DETERMINACIÓN GENÉTICA DEL SEXO Dioselín García Díaz Antropología Sexológica Profesora Ana Lilia.

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1 DETERMINACIÓN GENÉTICA DEL SEXO Dioselín García Díaz Antropología Sexológica Profesora Ana Lilia

2 SISTEMA DE DETERMINACION DEL SEXO Sistema biológico que determina el desarrollo de las características sexuales de un organismo, en una especie concreta. DETERMINACIÓN GENÉTICA DEL SEXO (Factores contenidos en los cromosomas) Determinación cromosómica Cuando existen cromosomas heteromórficos Determinación génica Cuando los cromosomas son homomórficos Determinación por haplodiploidía Cuando uno de los sexos posee la mitad de la dotación cromosómica del otro sexo Determinación ambiental Cuando existen cromosomas heteromórficos + TSP

3 DETERMINACION GENÉTICA DEL SEXO Mostrar el papel que juegan los genes en este proceso. Qué papel juega la expresión específica de ciertos genes en cierto momento y en cierto lugar, para definir este proceso. Cuando nos referimos a expresión de un gen, nos referimos a que este gen sea transcripto formando un ARN mensajero y este ARN sea traducido para dar una proteína determinada.

4 ¿Cómo se determina el sexo biológico? Hagamos un poco de historia… Parménides, en el siglo VI a.C., propuso que el sexo dependía del lado de la matriz donde se instalara el embrión Anaxágoras, V a.C., pensaba que el sexo dependía de los testes del progenitor. Aristóteles, IV a.C. criticó ambas teorías, probó que en animales, los embriones de ambos sexos pueden instalarse en el mismo lado del útero y que los varones con un solo teste podían tener hijos de ambos sexos, siguió las ideas de Empédocles sobre los cuatro elementos, y propuso que los machos tenían abundancia de fuego, por tanto eran cálidos y secos, las hembras con abundancia de agua, eran frías y húmedas, así el sexo viene determinado por el calor del progenitor masculino durante la relación sexual. Pitágoras (570-495 a.C.) Concepción «espermista», Ei padre aporta los caracteres esenciales de la progenie, la participación de la madre se limita al sustrato material. Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) en 1676, Talló unos lentes de 270 aumentos, investigó “sin sentimiento de pecado” los resto después del coito conyugal, aquella misteriosa sustancia, (semen) estaba habitada por una muchedumbre de animales

5 Un poco más… anguiliformes, esa muchedumbre desempeñaba papel crucial al suministrar su sustancia al embrión, el óvulo proporcionaría nutrición. Nicolaas Hartsoeker (1656-1725) en 1694 ayudante de Leeuwenhoek y codescubridor de los espermatozoides, ilustró su visión espermista con un dibujo de un humano preformado en el interior de una célula espermática, el homúnculo. Marcello Malphigi igual que Theodor Kerckring consideraba que el óvulo femenino era el huevo humano, el origen del embrión, el esperma masculino sólo tenía la función de aportar nutrientes al huevo, en cuyo interior ya se encontraba un pequeño humano en potencia esperando para desarrollarse. Michel Procope-Couteau (1684- 1753), anatomista del siglo XVIII retomó las ideas de Parménides y Anaxágoras, y sugirió que el mejor camino para controlar el sexo del niño sería eliminar el teste o el ovario conectado con el sexo no deseado. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) demostró con experimentos en anfibios, que el esperma del macho era necesario para la fecundación de los óvulos de la hembra. Karl Ernst von Baer (1792-1876), en 1827, embriólogo descubridor del óvulo de los mamíferos, acuñó el término espermatozoo. Albert von Kölliker (1817-1905) tras examinar bajo el microscopio procesos de fecundación en diversos animales marinos, concluyó que los espermatozoos no eran animales preformados, sino productos de las células de los testes, que necesitaban del contacto con el óvulo para una reproducción exitosa. Oskar Hertwig zoólogo en 1876 observó la fusión entre óvulo y espermatozoo

