W4 MECHANIZMY KONTROLUJĄCE ZAPŁODNIENIE
- U różnych zwierząd zapłodnienie i dojrzewanie oocytu mogą zachodzić na siebie w różny sposób
- Nie jest regułą, że plemnik wnika do kom. jajowej gdy zakończyła ona podziały mejotyczne i jest 1nà tak dzieje się u jeżowczów, parzydełkowcówà plemnik wnika do zablokowanej i w pełni wykształconej komórki jajowej
- U kręgowców plemnik wnika do oocytu w metafazie IIà mejoza zablokowana i wniknięcie plemnika powoduje aktywację i dokończenie mejozy
- U niektórych robaków, mięczaków, owadów plemnik wnika do oocytu w metafazie I
- Może być tak, że owulowany jest oocyt pierwszorzędowy (pęcherzyk) i dojrzewanie mejotyczne przebiega z plemnikiem w środku (gąbki, mięczaki) i u psowatychà plemnik wnika do pierwszorzędowego oocytu
- Zapłodnienieà łączę się i współdziałają genomy : żeński i męski i są przetasowane (c.o.)
Znaczenie zapłodnienia;
- odtwarzana liczba chromosomów do poziomu diploidalnego
- wniknięcie plemnika powoduje pobudzenie oocytu do rozwoju (procesy metaboliczne)
- zygota przekształca się w wielokomórkowy organizm potomny.
*** partenogenezaàtu te procesy rozdzielone
rodzaj: Abystoma
- tylko samice, rozwój kontroluje tylko kom. jajowaà nie ulega spontanicznemu pobudzeniuà wykorzystanie samców innego gatunkuà plemnik wnika ale tylko do pobudzenia oocytu i degeneruje
--------------------
- nabieranie przez plemniki zdolności do ruchu i ich kapacytacja-à kwestia chemotaksji--. U jeżowcówàzapłodnienie zewnętrzne, łatwo uzyskać dużą ilość gamet
Kapacytacja- plemniki po ejakulacji muszą dotrzeć w drogach rodnych samicy, nie są zdolne do zapłodnienia
Zdolności do ruchu:
- plemniki z kanalików nasiennych jąder idą do najądrzy (spiralne) à zdolność do ruchu nabywają przechodząc przez najądrza
· ogon najądrzaà przechodząc przez najątrza plemnik usztywnia chromatynęà w spermiogenezie- chromatyna parakrystalicznaà usieciowanie, utworzenie wiązań dwusiarczkowych między aminokwasamià liczne zmiany w nłonie kom.. modyfikacje
· plemnik idzie do dróg rodnych samicyà i spotyka się z kom. jajowymi
- w bańce jajowodu à silnie rozszerzony rejonà tam oocyty otoczone kom. pęcherzykowymi czekają na plemnik
To co poprzedza połączenie gamet.....
- żeńskie drogi rozrodcze selekcjonują plemniki
- powierzchnia nabłonka przewodu b. Rozwinięta (jajowód)à kawerny, zagłębieniaà liczne plemniki tam wchodząà kontakt plemnika z nabłonkiem ma wpływ na zapłodnienie
Kontrola ze strony dróg rodnych samicy:
- tempo migracjià pierwsze plemniki w drogach rodnych po 30 minutach od wprowadzenia
- skurcze dróg rodnych (mięśniówka) ruch w kierunku ampulli (bańki jajowodu)à ruch kontrolowanyàplemniki nieprzypadkowe
KAPACYTACJA
- nabieranie zdolności do zapłodnienia
- zmienia się płynność błony kom.
