Die Mechanik der Befruchtung wurde bei Seeigeln und Mäusen ausgiebig untersucht. Diese Forschung befasst sich mit der Frage, wie sich das Sperma und das entsprechende Ei finden und wie nur ein Sperma in das Ei gelangt und seinen Inhalt liefert. Es gibt drei Schritte zur Befruchtung, die die Speziesspezifität sicherstellen:
- Chemotaxis
- Spermienaktivierung/akrosomale Reaktion
- Spermien / Eiadhäsion
Intern vs., externalEdit
Die Frage, ob ein Tier (genauer gesagt ein Wirbeltier) eine interne oder externe Befruchtung anwendet, hängt häufig von der Art der Geburt ab. Ovipare Tiere, die Eier mit dicken Kalziumschalen wie Hühnern oder dicken ledrigen Schalen legen, vermehren sich im Allgemeinen über eine interne Befruchtung, so dass das Sperma das Ei befruchtet, ohne die dicke, schützende Tertiärschicht des Eies passieren zu müssen. Ovoviviparous und viviparous Tiere verwenden auch interne Befruchtung., Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl einige Organismen über Amplexus reproduzieren, sie können immer noch interne Befruchtung verwenden, wie bei einigen Salamander. Zu den Vorteilen der inneren Befruchtung gehören: minimale Verschwendung von Gameten; größere Chance auf individuelle Eizellbefruchtung, relativ „längere“ Zeit des Eischutzes und selektive Befruchtung; Viele Weibchen haben die Fähigkeit, Spermien über längere Zeiträume zu speichern und können ihre Eier nach eigenem Wunsch befruchten.,
Ovipare Tiere, die Eier mit dünnen Tertiärmembranen oder gar ohne Membranen produzieren, wenden dagegen externe Befruchtungsmethoden an. Solche Tiere können genauer als ovuliparous bezeichnet werden. Zu den Vorteilen der externen Befruchtung gehören: minimaler Kontakt und Übertragung von Körperflüssigkeiten; Verringerung des Risikos einer Krankheitsübertragung und größere genetische Variation (insbesondere während des Laichens externer Befruchtungsmethoden).
seeigelEdit
Akrosomreaktion auf einer Seeigelzelle.,
Spermien finden die Eier über Chemotaxis, eine Art Liganden-Rezeptor-Interaktion. Resact ist ein 14 Aminosäurepepeptid, das aus der Geleeschicht von A. punctulata gereinigt wird und die Migration von Spermien anzieht.
Nachdem das Ei gefunden wurde, dringt das Sperma durch einen als Spermienaktivierung bezeichneten Prozess in das Gelee ein. In einer anderen Liganden-Rezeptor-Interaktion bindet und aktiviert eine Oligosaccharidkomponente des Eies einen Rezeptor auf dem Sperma und verursacht die acrosomale Reaktion. Die akrosomalen Vesikel der Spermien verschmelzen mit der Plasmamembran und werden freigesetzt., Dabei werden Moleküle, die an die akrosomale Vesikelmembran gebunden sind, wie Bindin, auf der Oberfläche der Spermien freigelegt. Diese Inhalte verdauen die Geleeschicht und schließlich die Vitellinmembran. Neben der Freisetzung von akrosomalen Vesikeln kommt es zu einer explosiven Polymerisation von Aktin, um am Kopf der Spermien einen dünnen Spike zu bilden, der als akrosomaler Prozess bezeichnet wird.
Das Sperma bindet durch eine weitere Ligandenreaktion zwischen Rezeptoren auf der Vitellinmembran an das Ei. Das Spermienoberflächenprotein Bindin bindet an einen Rezeptor auf der Vitellinmembran, der als EBR1 identifiziert wird.,
Die Fusion der Plasmamembranen von Sperma und Ei wird wahrscheinlich durch Bindin vermittelt. An der Kontaktstelle bewirkt die Fusion die Bildung eines Befruchtungskegels.
