La reproducción sexual ocurre en representantes de todo tipo de flora y fauna. Está asociado con la formación de células germinales especiales: femeninas - óvulos y masculinas - espermatozoides.
Las células sexuales (gametos) se caracterizan por un número único (haploide) de cromosomas (ver). Además, difieren en la proporción de volúmenes de citoplasma y núcleo (en comparación con las células somáticas).
La estructura de la célula reproductora masculina (esperma).
Las células reproductoras masculinas (los espermatozoides) suelen ser muy pequeñas y móviles. Un espermatozoide típico consta de cabeza, cuello y cola.
Cabeza Está formado casi en su totalidad por un núcleo cubierto por una fina capa de citoplasma. Su sección más anterior es puntiaguda y cubierta con un gorro.
Cuello estrechado, contiene el centríolo (una parte integral del centro celular) y las mitocondrias.
Cola Los espermatozoides están formados por fibras muy finas cubiertas por un cilindro citoplasmático: es el orgánulo del movimiento.
La longitud total de los espermatozoides, incluyendo la cabeza, el cuello y la cola, en mamíferos y humanos es de 50 a 60 µm. Es característico que los espermatozoides suelen formarse en grandes cantidades (en los mamíferos, cientos de millones de ellos maduran durante la vida).
La estructura de la célula reproductora femenina (óvulo).
Las células reproductoras femeninas (óvulos) son inmóviles y, por regla general, más grandes que los espermatozoides. Suelen tener forma esférica y una estructura de concha variada. En los mamíferos, el tamaño de los huevos es relativamente pequeño y alcanza entre 100 y 200 micrones de diámetro. Otros vertebrados (peces, anfibios, reptiles, aves) tienen huevos grandes. Contienen una gran cantidad de nutrientes en el citoplasma.
En las aves, por ejemplo, el óvulo es la parte del huevo que normalmente se llama yema. El diámetro de un huevo de gallina es de 3 a 3,5 cm y en aves grandes como los avestruces es de 10 a 11 cm. Estos huevos están cubiertos por varias membranas de estructura compleja (capa proteica, membranas de subcáscara y cáscara, etc.), que aseguran el normal desarrollo del embrión.
La cantidad de óvulos producidos suele ser mucho menor que la cantidad de espermatozoides. Por ejemplo, una mujer madurará unos 400 óvulos durante su vida.
Se describe la estructura de las células germinales masculinas y femeninas de las plantas.
Desarrollo de óvulos y espermatozoides.
La maduración y desarrollo de las células germinales se llama gametogénesis. En animales y humanos, ocurre en las gónadas: los óvulos se desarrollan en los ovarios y los espermatozoides en los testículos.
Etapas de desarrollo
Los procesos de desarrollo de las células germinales masculinas (espermatogénesis) y femeninas (ovogénesis) tienen varias características similares. Hay tres etapas diferentes tanto en el ovario como en los testículos:
- Etapas de reproducción;
- etapas de crecimiento;
- Etapas de maduración de las células germinales.
En primera etapa Las espermatogonias y oogonias (células precursoras de los espermatozoides y los óvulos) se multiplican y su número aumenta.
En los hombres, la división mitótica de las espermatogonias comienza durante la pubertad y continúa durante décadas. En las mujeres, la división de las ovogonias ocurre solo durante el período embrionario de su vida y finaliza antes del nacimiento. En los animales, la división de estas células depende del momento y los períodos de reproducción.
En Segunda etapa las espermatogonias y oogonias dejan de multiplicarse, comienzan a crecer y aumentar de tamaño, convirtiéndose en espermatocitos y ovocitos primarios. El tamaño de los ovocitos aumenta de forma especialmente significativa. Por ejemplo, en las ranas las dimensiones lineales del ovocito son 2 mil veces mayores que las de la oogonia. Esto se debe a que acumulan los nutrientes necesarios para el desarrollo del embrión.
Los cambios más importantes ocurren con las futuras células germinales en tercera etapa maduración. Aquí también aparecen diferencias significativas entre la espermatogénesis y la ovogénesis. En esta zona, los ovocitos primarios se dividen dos veces por meiosis. Durante la primera división meiótica, se forman un ovocito secundario grande y una célula pequeña, el polocito primario (el primer cuerpo polar o guía).
Durante la segunda división meiótica, el ovocito secundario se divide en un óvulo inmaduro grande y un polocito secundario pequeño (segundo cuerpo polar). El polocito primario también puede dividirse en dos polocitos más.
Así, como resultado de dos divisiones meióticas, de un ovocito primario se producen 4 células con un conjunto de cromosomas haploides: una célula germinal inmadura (que se convierte en un óvulo maduro) y tres polocitos, que posteriormente mueren.
Durante la espermatogénesis, el espermatocito primario en la zona de maduración también se divide dos veces por meiosis. Pero en este caso aparecen 4 espermátidas haploides idénticas. Posteriormente, mediante complejas transformaciones (cambios de forma, desarrollo de la cola) se convierten en espermatozoides maduros.
Fertilización
Fertilización Es el proceso de fusión de los núcleos del espermatozoide y del óvulo y la restauración del conjunto diploide de cromosomas. El óvulo fertilizado se llama cigoto. La formación de un cigoto ocurre sólo cuando un espermatozoide penetra en el óvulo.
Este proceso se lleva a cabo de manera diferente en diferentes organismos. En los mamíferos, la penetración de los espermatozoides en el óvulo va acompañada de la disolución de su cáscara con la ayuda de diversas enzimas secretadas por los espermatozoides. En muchos insectos, los huevos tienen una cáscara densa y el esperma penetra a través de pequeños agujeros. En algunos organismos acuáticos, se forma un pequeño tubérculo receptor en la superficie del óvulo en el punto de contacto con el espermatozoide, que luego se retrae hacia adentro junto con el espermatozoide.
