Spermatogeneza și ovogeneza

Gametogeneza este formarea celulelor reproductive. La om, spermatozoizii se formează în testicule, iar ovocitele se dezvoltă în ovare. Spre deosebire de celulele obișnuite ale corpului, gameții au câte un singur set de cromozomi. Meioza este procesul de diviziune care contribuie la această reducere și la diversitatea genetică. Când un spermatozoid și un ovocit se unesc, zigotul primește din nou două seturi de cromozomi, câte unul de la fiecare părinte biologic.

Cele două procese nu sunt simetrice. În testicule, formarea spermatozoizilor se desfășoară după pubertate în mod continuu, cu variații. În ovare, dezvoltarea ovocitelor începe înainte de naștere, trece prin pauze și se reia în ciclurile reproductive. Dintr-o celulă inițială rezultă un ovocit mare funcțional și celule mai mici numite corpusculi polari; în spermatogeneză se formează de regulă patru celule haploide. Pentru a urmări o schemă, notează numărul seturilor cromozomiale înainte și după meioză, nu doar numărul de celule. Lecțiile Spermatogeneza și Ovogeneza detaliază separat cele două trasee. Aici reții scopul lor comun: formarea gameților capabili să participe la fecundație.

În ambele gonade, gametogeneza include proliferarea precursorilor, diviziuni meiotice și maturarea gameților. Meioza I separă cromozomii omologi; meioza II separă cromatidele surori. Rezultatul este o celulă cu un set cromozomial, pregătită să contribuie la refacerea diploidiei după fecundație. Formarea gameților este influențată de hormonii hipofizari FSH și LH și de hormonii produși de gonade.

Exemplu comparativ. O celulă germinală umană diploidă are 46 de cromozomi, grupați în 23 de perechi; un gamet matur are 23 de cromozomi. Dacă într-o schemă apar patru produse finale mici, este reprezentată spermatogeneza; dacă apare o singură celulă mare funcțională, este reprezentată ovogeneza. Diferența reflectă repartizarea citoplasmei, nu un număr diferit de seturi cromozomiale în gameți. Etapele fiecărui proces sunt prezentate în lecțiile „Spermatogeneza” și „Ovogeneza”.

Gametogeneza are patru etape: multiplicarea (celulele germinale primordiale se divid mitotic: spermatogonii, respectiv oogonii), creșterea (celulele cresc în volum și devin spermatocite primare, respectiv ovocite primare), maturarea (cele două diviziuni ale meiozei) și diferențierea (numai la bărbat, spermiogeneza). Conținutul de ADN se notează cu $c$: o celulă somatică diploidă înainte de replicare are $2n$ cromozomi și $2c$ ADN; după faza S are $2n$ și $4c$; după meioza I are $n$ și $2c$ (cromozomi cu două cromatide); după meioza II are $n$ și $1c$. Spermatogeneza durează aproximativ 64–74 de zile și produce continuu spermatozoizi de la pubertate. Ovogeneza începe în viața fetală: ovocitele primare sunt oprite în profaza I până la pubertate, iar unul pe lună reia meioza.

Exemplu rezolvat 1: urmărirea conținutului de ADN. Se urmărește o celulă germinală masculină.

1. Spermatogonia: $2n=46$, $2c$.
2. Spermatocitul primar, după replicare: $2n=46$, $4c$.
3. Spermatocitul secundar, după meioza I: $n=23$, $2c$ (fiecare cromozom are două cromatide).
4. Spermatida și spermatozoidul: $n=23$, $1c$.
5. Reducerea numărului de cromozomi are loc în meioza I; separarea cromatidelor, în meioza II.

Exemplu rezolvat 2: numărul produselor din 8 celule germinale. Opt spermatocite primare și opt ovocite primare parcurg meioza.

1. Din cele 8 spermatocite primare rezultă $8\cdot 4=32$ de spermatozoizi funcționali.
2. Din cele 8 ovocite primare rezultă 8 ovule funcționale și, în schema școlară, $8\cdot 3=24$ de globuli polari.
3. Numărul total de celule este 32 în ambele cazuri, dar numai la ovogeneză distribuția citoplasmei este inegală: ovulul păstrează aproape toate rezervele.

Diferențele dintre cele două procese: spermatogeneza este continuă, nu are blocaje meiotice lungi și produce un număr foarte mare de gameți; ovogeneza are două blocaje (profaza I până la pubertate, metafaza II până la fecundare) și produce un număr mic de gameți. Gametul feminin este mare, conține rezerve și organite pentru dezvoltarea timpurie, iar gametul masculin este mic și mobil.

Construiește un tabel comparativ cu locul, momentul începerii, continuitatea formării și numărul produselor funcționale. Scrie $2n$ pentru precursorii diploizi și $n$ pentru gameți. Meioza I separă cromozomii omologi, iar meioza II cromatidele surori în ambele procese. Particularitățile cronologice se află în lecțiile separate.

Conținutul tabelului: spermatogeneza are loc în tubii seminiferi, începe la pubertate, este continuă, dintr-un spermatocit primar rezultă patru spermatozoizi; ovogeneza are loc în ovar, începe în viața embrionară (profaza I blocată), este ciclică și dintr-un ovocit primar rezultă un ovul și globuli polari. Reducerea numărului de cromozomi are loc în meioza I.

Reține încă o comparație: conținutul de ADN al spermatocitului secundar este $2c$, iar al spermatidei $1c$; al ovocitului secundar este $2c$, iar al ovulului matur $1c$. Un tabel corect trebuie să separe numărul de cromozomi ($n$ sau $2n$) de numărul de cromatide ($c$).

Exemplu în formatul examenului (complement simplu). Un ovocit secundar uman, eliberat la ovulație, conține:

• a) 23 de cromozomi, fiecare cu o cromatidă
• b) 23 de cromozomi, fiecare cu două cromatide
• c) 46 de cromozomi, fiecare cu o cromatidă
• d) 46 de cromozomi, fiecare cu două cromatide
• e) 92 de cromozomi

Răspuns: b. Ovocitul secundar are $n=23$ de cromozomi, fiecare format din două cromatide ($2c$), fiind oprit în metafaza II; abia după fecundație meioza II se încheie, iar fiecare cromozom rămâne cu o cromatidă.

Greșeli frecvente

• Greșit: Meioza este două mitoze consecutive.
  Corect: Meioza are particularități care reduc numărul cromozomilor și produc variație genetică.
• Greșit: Spermatogeneza și ovogeneza dau același număr de gameți funcționali dintr-o celulă inițială.
  Corect: Spermatogeneza dă patru gameți, iar ovogeneza unul, în schema școlară.
• Greșit: Ovocitul secundar ovulat are 46 de cromozomi.
  Corect: Are 23 de cromozomi, fiecare cu două cromatide, deoarece meioza I a redus numărul de cromozomi la jumătate.

Înainte și după