gametogenesi

gametogenesi nella femmina e nel maschio
prima
divisione
meiotica
globulo polare
seconda
divisione
meiotica
gametogenesi nella femmina e nel maschio
46 cromosomi a
doppio cromatide;
corredo diploide
(4n)
23 cromosomi a
doppio cromatide;
corredo aploide
(2n)
23 cromosomi a
singolo cromatide;
corredo aploide
(1n)
spermatocita
primario (44+XY)
ovocita
primario
(44+XX)
ovocita
secondario
(22+X)
spermatociti secondari (22+X)
(22+Y)
ovocita
maturo
(22+X)
spermatidi (22+X)
spermatidi (22+Y)
i “numeri” del cariotipo umano
fase del ciclo cellulare
numero di cromatidi per corredo
cromosomi cromosoma
n*
a cellule somatiche in G0-G1
46
1
diploide 2n
cellule somatiche in G2;
b
ovocita e spermatocita primario
46
2
diploide 4n
23
2
aploide
2n
23
1
aploide
1n
ovocita e spermatocita
c
secondario
ovocita maturo;
d
spermatide e spermatozoo
Note a)
b)
c)
d)
*
prima della duplicazione del DNA
interfase precedente la mitosi e la prima divisione meiotica
con la prima divisione meiotica i cromosomi omologhi si
separano nelle due cellule figlie
l’ovocita maturo ha una vita brevissima…
dove n=23 nella specie umana
apparato genitale femminile
ovaio
corticale
fasi della gametogenesi femminile
• a partire dalla 11-12a settimana di vita
intrauterina, alcuni ovogoni cessano di
proliferare per mitosi ed entrano in meiosi,
trasformandosi in ovociti primari
• la meiosi si arresta nello stadio di diplotene
• entro il settimo mese di gestazione tutti gli
ovogoni sono divenuti ovociti primari
• l’ovocito primario, insieme alle cellule che lo
circondano costituisce il follicolo primordiale
fasi della prima divisione meiotica
Preleptotene (20-30 h) Corrisponde all’interfase delle cellule somatiche
profase I leptotene
Molti giorni
(maschio)
Molti anni
(femmina)
I cromosomi (dicromatidici) diventano visibili come filamenti
lunghi e sottili
zigotene
I cromosomi omologhi si avvicinano e si appaiano (salvo X e
Y che non essendo omologhi si connettono ai terminali)
pachitene
I cromosomi si contraggono, diventando più corti e più spessi
diplotene
I cromosomi omologhi cominciano a respingersi separandosi
parzialmente, tranne che a livello dei chiasmi
metafase I
I cromosomi omologhi (tetradi) ruotano disponendo i
centromeri verso i due poli della cellula
anafase I
I cromosomi omologhi si separano definitivamente,
spostandosi verso i due poli della cellula
telofase I
Formazione dell’involucro nucleare e ritorno dei cromosomi
alle condizioni di interfase
fasi della gametogenesi femminile
mitosi degli ovogoni
Prime settimane
di gestazione
ingresso in leptotene
(ovogoni  ovociti primari)
Dal 3° al 7°
mese di
gestazione
Tutte le cellule germinali sono
ovociti primari in meiosi I
arrestata in diplotene
Ovociti primari quiescenti
riattivazione della meiosi:
maturazione dell’ovocito (ovocito
primario  ovocito secondario)
ovulazione, fecondazione
Dalle ultime
settimane di
gestazione alla
pubertà
Dalla pubertà
alla menopausa
nota bene:
• l’ovaio postnatale
non contiene
cellule germinali
in grado di
replicarsi per
mitosi
• alla pubertà una
donna possiede
tra 200000 e
400000 ovociti
quiescenti
maturazione del follicolo
• follicolo primordiale
– ovocito circondato da un singolo strato di cellule follicolari
appiattite
• follicolo primario o preantrale
– singolo strato di cellule allungate, poi strati multipli
• follicolo secondario o antrale
– compare una cavità piena di liquido detta antro
• follicolo terziario o maturo o preovulatorio o
di Graaf
– ovocito in posizione eccentrica circondato dal cumulo ooforo
– rapido aumento di diametro (fino a 25 mm!)
