1. Gametogênese
1.1. A Gametogênese é o processo pelo qual ocorre a formação dos gametas. O gameta masculino é o espermatozoide e a sua produção ocorre nas gônadas masculinas, os testículos, por meio do processo de espermatogênese. O gameta feminino é o óvulo e o processo de formação do óvulo chama-se ovogênese. A maior parte da ovogênese ocorre nas gônadas femininas, os ovários. As gametogêneses masculina e feminina são caracterizadas por um período inicial de mitose seguidas de dois períodos de meiose (meiose I e II). Quando o gameta masculino fecunda o gameta feminino ocorre a formação de um zigoto que dará origem à um embrião e, consequentemente, um novo indivíduo.
1.1.1. Tipos de gametogênese
1.1.1.1. ESPERMATOGE ocorre no homem, mais precisamente nos testículos. Responsável pela produção de espermatozoides, esse processo inicia-se na puberdade e acontece durante toda a vida adulta. Ovogênese ou oogênese: ocorre na mulher, mais precisamente no ovário. Responsável pela produção do ovócito maduro, esse processo inicia-se antes mesmo do nascimento da mulher e é retomado na puberdade. A mulher, no entanto, não produz gametas durante toda a vida adulta: a ovogênese é interrompida quando a mulher atinge por volta dos 50 anos de idade.
1.1.1.1.1. Tanto na espermatogênese quanto na ovogênese, observamos a presença de dois processos de divisão celular: a meiose e a mitose. A mitose garante o aumento do número de células, já a meiose garante a redução do material genético do gameta. Dessa forma, na meiose, são produzidas células haploides. A redução do material genético é importante para que, no momento da fecundação, ocorra o retorno do número de cromossomos da espécie.Espermatogênese: ocorre no homem, mais precisamente nos testículos. Responsável pela produção de espermatozoides, esse processo inicia-se na puberdade e acontece durante toda a vida adulta.Ovogênese ou oogênese: ocorre na mulher, mais precisamente no ovário. Responsável pela produção do ovócito maduro, esse processo inicia-se antes mesmo do nascimento da mulher e é retomado na puberdade. A mulher, no entanto, não produz gametas durante toda a vida adulta: a ovogênese é interrompida quando a mulher atinge por volta dos 50 anos de idade.Tanto na espermatogênese quanto na ovogênese, observamos a presença de dois processos de divisão celular: a meiose e a mitose. A mitose garante o aumento do número de células, já a meiose garante a redução do material genético do gameta. Dessa forma, na meiose, são produzidas células haploides. A redução do material genético é importante para que, no momento da fecundação, ocorra o retorno do número de cromossomos da espécie.
2. Fecundação
2.1. Fecundação é o termo utilizado para denominar o processo em que o gameta masculino une-se ao feminino, o que inicia o desenvolvimento do embrião. Por envolver gametas, a fecundação é um processo observado apenas na chamada reprodução sexuada.
2.1.1. Tipos de Fecundação
2.1.1.1. FECUNDAÇÃO INTERNA: Nesse tipo, observa-se a junção do gameta masculino ao feminino no interior do corpo daquele que produz o gameta feminino. Esse é o caso dos seres humanos, espécie em que a fecundação ocorre dentro do trato reprodutor feminino. FECUNDAÇÃO EXTERNA: A fecundação externa ocorre fora do corpo, no ambiente. Esse é o caso, por exemplo, dos sapos. Nesses animais, o macho e a fêmea unem-se, o macho abraça a fêmea e ambos liberam os gametas juntos. Os espermatozoides, então, fecundam os ovos, que se desenvolvem no ambiente. O local de desenvolvimento dos ovos depende do tipo de espécie. FECUNDAÇÃO CRUZADA: Na fecundação cruzada, os gametas fecundados são originados de indivíduos diferentes. Como exemplo, podemos citar os cordados. AUTOFECUNDAÇÃO: Na autofecundação, os gametas que se fundem são produzidos pelo mesmo indivíduo. Um exemplo de autofecundação é a que ocorre com as tênias. FECUNDAÇÃO HUMANA: Nos seres humanos, a fecundação compreende o período que vai desde o encontro do espermatozoide com o ovócito até a fusão dos núcleos. Normalmente, o processo acontece na parte mais dilatada da tuba uterina, em uma região denominada de ampola.
2.1.1.1.1. Processo da Fecundação Humana
3. Núcleo Celular
3.1. Convencionalmente dividimos a célula em três partes básicas: membrana plasmática, citoplasma e núcleo.
3.1.1. Núcleo O núcleo apresenta formato variado, sendo normalmente arredondado ou alongado, com cerca de 5 a 10 μm. De uma maneira geral, cada célula apresenta apenas um núcleo, mas algumas podem ser multinucleadas, como é o caso das fibras musculares esqueléticas. Vale destacar ainda que algumas células não apresentam núcleo quando maduras (anucleadas), como é o caso dos eritrócitos. O núcleo é considerado o centro de controle das atividades da célula e também o local onde estão armazenadas as informações genéticas. As funções desempenhadas por ele só são possíveis graças à presença de DNA (ácido desoxirribonucleico) em seu interior, pois são essas moléculas que possuem genes, que, por sua vez, são responsáveis pela síntese de proteínas. Além dessas funções, é no núcleo que ocorrem a síntese e o processamento dos diferentes tipos de RNA. O núcleo é envolto por um sistema de dupla membrana chamado de carioteca.
