Inseminación: tipos y características
En la biología de la reproducción, la inseminación se considera una etapa fundamental que prepara el terreno para la fusión del material genético. Existen dos clases principales de este proceso:
- Inseminación natural: ocurre en la naturaleza salvaje sin intervención.
- Inseminación artificial: es aplicada de forma intencional por el ser humano en la ganadería y la piscicultura para el control de la población.
Dependiendo del medio en el que habitan los organismos vivos, la inseminación natural se divide en dos tipos:
- Inseminación externa. Característica de los animales acuáticos (por ejemplo, los peces). Los óvulos y los espermatozoides se liberan directamente en el medio acuático circundante, donde se produce su fusión aleatoria.
- Inseminación interna. Propia de los habitantes terrestres. Los espermatozoides se introducen directamente en las vías genitales de la hembra. Esta necesidad se debe a los factores adversos de la tierra firme: en el medio externo faltan las condiciones para la supervivencia y conservación de los gametos.
Tres fases de la fecundación
El proceso de fecundación en sí es multifásico y se divide en tres etapas principales: aproximación, activación y penetración.
1. Fase de aproximación (interacción a distancia) Las células se reconocen entre sí a la distancia gracias a la liberación de sustancias químicas especiales: los gamonas. Las células masculinas liberan androgamonas, y las femeninas, ginogamonas. Estas sustancias cumplen dos funciones fundamentales: activan el movimiento direccional de los espermatozoides y regulan el proceso de su futura penetración en el óvulo.
2. Fase de activación (interacción por contacto) Esta fase comienza en el momento del contacto físico directo entre los gametos. La penetración hacia el interior puede realizarse a través de un orificio especial en la cubierta (micrópilo), que se encuentra en algunos animales, o mediante la reacción acrosómica (en la mayoría de las especies). El mecanismo de la reacción acrosómica incluye:
- Disolución de la zona de las cubiertas ovulares por enzimas especiales.
- Penetración del filamento acrosómico en profundidad en las estructuras.
- Fusión de la membrana del espermatozoide con la membrana del óvulo.
En respuesta al contacto, en el citoplasma del óvulo se forma un cono de recepción. De inmediato se desencadena una intensa síntesis de proteínas a nivel de traducción. Para ello, la célula utiliza los recursos almacenados desde la etapa de la ovogénesis: ARN mensajero y de transferencia, ribosomas y energía. Cabe destacar que dicha activación es capaz de transcurrir de forma autónoma, sin la participación de los núcleos celulares de los gametos.
Fase de penetración e inicio de la ontogenia
3. Fase de penetración (singamia) Al citoplasma del óvulo no entra todo el espermatozoide, sino únicamente su cabeza (que porta el material genético) y el centro celular (centriolo). Según la cantidad de espermatozoides que penetran, se distinguen la monospermia (penetra un solo espermatozoide, característica del ser humano) y la polispermia (penetra más de uno, característica de aves y peces).
La fase de penetración comprende dos etapas:
- Estadio de dos pronúcleos.
Por parte del óvulo, aumenta drásticamente la permeabilidad de la membrana celular y cambian las propiedades coloidales del protoplasma. Su núcleo se transforma en el pronúcleo femenino. Por parte del espermatozoide, se produce la tumefacción del núcleo, el aflojamiento de la cromatina densa y la disolución completa de la envuelta nuclear. Se forma el pronúcleo masculino.
- Estadio de sincarión.
Ambos pronúcleos formados se desplazan hacia el centro del óvulo, donde se produce su fusión definitiva. Se forma el núcleo de segmentación o sincarión. En este momento se restablece la dotación diploide de cromosomas y la célula se convierte en un cigoto diploide plenamente funcional.
Periodización de la ontogenia Inmediatamente después de la formación del sincarión comienza la primera etapa del desarrollo embrionario: la segmentación. Como resultado de la primera división mitótica del cigoto se forman dos nuevas células llamadas blastómeros. La dotación cromosómica en cada uno de estos blastómeros es de 2n2c. El proceso de fecundación se considera completado por completo y estrictamente irreversible (el óvulo fecundado no puede ser fecundado de nuevo físicamente).
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué enzimas participan específicamente en la disolución de las cubiertas ovulares durante la reacción acrosómica?
En la reacción acrosómica y el paso a través de las cubiertas del óvulo participan las enzimas del acrosoma del espermatozoide:
- Penetrasa y colagenasa: aseguran la disociación y eliminación de los restos de las células foliculares.
- Acrosina y hialuronidasa: reblandecen o disuelven localmente la zona pelúcida (zona pellucida), formando un canal estrecho para el paso del espermatozoide.
- Fosfatasas ácidas: en la siguiente etapa escinden los fosfolípidos del plasmalema del ovocito.
¿Qué papel desempeñan los iones de calcio y los gránulos corticales en la fase de activación del óvulo?
Los iones de calcio y los gránulos corticales participan en el mecanismo de bloqueo de la polispermia tras la entrada del primer espermatozoide.
- Iones de calcio: al cambiar el potencial, salen de los depósitos intracelulares del ovocito hacia el hialoplasma; una alta concentración de Ca²⁺ inicia la exocitosis de los gránulos corticales.
- Gránulos corticales: liberan su contenido en el espacio perivitelino. Sus enzimas destruyen las conexiones entre el ovocito y la zona pelúcida; asimismo, las fuentes señalan la liberación de ovoperoxidasa, lo que provoca el endurecimiento de la zona pelúcida. Como resultado, esta zona se vuelve impermeable a otros espermatozoide.
Para recordar las tres fases de la fecundación ayuda la regla mnemotécnica A-A-P: Aproximación (química a distancia), Activación (contacto mecánico), Penetración (singamia y fusión nuclear).
Preguntas de clases y exámenes
¿Cuál es la diferencia entre androgamonas y ginogamonas?
Los androgamonas son producidos por los espermatozoides, y los ginogamonas por los óvulos. Al encontrarse, aseguran la interacción química de los gametos a distancia.
¿Qué parte exacta de la estructura del espermatozoide penetra en el óvulo?
En la fase de penetración (singamia) solo entran en el interior de la célula sexual femenina la cabeza del espermatozoide y su centro celular (centriolo).
¿Puede un óvulo ser fecundado dos veces?
No, el proceso de fecundación es estrictamente irreversible. Tan pronto como se forma el cigoto diploide, resulta imposible una nueva fecundación de este óvulo.
¿Qué ocurre en el estadio de sincarión?
Los pronúcleos masculino y femenino se desplazan hacia el centro del óvulo y se fusionan. Esto conduce al restablecimiento de la dotación cromosómica diploide y a la formación del cigoto.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismo de activación autónoma del óvulo sin la participación de los núcleos
- Proceso de traducción y síntesis proteica a expensas de las reservas de la ovogénesis
- Modificación de las propiedades coloidales del protoplasma del óvulo
- Etapas de la disolución de la zona de las cubiertas ovulares durante la reacción acrosómica
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