25.3: Фертилизация

Во время оплодотворения яйцеклетка и сперматозоид сливаются, образуя новую диплоидную структуру. У людей этот процесс происходит после того, как яйцеклетка выходит из яичника и попадает в маточные трубы. Процесс требует нескольких ключевых шагов: 1) сперма, присутствующая в половых путях, должна найти яйцеклетку; 2) попав туда, сперматозоиды должны высвобождать ферменты, чтобы помочь им проникнуть через защитную zona pellucida яйца; и 3) мембраны одного сперматозоида и яйцеклетки должны сливаться, при этом сперматозоид высвобождает свое содержимое, включая ядро ​​и центросому, в цитоплазму яйцеклетки. Если эти шаги успешны, генетический материал мужской и женской гамет объединяется, и начинается деление митотических клеток, в результате чего возникает диплоидный эмбрион.

Сигналы кальция и оплодотворение

Связывание сперматозоидов и яйцеклетки вызывает различные изменения, в том числе производство волн ионов кальция (Ca ²⁺ ), пульсирующих через яйцеклетку. Такие колебания инициируются слиянием сперматозоидов и яйцеклеток и являются результатом как высвобождения, так и поглощения эндогенного Ca2 + в эндоплазматическом ретикулуме яйцеклетки, а также одновременного выброса и поглощения таких ионов из внеклеточной среды яйца. Важно отметить, что передача сигналов кальция модифицирует яйцо, заставляя пузырьки, называемые кортикальными гранулами, которые лежат непосредственно под его плазматической мембраной, высвобождать свое содержимое в открытое пространство под блестящей оболочкой. Это содержимое включает ферменты, которые расщепляют белки, связывающие сперматозоиды, которые изменяют поверхность блестящей оболочки, предотвращая проникновение дополнительных сперматозоидов; этот процесс является своего рода блокировкой полиспермии или оплодотворения несколькими мужскими гаметами.

Кроме того, волны Ca ²⁺ также & ldquo; активируют & rdquo; яйцеклетка. Интересно, что яйцеклетка останавливается в мейозе, когда она выходит из яичника, и возобновляет процесс только после оплодотворения. Это возрождение частично связано с индуцированной оплодотворением передачей сигналов Ca ²⁺ , которая активирует киназы в яйцеклетке, способные к скачкообразному делению. После возобновления мейоза яйцеклетка делится на две клетки: большое зрелое яйцо (также называемое яйцеклеткой), содержащее большую часть цитоплазмы, и меньшее полярное тельце, которое впоследствии растворяется. После завершения мейоза яйцо содержит ядро ​​с одним набором недублированных хромосом, называемое пронуклеусом яйца.

Соединение пронуклеусов

Как пронуклеус яйцеклетки формируется, изменения также происходят в генетическом материале спермы. Первоначально хроматин спермы плотно упакован; однако, как только ядро спермы попадает в яйцеклетку, ее мембрана растворяется, и хромосомы начинают распутываться. Новая ядерная мембрана устанавливается вокруг свободно упакованного материала спермы, генерируя пронуклеус спермы. Интересно, что центросома спермы также вводится в цитоплазму яйцеклетки при оплодотворении, и эта структура станет ориентированной между яйцеклеткой и пронуклеосом спермы, образуя микротрубоконы, которые привлекают эти структуры друг к другу. Когда они встречаются, пронуклеусы теряют свои мембраны, их хромосомы смешиваются, и процесс митоза начинается.