Human Physiology - Fertilization and Implantation

Summary

El guion del video se enfoca en la fertilización, implantación y embarazo. Se discuten los eventos de la fertilización, desarrollo embrionario temprano e implantación, así como el desarrollo embrionario y fetal y los cambios hormonales del embarazo. Se explica que la fertilización suele ocurrir en la trompa de Falopio, donde el esperma se capacita para fusionarse con el oócito secundario. Se describe el proceso de penetración del esperma, la reacción acrosomal y la formación del zigoto. El zigoto se desarrolla en etapas como el morula y el blastocisto antes de la implantación en el endometrio, donde el tropoblasto juega un papel crucial. Además, se exploran los orígenes de los gemelos idénticos y fraternales, y el desarrollo del feto hasta las ocho semanas, momento en el cual se desarrolla la placenta para el intercambio de gases y nutrientes entre la madre y el feto.

Takeaways

• 📅 La fertilización típicamente ocurre en la trompa de Falopio.
• 🕒 La sincronización es crucial: los espermatozoides son viables por 5 días y el óvulo secundario por 12 a 24 horas.
• 🏃 La capacidad de fertilización de los espermatozoides mejora a través de un proceso llamado capacitación, lo que aumenta su motilidad.
• 🧬 La reacción acrosómica es esencial para que los espermatozoides penetren en el óvulo, liberando enzimas que degradan la zona pellucida.
• 🛡️ La zona pellucida endurece después de la penetración del primer espermatozoide para prevenir la polispermia.
• 🌱 Después de la fertilización, se estimula la meiosis II y se forma un zigoto que comienza a desarrollarse en la trompa de Falopio.
• 🔄 El zigoto se divide mediante mitosis y progresivamente se convierte en un morula y luego en un blastocisto.
• 🌿 El tropoblastólito del blastocisto eventualmente se convertirá en parte del placenta y juega un papel importante en la implantación.
• 👶 La diferenciación celular comienza en el blastocisto, donde las células se comprometen a convertirse en diferentes tipos de tejidos.
• 🌱 La implantación ocurre aproximadamente al día 6 post-fertilización y es un proceso en el que el tropoblastólito se infiltra en el endometrio.
• 👬 Los gemelos idénticos se derivan de la división del morula, mientras que los gemelos fraternales son el resultado de la fertilización de dos huevos por dos espermatozoides diferentes.

Q & A

¿Dónde normalmente ocurre la fertilización en el cuerpo humano?

La fertilización normalmente ocurre en el trompo uterino.

¿Cuánto tiempo tienen los espermatozoides para alcanzar el óvulo antes de la ovulación?

Los espermatozoides tienen que entrar en el tracto reproductor femenino dentro de los cinco días antes de la ovulación.

¿Qué proceso permite que los espermatozoides sean capaces de fertilizar?

El proceso de capacitación es el que permite a los espermatozoides ser capaces de fertilizar, mejorando su motilidad y alterando su membrana plasmática para fusionarse con el óvulo.

¿Cuánto tiempo tarda el óvulo secundario en llegar al útero desde el ovario?

El óvulo secundario tarda cuatro días en llegar al útero desde el ovario.

¿Qué sucede cuando el esperma alcanza el óvulo secundario?

Cuando el esperma alcanza el óvulo secundario, comienza la reacción acromiana, donde se liberan enzimas que rompen la zona pellucida y permiten la penetración del esperma en el óvulo.

¿Cómo evita el cuerpo la polispermia o la fertilización de múltiples espermatozoides?

Tras la penetración del primer esperma, la zona pellucida se endurece, evitando así que más de un esperma fertilice el óvulo.

¿Qué sucede después de la fertilización para que el óvulo se convierta en un zigoto?

Después de la fertilización, el plasma del esperma se disuelve, los cromosomas del esperma y del óvulo se mueven al centro y se forma un zigoto.

¿Cómo se describe el proceso de desarrollo del zigoto hasta convertirse en un blastocisto?

El zigoto primero se somete a mitosis, formando una etapa de cuatro células, luego se convierte en una morula, un sólido bola de células, y finalmente se desarrolla en un blastocisto, una bola hueca de células.

¿Qué es un tropoblasmo y qué papel juega en la formación del placenta?

El tropoblasmo es una capa de células que eventualmente se convertirá en parte del placenta, ayudándolo a formarse y proporcionando soporte para el desarrollo del embarazo.

¿Cómo se forman los gemelos idénticos y fraternales?

Los gemelos idénticos se forman cuando la morula se divide, creando dos embriones distintos. Los gemelos fraternales ocurren cuando dos huevos diferentes son fertilizados por dos espermatozoides diferentes.

