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Cuando el óvulo se encuentra con el esperma

Aunque ocurre cada hora de cada día, en todo el mundo, la historia del encuentro entre un óvulo y un espermatozoide sigue siendo un cuento que merece ser contado. Millones de candidatos salen en una viaje largo y peligroso con un solo objetivo final, y si los candidatos llegan a su objetivo, se crea algo completamente único. Pero antes de que lleguemos al final, examinemos el viaje más de cerca.

Los personajes principales

ÓvuloEspermatozoide
¿Cuántos participan?1 por ciclo menstrual~250-280 millones por eyaculación
TamañoDiámtero celular más grande en el cuerpo humano: ~0.12mm~ 50μm de largo (10,000x más pequeño que el óvulo)
PloidíaHaploide, pero no se ha completado la meiosis IIHaploide: 23 cromosomas
Mitocondrias100-200,00075-100
Cientos de millones de espermatozoides compiten por un solo óvulo. Las células espermáticas tiene un diseño hidrodinámico para lograr su propósito, una cola larga para ayudar en el movimiento, muchas mitocondrias que dan la energía para ese movimiento, información genética que heredar, y proteínas enzimáticas para entrar al óvulo. Las proteínas se guardan en un capuchón al frente del espermatozoide conocido como acrosoma; esta es la parte que primero entra en contacto con el óvulo. La cola se conoce como flagelo, y utiliza la energía que liberan las mitocondrias para mover el espermatozoide hacia adelante. Los flagelos usan mucha energía por lo que permanecen latentes hasta que los espermatozoides entran a la vagina. Los espermatozoides son haploides, ya que contienen un juego de 23 cromosomas. Son creados por el proceso de división celular llamado meiosis, que crea 4 espermatozoides a partir de una sola célula germinal. También son muy pequeños, con una longitud de unos 50μm. Los espermatozoides son eyaculados en el semen, un líquido alcalino con un pH de cerca de 7.4.
El objetivo de los espermatozoides es el óvulo. Dado que es mucho más grande que los espermatozoides, el óvulo es la fuente de citosol y organelos, particularmente mitocondrias, para el futuro cigoto. A diferencia del espermatozoide, el óvulo no ha completado la meiosis: está atrapado en la etapa de metafase II. Esto significa que el óvulo es haploide, pero con cromátidas hermanas que todavía están unidas. También a diferencia del espermatozoide, la división meiótica para crear óvulos, la ovogénesis, solo produce un óvulo viable. El óvulo está rodeado de un grueso recubrimiento exterior conocido como la zona pelúcida, una capa de proteínas revestidas de carbohidratos que rodea la membrana plasmática. La zona pelúcida ayuda a proteger el óvulo y se encarga de mediar la reunión inicial de espermatozoide y óvulo. Gránulos corticales rellenos de enzimas recubren el interior de la membrana celular, y ayudarán a garantizar que solo un espermatozoide pueda fecundar el óvulo.

El escenario

El óvulo y los espermatozoides viajan en direcciones opuestas hasta encontrarse generalmente en las trompas de Falopio. Durante la ovulación, un ovario libera un óvulo hacia una de las trompas de Falopio, y el óvulo pasa por este tubo hacia el útero, el cual está siendo preparado para la implantación. Parte de esta preparación implica niveles elevados de estrógeno y hormona luteinizante (LH). La LH provoca que el ovario libere el óvulo, mientras que los niveles elevados de estrógeno en la sangre estimulan a la membrana vaginal para que produzca glucógeno, que después se metaboliza en lactato. Esto disminuye el pH vaginal (que baja incluso hasta 3.8), y crea un ambiente ácido que es hostil para los patógenos (como los que causan las enfermedades de transmisión sexual). Sin embargo, este ambiente también puede ser tóxico para los espermatozoides, aunque el semen (un líquido alcalino) puede amortiguar la acidez vaginal para preservar las células espermáticas. A medida que se mezcla el semen con las secreciones vaginales, el pH se ajusta en un punto que no daña los espermatozoides, y este nuevo ambiente es el disparador que activa los flagelos de los espermatozoides y aumenta la motilidad espermática.
Solo cerca 1 de cada millón de espermatozoides que se eyaculan en la vagina llegará al sitio de la fecundación. El estrógeno además relaja el cuello uterino, hace que el moco cervical se vuelva acuoso y más alcalino, y estimula las contracciones uterinas. Todo esto ayuda a que el espermatozoide penetre y navegue por el sistema reproductor femenino. La relajación del cuello uterino permite que los espermatozoides pasen de la vagina al útero y reduce una barrera física potencial. El moco cervical puede impedir que los espermas pasen al útero, pero durante la ovulación, cuando el óvulo se libera del ovario, el moco se vuelve más delgado y disminuye su pH. Estos cambios hacen del moco un gran medio de transporte para los espermas, y ayudan a que estos sigan viajando. Las contracciones uterinas ayudan a empujar a los espermatozoides hacia la trompa de Falopio correcta, y estudios recientes sugieren que estas contracciones son más responsables del movimiento de los espermas ¡que sus propios mecanismos de propulsión! Como podemos ver, el progreso de los espermas está realmente influenciado por el momento en el ciclo menstrual donde se encuentra la mujer. Cuanto más cerca de la ovulación, más fácil es que pasen los espermatozoides. Los científicos creen que esto podría servir para conservar energía y recursos: si la mujer no está ovulando, entonces no hay ningún objetivo para el esperma, por lo que tiene más sentido centrarse en la protección contra los patógenos. La vagina y el útero son muy susceptibles de infección, por lo que el organismo tiene que encontrar el equilibrio fino entre proteger estas zonas y permitir el paso de espermatozoides.