6 Imágenes de la historia… Ilustración que representa a Antoni van Leeuwenhoek haciendo observaciones con uno de sus microscopios. Ilustración original del “pequeño animal” que Nicolaas Hartsoeker decía haber observado en su libro Essai de dioptrique, publicado en 1694. Ilustraciones de Theodor Kerckring donde se explica la secuencia de desarrollo de un embrión preformado según su visión ovista. Imágenes tomadas de Richter Roix Aka

7 Factores que hoy sabemos influyen… Morfología, desarrollo y determinación de los órganos

8 Determinación Génica… Individuos machos presentan genotipos mm, mh y mf; Hermafroditas genotipo hh y hf y Únicamente genotipos ff serán de hembras. Cromosomas sexuales homomórficos Sexo determinado por un gen, algunos casos por varios. Corresponde a una serie alélica Característica macho (m) dominante frente al hermafroditismo (h) Hermafroditismo dominante frente a hembra. (f) Este sistema corresponde a algunas plantas Pepinillo del diablo

9 Determinación por haplodiploidía… Gametos haploides (n) de la hembra Gametos fecundados forman individuos diploides (2n) que se desarrollan como hembra Machos haploides (n) Gametos no fecundados se desarrollan por partenogénesis Este sistema corresponde a algunos insectos sociales

10 Determinación ambiental… Genoma con Heterocromosomas Factor Temperatura ambiental Actúa la encima Aromatasa transforma andrógenos en estrógenos Periodo crítico, que varía en la edad de desarrollo del embrión en cada especie (TSP) Este sistema corresponde a algunos peces y reptiles Terminado el TSP el destino de la gónada se estableció, los cambios de temperatura no tienen efecto sobre estos efectos.

11 En el momento de la fecundación el espermatozoide, portador de un gameto con X o con Y, define el sexo. Sistema XX en la hembra y XY en el macho. HembraMacho Óvulo Espermatozoide Cigoto Hembra = X Fecundación Cariotipo Humano 46 cromosomas Cromosomas homólogos Cariotipo Hembra XX Este sistema corresponde a la mayoría de mamíferos Macho = X e Y Gameto haploide Cromosoma Cromosomas homólogos excepto Cariotipo Macho XY Determinación cromosómica…

12 La determinación del sexo en mamíferos, y particularmente en el ser humano, depende en gran medida de la determinación del sexo gonadal, que detona la producción de una serie de sustancias hormonales responsables de los caracteres sexuales secundarios, de parte del comportamiento sexual y de la capacidad reproductiva del organismo. Cuando queremos entender la determinación del sexo en el humano tenemos que transitar necesariamente por el conocimiento de la formación de los órganos y vías del aparato reproductor. Determinada por factores contenidos en los cromosomas ¿Cómo se da la determinación cromosómica del sexo ?

13 Nos centraremos en nuestra especie… La determinación del sexo está condicionada por la presencia de uno u otro tipo de gónada (macho o hembra). El tipo de gónada que se ha formado durante el desarrollo embrionario depende de qué genes y en qué dosis se han expresado (sexo génico). Algunos de los genes determinantes del desarrollo de una u otra gónada se encuentran en los denominados cromosomas sexuales, X e Y. El embrión que posee una dotación XX formará gónadas y vías genitales de la hembra El embrión que posee una dotación XY desarrollará un aparato reproductor de macho. Decimos entonces que el ser humano tiene una determinación cromosómica del sexo. ¿Qué condiciona la determinación del sexo

14 ¿En qué consiste la determinación del sexo que ocurre durante el desarrollo embrionario humano? Organismos pluricelulares, existe una fase de multiplicación celular (mitosis) Migración celular y principalmente de diferenciación celular. Se ubican en el destino apropiado y adquieren forma y funciones apropiadas especializándose para formar los órganos.