¿Qué sucede durante la implantación del blastocisto en el útero?

Durante la implantación, el tropoblasmo secreta enzimas que disuelven la pared del endometrio, proporcionando nutrientes al embrión y aumentando los capillaros para mejorar el suministro de oxígeno y nutrientes, así como la eliminación de dióxido de carbono y desperdicios.

¿Cuál es la diferencia entre un embrión y un feto en términos de desarrollo?

Un embrión es la etapa inicial de desarrollo después de la implantación, donde las células comienzan a diferenciarse. A los ocho semanas de embarazo, el organismo asemeja a un humano y se le llama feto, es cuando el placenta se ha desarrollado y permite el intercambio de gases y nutrientes entre el feto y la madre.

Outlines

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📚 Fertilización e Implantación

El primer párrafo se centra en la fertilización, implantación y embarazo. Se discuten los eventos de la fertilización, el desarrollo embrionario temprano y la implantación, así como el desarrollo embrionario y fetal y los cambios hormonales del embarazo. Se menciona que la fertilización normalmente ocurre en la trompa de Falopio y que los espermatozoides deben introducirse en el tracto reproductor femenino dentro de los cinco días previos a la ovulación para que sean viables. El proceso de capacitación es clave para la fertilización, mejorando la motilidad y la capacidad de fusión del espermatozoide con el oócito secundario. La fertilización conduce a la meiosis II y la formación de un cigoto, que luego se desarrolla en etapas como el estádio de cuatro células, la morula y finalmente el blastocisto antes de la implantación en el útero.

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👶 Desarrollo del Embrio y Proceso de Implantación

El segundo párrafo examina el desarrollo del morula hasta el blastocisto, que es una esfera hueca de células donde el tropoblastos se convertirá en parte de la placenta. La diferenciación celular ocurre en el blastocisto, lo que significa que las células se comprometen a convertirse en tejidos específicos. La implantación ocurre aproximadamente al sexto día post-fertilización, con el trophoblast secretando enzimas que disuelven la pared del endometrio para proporcionar nutrición al embrión y estimular la formación de capilares para el intercambio de oxígeno y nutrientes. Se describe el desarrollo del embrión a las tres semanas y cómo, a las cinco semanas, el trophoblast se convierte en el corion que encapsula al embrión. A las ocho semanas, el ser se asemeja a un humano y se le llama feto, con la placenta desarrollada para permitir el intercambio de gases y nutrientes entre el feto y la madre.

Keywords

💡Fertilización

La fertilización es el proceso por el cual un óvulo femenino se une con un espermatozoide masculino para formar un zigoto. En el contexto del video, la fertilización típicamente ocurre en la trompa de Falopio. Es fundamental para el desarrollo de un embarazo y se menciona que los espermatos son viables durante cinco días antes de la ovulación, mientras que el óvulo secundario es viable de 12 a 24 horas.

💡Capacitación

La capacitación es el proceso mediante el cual los espermatos adquieren la capacidad de fecundar un óvulo. Se refiere a que el flagelo del espermatozoide se mueve más rápido y el plasmalema del espermatozoide se altera para poder fusionarse con el óvulo secundario. Es un paso crucial para la fertilización y se ilustra cómo el espermatozoide se prepara para la unión con el óvulo.

💡Óvulo secundario

El óvulo secundario es una etapa en el ciclo de desarrollo ovárico en el que el óvulo está listo para la fertilización. En el guion, se menciona que el óvulo secundario se produce en el ovario y tarda cuatro días en llegar al útero, donde puede encontrarse con los espermatos.

💡Reacción acrosomal

La reacción acrosomal es un evento que ocurre cuando los espermatos llegan al óvulo y se desencadena la liberación de enzimas que rompen la zona pellucida, permitiendo la penetración del espermatozoide en el óvulo. Es un paso clave en la fertilización y se describe en el guion cómo esta reacción permite a los espermatos penetrar y unirse al óvulo.

💡Zona pellucida

La zona pellucida es una capa protectora que rodea al óvulo y debe ser atravesada por los espermatos para alcanzar el óvulo. En el video, se explica que durante la reacción acrosomal, los espermatos liberan enzimas que degradan la zona pellucida para poder penetrar y fertilizar el óvulo.

💡Zigoto

El zigoto es el resultado inmediato de la unión de un espermatozoide y un óvulo, marcando el inicio del desarrollo de un nuevo ser. En el guion, se describe cómo la fertilización conduce a la formación de un zigoto, que es el punto de partida para el desarrollo del embrión.

💡Mitosis

La mitosis es el proceso por el cual una célula se divide en dos células hijas idénticas. En el script, se menciona que el zigoto se somete a mitosis, lo que resulta en etapas de desarrollo como el estadio de cuatro células y posteriormente en una morula.