Por lo general, solo la cabeza del espermatozoide con mitocondrias y centríolos penetra en el citoplasma del óvulo y la cola permanece afuera. La cáscara de la cabeza se disuelve, el núcleo comienza a hincharse hasta alcanzar el tamaño del núcleo del huevo. Luego ambos núcleos se acercan y finalmente se fusionan.
En ocasiones, varios espermatozoides penetran en el óvulo al mismo tiempo, pero sólo uno de ellos se fusiona con el núcleo. En el cigoto, todos los cromosomas se emparejan: en cada par de cromosomas homólogos, un cromosoma pertenece al óvulo y el segundo al espermatozoide. Este fenómeno es de gran importancia para la evolución. Un organismo que se desarrolla a partir de un cigoto tiene una amplia gama de variabilidad combinativa y, por lo tanto, mayores oportunidades de adaptación a las condiciones ambientales cambiantes.
Característica de las plantas con flores.
Su tamaño (excluyendo la longitud de la cola) es mucho menor que el tamaño del cigoto. La estructura microscópica del espermatozoide se debe a la necesidad de recorrer una distancia relativamente larga para llegar al óvulo. Cabe señalar que esta célula es la más pequeña en tamaño en comparación con todas las células humanas.
Estructura del esperma
El gameto consta de cabeza, cuello, parte media (cuerpo) y cola. La parte anterior de la cabeza ovalada contiene el llamado acrosoma. Contiene enzimas que disuelven la cáscara del huevo. Detrás del acrosoma se encuentra el núcleo, que contiene veintitrés cromosomas masculinos. En el momento de la fertilización, se combinan con los veintitrés cromosomas femeninos contenidos en el óvulo. En este caso, el espermatozoide fecundante aporta únicamente el cromosoma X o Y, determinando así el sexo del niño.
El cuello del gameto realiza una función de conexión entre la cabeza y el cuerpo. La movilidad del cuello uterino permite que la cabeza oscile durante el movimiento de los espermatozoides.
El cuerpo celular tiene la forma de un hilo axial, que consta de mitocondrias y microtúbulos.
La cola continúa la parte media (cuerpo) e incluye microtúbulos cubiertos de citoplasma.
La estructura normal de los espermatozoides es característica de la mitad de todos los presentes en los espermatozoides. Cabe señalar que la presencia de defectos no afecta el material genético del gameto. En este caso, la estructura defectuosa del espermatozoide puede afectar su capacidad para llegar al óvulo.
La producción de estas células se produce en los túbulos testiculares contorneados cubiertos de epitelio espermatogénico. Estos túbulos luego se convierten en túbulos rectos. Ellos, a su vez, forman el epidídimo. Los espermatozoides deben atravesar todos los túbulos. Así se produce su plena maduración. pasa a un conducto, que avanza y entra en la cavidad abdominal. En este caso, el conducto desemboca en las vesículas seminales ubicadas detrás de la vejiga. Se produce la acumulación de espermatozoides y su mezcla con la secreción de sus paredes. La secreción contiene nutrientes esenciales que ayudan a impulsar los espermatozoides hacia el óvulo. A través de los conductos eyaculadores, las células reproductoras masculinas de las vesículas seminales ingresan a la glándula prostática. Aquí se mezclan con su secreto. Los compuestos químicos y los nutrientes crean un ambiente alcalino para los espermatozoides. El resultado es una suspensión llamada esperma. Cuando se produce la eyaculación masculina, ingresa a la uretra y luego es expulsada con fuerza del cuerpo.
El volumen normal de eyaculación está entre tres y cinco mililitros, mientras que la cantidad de espermatozoides por mililitro de esperma debe ser de al menos veinte millones. Si los órganos genitales están en condiciones normales, el hombre no debería tener agregación de espermatozoides (áreas de gran acumulación). A veces, estas áreas se pueden identificar visualmente: se distinguen por una mayor blancura y densidad.
En el momento de la eyaculación, una gran cantidad de espermatozoides ingresa al cuello uterino femenino. Sin embargo, sólo la mitad de ellos pueden atravesar el canal del cuello uterino. De esta mitad de los espermatozoides, a su vez, sólo una pequeña parte es capaz de llegar a la desembocadura de las trompas uterinas. En este caso, el óvulo se encuentra en una trompa del útero. Como resultado, quedan aún menos espermatozoides en el camino hacia el óvulo y no todos ingresan a las trompas de Falopio. Así, los óvulos sólo pueden llegar a unas doscientas células masculinas.
¿Cuánto tiempo viven los espermatozoides?
En unas pocas horas, los gametos que quedan en la vagina son destruidos por el ambiente ácido. En el cuello uterino, los espermatozoides pueden sobrevivir de tres a cinco días (a veces más), dependiendo de la cantidad de moco cervical.
El espermatozoide tiene cabeza y cola (Fig. 6). En la cabeza del espermatozoide hay un núcleo compacto que tiene un conjunto de cromosomas haploides, es decir, 23 cromosomas, de los cuales 22 son autosomas, un cromosoma es el cromosoma sexual X o Y. La mitad de los espermatozoides contienen un cromosoma Y, medio cromosoma X.
Delante, la cabeza está cubierta con una vaina o acrosoma con un extremo puntiagudo: un perforatorio. El acrosoma es un lisosoma, un derivado del complejo de Golgi, y contiene un conjunto de enzimas hidrolíticas: fosfatasa ácida, hialuronidasa, esterasa inespecífica, arilsulfatasa y la enzima proteolítica acrosina. Las más importantes son la enzima hialuronidasa, que derrite la cáscara de la corona radiata, y la enzima acrosina, que disuelve la zona pelúcida del huevo.
Hay muy poco citoplasma real en el espermatozoide. Las mitocondrias y los elementos citoesqueléticos se desarrollan a partir de orgánulos de uso general.
