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Fecundación en equinodermos.
Desarrollo temprano del erizo de mar.
En los organismos con reproducción sexual el óvulo es fecundado por el
espermatozoide formándose el cigoto, a partir del cual se originará el nuevo individuo. La
contribución de los gametos masculino y femenino al cigoto es muy diferente; el óvulo
aporta tanto su conjunto haploide de cromosomas como un rico citoplasma que posee los
requerimientos necesarios para que, al menos, se inicie el desarrollo. El espermatozoide, sin
embargo, principalmente aporta su núcleo y escasos componentes citoplasmáticos
(centriolos).
El proceso de fecundación comprende una serie de sucesos que en la mayor parte de
los organismos puede resumirse en:
·
Activación del espermatozoide (capacitación), que ocurre en respuesta a las
secreciones del oviducto (fecundación interna) o al contacto con el medio acuoso
(fecundación externa).
·
Reacción acrosómica que permite que el espermatozoide se abra paso a través de
las distintas cubiertas que posee el óvulo hasta la membrana plasmática.
·
Fusión de las membranas plasmáticas del espermatozoide y del óvulo.
·
Bloqueo de la polispermia para evitar que un mismo óvulo sea fecundado por más de
un espermatozoide.
·
Continuación de la meiosis en caso de que el óvulo expulsado del ovario se
encuentre detenido en alguna de las fases del proceso meiótico (en humanos se encuentra
en metafase II, mientras que en equinodermos ya ha finalizado la meiosis).
·
Fusión de los pronúcleos, formándose un núcleo diploide de fecundación, o bien los
cromosomas maternos y paternos se ordenan directamente sobre la placa ecuatorial en la
primera división de segmentación.
·
Activación metabólica del huevo y comienzo del desarrollo.
Los equinodermos se usan habitualmente en estudios de biología del desarrollo ya
que sus gametos se obtienen en grandes cantidades, pueden ser inseminados fácilmente in
vitro (en medio acuoso donde la fecundación ocurre de forma natural) y también son
sencillos de mantener en el laboratorio. Además, la fecundación en equinodermos y en
mamíferos tiene muchos puntos en común.
Tras la fecundación comienza el proceso de segmentación. En equinodermos se
habla de una segmentación holoblástica radial, esto es, todo el embrión se divide y los
planos de división son perpendiculares unos a otros. Las dos primeras divisiones del cigoto y
los blastómeros son meridionales, si bien perpendiculares entre sí, lo cual significa que el
surco de división se forma desde el polo animal al polo vegetativo del embrión. La tercera
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Práctica 5. Fecundación en equinodermos
división, en cambio, es perpendicular a las dos anteriores, ecuatorial, determinando un
embrión de ocho células de idéntico tamaño. A partir de este momento, las subsiguientes
divisiones originarán blastómeros de diferente tamaño, definiéndose éstos como
macrómeros, mesómeros y micrómeros, cuya disposición en relación a los polos del
embrión determinará finalmente el destino de dichas células y la posterior formación de las
tres hojas embrionarias principales: endodermo,
ectodermo
y mesodermo,
respectivamente.
Figura 1. Desarrollo temprano del erizo de mar. A.- Cigoto. Obsérvese la membrana de fecundación. B.- Embrión
de dos células. C.- Embrión de cuatro células. D.- Embrión de dieciséis células.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
La práctica consistirá en estudiar el proceso de fecundación y primeras etapas del
desarrollo embrionario en erizo de mar. Para ello, en primer lugar se obtendrán los
gametos, a continuación se procederá a realizar el proceso de fecundación y finalmente se
analizarán los procesos de segmentación y gastrulación.
1.- Obtención de gametos
Inyectar a través de la membrana oral (peristoma, zona oral) 1 ml de 0,5 M de KCl en
agua de mar (Figura 2.B).
Colocar el espécimen sobre un recipiente de vidrio que contiene unos ml de agua
salina sobre la cara aboral, lado puesto a la zona oral.
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Práctica 5. Fecundación en equinodermos
Pocos minutos después aparece un líquido espeso en la cara aboral, donde se localizan
los gonoporos. Si el líquido es blanquecino se trata de esperma, mientras que si es rojizo
corresponde a óvulos (no existe forma alguna de distinguir los sexos por caracteres
externos) (Figura 2.C y 2.D).
Observar al microscopio en vidrios de reloj el aspecto y movimiento de óvulos y
espermatozoides recién eyaculados y después de diluir con agua (1:10). Los
espermatozoides sólo adquieren movilidad después de contactar con el agua salina.
IMPORTANTE: NO UTILIZAR EL MISMO MATERIAL DE VIDRIO NI PLÁSTICO PARA
ÓVULOS Y ESPERMATOZOIDES.
Los óvulos se conservan en el frigorífico por espacio de unas pocas horas. Los
espermatozoides se pueden mantener hasta 24 h en seco y sin diluir en agua.
Figura 2. Extracción de gametos del erizo. A.- Espécimen sobre la placa de Petri. B.- Inyección de solución salina a
través de la membrana oral. C.- A los pocos minutos comienza a observarse la expulsión de gametos. D.- El volumen
de la extracción es considerable. El color blanquecino nos indica que en este caso se trata de un macho.
2.- Fecundación
Colocar sobre un porta excavado una gota de agua con ovocitos (1 gota de suspensión
+ 5 ml de agua).
Enfocar en el microscopio con cuidado de que el objetivo no entre en contacto con el
agua salina.
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Práctica 5. Fecundación en equinodermos
-
Añadir una gota de esperma (1 gota de semen “seco” + 10 ml de agua).
-
Remover y observar la progresión de los espermatozoides en dirección a los óvulos.
-
Observar la membrana de fecundación que se forma en menos de 5 min.
3.- Desarrollo
Observar en el microscopio los principales cambios morfológicos que suceden después de
la fecundación y que llevan a la formación de la larva Pluteus.
- 5 min
Membrana de fecundación
-1h
1ª División de segmentación
- 2 h 30 min
Embrión de 16 células
- 6-12 h
Blástula
- 24 h
Gástrula
- 48 h
Larva Pluteus
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Práctica 5. Fecundación en equinodermos
Cuestiones.
1.- Dibujar todas las fases del desarrollo embrionario del erizo de mar vistas en prácticas,
desde el óvulo sin fecundar hasta el estadio de larva Pluteus.
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