ovócitos primários mas não é exato. É verdade que entre 10 e 30 folículos começam a se desenvolver mas isso
não significa que os ovócitos primários dentro desses folículos completem a meiose I.
Ovogênese ou oogênese
• Os ovócitos secundários entram na meiose II e acontece a
2.a paralisação (metáfase II).
• Para sair do bloqueio se precisa da fertilização.
• A conclusão da meiose II produz um óvulo e um segundo
corpo polar.
• O primeiro corpo polar pode entrar na meiose II
produzindo 2 segundos corpos polares.
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Langman, J., & Sadler, T. (2012). Langman's medical embryology (12th ed.).
Ovogênese ou oogênese
Fonte: MOORE K L., PERSAUD T.V.N. Embriologia Clínica. 9ª Edição. (2012)
Ovogênese ou oogênese
• As divisões assimétricas implicam uma reorganização do fuso mitótico pela actina.
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
• Ao nascer: 2 milhões de ovócitos primários.
• Na puberdade: somente 40 mil (diplóteno).
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
• 400 são oocitados (*) (normalmente 1 em cada ciclo menstrual).
• O restante degenera dentro do ovário porém não todos ficam sem desenvolver em certa medida.
Nota: * “Oocitar” é um termo mais adequado que “ovular”.
Ovogênese ou oogênese
• Folículo: ovócito + células circunjacentes.
• Para entender o desenvolvimento do ovócito devemos considerar o folículo como uma unidade integrada.
• Embrião: ovogônias descobertas.
• Final do período fetal (entrada na meiose): cobertura parcial (folículo primordial).
• Ao nascer: uma camada completa de células foliculares da granulosa (folículo primário).
Ovogênese ou oogênese
• Zona pelúcida: membrana translúcida acelular formada na etapa de folículo
primário entre o ovócito primário e as células circunjacentes.
Fonte: http://biologia-no-vestibular.blogspot.com.br/2012/06/ufpb-reproducao-humana.html
Ovogênese ou oogênese
• Anos pre-puberdade: acontece aumento de tamanho dos
folículos primários (cresce o ovócito e aumenta o número
de células foliculares).
• Folículo secundário: mais de uma camada de células
foliculares da granulosa.
• Membrana granulosa: membrana basal que circunda as
células granulosas (é uma barreira para os capilares).
Ovogênese ou oogênese
• Teca folicular: revestimento adicional derivado do tecido
conjuntivo do ovário (estroma). Forma-se quando o
folículo tem 2 ou 3 camadas de células granulosas (folículo
secundário).
• A teca folicular se diferencia em teca interna e teca externa.
• A teca secreta o fator angiogênico (importante para a
nutrição do folículo).
Ovogênese ou oogênese
• Surgimento do antro (cheio de fluido folicular).
• O antro divide as células em células do cúmulus oophurus
e células da granulosa mural.
• Folículo terciário (ou de Graaf): Folículo em crescimento
máximo que faz pressão contra a superfície ovariana.
• A formação do folículo terciário implica que a ovulação é
iminente.
Ovogênese ou oogênese
• Poucas horas antes da ovocitação, o ovócito retoma a
meiose (pico de LH) até a segunda paralisação.
• Então a célula liberada do ovário é um ovócito secundário
paralisado na metáfase da meiose II.
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Ovogênese ou oogênese
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Espermatogênese
• Começa nos túbulos seminíferos (após a puberdade).
• Nem todas as espermatogônias entram em meiose
simultaneamente (diferença com mulheres).
• Espermatogônias tipo A: mantem o número adequado de
espermatogônia (mitose). Produzem espermatogônias tipo
B cujas descendentes (espermatócitos primários, 2n, 4c)
entram na meiose I (estimulado pelo ácido retinoico).
Espermatogênese
• A meiose I (24 dias) produz 2 espermatócitos secundários
(1n, 2c). Estás células estão conectadas por uma ponte.
• Cada espermatócito secundário entra na meiose II (8
horas) produzindo duas espermátides (1n, 1c) também
conectadas.
Espermatogênese
• Cada espermátide entra em um período de diferenciação
(espermiogênese) para se transformar em espermatozoide.
• Processo completo (desde espermatogônios até
espermatozoides): aproximadamente 64 dias.
Espermatogênese
Fonte: MOORE K L., PERSAUD T.V.N. Embriologia Clínica. 9ª Edição. (2012)
Espermatogênese Fo
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Espermatogênese
• As espermatogônias são mantidas na periferia dos túbulos
seminíferos pelas células de sustentação (de Sertoli) que
formam a barreira hematotesticular.
Espermatogênese
Túbulos seminíferos:
Fonte: JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica – texto e atlas. 12ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.
Espermatogênese
Túbulos seminíferos (estrutura):
Fonte: JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica – texto e atlas. 12ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.
Espermatogênese
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Espermatogênese
Espermiogênese:
• O núcleo se reduz e os cromossomos se condensam (troca
de histonas por protaminas).
Espermatogênese
Substituição de histonas por protaminas:
Fonte: Tollefsbol T. Transgenerational Epigenetics. 1st ed. Elsevier; 2014.
Antes da união com as protaminas, o DNA se une às proteinas de transição
que é um passo prévio necessário.
Além disso, a substituição das histonas não é total (ver
parte inferior).
Tollefsbol T. Transgenerational
Epigenetics. 1st ed. Elsevier; 2014.
Espermatogênese
Espermiogênese:
• O citoplasma flui para longe do núcleo.
• Forma- se acrossomo devido à condensação do complexo
de Golgi no extremo apical do núcleo.
• Cresce um flagelo a partir da região centriolar.
Espermatogênese
Espermiogênese:
• As mitocôndrias se organizam em uma espiral ao redor da
parte proximal do flagelo.
• O corpo residual (parte do citoplasma) é eliminado e
fagocitado.
• Normalmente até 10 % dos espermatozoides produzidos
são anormais.
Espermatogênese
Espermiogênese:
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Espermatogênese
Espermiogênese:
Fonte: JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica – texto e atlas. 12ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.
Espermatogênese
Fonte: http://diariodebiologia.com/2015/11/milhares-de-espermatozoides-liberados-na-ejaculacao-tem-defeitos-fisicos-graves-e-jamais-conseguiriam-fecundar-um-ovulo/
Alterações cromossómicas
• A não disjunção produz aneuploidia (e.g. monossomia,
trisomia).
Alterações cromossómicas
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Alterações cromossómicas
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Alterações cromossómicas
Cariograma (trisomia 21: 47, XY,+21):
Fonte: Jorde L, Carey J, Bamshad M. Medical genetics. 5th ed. Elsevier; 2016.
Alterações cromossómicas
• Se dois espermatozoides fecundam o ovócito secundário
surge a poliploidia.
Alterações cromossómicas
• Se o corpo polar não se separa adequadamente surge a poliploidia.
Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5° ed.)
Referências bibliográficas
• Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do
desenvolvimento (5° ed.). Rio de Janeiro: Elsevier/Saunders.
(Capítulo 1)