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Gametogenesi
Spermatogenesi ed Ovogenesi
I gameti sono particolari cellule prodotte nel processo della gametogenesi
il cui compito è di fondersi per creare lo zigote. Il corredo cromosomico
dei gameti è necessariamente aploide (n) poiché ereditano dai genitori metà
del patrimonio genetico. Se i gameti fossero diploidi ad ogni generazione si
assisterebbe ad un controproduttivo aumento dei cromosomi dello zigote,
impensabile dal punto di vista genetico ed evolutivo.
La riduzione dei cromosomi, oltretutto, ha un valore ancora più importante
se si considera che per ripristinare la diploidia i cromosomi materni ed i
cromosomi paterni vengono miscelati garantendo una variabilità genetica
utile sotto tanti punti di vista.
Avere una alta variabilità genetica, che si esprime lungo le generazioni,
vuol presentare genotipi più resistenti a fattori ambientali o anche ad
elementi virali.
I gameti sono di tipo maschile e femminile. I gameti maschili si chiamano
spermatozoi e vengono prodotti in organi particolari definiti testicoli
(gonadi maschili) mentre i gameti femminil sono definiti ovuli e sono
cellule prodotte all'interno delle ovaie (gonadi femminili). La
spermatogenesi è il processo di creazione degli spermatozoi mentre l'ovogenesi
è il processo di creazione dell'ovulo.
Le gonadi spesso definiscono il sesso dell'animale poiché, anche se questo
non è una regola, le gonadi maschili e le gonadi femminili sono presenti in
animali di sesso diverso.
Gli ermafroditi sono animali che possiedono ambedue le gonadi anche se non
le usano contemporaneamente, o quantomeno l'autofecondazione è ridotta al
minimo. La quantita di gameti prodotta nell'arco di una vita è di tipo
deterministico cioè non può essere controllata direttamente dalla volontà
degli animali e ci sono profonde differenze sulla quantità di gameti
prodotti da diverse specie animali. La donna, ad esempio, nel corso della
sua vita produce circa 400 ovuli e la fecondazione è, generalmente, singola
dato che difficilmente la donna porta avanti una gravidanza con più
di un feto. In rari casi il parto è gemellare mentre un numero di tre
piccoli è già molto raro. La femmina del merluzzo depone oltre dieci
milioni di uova e questo lascia riflettere sulla profonda diversità degli
animali del portare avanti i processi di creazione dei gametogensi.
Cosa si intende per spermatogenesi?
La spermatogenesi è il processo di creazione degli spermatozoi ed avviene
nelle gonadi maschili. E' un processo complesso nel quale avvengono
differenziazioni e mitosi di un gruppo di cellule staminali di partenza. La
cellula staminale ha il nome di spermatogonio e per mitosi si divide in due
cellule. La prima è uno spermatocita differenziato mentre la seconda, per
garantire il ricambio della base cellulare staminale, mantiene i caratteri
di spermatogonio.
Si sono avanzate altre ipotesi sulla differenziazione cellulare alcune delle
quali propongono che la cellula staminale si divide, con dei meccanismi
ancora da spiegare, o in due spermatogoni o in due cellule staminali. La
sinergia tra un tipo ed un altro di divisioni dovrebbe mantenere più o meno
costante il quantitativo di cellule staminali. Questa teoria, che vale anche
per altri sistemi dove c'è la divisione cellulare di cellule staminali, non
è molto accreditata e necessita di ulteriori riscontri scientifici.
Lo spermatocita primario è differente dallo spermatogonio ed entra
nel processo di meiosi. La prima fase è di tipo riduzionale e pertanto lo
sparmatocita primario, che è diploide, si divide in due spermatociti
secondari aploidi che, in altre parole, contengono metà del patrimonio
genetico dello spermatocita primario. Lo spermatocita secondario appena
formato è ancora in fase di meiosi e con la seconda riduzione, che non è
riduzionale dal punto di vista del patrimonio genetico, si divide in due
spermatidi.
Riassumento quanto appena detto: la meiosi dello spermatocita primario
genera due spermatociti secondari aploidi i quali, a loro volta, si dividono
per formare due spermatidi secondari ed in tutto alla fine della meiosi si
contano quattro spermatidi.
