GAMETOGÊNESE

            É o processo através do qual ocorre a formação das células reprodutivas ou gametas. A gametogênese compreende a espermatogênese e a ovulogênese.

Espermatogênese: é o processo de produção dos espermatozóides, que ocorre nos tubos seminíferos, a partir de células germinativas chamadas espermatogônias, que estão situadas nas paredes dos tubos seminíferos.

                Para melhor compreensão, divide-se a espermatogênese em quatro fases ou períodos: germinativo, de crescimento, de maturação e de diferenciação ou espermiogênese.

Período germinativo: nesse período as espermatogônias (2n) dividem-se por mitose.

Período de crescimento: nesse período as espermatogônias (2n) param de se dividir, ocorrendo o seu crescimento. Após o crescimento, cada espermatogônia se transforma em espermatócito I ou primário (2n).

Período de maturação: nesse período cada espermatócito I sofre meiose. Após a 1ª divisão da meiose, cada espermatócito I produz dois espermatócitos II ou secundários (n). Os espermatócitos II, pela 2ª divisão da meiose, originam quatro novas células, as espermátides (n).

Espermiogênese: as espermátides, sem sofrer divisões, e por diferenciação celular, se transformam em espermatozóides. Os espermatozóides caem na luz dos tubos seminíferos, através dos quais chegam até o epidídimo, onde serão armazenados para posterior eliminação.

                A produção de espermatozóides começa em torno dos doze anos de idade, e continua por toda a vida, diminuindo com a idade.

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Ovulogênese: é o processo de formação dos gametas femininos, que se realiza nos ovários. A ovulogênese pode ser dividida em três períodos ou fases: de multiplicação, de crescimento e de maturação.

Período de multiplicação: esse período ocorre durante a vida embrionária, terminando em torno do 6º mês de vida fetal. O período de multiplicação inicia a partir de células germinativas primordiais (2n), que se dividem por mitose, originando as ovogônias (2n). Essas ovogônias se multiplicam por mitose, originando novas ovogônias. Algumas começam a aumentar de tamanho.

Período de crescimento: nesse período as ovogônias (2n), aumentando de tamanho, se transformam em ovócitos I (2n) ou primários. Esse período é relativamente longo, durando até o final da vida intrauterina ou logo após o nascimento.

                Ao nascer, uma menina já possui todos os ovócitos I formados em seus ovários. Todavia, a maioria deles degenera ao longo da vida da mulher.

Período de maturação: ocorre na puberdade da mulher, em torno dos doze anos. O ovócito I (2n) sofre a 1ª divisão da meiose, originando duas células de tamanhos diferentes: a maior denomina-se ovócito II (n) e a menor 1º glóbulo polar (n). O ovócito II inicia a 2ª divisão da meiose. Na espécie humana e em certas espécies animais, a 2ª divisão da meiose, que dará origem ao óvulo, pára na metáfase II, só se completando após a fecundação. Na formação do ovócito II surge o 2º glóbulo polar.

                Em algumas espécies inferiores, o primeiro glóbulo polar também pode se dividir, de modo que, ao final, se formam três glóbulos polares, todos sofrendo degeneração posterior, segundo Bailey¹.

 ¹ BAILEY, Frederick R.; COPENHAVER, Wilfred M. at alli. Bailey’s Text Book of Histology.Baltimore:The Williams & Wilkins Co.1978

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Bibliografia

SILVA JUNIOR, C., Sasson, S. Biologia. 8ª edição.São Paulo: Editora Saraiva. 1º volume.2005
JUNQUEIRA, I. C., CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 7ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 2000
CHEIDA, L. E., Biologia Integrada. São Paulo: FTD Editora. Volume único. 2003

Sites
http://www.uwyo.edu/wjm/repro/spermat.htmhttp://www.uwyo.edu/wjm/repro/spermat.htm

http://www.ibb.unesp.br/departamentos/Morfologia/material_didatico/Prof_Wellerson/Embriologia_animais_domesticos/documentos/Espermatogenese.pdf

CICLO CELULAR

                O ciclo vital celular compreende a interfase e a mitose. A maior parte da vida celular corresponde à interfase, caracterizada pela intensa atividade bioquímica, que permite a duplicação cromossômica e o crescimento celular.

INTERFASE

           

Na interfase há três períodos: G₁, S e G₂.

