Aparato Reproductor 1. Concepto de reproducción y tipos La reproducción es el proceso biológico mediante el cual se obtienen nuevos individuos de una especie determinada. En este proceso, como vimos al definir célula, la célula va a ser la unidad reproductora – aunque en algunos casos sea una agrupación de células- en los seres vivos. Hay dos grandes tipos de reproducción: La asexual y la sexual. La reproducción asexual. En esta reproducción no intervienen gametos, es decir células haploides obtenidas por meiosis. De un solo individuo, se separa una unidad reproductora constituida por una célula o por un grupo de ellas que dará lugar, tras un desarrollo, a un duplicado del progenitor en el que se mantiene la genética exacta de este. Existen varias modalidades de reproducción sexual, veamos algunas de ellas: Bipartición. Se da en organismos unicelulares, por ejemplo en las bacterias. En ellos la unidad reproductora es está constituida por la propia célula, que es el individuo en cuestión. En realidad es una simple mitosis del núcleo celular seguido del reparto citoplasmático. Gemación. En individuos unicelulares, como las levaduras, en realidad, es una bipartición en la que el reparto del citoplasma no es equitativo. En organismos pluricelulares –en muchos vegetales y en animales como las esponjas o corales- , la unidad reproductora es un grupo de células que se desarrolla del cuerpo del progenitor, una yema, que dará lugar a un nuevo individuo. La yema en ocasiones acaba desprendiéndose del progenitor y se establece como un individuo independiente, o bien permanece adherido al organismo progenitor y se convierte en un miembro, más o menos independiente, de una colonia. Escisión o fragmentación. En este caso no es un grupo de células que se desarrollan del cuerpo del individuo, en este caso un individuo se fracciona en varios trozos, teniendo cada trozo la capacidad de desarrollar el resto, que le falto, del individuo original. Un ejemplo de esta reproducción podemos verla en algunas algas y gusanos planos (planarias). Esporulación. Una célula, del individuo progenitor, divide su núcleo por mitosis en una serie sucesiva de divisiones, seguidamente cada núcleo hijo se rodea de una pequeña porción de citoplasma y se aísla con una membrana en el interior de la célula original. Estas células, formadas en el interior de la célula original, se denominan esporas, y son liberadas al exterior al romperse, finalmente, la membrana plasmática de la célula original. Estas esporas se desarrollan, en condiciones favorables, dando lugar a nuevos individuos. Esta modalidad de reproducción podemos encontrarla en individuos unicelulares denominados esporozoos, y en algún momento del ciclo vital de hongos y plantas, pues suelen alternarla con reproducciones sexuales. La reproducción sexual. En esta reproducción intervienen gametos, células haploides obtenidas por meiosis. El individuo se formará por la unión, y desarrollo posterior, de dos gametos. Es decir, en la reproducción sexual las unidades reproductoras son los gametos, son necesarios dos progenitores y los descendientes no son genéticamente exactos a ninguno de ellos. La mayoría de los organismos pluricelulares se reproduce mediante reproducción sexual. No obstante, en muchos de ellos se alternan ambos modos de reproducción, sexual y asexual, como sucede en plantas, hongos y un pequeño número de animales inferiores. En la reproducción sexual podemos distinguir cuatro etapas, la primera es la formación de los gametos – gametogénesis-, la segunda es la unión de las gametos –fecundación- y la tercera la multiplicación por mitosis y especialización celular par formar un nuevo individuo -el desarrollo embrionario-, y la cuarta, el desarrollo posembrionario, que comienza después del parto. Esta cuarta etapa puede ser directa, es decir, un simple proceso de crecimiento hasta llegar al estado adulto, o indirecta, donde hay verdaderos cambios o metamorfosis, al pasar desde un estado de larva, con una morfología y fisiología diferente a la que tendrá cuando sea adulto. Por lo general en cada especie, con reproducción sexual, hay dos tipos de individuos, masculino y femenino, pues dan lugar a dos tipos de gametos, es decir, existen individuos con gónadas –órganos - 1 - 