La sección de la cola del esperma consta de partes de conexión, intermedia, principal y terminal. En la parte de conexión, o cuello, hay centríolos, el proximal, adyacente al núcleo, y los restos del centríolo distal, así como columnas estriadas (segmentadas), elementos citoesqueléticos que consisten en proteínas similares a la queratina. Aquí comienza el hilo axial (axonema), continuando en las partes intermedia, principal y terminal.
La parte intermedia contiene un axonema que consta de 2 pares de microtúbulos centrales y 9 periféricos. El axonema está rodeado de mitocondrias dispuestas en espiral. Entre el axonema y las mitocondrias hay nueve elementos citoesqueléticos orientados longitudinalmente, que son una continuación de las columnas segmentadas. Estos elementos dan elasticidad a la cola del espermatozoide.
Los microtúbulos del axonema están formados únicamente por la proteína dimérica tubulina. Desde los microtúbulos se extienden proyecciones pareadas, o “asas”, que consisten en otra proteína, la dineína, que tiene actividad ATPasa. La dineína descompone el ATP producido por las mitocondrias y convierte la energía química en energía mecánica, que impulsa el movimiento de los espermatozoides. En caso de una ausencia de dineína determinada genéticamente, los espermatozoides se inmovilizan (una de las formas de esterilidad masculina).
La parte principal de la cola tiene una estructura que se asemeja a un cilio con un conjunto característico de microtúbulos en el axonema (9 × 2) + 2, rodeados por fibrillas orientadas circularmente que imparten elasticidad y un plasmalema.
La parte terminal o final del espermatozoide contiene un axonema, que termina en microtúbulos desconectados y una disminución gradual de su número.
La cola del espermatozoide es un orgánulo de movimiento especial que, en un ambiente líquido alcalino, es capaz de realizar movimientos oscilatorios, asegurando así la motilidad del espermatozoide. La velocidad media del movimiento de los espermatozoides en el tracto genital de una mujer es de 0,1 a 3 mm por hora. La longitud total de los espermatozoides es de 50 a 60 micrómetros. Los espermatozoides maduros (diferenciados) tienen la capacidad de moverse contra el flujo de líquido, es decir, la propiedad de reotaxis.
Un espermatozoide es una célula reproductora de un individuo masculino, cuyo objetivo principal es fertilizar el óvulo de una mujer. La estructura del espermatozoide, su tamaño, funcionamiento y forma durante su ciclo de vida son de gran interés para las personas. Después de todo, un depósito tan pequeño contiene todo el conjunto de información que será transferida del padre al feto.
¿De qué elementos está formada una célula masculina?
El tamaño del espermatozoide es tan pequeño que su estructura sólo puede examinarse con la ayuda de un buen microscopio; la medición se realiza en micras. Alcanza una longitud de 55 micrones y consta de varias partes, cada una de las cuales realiza sus propias funciones:
- Cabeza.
- Cuello.
- Sección intermedia o cuerpo.
- Cola.
Una fotografía de un espermatozoide ampliada cientos de veces permite examinar su estructura. La cavidad de la cabeza está llena de cromatina, material hereditario. De lo contrario, esta parte de la cabeza se llama núcleo. La información del ADN que se conectará al óvulo está contenida en la parte más básica de la célula masculina, y esta parte es el núcleo. Su extremo anterior contiene un acrosoma, donde se sintetizan las enzimas que disolverán las membranas del óvulo. Esta es la forma más importante de gameto. Las dimensiones de la cabeza son: altura – 2,5 micras, ancho – 3,5 micras, longitud – 5,0 micras.
El cuello tiene forma de espiral, lo que contribuye a la función de generar la energía necesaria para el movimiento activo. La mayor parte de la energía proviene de la fructosa, que se encuentra en cantidades significativas en el esperma. La longitud del cuello es de 4,5 micras.
El espermatozoide tiene una estructura compleja.
La estructura de los espermatozoides incluye un centrosoma, una forma que asegura la función motora de la cola. Se ubica en la parte cervical, detrás de la cual comienza su parte media, llamada cuerpo. En su interior se encuentra el llamado esqueleto de microtúbulos.
La parte final y más móvil de la estructura del espermatozoide se llama cola. Es mucho más estrecho y largo que la parte media. Alcanza las 45 micras de longitud. El movimiento se produce gracias al movimiento de látigo de la sección de la cola. Y su forma está formada por microtúbulos: dos de ellos son centrales y nueve pares laterales.
A pesar de su tamaño microscópico, el esperma tiene una estructura funcional, cada elemento del cual participa activamente en el proceso de lograr el objetivo.
El proceso de maduración de las células masculinas.
El proceso de formación y maduración de gametos completos se llama espermatogénesis. Comienza al inicio de la pubertad y continúa durante el resto de la vida. El esperma humano surge y se desarrolla en una glándula especial: los testículos, que forman parte de la estructura del sistema reproductor masculino.
El período medio de desarrollo de los espermatozoides es de unos tres meses, lo que significa que los espermatozoides se renuevan cada 90 días. La espermatogénesis es un proceso bastante complejo que consta de varias etapas de desarrollo y división.
El proceso está controlado y regulado por las funciones de la glándula pituitaria y las hormonas testiculares. Mientras están en el cuerpo masculino, los gametos están en reposo. Pero durante la liberación del líquido seminal, se une al proceso la enzima de la secreción prostática, que activa el movimiento.
El esperma contiene una gran cantidad de gametos. El tamaño de los espermatozoides es tan pequeño que un mililitro puede contener de 1,5 a 2 millones. Pero para una fertilización exitosa, la cantidad no juega un papel especial; su movilidad, actividad y un alto porcentaje de formas de alta calidad son importantes. Si se cumplen estas condiciones, se realizarán las funciones de los espermatozoides y se logrará el resultado.
Durante la espermatogénesis se forman células de dos formas: las que llevan el cromosoma X o el cromosoma Y. En el primer caso, se forma un embrión femenino, en el segundo, uno masculino. Se cree que las células que llevan el cromosoma X viven mucho más tiempo. Esto explica el hecho de que sea más difícil quedar embarazada de un niño.