Período G₁: nessa etapa verifica-se a síntese de RNA e de proteínas, o que permite o crescimento da célula.

Período S: ocorre a síntese de DNA e a duplicação cromossômica.

Período G₂: reduz-se a atividade celular.

MITOSE

                Na mitose, uma célula diplóide (2n) se divide e origina duas novas células diplóides (2n). Essa divisão celular permite a reprodução de organismos unicelulares (protozoários, por exemplo) e o crescimento e regeneração dos pluricelulares.

                A mitose foi dividida em quatro fases, para fins didáticos: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

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Prófase: ocorre o aumento do volume celular e a condensação (espiralização) da cromatina, que se transforma em cromossomos. Devido à duplicação cromossômica ocorrida em S, cada cromossomo se apresenta dividido em duas cromátides (cromátides-irmãs). A membrana nuclear e o nucléolo se desintegram. Os centríolos se duplicam, envolvidos pelas fibras do áster e começam a migrar para os pólos da célula, enquanto se forma o fuso mitótico (fuso acromático). No fuso mitótico se formam dois tipos de fibras: contínuas e descontínuas. As contínuas se estendem de centríolo a centríolo; as descontínuas se inserem nos centrômeros.

Metáfase: nessa fase os cromossomos estão na região equatorial da célula, atingindo o ponto máximo de condensação, sendo vistos com maior nitidez ao microscópio óptico.

Anáfase: na anáfase os centrômeros se duplicam, permitindo a separação das cromátides-irmãs. O encurtamento das fibras do fuso arrasta os cromossomos para os pólos da célula.

Telófase: ao atingirem os pólos, os cromossomos iniciam o processo de desespiralização (volta ao estágio de cromatina), enquanto desaparecem as fibras do áster e do fuso mitótico. A carioteca se reorganiza a partir do retículo endoplasmático, assim como os nucléolos. Dessa maneira, aparecem dois núcleos, iniciando-se o processo de divisão citoplasmática, conhecido como citocinese. Na região equatorial da célula surge um estrangulamento que vai se aprofundando até dividir completamente a célula. Os processos na telófase são inversos aos que acontecem na prófase.

MEIOSE

                A meiose é um tipo especial de divisão celular em que uma célula diplóide (2n), após uma replicação do DNA, sofre duas divisões sucessivas, originando quatro células haplóides (n). É a divisão celular que ocorre na formação dos gametas (espermatozóides e óvulos).

Divisão 1 da Meiose

Prófase I: devido a sua complexidade e duração, a prófase I foi dividida em cinco estágios (leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese).

• Leptóteno: caracteriza-se pelo aparecimento dos cromossomos com pouca condensação, pois a duplicação já ocorreu na interfase. Os centríolos se duplicam e começam a migrar para os pólos da célula. Inicia-se a formação do áster. O núcleo e o nucléolo ainda são visíveis.

• Zigóteno: começa o pareamento dos cromossomos homólogos, processo chamado de sinapse, enquanto amplia-se o áster. Inicia-se a formação do fuso acromático. O nucléolo começa a se desintegrar, mas o núcleo permanece íntegro.

• Paquíteno: completa-se o pareamento dos cromossomos, que estão mais condensados e curtos. Cada par de cromossomos representa uma tétrade (quatro cromátides). Nesse estágio, durante o pareamento, pode ocorrer permuta ou “crossing-over”, nome dado à troca de segmentos entre cromátides homólogas.

• Diplóteno: os cromossomos homólogos sofrem pequeno afastamento, permanecendo ainda unidos pelos centrômeros e entrecruzados em pontos chamados quiasmas. Nesse momento o núcleo começa a se desintegrar.  

• Diacinese: a condensação cromossômica se acentua, reduzindo-se o número de quiasmas, que deslizam para as extremidades das cromátides. O fuso acromático está completamente formado; os centríolos encontram-se nos pólos da célula, enquanto que o núcleo e o nucléolo desaparecem.

Metáfase I: os cromossomos duplicados e pareados localizam-se no equador do fuso acromático (meiótico).

Anáfase I: os cromossomos homólogos se separam e começa a citocinese.

Telófase I: com os cromossomos localizados em cada pólo da célula, ocorre a formação de dois núcleos com n cromossomos duplicados. Ocorre o final da citocinese, com a formação de duas células haplóides (n). Ao final da telófase algumas células iniciam imediatamente a segunda divisão da meiose e outras entram numa rápida interfase, em que não há duplicação de DNA.

