O QUE É GAMETOGÊNESE? PROCESSO E FUNÇÕES - BIOLOGIA - 2025

A gametogênese é a formação de gametas ou células sexuais em organismos vivos. Este processo permite aos indivíduos transformar e transmitir algumas das mudanças temporárias na expressão de seus genes, que foram "induzidas" por sinais externos, para seus descendentes.

Todos os indivíduos que têm reprodução sexual produzem regularmente dois tipos de células germinativas, chamadas de "gametas". Essas células não podem se desenvolver diretamente como os esporos dos fungos, ou seja, nem sempre podem dar origem, por si mesmas, a um novo indivíduo.

Esquema representativo da gametogênese masculina e feminina (Fonte: Elversberg via Wikimedia Commons)

Os dois tipos de células, o gameta masculino e o feminino, devem se fundir em um evento conhecido como "fertilização". Somente após a fertilização, o produto celular dessa fusão, o zigoto, pode dar origem a um novo indivíduo.

Os gametas de um grande número de animais são sintetizados a partir das gônadas, órgãos estritamente especializados nessa função. As gônadas possuem um epitélio germinativo com células chamadas "gônias", às quais devem seu nome. As gônias são morfologicamente iguais em ambos os sexos. No entanto, nos homens, são chamados de "espermatogônias" e nas mulheres são chamados de "oogônios".

A gametogênese compreende tanto a espermatogênese quanto a oogênese e ambos os processos são homólogos, compartilhando três etapas fundamentais para a formação dos gametas.

A gametogênese se diferencia por ser um processo de divisão celular por meio do qual a carga cromossômica de um indivíduo é reduzida pela metade, o que é possível graças à divisão meiótica, onde ocorrem duas segregações cromossômicas consecutivas.

A produção de células sexuais em um animal ou em uma planta depende de vários fatores, entre os quais se destaca a expressão diferencial de alguns genes que codificam as "instruções" necessárias tanto para que ocorram as divisões celulares como para que as mudanças sejam desencadeadas. morfogenética correspondente.

Gametogênese masculina

A gametogênese masculina é o processo pelo qual as espermatogônias amadurecem e se diferenciam em espermatozoides. Este é um processo complexo no qual células-tronco totipotenciais se dividem para produzir células-filhas que se tornarão espermatozoides.

Na maioria dos seres vivos com gametogênese masculina, isso não ocorre até uma certa idade de desenvolvimento. No caso dos humanos, começa a ocorrer durante a puberdade e continua pelo resto da vida.

A gametogênese masculina em muitos animais, incluindo o homem, é chamada de "espermatogênese" e consiste em três etapas: proliferação mitótica, proliferação meiótica e remodelação celular.

Processo

A espermatogênese começa com uma mitose que aumenta o número de espermatogônias. As espermatogônias são uma população de células que estão em constante divisão mitótica, pois são responsáveis ​​por renovar as células-tronco para dar origem aos espermatozoides.

Assim, o processo mitótico na gametogênese masculina é crucial para a proliferação e manutenção das espermatogônias.

Algumas das espermatogônias causadas pela mitose aumentam de tamanho para se tornarem espermatócitos primários. Cada espermatócito primário sofre uma redução na carga cromossômica por meio de uma primeira divisão meiótica (meiose I) resultando em dois espermatócitos secundários.

Os espermatócitos secundários entram em uma segunda divisão meiótica (meiose II), mas nesta não ocorre nenhuma interface (a carga cromossômica não é dividida novamente), portanto, as células resultantes têm a mesma carga cromossômica, ou seja, são haplóides.

As células haplóides resultantes são chamadas de espermátides e cada uma pode conter apenas os cromossomos de origem materna ou paterna ou uma mistura de proporções variáveis ​​dos cromossomos de ambos os pais.

As espermátides entram em um processo denominado "espermiogênese", em que sofrem várias alterações morfológicas, condensam seus cromossomos, alongam seus flagelos, reduzem seu conteúdo citoplasmático e, finalmente, tornam-se espermatozoides maduros (embora em maturação, em muitos casos, culmina enquanto são liberados no trato reprodutivo feminino).