3.1.1.1. Além das estruturas descritas, o núcleo é formado pelo nucleoplasma, também chamado de cariolinfa, que é uma solução aquosa onde estão imersos os nucléolos e a cromatina. Nessa solução também são encontradas enzimas, nucleotídeos, íons e moléculas de ATP.
3.1.2. Carioteca A carioteca, assim como a membrana plasmática, é formada por uma bicamada de fosfolipídios onde estão inseridas algumas proteínas. Essas membranas são perfuradas por pequenos poros que servem de porta de entrada e saída para algumas substâncias nucleares. Vale destacar que o fluxo não é contínuo, uma vez que nesses poros existem proteínas com o papel de garantir seletividade, controlando o que entra e o que sai da célula.
3.1.3. Cromatina No núcleo, encontra-se a cromatina, que nada mais é do que DNA associado à proteína histona e outros tipos. Há dois tipos de cromatina: a heterocromatina e a eucromatina. A primeira é muito compactada e, portanto, não realiza a transcrição dos genes. A eucromatina, por sua vez, apresenta DNA não condensado, o que permite a transcrição, podendo ser considerada, portanto, a forma ativa da cromatina.
3.1.4. É possível perceber no núcleo a presença dos nucléolos, que são formações arredondadas, densas e formadas por RNA ribossômico e proteínas. Sua função principal é garantir a produção adequada de ribossomos, organelas relacionadas com a síntese de proteínas para a célula.
4. Cromossomos
4.1. Os cromossomos são corpúsculos compactos que carregam a informação genética. Cada cromossomo é constituído por uma longa e linear molécula de DNA associada a proteínas. Essas proteínas são responsáveis por manter a estrutura do cromossomo e auxiliar no controle das atividades dos genes presentes nas moléculas de DNA. Os cromossomos estão presentes no núcleo das células eucarióticas e a sua quantidade varia em cada espécie. Na espécie humana, por exemplo, estão distribuídos da seguinte maneira:
4.1.1. Células somáticas (células não reprodutivas): 46 pares de cromossomos homólogos. Esses cromossomos presentes aos pares são semelhantes e, assim, essas células podem ser denominadas de diploides e representadas por 2n
4.1.2. Células reprodutivas, germinativas ou gametas (espermatozoides e óvulos): 23 cromossomos. Essas células unem-se no processo reprodutivo, dando origem às células somáticas com 46 cromossomos. Quando as células possuem apenas um conjunto de cromossomos semelhantes, são denominadas de haploides e representadas por n.
4.2. Os cromossomos apresentam uma região de estrangulamento denominada de centrômero ou constrição primária. De acordo com a posição do centrômero, os cromossomos podem ser classificados em:
4.2.1. Metacêntrico: centrômero na região central do cromossomo;
4.2.2. Submetacêntrico: centrômero suavemente afastado do centro;
4.2.3. Acrocêntrico: centrômero próximo a um dos polos;
4.2.4. Telocêntrico: centrômero presente em um dos polos.
4.3. Os cromossomos possuem em sua extremidade uma região com fileiras repetitivas de DNA. Essa região é denominada de telômero e tem como função proteger o cromossomo contra danos e permitir que a duplicação do DNA ocorra corretamente, sem desgastar os genes durante ciclos sucessivos de replicação. Os cromossomos aparecem em diferentes estados de condensação durante a vida da célula. Quanto mais condensados, mais visíveis ao microscópio. Eles atingem o maior nível de condensação durante o processo de divisão celular.
5. Divisão Celular
5.1. A divisão celular consiste na multiplicação de uma célula para originar outras. Ela acontece tanto nos organismos pluricelulares, que possuem dezenas de milhões de células, como nos unicelulares, que se reproduzem e geram novas células.
5.1.1. A divisão celular é uma das etapas do ciclo celular, que é um conjunto de processos que acontecem em uma célula viva. Além dela, a outra etapa é chamada de intérfase – a mais longa – que corresponde a 95% do tempo. É nela que ocorrem os fatores que propiciam a divisão celular, como a divisão dos centríolos, produção de proteínas e replicação do DNA. A intérfase é subdividida em: - Fase G1: as células aumentam de tamanho por conta da formação de organelas e iniciam o processo de sintetização de proteínas e produção de RNA. - Fase S: acontece o processo de duplicação e síntese das moléculas de DNA. - Fase G2: ocorre entre a síntese de DNA e a mitose. A denominação de fases G e S são decorrentes da abreviação das palavras “gap” (intervalo) e “sysnthenis” (síntese), em inglês.