420307235.doc donde se obtienen los gametos- masculinas o testículos, que dan lugar a gametos denominados espermatozoides, y con gónadas femeninas u ovarios, que dan lugar a gametos denominados óvulos. Existen algunos casos especiales Hermafroditismo y Partenogénesis. de reproducción sexual que citaremos a continuación: Hermafroditismo. Como hemos citado anteriormente, por lo general, existen dos tipos de individuos según posean gónadas masculinas o femeninas. Es decir, los sexos están separados en individuos distintos, siendo, además, frecuente el dimorfismo sexual, o diferencia morfológica, lo que llamamos caracteres primarios masculinos y femeninos, entre individuos de uno y otro sexo. Sin embargo, en algunas especies los individuos son portadores de ambos tipos de gónadas y pueden producir los dos tipos de gametos, a estas especies se las denomina hermafroditas. Es típico de los vegetales, de los anélidos –gusanos anillados- y del grupo de los moluscos denominados gasterópodos, los caracoles. En ellos puede haber autofecundación, pero generalmente se evita y la fecundación es cruzada, entre dos individuos. Partenogénesis. Es destacable en algunos insectos y crustáceos, consiste en el desarrollo de un individuo a partir de un óvulo que no ha sido fecundado. Suele darse esporádicamente, en estos individuos cuando se quedan aislados, o bien regularmente formando parte de su ciclo vital o biológico. 2. Formación de gametos: Gametogénesis El proceso de formación de gametos se denomina gametogénesis –espermatogénesis y oogénesis u ovogénesis, según sean espermatozoides u óvulos respectivamente-, y en los vertebrados superiores se desarrolla en varias fases: Fase de proliferación o multiplicación. Las células generativas se dividen por sucesivas mitosis para formar células diploides (2n), denominadas espermatogonias y oogonias, progenitoras de los futuros gametos. Fase de crecimiento. Las espermatogonias y oogonias, sin más, crecen y se desarrollan pasando a denominarse espermatocitos y oocitos de primer orden, todavía diploides. Fase meiótica o de maduración. En esta fase los espermatocitos y oocitos de primer orden entran en meiosis. Fase de diferenciación o especialización. Se forman verdaderos espermatozoides y óvulos haploides. Seguidamente veamos las diferencias que hay en cada fase entre la espermatogénesis y la oogénesis en la especie humana. Veamos en el cuadro las tres primeras fases: - 2 - 420307235.doc En la cuarta fase, en la de diferenciación, el óvulo apenas sufre modificaciones, y por ello se le sigue denominando óvulo, en el citoplasma se almacena una compleja mezcla de sustancias de reserva que constituyen el vitelo, y pequeñas vesículas del aparato de Golgi –llamadas gránulos corticales- se disponen en la periferia. El núcleo se coloca en un polo de la célula formando la llamada vesícula germinativa. Por fuera del óvulo, alrededor de la membrana plasmática existe una envuelta transparente, la zona peludica, y, sobre ella, una corona radiada de células que son restos del foliculo donde se ha formado. Sin embargo, en esta fase de diferenciación, la espermátida sufre una gran diferenciación, y por ello al ser la célula final tan diferente, es conocida con otro nombre, es conocida como espermatozoide. El citoplasma degenera mientras el núcleo se agranda y se constituye en la mayor parte de la cabeza del espermatozoide, que en su extremo tiene un prominencia, denominada acrosoma, que contiene enzimas líticos – catalizar ruptura- para disolver la membrana del óvulo durante la fecundación. La cola, formada por un flagelo, arranca de la porción media, en la cual se localizan abundantes mitocondrias que suministran la energía necesaria para el movimiento del flagelo. 