Recursos

Apesar de a espermatogênese ocorrer continuamente ao longo da vida reprodutiva de um animal adulto, esse processo tem o único propósito de produzir as células por meio das quais sua informação genética será transmitida aos descendentes, o que só será possível a através da reprodução sexuada com uma fêmea da mesma espécie.

Além disso, isso permite que os machos da espécie misturem as informações genéticas de seus predecessores e as suas próprias com as da fêmea para aumentar a variabilidade genética da prole.

Essa capacidade de mesclar informações genéticas ajuda as espécies a adquirirem qualidades importantes que podem ajudá-las a superar mudanças ou condições desfavoráveis ​​no ambiente em que vivem.

Gametogênese feminina

A gametogênese ou oogênese feminina tem sido um dos processos mais estudados ao longo da história da humanidade. Cientistas de diversas áreas como medicina, biologia, economia, sociologia e políticas públicas, etc. têm se dedicado ao seu estudo.

O médico inglês William Harvey formulou uma frase famosa sobre a oogênese que diz: “tudo o que é vivo vem do ovo”.

Ao longo da vida de muitas fêmeas, cerca de 1 a 2 milhões de oócitos são produzidos, mas apenas 300 a 400 dos oócitos amadurecem e são "ovulados". Nas fêmeas de muitas espécies animais, após a puberdade, um ou mais oogônios se desenvolvem a cada mês, formando óvulos maduros.

Processo

As células germinativas do ovário, chamadas oogônias ou oogônias, aumentam em número por meio da mitose. Cada oogônia resultante tem o mesmo número de cromossomos que as outras células somáticas. Uma vez que os oogônios param de se multiplicar, eles aumentam de tamanho e se tornam oócitos primários.

Antes de ocorrer a primeira divisão meiótica, os cromossomos nos oócitos primários são pareados com seus cromossomos homólogos, metade herdados da mãe e metade do pai.

Representação do ciclo menstrual. 1) Menstruação; 2) Maturação do folículo; 3) Folículo maduro; 4) Corpus luteum e 5) Degradação do corpus luteum (Fonte: M.Komorniczak, via Wikimedia Commons)

Em seguida, ocorre a primeira divisão “reducionista” ou de maturação, ou seja, a primeira meiose. Essa divisão resulta em duas células, uma célula com metade do material genético, com conteúdo citoplasmático pobre e conhecida como “primeiro corpo polar”.

A segunda célula resultante da primeira meiose é grande e muito mais rica em conteúdo citoplasmático do que o corpo polar, além disso, essa célula possui a outra metade do conteúdo genético do oócito primário que lhe deu origem. Esta segunda célula é chamada de “oócito secundário”.

Na segunda divisão meiótica, o oócito secundário e o primeiro corpo polar se dividem, formando um grande "ovotídeo" e três pequenos corpos polares, respectivamente. O ovotídeo cresce e se transforma para dar origem a um óvulo maduro.

Os corpos polares não funcionam e acabam se desintegrando, mas sua formação é necessária para descarregar o óvulo do “excesso” de cromossomos. Por sua vez, a divisão citoplasmática desigual permite que uma grande célula seja produzida com material de reserva suficiente para o desenvolvimento de um novo indivíduo.

Recursos

Como a gametogênese masculina, a gametogênese feminina tem o objetivo final de produzir o gameta feminino. No entanto, esse gameta tem características e funções diferentes do gameta masculino.

Assim como na síntese dos gametas masculinos, os gametas femininos também mesclam as informações genéticas dos pais e do indivíduo que os produz para transmitir essas informações e, ao mesmo tempo, aumentar a variabilidade genética de seus filhos.

Apesar de na gametogênese feminina os ovócitos primários darem origem a um único óvulo funcional (gameta feminino), eles possuem todo o material nutricional para dar origem ao novo indivíduo uma vez que ocorra a fertilização.

Vale ressaltar que, em humanos, por exemplo, a gametogênese feminina é um processo contínuo desde a puberdade, mas é finito, ou seja, no feto de um bebê do sexo feminino, todos os oócitos primários que uma mulher terá são formados em todas as suas vidas, que se "perdem" com a menstruação todos os meses.

Gametogênese em plantas

Apenas nas plantas superiores se fala de gametogênese propriamente dita e o processo nas plantas é bastante semelhante ao dos animais.