La motilidad de los espermatozoides es importante para la fertilización.
¿Cómo ocurre la fertilización?
La fertilización exitosa del óvulo es la función principal de los espermatozoides; este proceso es bastante complejo. El ovocito es fecundado por un solo espermatozoide. Millones de espermatozoides luchan por la oportunidad de ser los primeros en alcanzar la meta. El movimiento comienza inmediatamente después de que los espermatozoides ingresan al cuerpo de la mujer. Después de sólo 2-3 horas, la mayoría de las células mueren y la culpa es del entorno vaginal desfavorable.
Los supervivientes continúan moviéndose, cayendo alternativamente hacia el cuello uterino y luego hacia el útero. En el camino hacia el óvulo, los gametos deben superar obstáculos en forma de moco protector, que será destruido por compuestos enzimáticos contenidos en la parte de su cabeza. El óvulo también está cubierto con una cáscara de mucopolisacárido especial, que se destruirá en el punto de penetración de los espermatozoides más fuertes.
Cuando se utilizan enzimas acrosómicas, se crea un agujero en el caparazón, lo suficientemente grande como para que entre la cabeza, mientras que el cuerpo y la cola desaparecen. El elemento más importante del esperma humano contiene la mitad de la información genética. La fusión de células masculinas y femeninas da como resultado la formación de un cigoto diploide que contiene 46 cromosomas.
Durante la eyaculación se liberan varios millones de espermatozoides.
En última instancia, las funciones del óvulo y el espermatozoide se reducen a un único objetivo: una fertilización exitosa y saludable. Por tanto, la característica más significativa de los espermatozoides es su actividad. Debido a la estructura y funciones del espermatozoide y del óvulo, la fertilización se vuelve muy probable. La presencia de receptores específicos en la capa exterior permite reconocer las sustancias químicas que secreta el huevo. La función y estructura de los espermatozoides crean todas las condiciones necesarias para un movimiento específico. Después de la liberación del líquido seminal, las células sanas que no murieron en el ambiente vaginal continúan avanzando hacia el óvulo. Este movimiento se llama quimiotaxis positiva.
Importante: la longitud de los espermatozoides y su número en los espermatozoides no influyen. Su buena movilidad contribuye al logro exitoso del objetivo.
Información básica sobre los gametos masculinos.
La velocidad de movimiento, dada la forma del espermatozoide y, sobre todo, su tamaño, es sencillamente enorme. En un minuto es capaz de recorrer una distancia de 4-5 mm. Puedes imaginar qué tipo de distancia es esta si su propia longitud, traducida a milímetros, es 0,055. La longitud media de las trompas de Falopio es de 170 mm, lo que significa que los espermatozoides necesitarán 44 minutos de movimiento continuo para alcanzar su objetivo. Pero en realidad esto puede tardar varios días.
25%: estas son las estadísticas de una fertilización exitosa durante la liberación de esperma. Esto se aplica incluso a parejas sanas. Durante la liberación de espermatozoides, la introducción de los espermatozoides en la vagina se produce a una velocidad muy alta. La media es de 70 km/h.
Al final de la etapa de maduración, los espermatozoides pueden vivir en el cuerpo masculino durante un mes. Fuera del cuerpo, aproximadamente un día, esto está influenciado por las condiciones ambientales (temperatura, humedad, nivel de ácido). Los espermatozoides están llenos de una gran cantidad de nutrientes. Los espermatozoides ocupan sólo el 5% del líquido seminal total. Toda la sustancia restante en su composición contiene elementos de sustancias protectoras y nutricionales que deben mantener la viabilidad de la célula durante su avance hacia la meta.
Para que la fertilización sea exitosa y el futuro embrión se desarrolle sin desviaciones, se pueden tomar una serie de medidas para mejorar la calidad del esperma. Entre ellos se encuentran abstenerse de malos hábitos, comer frutas y verduras y permanecer al aire libre. No menos importantes son el control del peso y la preferencia por alimentos ligeros en el menú. De esta forma, todos los elementos de la estructura del espermatozoide funcionarán bien y las células estarán más activas.
Un espermatozoide es una célula reproductora masculina (gameto). Tiene la capacidad de moverse, lo que hasta cierto punto garantiza la posibilidad de encontrar gametos de diferentes sexos.. Las dimensiones de los espermatozoides son microscópicas: la longitud de esta célula en humanos es de 50 a 70 micrones (la más grande, en el tritón, hasta 500 micrones). Todos los espermatozoides llevan una carga eléctrica negativa, lo que impide que se peguen entre sí en el espermatozoide. La cantidad de espermatozoides producidos en un individuo masculino es siempre colosal. Por ejemplo, la eyaculación de un hombre sano contiene alrededor de 200 millones de espermatozoides (un semental produce alrededor de 10 mil millones de espermatozoides).
Estructura del esperma
En términos de morfología, los espermatozoides se diferencian marcadamente de todas las demás células, pero contienen todos los orgánulos principales. Cada espermatozoide tiene una cabeza, un cuello, una sección intermedia y una cola en forma de flagelo.. Casi toda la cabeza está llena de un núcleo que transporta material hereditario en forma de cromatina. En el extremo anterior de la cabeza (en su vértice) hay un acrosoma, que es un complejo de Golgi modificado. Aquí se produce la formación de hialuronidasa, una enzima que es capaz de degradar los mucopolisacáridos de la membrana del óvulo, lo que hace posible que los espermatozoides penetren en el óvulo. En el cuello del espermatozoide hay una mitocondria, que tiene una estructura en espiral. Es necesario generar energía, que se gasta en movimientos activos de los espermatozoides hacia el óvulo. El esperma recibe la mayor parte de su energía en forma de fructosa, en la que la eyaculación es muy rica. El centriolo se encuentra en el borde de la cabeza y el cuello. En una sección transversal del flagelo, se ven 9 pares de microtúbulos, 2 pares más están en el centro. El flagelo es un orgánulo de movimiento activo. En el líquido seminal, el gameto masculino desarrolla una velocidad de 5 cm/h (que, en relación con su tamaño, es aproximadamente 1,5 veces más rápida que la velocidad de un nadador olímpico).