💡Morula

La morula es una etapa temprana del desarrollo embrionario, donde las células del zigoto se dividen y se agrupan formando una masa sólida de células. En el guion, se describe cómo el zigoto se transforma en una morula antes de desarrollarse en un blastocisto.

💡Blastocisto

El blastocisto es una etapa del desarrollo embrionario en la que las células se organizan en una estructura hueca, con una pequeña cavidad interna. En el video, se destaca cómo el blastocisto es importante para el proceso de implantación y cómo el trofoblasto del blastocisto eventualmente contribuye a la formación de la placenta.

💡Implantación

La implantación es el proceso por el cual el blastocisto se adherirá y se integrará en el endometrio del útero, preparando el escenario para el desarrollo del embarazo. En el guion, se describe cómo el trophoblast secreta enzimas que disuelven la pared del endometrio, permitiendo que el blastocisto se implante y se suministre con nutrientes y oxígeno.

💡Trophoblasto

El trophoblasto es una capa de células del blastocisto que se especializa en apoyar el desarrollo y la implantación del embrión. En el script, se resalta la importancia del trophoblasto en la implantación y cómo eventualmente se convertirá en parte de la placenta.

💡Placenta

La placenta es una estructura esencial para el desarrollo del embarazo que permite el intercambio de gases y nutrientes entre el feto y la madre. En el guion, se menciona que la placenta se desarrolla a las ocho semanas de embarazo y es crucial para el suministro de nutrientes y oxígeno al feto.

Highlights

Fertilization typically occurs in the uterine tube.

Sperm must be introduced within five days before ovulation for fertilization.

Sperm viability lasts for five days, while the secondary oocyte is viable for 12 to 24 hours.

Capacitation is the process where sperm gain the ability to fertilize.

The acrosomal reaction involves enzymes that help sperm penetrate the zona pellucida.

The first sperm to bind to the oocyte's receptor is the one that fertilizes the egg.

Fertilization leads to the transformation from a secondary oocyte to an ovum.

The zygote undergoes mitosis to become a four-cell stage and eventually a morula.

A morula is a solid ball of cells that develops into a blastocyst, a hollow ball of cells.

The trophoblast in a blastocyst will become part of the placenta.

Differentiation of cells within the blastocyst marks the beginning of embryonic development.

Implantation occurs at day six post-fertilization with the help of the trophoblast.

Identical twins result from the splitting of a morula, while fraternal twins come from two fertilized eggs.

The endometrium swells and increases glycogen stores in preparation for implantation.

Trophoblast enzymes dissolve the endometrial wall to provide nourishment for the embryo.

Paracrines increase capillaries to improve oxygen and nutrient delivery and waste removal.

At three to five weeks, the trophoblast thickens to become the chorion, encapsulating the embryo.

By eight weeks, the developing being is referred to as a fetus, with a fully developed placenta.

Transcripts

>>Dr. Ketchum: Okay, so this segment now is going to focus on fertilization, implantation, and

pregnancy. What we’re going to cover in this series of notes is looking at the

events of fertilization and then we’ll talk about early embryonic development and implantation,

as well as embryonic and fetal development and then hormonal changes of pregnancy. So

we’re going to be covering all four topics.

So in fertilization, fertilization usually—I put usually because that’s what the normal

is—it’s normal for it to take place in the uterine tube, okay? As I’ve mentioned

in, in previous video lectures. Sperm would have to be introduced into the female reproductive

tract within five days before ovulation. Timing is everything, all right? The sperm are viable

for five days, and the secondary oocyte is viable for 12 to 24 hours. So the sperm actually—they’re

initially incapable of fertilization, and they become capable of fertilization through

a process called capacitation.

So what capacitation is, it’s where actually the tail or the flagellum of the sperm moves

faster. So that actually increases motility, and the plasma membrane of the sperm is altered,

and it’s altered in such a manner that it can fuse with the secondary oocyte. Let’s

just look at sort of a, a pictorial view of what we were just talking about. So we’ve already

talked about how the secondary oocyte gets produced in the ovary, and we’ve mentioned

that it takes it four days to get to the uterus. So while it’s traveling through that uterine

tube, it may encounter sperm. So the sperm have to enter through the female reproductive

tract (so I’m using a blue color for sperm) and the sperm have to encounter the secondary

oocyte, and that’s where fertilization takes place. Okay so like I said earlier, timing

is everything, right? Okay, so fertilization takes place in the uterine tube. Remember

that implantation takes place in the uterus.

All right, so here’s how this process happens. So we’re going to look at sperm penetration

of the secondary oocyte. So how does the sperm penetrate?

