O processo de formação de gametas feminino e masculino ocorre através da meiose. Isso significa que os gametas possuem metade do material genético e somente no ato da fertilização, poderá dar origem a um novo indivíduo. Gametas são as células reprodutivas.
O número de cromossomos pode variar de espécie para espécie. No caso dos seres humanos as gameta feminina também é chamada de óvulo e, em seu núcleo, existem 23 cromossomos .
A meiose, que leva à formação do óvulo, ocorre nos ovários . A célula reprodutiva masculina, por outro lado, é o espermatozoide, que também contém 23 cromossomos , protegidos pelo núcleo da célula. A meiose que leva à formação dos espermatozoides ocorre nos testículos.
Por maior que seja o número de células de um ser vivo, a reprodução sexual requer a produção de gametas, que são células individuais. De certa forma, ao se reproduzir, o ser pluricelular retorna à condição unicelular.
Uma pessoa, por exemplo, origina-se de uma célula única, formada a partir da união de uma célula feminina e outra masculina. Esse é o ciclo de vida padrão dos animais, que alternam uma fase da vida diploide (2n) com outra haploide (n), representada pelos gametas.
Ciclo de vida: a ocorrência da meiose
Nos animais, logo após a união dos gametas, na fertilização, forma-se o zigoto. Conforme o zigoto se desenvolve, o processo de multiplicação celular é intenso e as células embrionárias reproduzem-se por meio de sucessivas mitoses.
A partir do momento em que o organismo passa a produzir gametas, inicia-se um outro tipo de divisão celular, denominado meiose, que tem como resultado células haploides. Veja a figura a seguir.
Como vimos, mitose é um tipo de divisão celular em que há duplicação da quantidade de DNA da célula-mãe e divisão equitativa do material hereditário às células-filhas (verificar “A fase M (mitose) do ciclo celular”). A meiose é um processo que tem diferenças muito importantes, uma vez que altera a quantidade de DNA da célula-mãe, gerando células haploides.
Meiose e material genético
Para manter o número diploide da espécie, é necessário que os gametas, que se unirão para formar o novo ser, sofram uma redução da quantidade de material genético.
Isso acontece na meiose, um tipo de divisão celular em que há redução no número de cromossomos, o que pode ser facilmente percebido pelo acompanhamento dos cromossomos na formação dos gametas. Imagine um organismo 2n = 2, ou seja, um organismo cujas células têm apenas um cromossomo paterno e um materno (um par de cromossomos homólogos).
Na divisão celular, o DNA se duplicará e, como consequência, haverá um par de cromossomos homólogos duplicados. A meiose separa os cromossomos homólogos e, em seguida, separa as cromátides-irmãs, gerando células haploides.
Mitose x Meiose
Veja na figura abaixo a comparação entre mitose e meiose em uma célula hipotética. Observe como, na mitose, as células-filhas têm exatamente o mesmo lote cromossômico da célula-mãe. Na meiose, a divisão celular reducional origina células haploides.
Na primeira divisão da meiose, chamada meiose I, ocorre a separação dos cromossomos homólogos e a dupla de cromátides-irmãs paternas migra para um polo da célula, enquanto a dupla de cromátides-irmãs maternas posiciona-se no outro polo. Lembre-se de que na mitose, diferentemente do que acontece na meiose, as cromátides-irmãs se separam.
A segunda divisão da meiose, chamada meiose II, ocorre em seguida e, nessa etapa, as cromátides-irmãs se separam. Note que é apenas nesse momento que se formam células haploides. Assim, certas fases da divisão celular, como a metáfase, ocorrem duas vezes e por isso são denominadas I e II, como a metáfase I e a metáfase II.
Observe que a metáfase de uma mitose traria os cromossomos homólogos pareados na região equatorial da célula. Isso garantiria que as cromátides fossem repartidas igualmente pelas células-filhas.
Na meiose ocorrem fenômenos únicos, que não se observam na mitose, e que têm profunda importância para a sucessão de gerações dos seres vivos. Ao formar gametas com DNA ligeiramente diferente do original, abre-se a possibilidade para modificações na história da sucessão de gerações.
Isso tem tido importância fundamental para que as diferentes espécies tenham conseguido enfrentar as profundas mudanças pelas quais passou nosso planeta, desde a época em que os estromatólitos eram a forma mais comum de vida nos mares rasos e quentes, há bilhões de anos.
Meiose e variabilidade genética
Quando uma célula diploide passa pelo processo de meiose, a duplicação do material genético ocorre em uma única etapa, que antecede o início da divisão. No entanto, o resultado esperado da meiose são células com a metade da quantidade de DNA, ou seja, células haploides.
Por isso, a meiose é uma divisão celular reducional. Na meiose as células resultantes, os gametas, não possuem apenas quantidade diferente de material genético, mas têm também uma qualidade diferente.
Na verdade, os cromossomos homólogos duplicados se associam de maneira única no início da meiose, formando pares de cromossomos duplicados, chamados bivalentes, pois estão emparelhados. Esse conjunto é também chamado tétrade, pois são quatro cromátides emparelhadas, duas a duas.
Essa associação é tão íntima que frequentemente ocorrem quebras nas moléculas de DNA, que são reparadas por soldaduras, as quais, contudo, podem ocorrer em posição trocada. O DNA de uma cromátide pode ser soldado ao DNA da cromátide homóloga e não à molécula a que pertencia originalmente, e vice- -versa
Assim, os cromossomos dos gametas poderão ter, em uma mesma cromátide, segmentos do DNA paterno e segmentos de DNA materno, formando uma cromátide totalmente diferente das recebidas dos genitores. Esse fenômeno de troca de pedaços entre cromossomos homólogos é chamado permutação ou crossing-over.