Säugetiere
Säugetiere befruchten sich intern durch Kopulation. Nachdem ein Mann ejakuliert hat, bewegen sich viele Spermien (über Kontraktionen aus der Vagina) durch den Gebärmutterhals und über die Länge der Gebärmutter in die obere Vagina, um die Eizelle zu treffen., In Fällen, in denen eine Befruchtung stattfindet, ovuliert das Weibchen normalerweise während eines Zeitraums, der sich von Stunden vor der Kopulation bis zu einigen Tagen danach erstreckt; Daher ist es bei den meisten Säugetieren häufiger, dass die Ejakulation dem Eisprung vorausgeht als umgekehrt.
Wenn sich Spermien in der vorderen Vagina ablagern, sind sie nicht befruchtbar (d. H. Nicht befruchtet) und zeichnen sich durch langsame lineare Motilitätsmuster aus. Diese Motilität in Kombination mit Muskelkontraktionen ermöglicht den Transport der Spermien in Richtung Gebärmutter und Eileiter., Es gibt einen pH-Gradienten innerhalb der Mikroumgebung des weiblichen Fortpflanzungstraktes, so dass der pH-Wert in der Nähe der Vaginalöffnung niedriger ist (ungefähr 5) als die Eileiter (ungefähr 8). Das spermienspezifische pH-empfindliche Calciumtransportprotein CatSper erhöht die Durchlässigkeit der Samenzellen für Kalzium, wenn es sich weiter in den Fortpflanzungstrakt bewegt. Der intrazelluläre Kalziumeinfluss trägt zur Spermienkapazität und Hyperaktivierung bei und verursacht ein heftigeres und schnelleres nichtlineares Motilitätsmuster, wenn sich Spermien der Eizelle nähern., Das capacitierte Spermatozoon und die Eizelle treffen sich und interagieren in der Ampulle des Eileiters. Rheotaxis, Thermotaxis und Chemotaxis sind bekannte Mechanismen, die Spermien während der letzten Phase der Spermienmigration in Richtung Ei führen. Spermatozoen reagieren (siehe Spermienthermotaxis) auf den Temperaturgradienten von ~2 °C zwischen dem Eileiter und der Ampulle, und chemotaktische Gradienten von Progesteron wurden als Signal bestätigt, das von den Cumulus-Oophoruszellen ausgeht, die Kaninchen und menschliche Eizellen umgeben., Capacitierte und hyperaktivierte Spermien reagieren auf diese Gradienten, indem sie ihr Verhalten ändern und sich in Richtung des Cumulus-Oozytenkomplexes bewegen. Andere chemotaktische Signale wie Formyl Met-Leu-Phe (fMLF) können auch Spermatozoen leiten.
Die Zona pellucida, eine dicke Schicht extrazellulärer Matrix, die das Ei umgibt und der Rolle der Vitellinmembran bei Seeigeln ähnelt, bindet das Sperma. Im Gegensatz zu Seeigeln bindet das Sperma vor der akrosomalen Reaktion an das Ei. ZP3, ein Glykoprotein in der Zona pellucida, ist für die Adhäsion von Eiern/Spermien bei Mäusen verantwortlich., Die Rezeptorgalactosyltransferase (GalT) bindet an die N-Acetylglucosamin-Reste auf dem ZP3 und ist wichtig für die Bindung an das Sperma und die Aktivierung der Akrosomenreaktion. ZP3 ist ausreichend, wenn auch unnötig für die Spermien / Ei-Bindung. Es gibt zwei zusätzliche Spermienrezeptoren: ein 250kD-Protein, das an ein Eileiterprotein bindet, und SED1, das unabhängig an die Zona bindet. Es wird angenommen, dass das Sperma nach der Akrosomenreaktion durch exponierte ZP2-Rezeptoren an die Zona pellucida gebunden bleibt. Diese Rezeptoren sind bei Mäusen unbekannt, wurden jedoch bei Meerschweinchen identifiziert.,
Bei Säugetieren löst die Bindung des Spermatozoons an das GalT die Akrosomenreaktion aus. Dieser Prozess setzt die Hyaluronidase frei, die die Hyaluronsäurematrix in den Gewändern um die Eizelle verdaut. Zusätzlich werden heparinähnliche Glykosaminoglykane (GAGs) in der Nähe der Eizelle freigesetzt, die die Akrosomenreaktion fördern. Die Fusion zwischen den Plasmamembranen der Eizelle und den Spermien folgt und ermöglicht es dem Samenkern, dem typischen Zentriol, und dem atypischen Zentriol, der am Flagellum, aber nicht an den Mitochondrien befestigt ist, in die Eizelle einzudringen., Das Protein CD9 vermittelt diese Fusion wahrscheinlich bei Mäusen (dem bindenden Homolog). Das Ei „aktiviert“ sich beim Verschmelzen mit einer einzelnen Samenzelle und verändert dadurch seine Zellmembran, um eine Verschmelzung mit anderen Spermien zu verhindern. Während dieser Aktivierung werden Zinkatome freigesetzt.