15 De la cuarta a sexta semana… Aun no hay diferenciación sexual. Parte del mesodermo, el mesodermo intermedio, que aparece segmentado, reúne sus unidades para formar un tubo longitudinal o conducto mesonéfrico. A partir de esta estructura, recubierta de epitelio, en el embrión de 4 semanas, se desarrolla la cresta urogenital que es el primer esbozo de lo que será el aparato genital. En el embrión de 6 semanas, se identifican en esas crestas lo que denominamos cordones sexuales, ya tiene un esbozo de gónada, pero ésta es bipotencial. Estos cordones reciben nuevas células que migran hasta allí: las células primordiales. Son células germinales primitivas que más adelante darán lugar a óvulos y espermatozoides. Provienen del saco embrionario (es decir de estructuras extraembrionarias) y se incorporan a los cordones sexuales primarios. Esquema de vista lateral y de corte transversal

16 Semana 14 forman los folículos primordiales que se observan en el ovario Octava semana… diferenciación sexual de las gónadas …Hembras Hembras Semanas 11 y 12, las ovogonias se diferencian en ovocitos primarios, se rodean de células granulosas, El conducto de Muller, dará lugar al útero y oviducto, al cérvix y la porción superior de la vagina. Los cordones sexuales internos degeneran, se forman cordones corticales en la superficie de la gónada Del epitelio se forman las células de la “granulosa” y del mesénquima, las células tecales. Semanas 20 y 25, estructura definitiva de los ovarios

17 Semana 8 a la 16… diferenciación sexual genitales… Hembras Los pliegues urogenitales no fusionados dan lugar a los labios menores Los pliegues labioescrotales forman los labios mayores, se fusionan en la parte posterior, Desarrollo del tubérculo genital, el seno urogenital permanece ampliamente abierto Regresión del tubérculo genital, forma el clítoris.

18 Octava semana… diferenciación sexual de las gónadas … Machos Machos El conducto mesonéfrico que se había formado en los inicios de este proceso y formó el conducto de Wolff, da lugar ahora al epidídimo y conducto deferente El conducto de Muller desaparece, siendo una señal clara de formación de un aparato masculino Los cordones sexuales continúan formándose Cordones testiculares siguen evolucionando para formar los tubos seminíferos y la red testicular Las células germinativas rodeadas de células de Sertoli se transforman en espermatogonias precursoras de los espermatozoides

19 Semana 8 a la 16… diferenciación sexual genitales... Machos Semana 9 se definen características de los genitales Los bordes del surco uretral se fusionar formando la uretra Testículo y vías van constituyéndose Se forma también el escroto y el pene se agranda y se elonga.

20 Una decisión temprana… un proceso más largo 4 Sem gónada bipotencial Arriban células germinales Genes comienzan a expresarse Señales diferentes Transformación gónada en macho o hembra Sem 6 procesos y transformaciones diferentes Células en la gónada nueva función: producción de hormonas Formación de las vías y genitales externos Células de ovarios Secreción de estrógenos Maduración conducto de Muller Útero, oviducto, etc. Células de Sertoli Hormona antimulleriana Degeneración del ducto de Muller

21 Si esto no sucede, NO tiene diferenciación gonadal: AGNESIA GONADAL Señales tempranas de diferenciación colaboraron a la formación de la gónada en una región definida, la cresta genital Una decisión temprana… un proceso más largo

22 La determinación cromosómica del sexo…

23 Todo organismo pluricelular está compuesto por células Cada una de estas células tiene un núcleo que contiene la información genética La información genética está contenida en las moléculas de ADN El núcleo celular contiene entonces mayoritariamente ADN y proteínas, constituyendo la cromatina El número y forma de los cromosomas son propios de cada especie y en su conjunto lo conocemos como cariotipo. Cariotipo humano

24 Cariotipo Humano… Cariotipo humano 44 cromosomas 22 pares, denominamos autosomas. El último para está formado por los cromosomas sexuales, que son iguales en la mujer, XX y diferentes en el hombre, XY. Ser humano = organismo diploide Cromosomas en cada célula = dos juegos Cromosoma homólogo = constituye pares Par de cromosomas = uno de cada padre Durante fecundación cada gameto se unen = cada uno aporta un juego de cromosomas. Gameto = 23 cromosomas diferentes. Célula huevo, a partir de ella = nuestras células tiene 46 cromosomas. Cariotipo humando 2n = 46 Cromosomas homólogos, una excepción: el cariotipo del macho, un par constituido por un cromosoma grande y otro pequeño: los cromosomas sexuales.