La microscopía electrónica de los espermatozoides reveló que el citoplasma de la cabeza no tiene un estado cristalino coloidal, sino líquido. Esto asegura la resistencia de los espermatozoides a condiciones ambientales desfavorables (por ejemplo, el ambiente ácido del tracto genital femenino). Se ha establecido que los espermatozoides son más resistentes a los efectos de las radiaciones ionizantes que los óvulos inmaduros.
Los espermatozoides de algunas especies animales tienen un aparato acrosómico, que dispara un filamento largo y delgado para capturar el óvulo.
Se ha establecido que la membrana del espermatozoide tiene receptores específicos que reconocen las sustancias químicas secretadas por el óvulo. Por lo tanto, los espermatozoides humanos son capaces de realizar un movimiento dirigido hacia el óvulo (esto se denomina quimiotaxis positiva).
Durante la fertilización, solo la cabeza del espermatozoide, que porta el aparato hereditario, penetra en el óvulo y el resto permanece afuera.
Un óvulo u ovocito es una célula especialmente diferenciada, adaptado para la fertilización y un mayor desarrollo. A diferencia de los espermatozoides, los óvulos no son capaces de moverse activamente y tienen una forma uniforme: en la mayoría de los animales son redondos, pueden ser ovalados o alargados. El núcleo suele seguir la forma del huevo. Se caracteriza por una gran cantidad de citoplasma que, además de los orgánulos habituales, contiene una gran cantidad de yema, un material nutricional de reserva para el desarrollo del embrión. Los óvulos con mucha yema suelen ser grandes (peces, reptiles, aves), los huevos con poca yema (lancetas) o sin yema (mamíferos) no son grandes, pero siempre son más grandes que los espermatozoides. La estructura de los huevos está determinada por el contenido y la ubicación de la yema. En base a estas características se pueden distinguir los siguientes tipos de huevos. Los huevos de Alecithal no contienen ninguna yema. Estos huevos son característicos de los mamíferos placentarios. Los huevos homolecitales contienen una pequeña cantidad de yema, distribuida más o menos uniformemente por todo el citoplasma (lanceleta). El siguiente tipo es el telolecito. Se caracterizan por el contenido de una cantidad media o grande de yema, de localización polar. Este tipo se divide en dos subtipos: telolecitol “medio” y telolecitol “extremo”. Los huevos telolecitales “medianos” contienen una cantidad media de yema, ubicada en la parte vegetativa (anfibios). El tipo “extremadamente” telolecital contiene una gran cantidad de yema, concentrada también en la parte vegetativa (peces óseos, reptiles, aves). El tipo de huevo centrolecital también se caracteriza por la presencia de una gran cantidad de yema, que se encuentra en el centro del huevo (insectos).
La presencia de una gran cantidad de yema determina la polaridad de los huevos (a excepción de las células centrolecitales). La polaridad de los huevos se expresa bien en anfibios, reptiles y aves. La parte superior del huevo, pobre en yema, se llama polo animal, y la parte inferior, que contiene una gran cantidad de yema, se llama polo vegetativo. La línea mental que conecta los polos animal y vegetativo y pasa por el centro del huevo se llama eje del huevo.
Un rasgo característico de la estructura de los huevos es la presencia de membranas. Las cáscaras conservan la forma y estructura del huevo, protegen su contenido para que no se seque y lo protegen de las influencias mecánicas y químicas del entorno externo.
Las membranas de los ovocitos se dividen en tres grupos: primarias, secundarias y terciarias.
La cáscara primaria del óvulo está formada por el propio óvulo y representa su capa superficial compactada, se llama membrana vitelina y se forma antes de la fertilización en el proceso de ovogénesis.
Las membranas secundarias son producidas por las células que nutren al óvulo. Un ejemplo son las células foliculares. A menudo, estas membranas pueden ser densas y luego tener micropilas, aberturas para la penetración de los espermatozoides.
Las membranas terciarias sirven para proteger el huevo; se forman durante el paso del huevo a través del oviducto. Un ejemplo de membranas terciarias es la albúmina, la subcapa y la cáscara de las aves.
Los huevos son muy sensibles a las fluctuaciones de temperatura, los rayos ultravioleta, los rayos X y el radio.
Con un aumento de temperatura relativamente pequeño, que los animales toleran sin dolor, los huevos mueren. Aumentar la dosis de rayos X, radio y rayos ultravioleta es fatal para los huevos. Se ha establecido que si el desarrollo y la fertilización de las células germinales son aún jóvenes, entonces son más sensibles a la radiación.
Tejidos vegetales
Las células de las plantas superiores también se diferencian y organizan en tejidos. Los botánicos distinguen cuatro tipos principales de tejido: meristemático, protector, basal y conductor.
Tejido meristemático. Los tejidos meristemáticos están formados por células pequeñas con paredes delgadas y núcleos grandes; Hay pocas o ninguna vacuola en estas células. La función principal de las células meristemáticas es el crecimiento; Estas células se dividen, diferencian y dan lugar a todos los demás tipos de tejidos.. El embrión a partir del cual se desarrolla la planta está formado enteramente por meristemo; A medida que avanza el desarrollo, la mayor parte del meristemo se diferencia en otros tejidos, pero incluso en un árbol viejo hay secciones del meristemo que favorecen un mayor crecimiento. Encontramos tejidos meristemáticos en las partes de la planta de rápido crecimiento: en las puntas de raíces y tallos y en el cambium. El meristemo en la punta de la raíz o del tallo, llamado meristemo apical, hace que estas partes crezcan en longitud, y el meristemo del cambium, llamado meristemo lateral, permite aumentar el grosor del tallo o de la raíz.