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Dieser Prozess führt letztendlich zur Bildung einer diploiden Zelle, die Zygote genannt wird. Die Zygote teilt sich zu einer Blastozyste auf und implantiert sich beim Eintritt in die Gebärmutter in das Endometrium und beginnt mit der Schwangerschaft., Die embryonale Implantation nicht in die Gebärmutterwand führt zu einer Eileiterschwangerschaft, die die Mutter töten kann.
Bei Tieren wie Kaninchen induziert der Koitus den Eisprung, indem er die Freisetzung des Hypophysenhormons Gonadotropin stimuliert; Diese Freisetzung erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Schwangerschaft erheblich.
HumansEdit
Befruchtung beim Menschen. Das Sperma und die Eizelle vereinen sich durch Befruchtung und bilden eine Zygote, die (im Laufe von 8-9 Tagen) in die Gebärmutterwand implantiert wird, wo sie neun Monate lang wohnt.,
Befruchtung beim Menschen ist die Vereinigung eines menschlichen Eies und Spermas, die normalerweise in der Ampulle des Eileiters auftritt und eine Zygotenzelle oder ein befruchtetes Ei produziert und die pränatale Entwicklung einleitet. Wissenschaftler entdeckten die Dynamik der menschlichen Befruchtung im neunzehnten Jahrhundert.
Der Begriff Konzeption bezieht sich allgemein auf „den Prozess der Schwangerschaft mit Befruchtung oder Implantation oder beides“., Seine Verwendung macht es zu einem Gegenstand semantischer Argumente über den Beginn der Schwangerschaft, typischerweise im Kontext der Abtreibungsdebatte.Bei der Gastrulation, die etwa 16 Tage nach der Befruchtung auftritt, entwickelt die implantierte Blastozyste drei Keimschichten, das Endoderm, das Ektoderm und das Mesoderm, und der genetische Code des Vaters wird vollständig an der Entwicklung des Embryos beteiligt. Darüber hinaus überleben Interspezieshybriden nur bis zur Gastrulation und können sich nicht weiter entwickeln.,Einige menschliche entwicklungsbiologische Literatur bezieht sich jedoch auf den Conceptus und solche medizinische Literatur bezieht sich auf die „Produkte der Empfängnis“ als Post-Implantation Embryo und seine umgebenden Membranen. Der Begriff „Konzeption“ wird in der wissenschaftlichen Literatur aufgrund seiner variablen Definition und Konnotation normalerweise nicht verwendet.
InsectsEdit
Red-veined Darter (Sympetrum fonscolombii) Fliegen „in “ cop“ (Männlich Voraus), so dass der Mann zu verhindern, dass andere Männchen zu Paaren. Die Eier werden einzeln befruchtet, während sie gelegt werden.,
Insekten verschiedener Gruppen, darunter die Odonata (Libellen und Damselflies) und die Hymenoptera (Ameisen, Bienen und Wespen) üben eine verzögerte Befruchtung aus. Unter den Odonata können sich Weibchen mit mehreren Männchen paaren und Spermien speichern, bis die Eier gelegt sind., Das Männchen kann während der Eiablage (Eiablage) über dem Weibchen schweben, um zu verhindern, dass es sich mit anderen Männchen paart und sein Sperma ersetzt; In einigen Gruppen wie den Dartern greift das Männchen das Weibchen während der Eiablage weiterhin mit seinen Klammern, wobei das Paar zusammen fliegt. Unter den sozialen Hymenopteren paaren sich Honigbienenköniginnen nur auf Paarungsflügen, in einem kurzen Zeitraum von einigen Tagen; Eine Königin kann sich mit acht oder mehr Drohnen paaren. Sie speichert dann das Sperma für den Rest ihres Lebens, vielleicht für fünf Jahre oder länger.