So there’s a whole bunch of sperm that actually

reach the ovum. Remember that for every ejaculation there’s anywhere from 50 to 500 million

sperm that get released. So that means a whole bunch of sperm can actually reach the ovum.

So once they do reach the ovum, and this actually— write secondary oocyte here, because that’s

actually a more correct term. So when the secondary—or when the sperm reach the secondary

oocyte, this is when the acrosomal reaction begins. So the acrosomal reaction begins where

a whole bunch of enzymes get released, and the enzymes start breaking through the zona pellucida.

And so here you can see in step two, all right, the enzymes that are being

released. So you can see how that red area is indicating that. And then we have step

three breaking through the zona pellucida. Okay, because remember these have to penetrate

into the egg. So now sperm have gained entry into your secondary oocyte. And once they’ve

gained entry into the secondary oocyte, the first sperm to bind to the receptor on the

oocyte wins. That’s the one that fertilizes the egg, okay? It’s got to bind to the receptor,

however. Once that happens, the sperm can get transported to the cytoplasm of the oocyte,

and then the zonal pellucida will harden. And that prevents what’s called polyspermy.

So you don’t want multiple sperm fertilizing eggs.

This picture will look familiar to you once again. So now where we are in this diagram—remember,

this was the diagram of oogenesis—we are at this level here, after fertilization now.

So that has stimulated meiosis II. Fertilization stimulates meiosis II, that’s where then

we go from a secondary oocyte to an ovum. So the sperm plasma membrane then disintegrates.

The chromosomes from the sperm and from the ovum migrate to the center, and now we have

a zygote. So from that fertilized egg then the zygote is going to start developing. So

remember where we are; we’re in the uterine tube. Here’s the zygote, which is the fertilized

ovum. Now that zygote is going to undergo mitosis. And when it undergoes mitosis, the

result is a four-cell stage. Then it’s going to undergo mitosis again, all right? And then

it will become a morula.

So a morula is literally solid ball of cells. If you look at this image, it’s nothing

more than a solid ball of cells. That morual then will undergo more development, and it

will develop into a blastocyst. A blastocyst is essentially a hollow ball of cells.

Here's the little area that’s got some cells, and the rest of this—the blastocyst is actually

hollow. The trophoblast will actually—it will eventually become the placenta, or help

form part of the placenta at least. It’s at this time that that blastocyst

becomes an actual embryo. So with the blastocyst, the reason we’re saying that this becomes

an embryo is that the cells begin to differentiate. And what I mean by the cells beginning to

differentiate is that they’re now committed to becoming certain types of tissues. Maybe

they’re committed to becoming neural tissue or maybe they’re committed to becoming muscle

tissue, and so on.

Then, finally here we have implantation at day six post fertilization. And the trophoblast

is also very important or plays a role in implantation. Okay, so a lot of times we get

the question, “Well how are twins derived?” Okay, so if you get identical twins, what’s

happened with identical twins is that the morula that we talked about on the previous slide,

the morula splits. And when the morula splits, you wind up with two different embryos.

So you have identical twins. Fraternal twins, on the other hand, is where you actually have

two different eggs that are fertilized by two different sperm. So those are fraternal

twins. So now we have the blastocyst. So the blastocyst will begin the process of implantation,

okay? So we’re in the uterus, and the blastocyst is going to start to implant. So first off,

the endometrium—it swells and that increases, and it increases glycogen stores. Why do you

think we’re going to need glycogen? Why is that important? Continuing on with this

process of implantation, the trophoblast starts secreting enzymes, and that’s going to start

dissolving away the wall of the endometrium. This is showing how the enzymes are eating

away at that part of the wall. We’re digesting the cells and we’re providing nourishment

for the embryo. At the same time, there’s also paracrines that are secreted. And so

what that’s going to do is it’s going to increase the capillaries in the area so

that way you can bring more oxygen and nutrients delivered to the area. You can also then remove

more carbon dioxide and remove waste from the area as well.

In late embryonic development—so at three weeks you can see what the embryo looks like

at three weeks. You can see what the embryo looks like a t five weeks; you can make a

comparison there. At five weeks, the trophoblast actually thickens. And when the trophoblast

thickens, it becomes a chor—the chorion, and the chorion encapsulates the embryo.

All right, and then by eight weeks, now we have what we call a little human, right? And now

this thing resembles a human, and now it’s appropriate to call it a fetus. So at this

time, by eight weeks, the placenta has developed. We’re not going to go into details on the

exact physiology of the placenta, but the placenta is allowing for exchange of gases

and nutrients between the fetus and the mother. Okay, so it’s between the circulation of

the fetus and the circulation of the mother. Or you could say maternal, all right, maternal

and fetal circulation.