follicoli primordiali in
feto di 32 settimane
ovocito circondato
da un singolo strato
di cellule follicolari
appiattite
ovocito circondato
da un singolo strato
di cellule follicolari
appiattite
follicoli primordiali in
donna di 25 anni
follicolo
primario
ovocito circondato
da un singolo strato
di cellule follicolari
allungate…
…che iniziano
a proliferare
è evidente la
zona pellucida
follicolo primario
multilaminare
follicolo
secondario
follicoli secondari
follicolo terziario
cumulo ooforo del follicolo terziario
ultime fasi di maturazione
• arresto dell’attività mitotica delle cellule
follicolari
• espansione del cumulo ooforo:
le cellule del cumulo iniziano a produrre
matrice extracellulare mucillaginosa che
tende ad accrescere il volume del
cumulo dissociandone le cellule
• ripresa della meiosi nell’ovocito:
conclusione della prima divisione e
inizio della seconda con nuovo arresto
in metafase
maturazione preovulatoria dell’ovocito 1
diplotene della
profase I
maturazione preovulatoria dell’ovocito 2
metafase I
maturazione preovulatoria dell’ovocito 3
anafase I
maturazione preovulatoria dell’ovocito 4
telofase I,
emissione del
primo globulo
polare
maturazione preovulatoria dell’ovocito 5
metafase II…
STOP
deiescenza del follicolo e ovulazione
• la parete del follicolo rivolta verso la superficie
dell’ovaio e la parete di quest’ultimo si assottigliano
formando un’area traslucida detta stigma
• lo stigma sporge come una vescichetta sulla
superficie dell’ovaio
• le pareti del follicolo e dell’ovaio si rompono
provocando la fuoriuscita del cumulo ooforo che
contiene l’ovocita
• l’ovocita in 10 minuti raggiunge l’ampolla tubarica
• il follicolo che rimane nell’ovaio si trasforma
rapidamente in una nuova ghiandola endocrina, il
corpo luteo
ovulazione
ovulazione
ovaio
gonadotropine
(ormoni ipofisari)
LH
ciclo
mestruale
FSH
follicolo
ovarico
ormoni steroidei
(ovarici)
endometrio
estradiolo
progesterone
Meiosi
Tempo
primordiale o unilaminare
gestazione
(in accrescimento)
Dalla nascita alla
pubertà
primario
follicologenesi
fasi della gametogenesi femminile
Follicolo
antrale
preovulatorio
Ovociti primari quiescenti
(meiosi I arrestata in
diplotene)
Completamento della prima
divisione meiotica,
immediato inizio della meiosi
II nell’ovocita secondario con
arresto in metafase
ovulazione
fecondazione
Completamento della
seconda divisione meiotica
subito dopo l’ingresso dello
spermatozoo nell’uovo
Fase proliferativa
o follicolare del
ciclo mestruale
(circa 14 giorni)
A partire da
poche ore prima
dell’ovulazione
struttura dell’apparato riproduttivo
maschile
tubulo seminifero
spermatogenesi
spermatogonio Ad
spermatogenesi 1
mitosi
spermatogonio Ad
spermatogoni Ap
mitosi
spermatogoni B
mitosi
spermatociti primari
duplicazione DNA;
ingresso in leptotene
(inizio meiosi I)
spermatogenesi 2
spermatocita primario
prima divisione meiotica
spermatocita secondario
seconda divisione meiotica
spermatide
maturazione (spermiogenesi)
spermatozoo
sommario spermatogenesi
Spermatocitogenesi
Spermatogoni Ad
Mitosi
Spermatogoni Ad – Ap
Mitosi
Spermatogoni B
Mitosi
Replicazione del DNA  4n
Spermiogenesi
Spermatociti primari
1a divisione meiotica  2n
Spermatociti
secondari
2a divisione meiotica  1n
Spermatidi
Maturazione
Spermatozoi
spermiogenesi
il differenziamento
delle cellule germinali
maschili in
spermatozoi procede
dalla periferia del
tubulo (in basso in
figura) verso il lume
(in alto)
spermiogenesi
ovvero: dallo spermatide allo spermatozoo
fase di Golgi
fase del
“cap”
fase
acrosomica
fase
maturativa
gametogenesi nei due sessi
• nella femmina:
– la meiosi inizia in tutte
le cellule germinali
durante la fase fetale e
si arresta prima della
nascita
– la meiosi riprende con
la pubertà interessando
un solo ovocito per
ogni ciclo mestruale
• nel maschio:
– non si verifica meiosi
né durante lo sviluppo
prenatale né prima
della pubertà
– con la pubertà inizia la
meiosi che rimane
simultaneamente attiva
in molte cellule
germinali per tutta la
vita
uovo e spermatozoo
funzione dello spermatozoo
• ascesa degli spermatozoi fino alla
porzione ampollare della tuba
uterina
• capacitazione degli spermatozoi
– rimozione dalla membrana plasmatica
acrosomiale di certe componenti proteiche
• reazione acrosomiale
– inizia dopo il legame con la zona pellucida e
culmina nel rilascio degli enzimi necessari per
penetrare la zona pellucida
uovo e spermatozoi