25.3
أثناء الإخصاب ، تندمج البويضة والحيوان المنوي لإنشاء بنية ثنائية الصبغيات جديدة. تحدث العملية عند البشر بمجرد خروج البويضة من المبيض وانتقالها إلى قنا…
الإخصاب في البشر يضم إلى خلايا البويضة والحيوانات المنوية،ويحتمل أن تؤدي إلى فرد جديد. قبل الإخصاب بيضة فردية تحيط بها معطف البروتين الداخلي تسمى زونا الشفافة والمصفوفة الخارجية من الخلايا الركامية الداعمة يخرج المبيض ويهاجر إلى قناة فالوب. في الوقت ذاته يجب أن يكون الحيوانات المنوية الفردية موجودة في الجهاز التناسلي ويرجع ذلك جزئيا إلى تقلصات الرحم هي مدفوعة بالمثل في قناة فالوب.
بمجرد وصولهم يدخلون في عملية النضج تسمى بالسعة والتي تنطوي على بروتينات دمج البيض يجري نقلها إلى رأس الحيوانات المنوية. هنا تبدأ الحيوانات المنوية أيضًا في إظهار الذيل المتزايد أو حركات سوط. هذا يدفع الخلايا نحو البيضة التي يعثرون عليها عن طريق استشعار الإشارات الكيميائية مثل هرمون البروجسترون ينضح بواسطة مجمع البيض الركام.
عند الوصول يخضع الحيوان المنوي إلى رد فعل أكروم خلالها حويصلة تأوي إنزيمات هضمية في غيض الحيوانات المنوية الأكروسوم يطرد محتوياته في الفضاء خارج الخلية وتمكين الخلايا لتحفر من خلال زونا الشفافة. بمجرد أن يخترق الحيوان المنوي الأول تمامًا طبقة البروتين لها ويتجمع غشاء خلية البيض. هذا يغير البيض و زونا الشفافة يصلب الذي يمنع الخلايا الأخرى من الدخول.
ينتهي التسميد مع إطلاق الحيوانات المنوية لمحتوياتها في البيضة. بنية ثنائية الصبغة الناتجة تحتوي الآن المواد الوراثية لكل من الوالدين سوف تولد في نهاية المطاف فرد الرواية.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What happens to sperm cells before they can fertilize an egg?
Sperm undergo capacitation, a maturation process where egg-fusing proteins transport to the sperm head and flagellum movements increase. Sperm then locate the egg by sensing chemical signals like progesterone released by cumulus cells. Finally, they undergo the acrosome reaction, expelling digestive enzymes that allow them to burrow through the zona pellucida surrounding the egg.
Q2: How does the zona pellucida prevent multiple sperm from entering the egg?
After the first sperm penetrates the zona pellucida and fuses with the egg, calcium signaling triggers cortical granules beneath the egg's membrane to release enzymes. These enzymes cleave sperm-binding proteins on the zona pellucida's surface, hardening it and blocking additional sperm entry. This polyspermy block ensures only one sperm fertilizes the egg.
Q3: What role does calcium signaling play in egg activation after fertilization?
Sperm-egg fusion initiates calcium ion waves pulsing through the egg cytoplasm. These Ca2+ oscillations activate kinases in the egg that restart meiosis, which was arrested when the egg was released from the ovary. Calcium signaling essentially awakens the egg, allowing it to resume division and prepare for embryonic development.
Q4: What happens to the egg's chromosomes during meiosis completion after fertilization?
After fertilization triggers meiosis resumption, the egg divides into a large mature ovum containing most cytoplasm and a smaller polar body that dissolves. The mature egg's nucleus, called the egg pronucleus, contains one set of unduplicated chromosomes. This haploid nucleus will soon fuse with the sperm pronucleus to form a diploid embryo.
Q5: How do the sperm and egg pronuclei combine to form a diploid nucleus?
When the sperm nucleus enters the egg, its membrane dissolves and chromosomes unpack. A new nuclear membrane forms around the loosened sperm material, creating the sperm pronucleus. The sperm's centrosome orients between both pronuclei, forming microtubules that draw them together. Their membranes dissolve, chromosomes mingle, and mitosis begins, combining both parents' genetic material.
Q6: What structures guide sperm toward the egg in the fallopian tube?
Sperm are driven into the fallopian tubes partly by uterine contractions. Once there, they sense chemical signals like progesterone released by the cumulus cell complex surrounding the egg. These chemical cues guide sperm toward the egg, enabling them to locate and approach it for fertilization.
Q7: What happens after the sperm and egg membranes fuse during fertilization?
Once sperm and egg membranes fuse, the sperm releases its contents—including its nucleus and centrosome—into the egg's cytoplasm. The zona pellucida hardens, blocking other sperm from entering. The diploid structure now contains genetic material from both parents and will undergo embryogenesis cleavage and blastulation to eventually generate a new individual.