3. Fecundación La fecundación es la unión de gametos de distinto sexo, un espermatozoide y un óvulo haploides, para dar lugar a una célula madre diploide, a partir de la cual se desarrollará un nuevo ser. Según el lugar donde se produzca, existen dos tipos: Externa. Se realiza fuera del organismo materno. Es característica de la mayoría de los animales acuáticos y algunos terrestres, como anfibios e insectos. Interna. Tiene lugar en el interior del aparato reproductor femenino. Se da en la mayoría de los animales terrestres, con excepción de los antes mencionados. Se realiza mediante copulación o coito, unión sexual entre un macho y una hembra en la que el macho deposita espermatozoides en el interior del aparato reproductor femenino. Fecundación humana En una sola emisión de semen, un hombre suele expulsar centenares de millones de espermatozoides. Sin embargo, sólo unos cientos llegarán al óvulo en la parte superior de las trompas de Falopio -donde ha sido liberado el óvulo desde uno de los folículos del ovario- y sólo un espermatozoide penetrará – fecundación o fertilización- en el óvulo para producir un zigoto viable. Tras haber penetrado la membrana del óvulo, el espermatozoide pierde la cola y entra en el citoplasma. El núcleo del óvulo y el del espermatozoide se unen. Ahora la fecundación ha llegado a su fin y el zigoto empieza a dividirse, al tiempo que se desplaza a través de la trompa de Falopio hacia el útero. Este viaje dura alrededor de una semana, al cabo de la cual el óvulo fecundado se ha convertido en una esfera de 32 ó 64 células. - 3 - 420307235.doc El ciclo menstrual en la mujer El ciclo menstrual dura unos 28 días y se produce desde la pubertad a la menopausia. Al comenzar el ciclo se desarrolla un folículo, hinchándose. Hacia el día 14 el folículo estalla, liberando el óvulo encerrado en su interior, (ovulación: dibujo de la derecha) el cual se halla aun rodeado de una corona de células. Entre tanto, el folículo ha segregado una hormona que provoca el engrosamiento de la mucosa uterina o endometrio. Al liberar el óvulo, el folículo se transforma en el llamado cuerpo lúteo o amarillo, el cual segrega hormonas que siguen produciendo el crecimiento del endometrio. Sí el óvulo no es fecundado, el cuerpo lúteo se atrofia aproximadamente a los 28 días del ciclo, cesando la producción de hormonas. Entonces se desprende la mucosa uterina produciendo el flujo menstrual, pero si el óvulo es fecundado, el cuerpo lúteo sigue segregando hormonas que mantienen al endometrio desarrollado al máximo, produciéndose el anidamiento y desarrollo embrionario en el útero. - 4 - 420307235.doc 4. Desarrollo embrionario El desarrollo del animal hasta que llega al estado adulto consta de dos periodos, uno embrionario y otro postembrionario. El desarrollo embrionario comienza en el momento de la fecundación, con la formación del zigoto, y termina con el nacimiento del individuo, por eclosión del huevo o en el parto. Dependiendo de las estructuras y el lugar donde se produce el desarrollo embrionario, se distinguen tres tipos de animales: Ovíparos. Se desarrollan en huevos, que son depositados en el medio externo en el que viven, obteniendo el alimento del vitelo. La fecundación puede ser externa, por ejemplo en la mayoría de los peces, o interna, por ejemplo en aves. Ovovivíparos. Se desarrollan en huevos que son retenidos en el interior de la madre, obteniendo el alimento del vitelo. La fecundación siempre es interna. El huevo puede eclosionar momentos antes del parto o momentos después del parto. Son ejemplo de ovovivíparos los tiburones, algunos reptiles y caracoles, y la mayoría de los insectos. Vivíparos. El embrión se desarrolla en las trompas de Falopio o en el útero de la madre, obteniendo el alimento directamente de ella, a través de la placenta. La fecundación es siempre interna. Los mamíferos y muchos vertebrados son vivíparos. Aunque las transformaciones del embrión se suceden ininterrumpidamente se distinguen, para su estudio, tres fases: segmentación, gastrulación y organogénesis. Seguidamente estudiaremos estas fases centrándonos en la especie humana. Segmentación Una vez formado el zigoto, éste se divide por sucesivas mitosis, originando 2, 4, 8 … células, cada vez más pequeñas denominadas blastómeros que permanecen unidas, formando una masa esférica denominada mórula, de un tamaño igual al del zigoto original. Una vez avanzada la segmentación, los blastómeros emigran hacia la periferia de esta esfera, formando una pared externa denominada blastodermo, que deja una cavidad interna llena de fluido, conocida como blastocele. Cuando se alcanza este estado decimos que se ha formado la blástula, que en mamíferos es llamada blastocisto. Gastrulación A la semana de la fecundación la blástula o blastocisto anida en el útero de los