Tejido protector. Los tejidos protectores consisten en células de paredes gruesas que protegen a las células de paredes delgadas subyacentes de la desecación y el daño mecánico. Los tejidos protectores incluyen, por ejemplo, la epidermis de las hojas y las capas de corcho del tronco y las raíces. La epidermis de la hoja secreta un material ceroso e impermeable llamado cutina, que evita la pérdida de agua desde la superficie de la hoja.
En la superficie de las hojas hay células protectoras, células epidérmicas especializadas, ubicadas en dos cerca de cada uno de los estomas, pequeños orificios que conducen al interior de la hoja. La presión de turgencia en las células protectoras regula el tamaño de las hendiduras estomáticas y, por tanto, la velocidad de paso de oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua a través de ellas.
Algunas de las células epidérmicas de la raíz tienen proyecciones llamadas pelos radiculares; Estos crecimientos aumentan la superficie que absorbe agua y minerales disueltos del suelo. Los tallos y las raíces están cubiertos por capas de células de corcho formadas por un cambium de corcho especial. Las células de corcho están muy "empaquetadas" y sus paredes contienen otra sustancia impermeable: la suberina. Suberin evita que el agua penetre en las células del corcho; por lo tanto, no viven mucho tiempo y el tejido maduro del corcho está formado por células muertas.
Tela principal. Este tejido forma la masa principal del cuerpo de la planta: las partes blandas de las hojas, flores y frutos, la corteza y el núcleo de los tallos y raíces. Las principales funciones de este tejido son la producción y acumulación de nutrientes. El tipo más simple de tejido fundamental es el parénquima, que consta de células de paredes delgadas con una fina capa de protoplasma que rodea una vacuola central. El clorénquima es un parénquima modificado que contiene cloroplastos en los que se produce la fotosíntesis. Las células del clorénquima están dispuestas de forma laxa y forman la mayor parte del tejido interno de las hojas y algunos tallos. Se caracterizan por tener paredes celulares delgadas, grandes vacuolas y la presencia de cloroplastos.
En algunos tejidos importantes, las esquinas de las paredes celulares están engrosadas para brindar soporte a la planta. Este tejido, llamado colénquima, se encuentra en los tallos y pecíolos de las hojas justo debajo de la epidermis. En otro tejido, el esclerénquima, toda la pared celular está muy engrosada; Las células del esclerénquima, que proporcionan resistencia mecánica, se pueden encontrar en los tallos y raíces de muchas plantas. A veces toman la forma de fibras largas y delgadas. Las células de esclerénquima en forma de huso llamadas fibras de líber se encuentran en el floema (floema) de los tallos de muchas plantas. Las células esclerénquimáticas redondas llamadas células petrosas están presentes en la cáscara dura de las nueces.
Tejidos conductores. Las plantas tienen dos tipos de tejido conductor: xilema (madera), que conduce agua y sales disueltas, y floema (floema), que transporta nutrientes disueltos como la glucosa.. En todas las plantas superiores, las primeras células que se forman a partir de las células del xilema son células largas llamadas traqueidas, con extremos puntiagudos y un engrosamiento anular o en espiral de las paredes. Posteriormente, estas células se conectan entre sí por sus extremos formando vasos de madera. Durante el desarrollo de los vasos sanguíneos, las paredes transversales se disuelven y las paredes laterales se espesan, de modo que se forma un largo tubo de celulosa para conducir el agua. Estas embarcaciones pueden alcanzar los 3 m de eslora. Tanto en las traqueidas como en los vasos, el citoplasma eventualmente muere y deja tubos vacíos que continúan funcionando. El engrosamiento de las paredes celulares, acompañado por la deposición de lignina (una sustancia que determina la dureza y la madera de los troncos y raíces), permite que el xilema realice no solo funciones conductoras, sino también de soporte.
Una fusión similar de células adyacentes entre sí en sus extremos conduce a la formación de tubos cribosos del floema. Las paredes de los extremos no desaparecen, sino que se conservan en forma de placas con agujeros: placas de tamiz. A diferencia de las traqueidas y los vasos de madera, los tubos cribosos permanecen vivos y contienen una gran cantidad de citoplasma, pero pierden su núcleo. Adyacentes a los tubos cribosos hay “células satélite” que tienen núcleos; es posible que sirvan para regular el funcionamiento de los tubos cribosos. El movimiento circular del citoplasma acelera significativamente el paso de los nutrientes disueltos a través de estos tubos. Los tubos cribosos se encuentran en la corteza blanda de los tallos leñosos, hacia afuera del cambium.
Tejido animal
Los biólogos no están de acuerdo sobre cómo deben clasificarse los diferentes tipos de tejidos y cuántos tipos existen. . Distinguiremos entre seis tipos de tejido animal: epitelial, conectivo, muscular, sanguíneo, nervioso y reproductivo.
Tejido epitelial. Este tejido está formado por células que forman la cubierta exterior del cuerpo o recubren sus cavidades internas. El tejido epitelial puede realizar las funciones de protección, absorción, secreción y percepción de irritaciones.(o varias de estas funciones al mismo tiempo). El epitelio protege a las células subyacentes del daño mecánico, de las sustancias químicas y bacterias nocivas y de la desecación. Los alimentos y el agua se absorben a través de las células epiteliales intestinales. Otros tejidos epiteliales sirven para secretar una amplia variedad de sustancias; Algunas de estas sustancias son productos de desecho del metabolismo, mientras que otras son utilizadas por el cuerpo. Finalmente, como el cuerpo está completamente cubierto de epitelio, es obvio que cualquier irritación, para ser percibida, debe atravesar el epitelio. Los tejidos epiteliales incluyen, por ejemplo, la capa externa de la piel y los tejidos que recubren el tracto digestivo, la tráquea y los túbulos renales. Los tejidos epiteliales se dividen en seis subgrupos según la forma y función de sus células.