A principal diferença é que as plantas têm a capacidade de produzir gametas em estágio avançado de desenvolvimento, o que não foi previamente predeterminado, enquanto, em animais, a formação de gametas é limitada a regiões específicas que foram estabelecidas durante desenvolvimento embrionário.

Gamtogênese em plantas com flores (Fonte: Pablo damiani2 via Wikimedia Commons)

Outra característica importante é que, embora a fertilidade dos gametas possa ser afetada com muita frequência por mutações genéticas, essas mutações raramente são letais para a prole.

Nas plantas superiores, os gametas masculino e feminino são o grão de pólen e o óvulo, respectivamente. Tanto o óvulo quanto o grão de pólen são sésseis (imóveis) e são encontrados dentro de cada um de seus gametófitos correspondentes (que são análogos às gônadas).

Gametogênese feminina

Em plantas com flores, os locais de produção de óvulos são conhecidos como "megasporangia" e são encontrados dentro de um ovário que contém um ou vários óvulos. Cada óvulo é composto por um megásporângio denominado nucela e está rodeado por um ou mais tegumentos.

Os tegumentos se juntam em uma extremidade para formar a micrópila, uma abertura pela qual o tubo polínico do grão de pólen irá penetrar. Dentro do megasporangia, uma célula conhecida como “megasporócito” atua como a célula-mãe do megásporo (óvulo).

O megasporócito sofre meiose e forma quatro megásporos haplóides. Três dos megásporos geralmente se desintegram e o que está mais distante da micrópila sobrevive e se torna o megagametófito.

Na maioria das angiospermas, o megagametófito em desenvolvimento produz oito núcleos. Quatro núcleos vão para uma extremidade do ovo e os outros quatro vão para a outra. Um núcleo de cada uma das extremidades migra em direção ao centro do óvulo, que são conhecidos como "núcleos polares".

Os núcleos restantes em cada extremidade formam células e uma dessas células perto da micrópila se desenvolverá em uma célula-ovo madura.

O megagametófito maduro é composto por 8 núcleos em 7 células diferentes. Isso também é conhecido como "saco embrionário", uma vez que o embrião se desenvolve internamente após a fertilização.

Gametogênese masculina

Os grãos de pólen ou microgametófitos são produzidos e alojados nos estames da flor. Cada estame possui uma antera e cada antera geralmente possui quatro microsporângios, que são conhecidos como sacos polínicos.

Dentro de cada saco polínico estão as células-tronco dos micrósporos, ou seja, dos grãos de pólen. Todas as células-tronco passam por um processo meiótico e quatro micrósporos haplóides são produzidos a partir de cada célula-tronco.

Os micrósporos crescem e se desenvolvem em um grão de pólen imaturo. Esses grãos de pólen imaturos têm uma célula da qual surge o "tubo polínico" e uma célula geradora, que produzirá dois espermatozoides.

Antes de o pólen ser liberado da antera, ele desenvolve uma capa protetora externa de uma proteína chamada exina e uma capa protetora interna de outra proteína, a intina. Muitas espécies de plantas podem ser identificadas por meio do padrão que se desenvolve na cobertura interna dos grãos de pólen.

O desenvolvimento final do grão de pólen ocorre com a “germinação” do tubo polínico, isso só ocorre após o grão de pólen ser depositado no estigma da flor que posteriormente polinizará.

Referências

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). Gametogênese feminina e masculina. Em clínica reprodutiva medicina e cirurgia (pp. 19-45). Springer, Cham.
2. Hilscher, W., & Hilscher, B. (1976). Cinética da gametogênese masculina. Andrologia, 8 (2), 105-116.
3. McCormick, S. (1991). Análise molecular da gametogênese masculina em plantas. Trends in Genetics, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E., & Amon, A. (janeiro de 2011). A formação de gametas redefine o relógio de envelhecimento na levedura. Em Simpósios Cold Spring Harbor sobre biologia quantitativa (Vol. 76, pp. 73-80). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
5. Van Blerkom, J., & Motta, P. (Eds.). (2012). Ultrastructure of Reproduction: Gametogenesis, Fertilization, and Embryogenesis (Vol. 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven, FJ, & Amon, A. (2011). Regulação da entrada na gametogênese. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA, & Yang, C. (2004). Gametogênese vegetal: conservação e contrastes no desenvolvimento. Reprodução, 128 (5), 483-492.