vivíparos. En la blástula una parte de los blastómeros comienza a invaginarse. La invaginación progresa, e invade la la parte del territorio del blastocele que se va viendo reducido hasta desaparecer formándose dos capas de células, la exterior o ectodermo y la invaginada o endodermo. Algunos animales solo desarrollan estas dos capas, son los llamados diblásticos, pero en la mayoría, entre ellos los humanos, continua el desarrollo con la formación de una tercera capa, a partir de células del endodermo, entre las dos anteriores, el mesodermo. Son los llamados animales triblasticos. - 5 - 420307235.doc Organogénesis Al terminar la gastrulación comienzan una serie de procesos en los que grupos de células indiferenciadas, comienzan su diferenciación en células de los diferentes tejidos animales. Los tejidos se asocian para desarrollar y formar organos, en un proceso denominado organogénesis. Del ectodermo se desarrollan: la epidermis -capa externa de la piel-, el recubrimiento de las de las aberturas naturales del cuerpo –boca, fosas nasales,…- y el sistema nervioso. Del endodermo se desarrollan: el tubo digestivo y sus glándulas anejas y la vejiga urinaria. Del mesodermo se desarrollan: la dermis capa interna de la piel-, los huesos y la musculatura esquelética, las gónadas, el aparato excretor y el circulatorio, incluido el corazón. Anejos embrionarios Según se desarrolla el embrión, aparecen unas estructuras anejas, así el embrión de los mamíferos está protegido por una membrana externa o Corión. El corión emite unas prolongaciones o vellosidades coriónicas o coriales, que contactan íntimamente con las paredes del útero. Por debajo se encuentra una vesícula denominada alantoides, en ella se almacenan sustancias de desecho y a su través pasan vasos sanguíneos que establecen contacto con vasos de la madre permitiendo el paso por difusión de nutrientes y otras sustancias. La estructura mixta formada por vellosidades del corión, vasos sanguíneos del embrión y la pared del útero materno vascularizada en contacto en el punto de anidación se llama placenta. La placenta se conecta a la zona ventral del embrión a través del cordón umbilical. Es una estructura tubular de tejido conjuntivo, que engloba vasos sanguíneos, a través de los cuales el embrión incorpora nutrientes, elimina productos de excreción e intercambia gases. Por último existe un saco vitelino, procedente del antiguo óvulo, que en mamíferos queda muy reducido (en ovíparos es de donde se alimenta el embrión) y el líquido de la cavidad amniótica que está en contacto directo con el embrión –sirve para protegerle de golpes- y contenido por una membrana denominada amnios. - 6 - 420307235.doc 5. Desarrollo postembrionario Después del nacimiento comienza el desarrollo postembrionario, en el que los animales completan su formación. Acaba cuando llega a estado adulto y el aparato reproductor es funcional. Existen dos tipos de desarrollo postembrionario: Directo. Constituye un simple proceso de crecimiento. El animal que nace es igual que el adulto, aunque sus proporciones puedan variar. Indirecto. Es característico de animales con huevos de poco vitelo. El individuo nace en una fase muy temprana, que se llama estado de larva, y completa su desarrollo posteriormente. A las transformaciones estructurales y fisiológicas que sufre hasta llegar al estado adulto de conoce como metamorfosis. 6. El sexo y el aparato reproductor humano El Sexo tiene dos componentes, a veces separados y a veces muy unidos. Uno es fisiológico: la formación de un nuevo ser. El otro, emocional, la expresión de la pasión y del afecto entre dos personas. Pocas culturas han tratado de engendrar hijos sin que existieran relaciones afectivas entre los miembros de la pareja; y muchas han buscado hacer el amor sin que engendrar niños fuera consecuencia necesaria. Veamos algunos de los más importantes métodos anticonceptivos: - 7 - 420307235.doc Seguidamente veamos los aparatos reproductores de la mujer y el hombre: El aparato reproductor de la mujer está organizado para la producción de óvulos en los ovarios, y para acomodar y nutrir en el útero al feto en crecimiento durante nueve meses, hasta el parto. El aparato reproductor masculino esta organizado para producir esperma o semen –mezcla