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Gametogénesis

La gametogénesis es el proceso a través del cual son formados los gametos. Los gametos masculinos son llamados espermatozoides, y su producción ocurre en los testículos mediante un proceso conocido como espermatogénesis. Por su parte, los gametos femeninos son denominados óvulos y estos son producidos por medio de un proceso denominado ovogénesis, que ocurre en su mayor parte en los ovarios.

Este artículo estudia la gametogénesis humana, comenzando por una revisión de algunos conceptos básicos que son fundamentales para poder entender este proceso, continuando con una discusión más específica sobre la ovogénesis y espermatogénesis.

Puntos clave sobre la gametogénesis
Definiciones Espermatogénesis: proceso de producción de los gametos masculinos (espermatozoides)
Ovogénesis: proceso de producción de los gametos femeninos (óvulos)
Conceptos básicos Células diploides: células cuyos cromosomas están organizados en pares llamados cromosomas homólogos, ej: células somáticas
Células haploides: células cuyo material genético se encuentra en cromosomas únicos, ej: gametos
Espermatogénesis Hormona liberadora de gonadotropina (GnRH, producida por el hipotálamo) → hormona luteinizante (LH, producida por la hipófisis) → testosterona (producida por las células de Leydig del testículo) → inducen el inicio de la espermatogénesis

Células:
espermatogonias → espermatocitos primarios → espermatocitos secundarios → espermátides → espermatozoides
Ovogénesis Inicio en la vida intrauterina

Células:
oogonios → oocitos primarios → ovocito secundario / cuerpo polar → óvulo (con la fecundación)
Contenidos
  1. Conceptos básicos
  2. Espermatogénesis
  3. Ovogénesis
  4. Correlaciones clínicas
    1. Aneuploidías
  5. Bibliografía
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Conceptos básicos

Antes de poder entender el proceso de formación de los gametos, necesitamos entender algunos conceptos básicos sobre la reproducción celular. El primero de estos conceptos es la diferenciación entre las células diploides y las células haploides.

El material genético presente en cada célula humana se encuentra en los cromosomas, que están ubicados en el núcleo celular. En las células diploides los cromosomas están organizados en pares, siendo estos llamados cromosomas homólogos. Así, para cada información genética presente en esas células existen dos genes, uno en cada cromosoma. Las células haploides, por otro lado, no poseen pares de cromosomas en sus núcleos, sino que cromosomas únicos, es decir, cada información genética de esas células está presente solo en un cromosoma.

Las células somáticas (no reproductoras) del organismo humano son células diploides, formadas por 23 pares de cromosomas (46 cromosomas en total). Sin embargo, los gametos son células haploides que contienen 23 cromosomas únicos. Para entender cómo las células diploides del cuerpo humano originan gametos haploides es necesario conocer algunos conceptos sobre la división celular.

Existen dos formas de división celular, la mitosis y la meiosis. En la mitosis, una célula diploide se divide en dos células hijas idénticas, conteniendo el mismo número de cromosomas que el número presente en la célula original. El resultado final son dos células diploides. Por otra parte,  en la meiosis, una célula diploide se divide en cuatro células hijas haploides. Cada uno de esos procesos diferentes de la división celular se divide en varias fases. Sin embargo, la discusión detallada sobre cada una de esas fases no representa el objetivo de este artículo.

Ilustración esquemática de la gametogénesis

Espermatogénesis

Conocer la anatomía de los testículos te ayudará a entender el proceso de la espermatogénesis. Si quieres refrescar tus conocimientos sobre este tema, revisa el siguiente video tutorial.

Los espermatozoides son las células sexuales masculinas, las cuales son producidas mediante el proceso de la espermatogénesis. Este proceso ocurre en los testículos e inicia con la pubertad. El estímulo inicial para la espermatogénesis es la influencia de la hormona liberadora de gonadotrofina (GnRH), una hormona producida por el hipotálamo, que actúa en la hipófisis, estimulando la liberación de la hormona luteinizante (LH). La LH, a su vez, actúa en las células de Leydig del testículo, estimulándolas para secretar testosterona, hormona vital en la activación de las células de Sertoli, encontradas en los túbulos seminíferos de los testículos.

Junto a las células de Sertoli, en los túbulos seminíferos, se encuentran las células germinativas precursoras de los espermatozoides, quienes son denominadas espermatogonias. Cuando las células de Sertoli son activadas por la cascada hormonal, estas inducen la proliferación de las espermatogonias a través de mitosis.

El resultado de ese proceso son dos células hijas idénticas. Una de ellas se diferenciará en un tipo celular llamado espermatocito primario, mientras que la otra continuará siendo una espermatogonia con potencial de iniciar el proceso ya mencionado nuevamente. 