Ogni spermatidio viene poi "raffinato" all'interno della gonade
poiché non è ancora capace di sostenere gli eventi della fecondazione. La
raffinazione è da intendersi come un processo più o meno lungo, a seconda
della specie, volto a costruire e consolidare la struttura del futuro
spermatozoo che, per poter compiere il proprio lavoro, necessita di
particolari elementi non presenti negli spermatidi.
Allo stadio finale lo spermatozoo presenta una struttura particolare.
Dal punto di vista morfologico lo spermatozoo dei vertebrati e' formato da
una testa, da un corpo e da una coda flagellare. La testa possiede una
vescicola ricca di sostanze utili a digerire il breve tratto della parete
dell'ovulo e prende il nome di acrosoma. Il corpo appare privo di citoplasma
e presenta un nucleo molto evidente con dei filamenti di RNA che hanno il
compito di operare la sintesi delle proteine una volta formato lo zigote. La
coda è attaccata al corpo ed ha il compito di flettersi per generare il
movimento che serve allo spermatozoo a compiere piccoli cammini all'interno
delle vie genitali femminili o, in altri casi, nel microambiente dove viene
espulso. Per potersi muovere lo spermatozoo ha bisogno di energia che ricava
dai mitocondri sparsi nel corpo e nella coda.
Gli spermatozoi degli invertebrati possono assumere forme molto diverse e,
in alcuni casi, si discostano visibilmente rispetto allo schema
testa-corpo.coda poiché appaiono con forme particolari come quelle
tentacolate.
Cos'è l'ovogenesi?
L'ovogenesi è il processo di creazione dell'ovulo, il gamete femminile. E'
un fenomeno portato a termine nelle gonani femminili (ovaie) e si riproduce
in maniera ciclica durante un tratto della vita della femmina e
l'interruzione di questo ciclo ne determina la sterilità. Le cellule
iniziali sono gli oogoni (od ovogoni), che si dividono per mitosi.
Una prima differenziazione dell'ogonio genera l'oocita (ovocita) primario
che entra in meiosi. La meiosi riduce il corredo cromosomico dell'oocita che
da aploide diventa diploide. Tale corredo viene spartito tra le due cellule
"figlie", l'ovocita secondario e il globulo polare. Contrariamente
a quanto avviene nel processo della spermatogenesi, dove tutte le cellule
finali del processo sono attive e funzionali, il globulo polare è una
cellula che non può essere fecondata e, dal punto di vista riproduttivo,
non funzionale. Nella seconda fase della meiosi, quella non riduzionale,il
globulo polare si divide in ulteriori due globuli polari mentro l'ocita
secondario si differenzia in ootide e un ulteriore globulo polare. A questo
punto l'ovulo è quasi pronto, sebbene dal punto di vista dell'avanzamento
della meiosi si blocca in un punto ben determinato e completa tale processo
soltanto quando è prossimo ad essere espulso dal follicolo per essere
introdotto lungo le vie che portano all'utero. La fase della meiosi in cui
l'ovulo rimane bloccato, anche per molto tempo, è la prima profase e, in
altri termini, l'ovulo rimane bloccato nella profase della prima meiosi fino
al momento in cui viene espulso dal follicolo ovarico. La seconda meiosi si
compie solo dopo la fecondazione, ovvero dopo la penetrazione dello spermio
nell'ovulo.
Cosa è la vitellogenesi?
Il vitello, o tuorlo, è una sostanza liquida o leggermente solidificata
presente all'interno dell'ovulo. Dal punto di vista biochimico possiede un
carattere lipoproteico anche se, nel proprio interno, si nota la presenza di
proteine e di lipidi non associati tra loro. Il compito del vitello è
quello di fornire una iniziale riserva di energia (sotto forma di molecole)
da essere utilizzata nei primi momenti dello sviluppo. La presenza in
quantità o meno del vitello determina la classificazione delle uova ed è
direttamente collegata al tipo di sviluppo embrionale poiché uova con poca
sostanza nutritizia debbono essere rifornite dall'esterno per potersi
sviluppare.
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