25 ¿Dónde reside la clave de esta determinación cromosómica del sexo? La determinación del sexo depende en gran medida de la presencia de uno u otro tipo de cromosomas sexuales. En el momento de la fecundación el espermatozoide, portador de un gameto con X o con Y, define el sexo del futuro bebé. A lo largo de la escala existen varios ejemplos, en el caso de la mosca de la fruta, la dosis de cromosomas X presente es fundamental para la elección del sexo. En el caso del ser humano las evidencias indican que la presencia del cromosoma Y es determinante para que el desarrollo embrionario tome el rumbo de la masculinidad. ¿qué es lo importante, el número de cromosomas X o la presencia de un cromosoma Y?

26 ¿Qué tiene cada uno de estos cromosomas sexuales para contribuir al desarrollo diferencial de la gónada bipotencial?

27 BREVE RECORDATORIO Estructura del gen, definido como la secuencia de ADN necesaria para la producción de una proteína, incluye varias regiones que no van a ser transcriptas. Su función es justamente colaborar a regular la expresión del gen, son secuencias reguladoras 1- Un gen puede definirse operacionalmente como un tramo de secuencia de ADN (en un cromosoma) que tiene toda la información necesaria para la formación de una cadena polipeptídica determinada. 2- La forma que en que esto ocurre implica un proceso de transcripción en el que, mediante una maquinaria en la que participan numerosas proteínas, muchas de ellas con función enzimática, el ADN da lugar a un ARN. 3- Existen varios tipos de ARNs de los cuales los que participan más claramente en este proceso son: el ARN ribosomal, que será constituyente de los ribosomas, el ARN de transferencia que colaborará con el proceso de traducción y el ARN mensajero (ARNm) que es justamente la “copia” de la información contenida en el ADN. 4- El ARN mensajero madura y sale del núcleo. En el citoplasma, una compleja maquinaria participa en la traducción. Esta consiste en la formación de una cadena polipeptídica con una secuencia específica de aminoácidos, que se construye leyendo el mensaje del ARNm. 5- La secuencia de nucleótidos del ADN y el ARNm se correlaciona con la de la cadena polipeptídica. El código que relaciona ambas moléculas tan diferentes fue descifrado y se denomina “código genético”. Es un código de tripletes pues la secuencia lineal de tres nucleótidos (un codón) se corresponde con un aminoácido en la futura proteína. Breve recordatorio

28 BREVE RECORDATORIO Breve recordatorio Otro concepto importante: Las características que adopta una célula (y por lo tanto los tejidos, órganos y todo el organismo) depende en último término de las proteínas que posee.

29 Todas las células poseen la misma información genética No todos los genes se expresan al mismo tiempo y en la misma célula. Hay una regulación de la expresión génica. Existen distintos tipos de señales que colaboran a que un gen sea molde para el proceso de transcripción. Estructura del gen, definido como la secuencia de ADN necesaria para la producción de una proteína Entonces… Incluye varias regiones que no van a ser transcriptas. Su función es justamente colaborar a regular la expresión del gen, son secuencias reguladoras

30 Los genes pueden expresarse o no. Para señalar la expresión de un gen deben estar presentes determinadas proteínas que actúan sobre las secuencias reguladoras del mismo. Los genes que se expresan en una célula dada aseguran un repertorio de proteínas que es propio de esa célula. Muchas de estas proteínas son enzimas que habilitan determinadas reacciones químicas y definen el destino de esta célula y sus vecinas. Entonces… llegamos a un concepto importante

