La meccanica alla base della fertilizzazione è stata ampiamente studiata nei ricci di mare e nei topi. Questa ricerca affronta la questione di come lo sperma e l’uovo appropriato si trovano l’un l’altro e la questione di come solo uno sperma entra nell’uovo e fornisce il suo contenuto. Ci sono tre fasi per la fecondazione che garantiscono la specie-specificità:
- Chemiotassi
- Attivazione dello sperma/reazione acrosomiale
- Adesione dello sperma/uovo
Interna vs., externalEdit
La considerazione se un animale (più specificamente un vertebrato) utilizza la fertilizzazione interna o esterna dipende spesso dal metodo di nascita. Gli ovipari che depongono uova con spessi gusci di calcio, come i polli, o spessi gusci coriacei si riproducono generalmente attraverso la fecondazione interna in modo che lo sperma fertilizzi l’uovo senza dover passare attraverso lo spesso strato terziario protettivo dell’uovo. Anche gli animali ovovivipari e vivipari utilizzano la fecondazione interna., È importante notare che, sebbene alcuni organismi si riproducano tramite amplesso, possono ancora utilizzare la fertilizzazione interna, come con alcune salamandre. I vantaggi della fecondazione interna includono: minimo spreco di gameti; maggiore possibilità di fecondazione individuale degli ovuli, periodo di tempo relativamente più lungo per la protezione degli ovuli e fecondazione selettiva; molte femmine hanno la capacità di immagazzinare lo sperma per lunghi periodi di tempo e possono fecondare le uova a proprio piacimento.,
Gli ovipari che producono uova con membrane terziarie sottili o prive di membrane utilizzano invece metodi di fertilizzazione esterni. Tali animali possono essere definiti più precisamente ovulipari. I vantaggi della fertilizzazione esterna includono: minimo contatto e trasmissione di fluidi corporei; diminuzione del rischio di trasmissione di malattie e maggiore variazione genetica (specialmente durante i metodi di fertilizzazione esterna di riproduzione trasmessa).
Ricci di maremodifica
Reazione acrosomica su una cellula di ricci di mare.,
Lo sperma trova le uova tramite chemiotassi, un tipo di interazione ligando / recettore. Resact è un peptide amminoacidico 14 purificato dal rivestimento di gelatina di A. punctulata che attrae la migrazione degli spermatozoi.
Dopo aver trovato l’uovo, lo sperma penetra nel rivestimento di gelatina attraverso un processo chiamato attivazione dello sperma. In un’altra interazione ligando / recettore, un componente oligosaccaride dell’uovo si lega e attiva un recettore sullo sperma e provoca la reazione acrosomiale. Le vescicole acrosomiali dello sperma si fondono con la membrana plasmatica e vengono rilasciate., In questo processo, le molecole legate alla membrana della vescicola acrosomiale, come la bindina, sono esposte sulla superficie dello sperma. Questi contenuti digeriscono il rivestimento di gelatina e, infine, la membrana vitellina. Oltre al rilascio di vescicole acrosomiali, vi è una polimerizzazione esplosiva dell’actina per formare un sottile picco alla testa dello sperma chiamato processo acrosomiale.
Lo sperma si lega all’uovo attraverso un’altra reazione ligando tra i recettori sulla membrana vitellina. La proteina di superficie dello sperma bindin, lega ad un ricevitore sulla membrana vitellina identificato come EBR1.,
La fusione delle membrane plasmatiche dello sperma e dell’uovo è probabilmente mediata dalla bindina. Nel sito di contatto, la fusione provoca la formazione di un cono di fertilizzazione.
Mammalimodifica
I mammiferi fecondano internamente attraverso la copulazione. Dopo che un maschio eiacula, molti spermatozoi si spostano nella vagina superiore (tramite contrazioni dalla vagina) attraverso la cervice e attraverso la lunghezza dell’utero per incontrare l’ovulo., Nei casi in cui si verifica la fecondazione, la femmina di solito ovula durante un periodo che si estende da ore prima della copulazione a pochi giorni dopo; pertanto, nella maggior parte dei mammiferi è più comune che l’eiaculazione preceda l’ovulazione che viceversa.
Quando gli spermatozoi sono depositati nella vagina anteriore, non sono in grado di fertilizzare (cioè non capacitati) e sono caratterizzati da lenti modelli di motilità lineare. Questa motilità, combinata con contrazioni muscolari consente il trasporto dello sperma verso l’utero e le tube di Falloppio., C’è un gradiente di pH all’interno del microambiente del tratto riproduttivo femminile tale che il pH vicino all’apertura vaginale è inferiore (circa 5) rispetto alle tube di Falloppio (circa 8). La proteina di trasporto del calcio sensibile al pH dello sperma chiamata CatSper aumenta la permeabilità delle cellule spermatiche al calcio man mano che si sposta ulteriormente nel tratto riproduttivo. L’afflusso intracellulare di calcio contribuisce alla capacitazione e all’iperattivazione dello sperma, causando un modello di motilità non lineare più violento e rapido man mano che lo sperma si avvicina all’ovocita., Lo spermatozoo capacitato e l’ovocita si incontrano e interagiscono nell’ampolla della tuba di Falloppio. Reotassi, termotassi e chemiotassi sono meccanismi noti che guidano lo sperma verso l’uovo durante la fase finale della migrazione dello sperma. Gli spermatozoi rispondono (vedi termotassi spermatica) al gradiente di temperatura di ~2 °C tra l’ovidotto e l’ampolla, e i gradienti chemiotattici del progesterone sono stati confermati come il segnale che emana dalle cellule del cumulo ooforo che circondano il coniglio e gli ovociti umani., Gli spermatozoi capacitati e iperattivati rispondono a questi gradienti cambiando il loro comportamento e spostandosi verso il complesso cumulo-ovocita. Altri segnali chemiotattici come formyl Met-Leu-Phe (fMLF) possono anche guidare gli spermatozoi.