El epitelio plano está formado por células aplanadas con forma de polígonos. Forma la capa superficial de la piel y el revestimiento de la boca, el esófago y la vagina. En humanos y animales superiores, el epitelio escamoso suele estar formado por varias capas de células escamosas superpuestas entre sí; dicho tejido se llama epitelio escamoso estratificado.
El epitelio cúbico está formado por células cuboides. Recubre los túbulos renales.
Las células epiteliales columnares tienen forma oblonga y se asemejan a columnas o columnas; el núcleo suele estar situado más cerca de la base de la célula. El estómago y los intestinos están revestidos por epitelio columnar.
Epitelio ciliar. Las células cilíndricas pueden tener en su superficie libre diminutos procesos protoplásmicos llamados cilios, cuyo latido rítmico impulsa el material ubicado en la superficie de las células en una dirección. La mayor parte del tracto respiratorio está revestido por epitelio columnar ciliado, cuyos cilios sirven para eliminar partículas de polvo y otros materiales extraños.
El epitelio sensible (sensorial) contiene células especializadas en la percepción de irritaciones. Un ejemplo es el revestimiento de la cavidad nasal, el epitelio olfativo, a través del cual se perciben los olores.
Las células epiteliales glandulares están especializadas en secretar diversas sustancias, como leche, cerumen o sudor. Tienen forma cilíndrica o cúbica.
Tejidos conectivos. Este tipo de tejido, que incluye huesos, cartílagos, tendones, ligamentos y tejido conectivo fibroso, sostiene y conecta todas las demás células del cuerpo. Todos estos tejidos se caracterizan por la presencia de grandes cantidades de material no vivo que secretan sus células. Este la llamada sustancia básica. La naturaleza y función de un tipo particular de tejido conectivo depende en gran medida de la naturaleza de esta sustancia fundamental intercelular. Por lo tanto, las células realizan sus funciones de forma indirecta, secretando la sustancia principal, que sirve como material de unión y soporte.
En el tejido conectivo fibroso, la sustancia fundamental es una red densa, aleatoria y estrechamente tejida de fibras que rodean las células del tejido conectivo y consisten en material secretado por estas células. Este tejido se encuentra en todas partes del cuerpo: conecta la piel con los músculos, mantiene las glándulas en la posición adecuada y conecta muchas otras formaciones. Los tipos especializados de tejido conectivo fibroso son los tendones y ligamentos. Los tendones no son cordones elásticos, sino flexibles que unen los músculos a los huesos. Los ligamentos tienen cierta elasticidad y conectan los huesos entre sí. Debajo de la piel se encuentra un plexo particularmente denso de fibras de tejido conectivo (es esta capa la que, después del tratamiento químico (curtido), se convierte en cuero revestido).
Las fibras del tejido conectivo contienen una proteína llamada colágeno. Cuando estas fibras se tratan con agua caliente, el colágeno se convierte en una proteína soluble: la gelatina. El colágeno y la gelatina tienen casi la misma composición de aminoácidos. Las macromoléculas de colágeno que forman las fibras son estructuras helicoidales de tres cadenas peptídicas interconectadas por enlaces de hidrógeno. Dado que el cuerpo humano tiene una gran cantidad de tejido conectivo, el colágeno constituye aproximadamente un tercio de todas las proteínas.
El esqueleto de soporte de los vertebrados está formado por cartílago o hueso. En los embriones de todos los vertebrados, el esqueleto está formado por cartílago, pero en todas las formas adultas, a excepción de los tiburones y las rayas, el esqueleto cartilaginoso está reemplazado principalmente por hueso. En los seres humanos, el cartílago se puede sentir en el pabellón auricular y en la punta de la nariz. El cartílago es duro, pero tiene elasticidad. Las células cartilaginosas secretan a su alrededor una sustancia fundamental densa y elástica, formando un material intercelular continuo y homogéneo, entre el cual las propias células se encuentran en pequeñas cavidades, solas o en grupos (2 o 4). Estas células encerradas en la sustancia fundamental permanecen vivas; algunos de ellos secretan fibras que se incorporan a la sustancia fundamental y la fortalecen.
Las células óseas también permanecen vivas y secretan sustancia ósea básica durante toda la vida de una persona. La sustancia fundamental del hueso contiene sales de calcio (en forma de hidroxiapatita) y proteínas, principalmente colágeno. Las sales de calcio aportan dureza a los huesos y el colágeno previene la fragilidad; Así, el hueso adquiere fuerza, lo que le permite realizar funciones de soporte. A primera vista, el hueso parece sólido, pero en realidad no lo es. La mayoría de los huesos tienen una gran cavidad medular en el medio que puede contener médula amarilla, que es principalmente grasa, o médula ósea roja, el tejido que forma los glóbulos rojos y algunos tipos de glóbulos blancos.
En la sustancia fundamental del hueso hay canales (canales de Havers) a través de los cuales pasan vasos sanguíneos y nervios, que suministran sangre a las células óseas y regulan su actividad. La sustancia fundamental se deposita en forma de anillos concéntricos (placas óseas) que forman las paredes de los canales, y las células se amurallan en las cavidades presentes en la sustancia fundamental. Las células óseas están conectadas entre sí y con los canales de Havers mediante sus procesos protoplásmicos, que se encuentran en los túbulos más delgados de la sustancia fundamental. A través de estos túbulos, las células óseas reciben oxígeno y diversas sustancias que necesitan y se liberan de productos metabólicos. El tejido óseo también contiene células que descomponen este tejido, de modo que los huesos cambian gradualmente de forma bajo la influencia de las cargas y tensiones que experimentan.