31 ¿Qué tiene cada uno de estos cromosomas sexuales para contribuir al desarrollo diferencial de la gónada bipotencial? El cromosoma Y humano es un cromosoma muy pequeño Tiene muy pocos genes y tiene grandes regiones desprovistas de genes (tipos de secuencias de ADN que constituyen lo que denominamos heterocromatina). Posee en ambos extremos regiones con homología con el cromosoma X, denominadas pseudoautosómicas. Responsables de que los cromosomas X e Y se apareen en la meiosis, como lo hacen todos los otros pares de cromosomas (los autosomas), para asegurar un correcto reparto durante la formación de los gametos Contiene una región específica del macho (MSY) de unas 55 Mega bases. Ella a su vez, está constituida por regiones muy pobres en genes (heterocromatina), regiones con genes derivados de otros genes del cromosoma X Región determinante del sexo o SRY (Sex-determining Region Y-chromosome) que ha demostrado ser la responsable de las señales de masculinización.

32 ¿Qué tiene cada uno de estos cromosomas sexuales para contribuir al desarrollo diferencial de la gónada bipotencial?

33 El cromosoma X es un cromosoma de gran tamaño Contiene un gran número de genes (Proyecto Genoma Humano) Posee 1336 genes en 155 megabases. Solo algunos de ellos están vinculados con la determinación del sexo, Conteniendo además muchos genes responsables de otras funciones del organismo, el macho posee una sola copia. Uno de los genes que ha sido caracterizado muy recientemente con una contribución importante a la determinación del sexo es DAX1. Se expresa inicialmente en ambos sexos, persistiendo más tarde solo en el ovario. El gen DAX1 está vinculado con el desarrollo del ovario. ¿Qué tiene cada uno de estos cromosomas sexuales para contribuir al desarrollo diferencial de la gónada bipotencial?

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35 En la especie humana si es determinante, la determinación del sexo depende en gran medida de la presencia de uno u otro tipo de cromosomas sexuales. ¿Este tipo de determinación del sexo es imperativa? Dragón Barbudo Pogona vitticeps Abejas Anthophila Pepinillo del diablo Ecballium elaterium

36 ¿Qué señales inducen durante el desarrollo embrionario la decisión para la formación de un aparato reproductor hembra o macho, y sobre todo de una gónada de hembra o de macho? Recordemos que la gónada que se forme será responsable en gran medida del sexo biológico del individuo. Comienzos siglo XX ~ microscopio ~ conocimiento de la estructura celular ~ estudio de cuerpos coloreados presentes en la célula en división: CROMOSOMAS. En 1905 se observó en un grupo de insectos, la presencia entre los cromosomas, de dos de ellos (XX) en las hembras, en tanto los machos tenían uno solo (XY) A partir de entonces se han estudiado vegetales, animales invertebrados y vertebrados, existen diferencias en los cromosomas (frecuentemente en un par cromosómico) entre los machos y las hembras, lo que parecía sugerir que la presencia o ausencia de algún cromosoma va a determinar de alguna forma el sexo del individuo.

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38 El patrón que va adquiriendo nuestro organismo, el aspecto morfológico que nos caracteriza, tejidos, órganos, así como su funcionamiento, están en gran medida definidos por la acción de nuestros genes. No podemos ignorar que influye también el ambiente en sus diferentes formas. En el caso del desarrollo y determinación de los órganos existe una influencia del ambiente intrauterino y de variadas señales que no están en la información genética, a las que se denomina en su conjunto factores epigenéticos. Bibliografía: Richter Roix Aka (2018) “Cuando los científico veían hombrecitos en los espermatozoides” en: https://andaresdelaciencia.com/2018/08/31/cuando-los-cientifico-veian-hombrecitos-en-los-espermatozoides/ consultado el 17 feb 2019 Revista PLoS Genetics.Revista PLoS Genetics Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2980304