La zona pellucida, uno spesso strato di matrice extracellulare che circonda l’uovo ed è simile al ruolo della membrana vitellina nei ricci di mare, lega lo sperma. A differenza dei ricci di mare, lo sperma si lega all’uovo prima della reazione acrosomiale. ZP3, una glicoproteina nella zona pellucida, è responsabile dell’adesione uovo/sperma nei topi., Il recettore galattosiltransferasi (GalT) si lega ai residui di N-acetilglucosamina sullo ZP3 ed è importante per legarsi con lo sperma e attivare la reazione acrosoma. ZP3 è sufficiente anche se non necessario per il legame sperma / uovo. Esistono due recettori spermatici aggiuntivi: una proteina 250kD che si lega a una proteina secreta dall’ovidotto e SED1, che si lega indipendentemente alla zona. Dopo la reazione dell’acrosoma, si ritiene che lo sperma rimanga legato alla zona pellucida attraverso i recettori ZP2 esposti. Questi recettori sono sconosciuti nei topi, ma sono stati identificati nelle cavie.,
Nei mammiferi, il legame dello spermatozoo al GalT avvia la reazione acrosoma. Questo processo rilascia la ialuronidasi che digerisce la matrice di acido ialuronico nei paramenti attorno all’ovocita. Inoltre, i glicosaminoglicani simili all’eparina (GAG) vengono rilasciati vicino all’ovocita che promuovono la reazione dell’acrosoma. La fusione tra le membrane plasmatiche dell’ovocita e lo sperma segue e consente al nucleo spermatico, il centriolo tipico e il centriolo atipico che è attaccato al flagello, ma non ai mitocondri, di entrare nell’ovocita., La proteina CD9 probabilmente media questa fusione nei topi (l’omologo vincolante). L’uovo si “attiva” dopo la fusione con una singola cellula spermatica e quindi cambia la sua membrana cellulare per impedire la fusione con altri spermatozoi. Gli atomi di zinco vengono rilasciati durante questa attivazione.
Wikimedia Commons ha i media relativi alla fecondazione dei mammiferi.
Questo processo alla fine porta alla formazione di una cellula diploide chiamata zigote. Lo zigote si divide per formare una blastocisti e, entrando nell’utero, si innesta nell’endometrio, iniziando la gravidanza., L’impianto embrionale non nella parete uterina provoca una gravidanza ectopica che può uccidere la madre.
In animali come i conigli, il coito induce l’ovulazione stimolando il rilascio dell’ormone pituitario gonadotropina; questo rilascio aumenta notevolmente la probabilità di gravidanza.
HumansEdit
Fertilizzazione nell’uomo. Lo sperma e l’ovulo si uniscono attraverso la fecondazione, creando uno zigote che (nel corso di 8-9 giorni) si innesta nella parete uterina, dove risiede per nove mesi.,
La fecondazione nell’uomo è l’unione di un ovulo umano e di uno spermatozoo, che di solito si verifica nell’ampolla della tuba di Falloppio, producendo una cellula zigote o un ovulo fecondato, dando inizio allo sviluppo prenatale. Gli scienziati hanno scoperto le dinamiche della fecondazione umana nel diciannovesimo secolo.
Il termine concezione si riferisce comunemente a “il processo di gravidanza che coinvolge la fecondazione o l’impianto o entrambi”., Il suo uso lo rende oggetto di argomenti semantici sull’inizio della gravidanza, tipicamente nel contesto del dibattito sull’aborto.Alla gastrulazione, che avviene circa 16 giorni dopo la fecondazione, la blastocisti impiantata sviluppa tre strati germinali, l’endoderma, l’ectoderma e il mesoderma, e il codice genetico del padre viene pienamente coinvolto nello sviluppo dell’embrione; il gemellaggio successivo è impossibile. Inoltre, gli ibridi interspecie sopravvivono solo fino alla gastrulazione e non possono svilupparsi ulteriormente.,Tuttavia, alcune pubblicazioni di biologia dello sviluppo umano si riferiscono al conceptus e tale letteratura medica si riferisce ai “prodotti del concepimento” come l’embrione post-impianto e le sue membrane circostanti. Il termine “concezione” non è solitamente usato nella letteratura scientifica a causa della sua definizione e connotazione variabile.
InsectsEdit
Red-veined darters (Sympetrum fonscolombii) flying “in cop” (male ahead), consentendo al maschio di impedire ad altri maschi di accoppiarsi. Le uova vengono fecondate man mano che vengono deposte, una alla volta.,
Gli insetti di diversi gruppi, tra cui gli Odonati (libellule e donzelle) e gli Imenotteri (formiche, api e vespe) praticano la fecondazione ritardata. Tra gli Odonati, le femmine possono accoppiarsi con più maschi e conservare lo sperma fino alla deposizione delle uova., Il maschio può librarsi sopra la femmina durante la deposizione delle uova (ovideposizione) per impedirle di accoppiarsi con altri maschi e sostituire il suo sperma; in alcuni gruppi come i darters, il maschio continua ad afferrare la femmina con i suoi fermagli durante la deposizione delle uova, la coppia che vola in tandem. Tra gli imenotteri sociali, le regine delle api si accoppiano solo sui voli di accoppiamento, in un breve periodo della durata di alcuni giorni; una regina può accoppiarsi con otto o più droni. Quindi conserva lo sperma per il resto della sua vita, forse per cinque anni o più.