La acción

Supongamos que a pesar del peligroso viaje, cierta cantidad de células espermáticas ha encontrado al óvulo y los espermatozoides están listos para comenzar su aproximación. Todavía no va todo viento en popa, aún hay barreras físicas y químicas que superar. A medida que los espermas se acercan al óvulo, se unen a la zona pelúcida en un proceso conocido como unión espermática. Esto desencadena la reacción acrosómica, en la que se liberan las enzimas del acrosoma. Estas enzimas luego comienzan a digerir la zona pelúcida y permiten que el esperma penetre hacia la membrana plasmática del óvulo. Cuando la célula espermática finalmente alcanza el óvulo, las membranas plasmáticas de ambas células se fusionan y el espermatozoide libera su material genético dentro del óvulo. En este momento, ha ocurrido la fecundación, ¡pero aún no hemos terminado!
La fusión también desencadena la reacción cortical. Cuando el espermatozoide y el óvulo se fusionan, se desencadena la liberación de iones calcio, que disparan la unión de los gránulos corticales dentro del óvulo con la membrana plasmática. A medida que se fusionan, estos gránulos liberan su contenido fuera de la célula, hacia los restos de la zona pelúcida. Las enzimas de los gránulos corticales digieren aún más la zona pelúcida, por lo que no se pueden unir más espermatozoides, mientras que otras moléculas que están dentro de los gránulos crean una nueva capa protectora alrededor del huevo fecundado. Al crear una nueva barrera y destruir la interfaz inicial entre el espermatozoide y el óvulo, la reacción cortical impide la polispermia, o la fecundación de un solo huevo por varios espermatozoides. Es como entrar en un templo oculto, pero al hacerlo, se disparan trampas ocultas que hacen imposible volver a entrar. Otros espermatozoides que llegan al óvulo ahora son relegados.

Considera lo siguiente:

Los dispositivos intrauterinos de cobre, o DIU aprovechan las propiedades de las células espermáticas para impedir la fecundación. El cobre que liberan estos anticonceptivos es un espermicida natural y también es ovicida, aunque afecta más fuertemente a los espermas. Estudios han demostrado que los iones cobre reducen la motilidad de los espermas, su capacidad de desencadenar la reacción acrosómica y su viabilidad general. Aunque los dispositivos liberan menos cobre de lo que podría haber en nuestra dieta, la acumulación de cobre en el revestimiento mucoso del cuello uterino y del útero es suficiente para detener el movimiento de los espermatozoides. Los DIU en general también desencadenan una leve reacción inflamatoria que trae células inmunitarias que hacen aún más difícil a los espermas completar su viaje. Recientemente, algunos estudios han encontrado que los DIU de cobre incluso pueden afectar cómo se contrae el útero, ¡enviando los espermatozoides en la dirección equivocada! Por lo tanto, los DIU evitan que los espermatozoides y el óvulo alguna vez se lleguen a encontrar, lo que inhibe la fecundación.

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