25.3
Bevruchting
Tijdens de bevruchting versmelten een eicel en een zaadcel tot een nieuwe diploïde structuur. Bij mensen vindt het proces plaats zodra het ei uit de e…
- [Instructeur] Bevruchting bij mensen brengt een eicel en een zaadcel samen, wat potentieel een nieuw individu voortbrengt. Voor de bevruchting, verlaat een haploïde eicel, beschermd door een proteïne-omhulsel aan de binnenzijde de zona pellucida genaamd, en een buitenste matrix bestaand uit ondersteunende cumuluscellen, de eierstok en migreert naar de eileider. Tegelijkertijd moet haploïde sperma aanwezig zijn in de geslachtstractus en deels door samentrekkingen van de baarmoeder, wordt dit in de eileiders gedreven.
Eens daar begint een rijpingsproces, capacitatie genoemd, waarbij ei-fuserende proteïnen worden getransporteerd naar de kop van de zaadcel. Hier begint het sperma verhoogde bewegingen van de staart of flagellum-bewegingen te vertonen. Die stuwen de cellen naar het ei die ze lokaliseren door chemische signalen op te vangen, zoals progesteron, die afgegeven worden door het cumuluscomplex van de eicel.
Wanneer ze aankomen ondergaan de zaadcellen de acrosoomreactie waarbij een vesikel dat verteringsenzymen bevat in de top van de zaadcel, het acrosoom, zijn inhoud vrijgeeft in de extracellulaire ruimte waardoor de cellen door de zona pellucida kunnen dringen. Eens de eerste zaadcel de proteïnemantel volledig penetreert versmelten zijn membraan en dat van de eicel. Dit verandert het ei en de zona pellucida wordt hard, waardoor andere cellen niet binnen kunnen.
De bevruchting eindigt met het vrijgeven van de inhoud van de zaadcel in het ei. De daaruit resulterende diploïde structuur, die nu het genetisch materiaal van beide ouders bevat, zal uiteindelijk een nieuw individu genereren.
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.