Músculo. Los movimientos de la mayoría de los animales son causados por la contracción de células alargadas, cilíndricas o fusiformes, cada una de las cuales contiene una gran cantidad de finas fibras contráctiles longitudinales paralelas llamadas miofibrillas.. Al contraerse, es decir, acortarse y engrosarse, las células musculares producen trabajo mecánico; sólo pueden tirar, no empujar. Hay tres tipos de tejido muscular en el cuerpo humano: músculo estriado, músculo liso y músculo cardíaco. El músculo cardíaco forma la pared del corazón, el músculo liso se encuentra en las paredes del tracto digestivo y algunos otros órganos internos, y el músculo estriado forma grandes masas de tejido muscular adherido a los huesos. Las fibras de los músculos estriado y cardíaco tienen un rasgo característico: a diferencia de todas las demás células, que tienen un solo núcleo, cada fibra contiene muchos núcleos. Además, en las fibras estriadas los núcleos ocupan una posición inusual: se encuentran en la periferia, debajo de la propia membrana celular; esto parece tener un papel en el aumento de la fuerza contráctil. Estas fibras alcanzan una longitud inusual para las células: hasta 2 e incluso 3 cm. Algunos investigadores creen que las fibras musculares se extienden de un extremo al otro del músculo.
Bajo el microscopio, se pueden ver franjas transversales claras y oscuras alternas en las fibras de los músculos estriados y cardíacos, por lo que se les llama estriados. Estas franjas están obviamente relacionadas con el mecanismo de contracción, ya que durante la contracción su ancho relativo cambia: las franjas oscuras prácticamente no cambian, pero las franjas claras se vuelven más estrechas. Los músculos estriados a veces se denominan músculos voluntarios porque podemos controlar su movimiento. Los músculos cardíacos y lisos se denominan involuntarios porque una persona no puede controlar su función.
Sangre. La sangre se compone de glóbulos rojos y blancos (glóbulos rojos y blancos) y una parte líquida no celular: plasma. Muchos biólogos clasifican la sangre como tejido conectivo, ya que ambos tejidos se forman a partir de células similares.
Los glóbulos rojos de los vertebrados contienen hemoglobina, un pigmento que puede absorber y liberar oxígeno fácilmente. Al combinarse con el oxígeno, la hemoglobina forma un complejo de oxihemoglobina, que puede liberar oxígeno fácilmente y entregarlo a todas las células del cuerpo. Los glóbulos rojos de los mamíferos tienen forma de discos bicóncavos aplanados y no contienen núcleo; en otros vertebrados, los glóbulos rojos son más parecidos a células; Tienen forma ovalada y contienen un núcleo.
Hay cinco tipos de glóbulos blancos: linfocitos, monocitos, neutrófilos, eosinófilos y basófilos. Los glóbulos blancos no contienen hemoglobina, son muy móviles y pueden capturar bacterias fácilmente. Son capaces de salir a través de las paredes de los vasos sanguíneos hacia el tejido, destruyendo las bacterias que allí se encuentran. La parte líquida de la sangre, el plasma, transporta una variedad de sustancias de una parte del cuerpo a otra. Algunas sustancias se transportan en estado disuelto, otras pueden estar unidas a cualquiera de las proteínas plasmáticas. En algunos invertebrados, el pigmento que transporta el oxígeno no se localiza en el interior de las células, sino que se disuelve en el plasma, tiñéndolo de color rojizo o azulado. Las plaquetas sanguíneas (plaquetas) son fragmentos de células grandes especiales que se encuentran en la médula ósea; Están involucrados en el proceso de coagulación de la sangre.
Tejido nervioso. El tejido nervioso está formado por células especializadas en conducir impulsos electroquímicos llamadas neuronas. Cada neurona tiene un cuerpo (la parte extendida que contiene el núcleo) y dos o más procesos delgados en forma de hilos que se extienden desde el cuerpo celular. Los procesos consisten en citoplasma y están cubiertos por una membrana celular; su espesor varía desde unos pocos micrómetros hasta 30-40 micrones, y su longitud, desde 1 o 2 mm hasta un metro o más. Las fibras nerviosas que van desde la médula espinal hasta el brazo o la pierna pueden alcanzar 1 m de longitud. Las neuronas están interconectadas en una cadena para transmitir impulsos a largas distancias en el cuerpo.
Dependiendo de la dirección en la que los procesos normalmente conducen los impulsos nerviosos, se dividen en dos tipos: axones y dendritas. Los axones conducen impulsos desde el cuerpo celular hacia la periferia y las dendritas, hacia el cuerpo celular. La conexión entre el axón de una neurona y la dendrita de la siguiente se llama sinapsis. En una sinapsis, el axón y la dendrita en realidad no se tocan; hay un pequeño espacio entre ellos. Un impulso puede pasar a través de una sinapsis sólo desde un axón a una dendrita, de modo que la sinapsis sirve como válvula que impide que los impulsos pasen en la dirección opuesta. Las neuronas tienen tamaños y formas muy diferentes, pero todas están construidas según el mismo plan básico.
Tejido reproductivo. Este tejido está formado por células utilizadas para la reproducción, es decir, óvulos en las hembras y espermatozoides, o espermatozoides, en los machos. Los huevos suelen tener forma esférica u ovalada y están inmóviles. En la mayoría de los animales, a excepción de los mamíferos superiores, el citoplasma del huevo contiene una gran cantidad de yema, que sirve para nutrir al organismo en desarrollo desde el momento de la fecundación hasta que es capaz de obtener alimento de alguna otra forma. Los espermatozoides son mucho más pequeños que los óvulos; Han perdido la mayor parte de su citoplasma y han adquirido una cola con la que se mueven. Un espermatozoide típico consta de una cabeza (que contiene el núcleo), un cuello y una cola. La forma de los espermatozoides varía de un animal a otro. Debido a que los óvulos y los espermatozoides se desarrollan a partir de tejido ovárico y testicular de origen ectodérmico, algunos biólogos los clasifican como tejidos epiteliales.