Ovogônia, ovócito e óvulos humanos
Nos ovários de um embrião humano do sexo feminino ocorrem divisões mitóticas até, aproximadamente, a metade da gestação, entre a 20ª- e a 24ª- semana gestacional. Depois desse período, e ao longo de toda a vida da menina, as ovogônias não entrarão em mitose.
Nessa fase da vida embrionária, há cerca de sete milhões de células que podem iniciar a produção de gametas femininos, as ovogônias. No entanto, poucas delas de fato irão adiante na formação de gametas.
A partir da sétima semana gestacional, as ovogônias, que se originaram por mitose, começam, gradualmente, a entrar em meiose.
Seis meses após o nascimento do bebê, todas as ovogônias estão iniciando a meiose, constituindo ovócitos, que, no entanto, representam menos da metade do número inicial dessas células.
Cada uma delas, já com o material genético duplicado, permanecerá nesse estágio até que complete a primeira divisão da meiose, em um processo denominado ovulação.
A primeira ovulação ocorre no início da puberdade e, dos cerca de dois milhões de ovócitos presentes nos ovários ao nascimento, sobrevivem aproximadamente 400 mil para continuar a produção de gametas.
O primeiro ovócito ficará maduro por volta de 13 anos depois do início da meiose. Ao longo de toda a vida reprodutiva da mulher, esse deverá ser o destino apenas de cerca de 500 ovócitos.
A cada ciclo menstrual, um grupo de ovócitos começa a se desenvolver, por meio da multiplicação de células que envolvem e nutrem o ovócito, em estruturas ovarianas denominadas folículos. Na idade reprodutiva, esse desenvolvimento folicular progride favoravelmente, dando seguimento à meiose de pelo menos um dos ovócitos.
Acima uma ilustração esquemática representando diferentes estágios de maturação de um ovócito humano, do folículo primordial (no alto, à esquerda), passando pelo folículo maduro (embaixo, à esquerda), até a ovulação, isto é, a saída do ovário do ovócito maduro.
A rigor, quando ocorre a ovulação, a segunda divisão da meiose ainda não terminou e, portanto, forma-se apenas um ovócito. O final da meiose, ou seja, a produção de um gameta feminino maduro, denominado óvulo, acontecerá apenas se houver fecundação. Esta sempre ocorre na tuba uterina, canal que liga o ovário ao útero.
De espermatogônia a espermatozoide em seres humanos
Nos seres humanos de sexo masculino, o processo de produção de gametas ocorre nos testículos e é bastante diferente daquele que acabamos de ver. Na puberdade inicia-se a espermatogênese, a produção de espermatozoides, que terá continuidade por toda a vida.
A espermatogênese ocorre basicamente em três etapas. Resumidamente, pode- -se afirmar que na primeira há uma intensa divisão mitótica de espermatogônias, que geram espermatócitos.
A partir da adolescência, todos os dias, cerca de 2 milhões de espermatogônias entram em mitose. As espermatogônias se reproduzem por mitose ao longo de toda a vida adulta dos homens, o que explica a grande diferença entre a formação de espermatozoides nos homens e de ovócitos nas mulheres. Os espermatócitos, ainda sem flagelo, participam da segunda etapa, iniciando o processo meiótico.
Cada espermatócito dará origem a quatro espermátides, células haploides e com rudimentos de flagelos. Na terceira etapa as espermátides amadurecerão, dando origem aos espermatozoides. Essas etapas ocorrem de maneira sincrônica, ao longo de aproximadamente dois meses, formando a chamada onda espermatogênica.
Cada espermatogônia dá origem a 64 espermatozoides; ou seja, todos os dias um homem produz cerca de 128 milhões de espermatozoides.
Ovócitos e espermatozoides são os gametas que constituem a fase haploide de um ser humano. Da união entre um homem e uma mulher, se houver relacionamento sexual e encontro de gametas (fecundação), um novo ser diploide poderá ser formado.
Vídeo sobre a formação de gametas
Depois de ler todo o texto, sugiro ver o vídeo para reforçar o assunto. Se ainda assim ficar alguma dúvida, deixe nos comentários que tentarei responder o mais rápido possível.
Resumo
A reprodução sexual depende da formação de gametas, células haploides cuja união resulta no zigoto, célula diploide que origina o embrião.
Gametas são células haploides que resultam da meiose.
Meiose é uma divisão celular reducional, na qual uma célula diploide dá origem a quatro células haploides.
Não apenas a quantidade, mas também a qualidade do DNA dos gametas pode ser diferente daquela do ácido nucleico da célula que lhes deu origem.
No início da meiose há uma íntima associação entre os cromossomos homólogos, e pode haver permutação (ou crossing-over) entre cromossomos homólogos.
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Referências Bibliográficas
TIMM, Maria Isabel; ZANONA, Queruche K. Dos Gametas ao Embrião. Salão de Graduação (3.: 2008 mai. 27-29: UFRGS, Porto Alegre, RS). Salão de Educação a Distância (4.: 2008 mai. 27-29: UFRGS, Porto Alegre, RS). Anais. Porto Alegre: UFRGS/PROGRAD, 2008., 2008. – Link