Los espermatocitos primarios entran entonces en la primera fase de la meiosis, al final de la cual son denominados espermatocitos secundarios. Los espermatocitos secundarios entonces se someten a la segunda fase de la meiosis, lo que termina con la producción de cuatro células haploides llamadas espermátides. Genéticamente existen dos tipos diferentes de espermátides. Ambos tipos contienen 22 cromosomas somáticos (no sexuales) y un cromosoma sexual del tipo X o Y (la nomenclatura para cada tipo de espermátide es por lo tanto 23,X o 23,Y).

El proceso final de formación de los espermatozoides es llamado espermiogénesis, y se refiere a la diferenciación de las espermátides en espermatozoides. Durante ese proceso no ocurre ninguna división celular, sino un proceso complejo de desarrollo, que incluye:  

  • La formación del acrosoma, un organelo celular parecido a un lisosoma que contiene enzimas capaces de digerir las células de la corona radiata  y de la zona pelúcida que envuelve los ovocitos femeninos. 
  • La formación del flagelo, que crece a partir de uno de los centriolos y contiene numerosas mitocondrias alrededor de su porción proximal.
  • La elongación y condensación del núcleo celular.
  • Pérdida de la mayor parte del citoplasma, que se desprende, formando los cuerpos residuales, que son fagocitados por las células de Sertoli.

Así, los espermatozoides están formado por tres partes:

  • Una cabeza, que contiene al núcleo haploide y el acrosoma.
  • Un cuello, que forma un puente entre la cabeza y el flagelo. 
  • Un flagelo, también conocido como cola, que es la parte posterior móvil de estos gametos.

Los espermatozoides migran del lúmen de los túbulos seminíferos al epidídimo a través de  movimientos peristálticos. En este lugar son almacenados y continúan su proceso de maduración.

Puntos clave sobre la espermatogénesis
Inicio Inicio de la pubertad
Duración Disminución gradual con el avance de la edad
Fases Espermatogonia → espermatocitos primarios → espermatocitos secundarios → espermátides → espermatozoides
Genotipo de los gametos 23,X o 23,Y

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Ovogénesis

La ovogénesis, también conocida como oogénesis, se refiere a la producción de los gametos femeninos (células sexuales femeninas), que son llamados óvulos. Ese proceso ocurre en los ovarios, y al contrario de lo que ocurre con los gametos masculinos, cuya formación se inicia con la pubertad, la formación de los gametos femeninos comienza en la vida intrauterina. En este período se da una proliferación mitótica de un grupo de células llamadas oogonias, que son óvulos primordiales.

Las oogonias entonces se desenvuelven y sufren un importante crecimiento celular. Es aquí cuando pasan a ser llamadas oocitos primarios u ovocitos primarios. Tanto las oogonias como los oocitos primarios son células diploides.

Los oocitos primarios inician un proceso de división celular por meiosis, pero ese proceso es interrumpido antes de completarse, durante la profase I de la meiosis. Todo ese proceso ocurre aún en la vida intrauterina y al momento del nacimiento los oocitos primarios de las mujeres se encuentran en la fase de meiosis interrumpida. En ese momento los oocitos primarios también son conocidos como folículos primordiales. No hay producción de nuevos oocitos primarios después del nacimiento de las mujeres.

Después del nacimiento, la mayoría de los folículos primordiales van a pasar por degeneración y los demás continúan en meiosis interrumpida hasta el inicio de la pubertad. En ese momento las mujeres tienen cerca de 400.000 oocitos primarios, de los cuales cerca de 400 madurarán cada mes, durante el ciclo menstrual, sin embargo hay algunas excepciones a esa regla, como por ejemplo en los casos de gemelos dicigóticos.

La próxima fase de la ovogénesis es la continuación de la primera fase de la meiosis de los oocitos primarios. Las células hijas reciben cantidades diferentes de citoplasma, con una célula recibiendo casi todo el citoplasma y la otra siendo mucho más pequeña, con poca cantidad de este. La célula hija con menos cantidad de citoplasma es llamada cuerpo polar y sufre degeneración, mientras la célula que recibe la mayor cantidad de citoplasma es llamada ovocito secundario. Esa es la célula que será liberada del ovario para alcanzar la tuba uterina (trompa de Falopio).

La segunda fase de la meiosis ocurre solo cuando el ovocito secundario entra en contacto con el espermatozoide y da origen a otro cuerpo polar y un óvulo haploide, cuyo material genético se combinará con el del espermatozoide.

Mientras los gametos masculinos pueden poseer dos tipos diferentes de combinación cromosómica (23,X o 23,Y), todos los gametos femeninos son de tipo 23,X.

Puntos clave sobre la ovogénesis
Inicio Vida intrauterina
Duración Hasta la menopausa
Fases Oogonia→ oocito primario → ovocito secundario + cuerpo polar → óvulo (durante la fecundación)
Genotipo de los gametos 23,X

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