Divisão 2 da Meiose

Prófase II: os núcleos se desintegram e aparecem os fusos acromáticos, perpendiculares aos da divisão 1.

Metáfase II: os cromossomos duplicados em cromátides estão no equador do fuso.

Anáfase II: ocorre a divisão dos centrômeros e a separação das cromátides irmãs.

Telófase II: formam-se quatro células haplóides.

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ÁCIDOS  NUCLÉICOS

                Os ácidos nucléicos têm papel fundamental na síntese de proteínas e na hereditariedade. São conhecidos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico (ADN ou DNA) e o ácido ribonucléico (ARN ou RNA).

                Um ácido nucléico é formado por uma molécula de açúcar (pentose), uma base nitrogenada e um fosfato.

                A pentose pode ser a ribose ou a desoxirribose; a base nitrogenada pode ser púrica ou pirimídica. As bases púricas apresentam na molécula o núcleo purina; duas são importantes sob o aspecto biológico: a adenina (A) e a guanina (G). As bases pirimídicas possuem na molécula o núcleo pirimidina; três são importantes sob o aspecto biológico: a citosina (C), a timina (T) e a uracila (U).

                Um conjunto composto por uma base nitrogenada, um açúcar (pentose) e um fosfato é chamado de nucleotídeo.

                Podemos representar esquematicamente um nucleotídeo da seguinte maneira:

Unindo os compostos teríamos:

Quando inúmeros nucleotídeos se unem, formam um polinucleotídeo ou um ácido nucléico.

                Na molécula de RNA não existe a base timina, sendo substituída por uracila.

Nas células, o DNA existe quase exclusivamente no núcleo, embora possa ser encontrado em cloroplastos e mitocôndrias. O DNA está intimamente ligado à hereditariedade.

                O RNA pode ser encontrado tanto no núcleo quanto no citoplasma, sua função é controlar a síntese de proteínas.

                Por hidrólise enzimática os ácidos nucléicos fornecem moléculas de nucleotídeos.

             OBS.: hidrólise é a “quebra” de moléculas pela adição de água.

DNA (Ácido desoxirribonucléico)

               

No DNA a quantidade de adenina é sempre igual à de timina, e a quantidade de citosina é sempre igual à de guanina. Por este motivo concluí-se que na molécula de DNA a timina está sempre ligada à adenina, e a citosina ligada à guanina. Estas ligações são feitas através de pontes de hidrogênio.

                A molécula de DNA tem a forma de uma espiral dupla, como se fosse uma escada de cordas retorcida.

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Em 1950, analisando o DNA de várias espécies Erwin Chargaff e seus colaboradores verificaram que a quantidade de timina era sempre igual a de adenina e a de citosina era igual a de guanina. Por isso a quantidade de bases púricas ( adenina e guanina) era igual a de bases pirimídicas (citosina e timina). Esse fato pode ser resumido na chamada regra de Chargraff:  A = T, C = G,   A+G = T + C  ou  A + C = T + G

                Esta descoberta foi uma grande pista para a construção do modelo de estrutura do DNA com duas cadeias de bases emparelhadas (T com A e C com G).

A sequência das bases nitrogenadas ao longo da cadeia de polinucleotídeos pode variar, mas na sequência das bases, deve ser complementar. Por exemplo:

Numa da cadeias:                    A  T  C  G  C  T  G  T  A  C  A  T 
Na cadeia complementar:      T  A G  C  G  A  C  A  T  G  T  A

A molécula de DNA tem a capacidade de autoduplicar-se. Se duas cadeias A e B se separam, admite-se que cada uma é capaz de reedificar a cadeia que lhe é complementar. Irá se formar uma cadeia A para complementar a B e uma cadeia B para complementar a A. Assim, a cadeia inicial AB irá originar duas outras AB. Isto ocorre porque a célula possui nucleotídeos livres; por ação de uma enzima (DNA-polimerase), as pontes de hidrogênio se rompem e as cadeias de DNA separam-se.. Posteriormente, por ação de outra enzima (DNA-ligase), as novas moléculas de nucleotídeos ligam-se com as moléculas complementares já existentes na cadeia original. Dessa maneira surgem duas moléculas de DNA, derivadas da molécula-mãe.