de espermatozoides y segregaciones glandulares- y transportarlo a la vagina, desde donde podrá dirigirse hacia el óvulo y entrar en contacto con él. Aparato reproductor femenino El conjunto de los genitales femeninos externos constituye la vulva. En la parte frontal se encuentra el monte de Venus, una prominencia de tejido graso recubierta de vello, situada sobre la sínfisis del pubis. Por debajo te extienden dos repliegues de piel, los labios mayores, los cuales rodean a otros dos pliegues de menor tamaño, los labios menores o interiores. En el vértice superior de los labios menores se encuentra el clítoris, un pequeño órgano eréctil que constituye una importante fuente de excitación y que corresponde al pene masculino. La abertura de la vagina se encuentra entre los labios menores y está cerrada en las mujeres vírgenes por el himen o virgo, una fina membrana que normalmente se desgarra en el momento de realizar el primer coito, si bien puede romperse así mismo precozmente por la práctica de algún ejercicio violento o a consecuencia de alguna contusión. Entre el clítoris y la abertura de la vagina se encuentra el meato u orificio de la uretra. Los órganos genitales femeninos internos podemos comenzarlos por la vagina, que es un tubo muscular de unos 10 cm de longitud, que rodea al pene durante el coito. En ella se deposita el semen tras la eyaculación. Los espermatozoides asciende por la vagina y pasa por un estrecho cuello o cervix que señala el comienzo del útero o matriz, un órgano en forma de pera de unos 8 cm de longitud. Del útero parten las dos trompas de Falopio u oviductos, de unos 10 cm de longitud, conectando el útero con los ovarios. Estos tienen forma de nuez, y están situados en el interior del abdomen. Cada 28 días los ovarios liberan un óvulo maduro, el cual entra en la trompa de Falopio. Los ovarios son también responsables de la producción de las hormonas sexuales femeninas (progesterona y estrógenos. véase Sistema Endocrino). - 8 - 420307235.doc Aparato reproductor masculino La mayor parte del sistema reproductor masculino se encuentra en el exterior del cuerpo. Las partes visibles son el pene y los testículos, suspendidos en un saco de piel, el saco escrotal o escroto. El pene es el órgano copulador necesario para asegurar la introducción del semen en el interior del aparato sexual femenino, es una estructura cilíndrica que termina en un ensanchamiento denominado glande y recubierto por una capucha de piel denominada prepucio. En estado normal el pene es flexible y flácido, pero se pone eréctil cuando el hombre es excitado sexualmente. Está constituido por tres columnas, una de cuerpo esponjoso que contiene la uretra y evita que ésta se comprima cuando entra en erección, y dos de cuerpo cavernoso, llamado así porque está lleno de cavidades que se llenan de sangre aumentando la presión y haciendo que el pene se ponga erecto. Los dos testículos producen espermatozoides continuamente en el interior de sus numerosos túbulos seminiferos; estos espermatozoides se almacenan en un tubo muy largo, el epidídimo, el cual se enrolla sobre la superficie de cada testículo, y de él a través del conducto deferente, en la cavidad abdominal, los espermatozoides se dirigen a la uretra -órgano común con el aparato urinífero- produciéndose la eyaculación. En ella, en la uretra, desembocan los dos tubos deferentes que provienen de cada testículo. El semen eyaculado no sólo contiene espermatozoides. A fin de sobrevivir después de su eyaculación, los espermatozoides necesitan nadar en un espeso, nutritivo fluido protector llamado semen que en su mayor parte está compuesto por un fluido que se produce en las vesículas seminales (dos), la glándula prostática (una) y las glándulas de Cowper(dos). Las vesículas seminales vierten su secreción a los tubos deferentes, pasándose a llamar conductos eyaculadores, antes de desembocar en la uretra, están detrás, encima -a la altura de la vejiga- y a los lados de la próstata. La próstata está debajo de la vejiga urinaria, tiene el tamaño de una castaña, y es atravesada por la uretra, en donde vierte su secreción. Por último las glándulas de Cowper son del tamaño de un guisante están debajo de la próstata y vierten a la uretra. - 9 - 420307235.doc - 10 - 420307235.doc