5.1.1.1. Tipos de divisão celular
5.1.1.1.1. MITOSE Na mitose, uma célula-mãe, haploide (n) ou diploide (2n) origina duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da primeira. Ela ocorre nas células eucarióticas e possibilita, portanto, a distribuição de cromossomos e constituintes citoplasmáticos da célula-mãe entre as células-filhas. Suas principais funções são crescimento, cicatrização e regeneração de tecidos, divisões do zigoto durante o período embrionário e a formação de gametas em vegetais. Ela ocorre em quatro etapas: - Prófase: é a fase mais longa, quando os filamentos de cromatina se enrolam e diminuem de tamanho virando cromossomo. Os dois pares de centríolos se afastam em direções opostas e formam o fuso acromático. O nucléolo e a carioteca desaparecem aos poucos. O invólucro nuclear se rompe com a chegada dos centríolos aos polos e os nucléolos desaparecem. - Metáfase: os cromossomos chegam a posição mediana da célula e condensam-se ao máximo de maneira individualizada. Nesse momento, a contagem de cromossomos e a verificação das alterações estruturais é possível. Formam a Placa Equatorial por meio do alinhamento no plano equatorial. Também nessa fase o fuso acromático se desenvolve e algumas fibrilas se conectam aos centrômeros. - Anáfase: os centrômeros começam a se duplicar e as fibras do fuso, conectados aos centrômeros encurtam e puxam os cromossomos para os polos da célula. Depois da clivagem dos centrômeros, os cromatídios se separam e originam dois cromossomos independentes. - Telófase: nessa etapa as fibras do fuso desaparecem e a membrana celular se desenvolve em volta dos cromossomos de cada polo da célula e passam a existir dois números com informação genética igual. Além disso, os cromossomos se descondensam e têm início a citocinese Mitose Na mitose, uma célula-mãe, haploide (n) ou diploide (2n) origina duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da primeira. Ela ocorre nas células eucarióticas e possibilita, portanto, a distribuição de cromossomos e constituintes citoplasmáticos da célula-mãe entre as células-filhas. Suas principais funções são crescimento, cicatrização e regeneração de tecidos, divisões do zigoto durante o período embrionário e a formação de gametas em vegetais. Ela ocorre em quatro etapas: - Prófase: é a fase mais longa, quando os filamentos de cromatina se enrolam e diminuem de tamanho virando cromossomo. Os dois pares de centríolos se afastam em direções opostas e formam o fuso acromático. O nucléolo e a carioteca desaparecem aos poucos. O invólucro nuclear se rompe com a chegada dos centríolos aos polos e os nucléolos desaparecem. - Metáfase: os cromossomos chegam a posição mediana da célula e condensam-se ao máximo de maneira individualizada. Nesse momento, a contagem de cromossomos e a verificação das alterações estruturais é possível. Formam a Placa Equatorial por meio do alinhamento no plano equatorial. Também nessa fase o fuso acromático se desenvolve e algumas fibrilas se conectam aos centrômeros. - Anáfase: os centrômeros começam a se duplicar e as fibras do fuso, conectados aos centrômeros encurtam e puxam os cromossomos para os polos da célula. Depois da clivagem dos centrômeros, os cromatídios se separam e originam dois cromossomos independentes. - Telófase: nessa etapa as fibras do fuso desaparecem e a membrana celular se desenvolve em volta dos cromossomos de cada polo da célula e passam a existir dois números com informação genética igual. Além disso, os cromossomos se descondensam e têm início a citocinese
5.1.1.1.2. MEIOSE Diferentemente da mitose, na meiose a célula-mãe diploide (2n), com cromossomos duplos, dá origem a quatro células-filhas com metade do número de cromossomos da primeira a partir de duas divisões sucessivas. Ela tem as funções de formar esporos nos vegetais e gametas em animais e ocorre em oito fases. São elas: - Prófase I: nessa primeira fase os cromossomos tornam-se mais condensados e ocorre o aparelhamento dos cromossomos homólogos. O nucléolo e a carioteca desaparecem e os centríolos migram para os polos da célula para formar o fuso acromático. Esse período é subdividido em: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. - Metáfase I: a membrana celular deixa de existir e forma-se um fuso. Os cromossomos pareados se alinham no plano equatorial e os centrômeros se ligam a fibras que surgem de centríolos opostos. - Anáfase I: nesse momento os emparelhamentos se desfazem e cada cromossomo migra para um polo da célula. Os dois membros de cada bivalente se separam e se distribuem de forma independente um dos outros. Os conjuntos paterno e materno originais se separam em combinações aleatórias. - Telófase I: dois núcleos são formados a partir da descondensação do nucléolo, com metade do número de cromossomos. - Prófase II: os cromossomos se condensam novamente e acontece a duplicação dos centríolos. Também nesse momento a membrana nuclear desaparece e forma o fuso acromático. - Metáfase II: os cromossomos se encontram na região equatorial e os centríolos se preparam para se duplicarem. - Anáfase II: há uma duplicação dos centrômeros e eles são divididos em duas cromátides, que formam dois que migram para as extremidades da célula. - Telófase II: nessa última fase os cromossomos se descondensam ao chegar aos polos e formam um novo núcleo com quatro células haploides.