                A autoduplicação do DNA ocorre sempre que uma célula divide-se em duas.

Tente estabelecer a sequência complementar do seguinte filamento de DNA:

                           

 C  A  T  T  A  G  C  A  A  G  T  C  A  T  A

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Abaixo, temos uma representação simplificada de como ocorre a duplicação do DNA. Em “1” está representado um pedaço da molécula de DNA.

1-       Representa duas fitas de DNA, em que as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de hidrogênio, sempre a adenina com a timina e a citosina com a guanina. As “barras laterais“ são formadas por fosfato e desoxirribose intercalados.

2-       No primeiro estágio da duplicação, as pontes de hidrogênio se rompem e as duas fitas se separam.

3-       Cada uma das fitas originais (em cinza) serve, agora, com um “molde” para a produção de fitas novas (em branco), que são formadas assim: nucleotídeos de DNA livres, que já estavam presentes na célula, se encaixam um a um nas duas fitas originais. O encaixe ocorre somente entre bases complementares; a adenina se encaixa com uma timina da fita original, e vice-versa; ocorrendo o mesmo entre citosina e guanina. Os nucleotídeos novos também se encaixam entre si, formando uma nova barra lateral, com desoxirribose e fosfato alternados.

4-       Existem, agora, duas moléculas de DNA idênticas.

OBS.: para a duplicação ocorrer, são necessárias várias enzimas.

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RNA (Ácido ribonucléico)

A molécula de RNA também é uma longa fita de nucleotídeos ligados entre si. Cada nucleotídeo é formado por 1 fosfato, 1 ribose e uma base nitrogenada: adenina, guanina, citosina ou uracila, já que no RNA não existe timina.

Nas células há três tipos de RNA, que diferem pela estrutura, peso molecular e pela função: RNA mensageiro, que leva ao citoplasma a “mensagem” genética do DNA (RNA _m); RNA ribossômico, que serve de matéria-prima para a fabricação dos ribossomos (RNA _r) e, o  RNA transportador, que captura aminoácidos dissolvidos no citoplasma, carregando-os para os ribossomos (RNA _t). Existem vários tipos de RNA transportadores, cada um para um tipo de aminoácido, por exemplo: um RNA_t transporta valina, outro transporta glicina, etc.

 A molécula de RNA é sempre formada por uma única fita, ao contrário do DNA (dupla fita).

Todo RNA é sintetizado a partir de um molde de DNA. Inicialmente as cadeias de DNA separam-se em certos locais, ficando alguns nucleotídeos livres. Em seguida, nucleotídeos de RNA, do citoplasma, formam pares com os nucleotídeos de DNA, nos locais da cadeia de DNA onde as pontes de hidrogênio foram rompidas. Forma-se, então, um fragmento de molécula híbrida de RNA-DNA.

O esquema a seguir representa a  transcrição (fabricação) de RNA pelo DNA nuclear.

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1-               Representa um trecho da molécula de DNA, constituído por duas fitas complementares, cujas bases estão ligadas entre si por pontes de hidrogênio.

2-               Primeiramente, as pontes de hidrogênio se rompem e as duas fitas se afastam uma da outra.

3-               Apenas uma das fitas de DNA funciona como “molde”. Nela, se encaixam os nucleotídeos de RNA já existentes na célula (cinza claro), que possuem a ribose como açúcar. Repare que, na adenina do DNA, se encaixa um nucleotídeo com a base uracila, exclusiva do RNA, em vez de timina, que é exclusiva do DNA. Os encaixes restantes são semelhantes aos que ocorrem na duplicação do DNA. A segunda fita de DNA permanece inativa.

4-               Uma vez produzida, a fita se destaca do “molde” de DNA e irá migrar para o citoplasma. Finalmente, as duas fitas de DNA voltam a parear.

Percebe-se, assim, que a molécula de RNA é formada por uma fita simples, e que a informação para que ela seja produzida, está contida apenas numa das fitas do DNA. Para que esse processo ocorra é necessária a presença de uma enzima especial  chamada RNA polimerase.

Bibliografia:

SILVA JUNIOR, C., Sasson, S. Biologia. 8ª edição.São Paulo: Editora Saraiva. 1º volume.2005

JUNQUEIRA, I. C., CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 7ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 2000