- zmiana potencjału błonowego (wypływ K+ i wejście Ca2+)
- modyfikacje zewnętrznej błony akrosomalnej
- usunięcie z błony białek pęcherzyk. I reszt cukrowych
- fosforylacja i przenoszenie niektórych białek (białka chaperonowe szoku cieplnego)
- kapacytacja-czasowa
- plemniki uwalniane pulsacyjnieà te które przeszły kapacytacjęà chemotaksja à przemieszczanie się w kierunku sygnału chemicznego wydzielanego... może kierunkować... np. płyn wylewający się z pęcherzyka jajnikowego do jajowody stymuluje plemniki które przeszły kapacytacjęà pomoc w przemieszczaniu się plemników
· “receptory węchowe na plemnikach’’- wyczówanie różnicy tepmeratur przez plemnik
- u zwierząt morskich brak kapacytacjià nabieranie zdolności do ruchu pod wpływem zmiany pH wody
- zmiana potencjału błonowegoà aktywowane rozkładanie ATPà plemniki się poruszają
- plemniki jeżowca poszukują czynnie kom. jajowejà duża rola chemotaksji
- element decydującyà białka z osłodki oocytuà białko resact (14AA) to białko atraktant dla plemnikówà związanie z receptorem powoduje aktywację kanałów wapniowych co zmienia ruch witki na postępowy
Reakcja akrosomowa
- po dotarciu plemnika do osłonki masowa egzocytoza zawartości akrosomuà stymulowana u jeżowca przez związanie cukrów w otoczceà fuzja błony akrosomu z błoną i uwolnienie zawartościà enzymy trawiące osłonkę galaretowatąà w wyniku tego obnażona jest wewnętrzna błona akrosomowa à pod akrosomem jest globularna aktyna i po reakcji akrosomowej ulega ona polimeryzacji i tworzą się mikrofilamenty aktynowe- nić akrosomowaà oblepia to białko (bindyna), uczestniczy w modelowaniu fuzji gamet bo na oocycie są receptory bindyny
- SSAKIà r. akrosomowa zachodzi po związaniu plemnika na powierzchni osłonki przejrzystejà plemnik rpzedostał się przez kom. pęcherzykowe wieńca promienistego ( w błonie plemnika jest enzym trawiący połączenia między kom. pęcherzykowymi (hialuronidaza)à przebicie do osłonkià fuzja błony zewnętrznej akrosomu z błoną komórkowoą akrosomuà błony rozpraszają się prawie na całej powierchni akrosomu-à to fuzjje z oocytemà u jeżowca błona wewnętrzna akrosomu fuzjuje z oocytem-à receptor dla plemnika to białka osłony przejrzystej ( ZP 1 , ZP 2 , ZP3 ) , wiązanie wieloetapowe,--. ZP3àzasadniczy receptor dla plemnikaà ZP2 i ZP3- filamenty ZP1 w środkuà glikoproteiny (mają reszty cukrowe)reszty cukrowe odgrywają kluczową rolę.
- Beta- galaktozylo-transferaza plemnika wiąże się z N-acetyloglukozaminą białka ZP 3
- Galaktozaà wiąze też plemnik przez inne białka błony plemnika
- Zmiana stężenia wolnych jonów wapniaà napływ i podwyższenie stężenia co stymuluje reakcję akrosomową
àreszty cukroweàzagregować galaktozylotransferazę
à wiązanie plemnika i fuzja błon komórkowych gametà plemnik dociera do powiechni oocytu
à oocyt ma błonę żółtkową na powiechdni, przez mikrokosmki...... receptor dla bindyny jest w tej błonie.....
à fuzja błonà wiązanie bindyny z nici akrosomowej z receptorami na powierzchni oocytów (to indukuje fuzję)
- bindyna i receptor zapweniają specyficzność gatunkową zapłodnienia jeżowców
- bindyny mogą być różne
- w miejscu fuzji tworzy się wzgórej zapłodnieniaà tu polimeryzacja aktyny i mikrofilamenty... to powoduje ze ten rejon się powiększa i plemnik wciągany jest do oocytu
- u ssaków rejonem fuzjującym jest rejon równikowy plemnika... rejon rozprzestrenia się i główka wciągana... kluczową rolę odgrywają mikrokosmki oocytu ssaka
- plemnik musi przejść przez osłonę przejrzystąà w wyniku kombinacji działania enzymów akrosomu i ruchom witki (mechanicznie)
- Akrozyna- enzym pomagający w trawieniu osłony przejrzystej
ADAM – białka z domenamià domena dezintegrynowaà wiąże się ona z integrynami- integralnymi białkami błonyà blokowano integryny i nie dochodzi do fuzji
Fertylina – łączy się z integrynami
*** Myszy nokautowe- pozbawione genu kodującego pewne białko
- wykrycie białek ze strony plemnika i oocytów ale nie znamy ich funkcji (CD- 9 – 4 domeny kotwiczące w błonie)à jeśli samice nie mają tego białka to oocyty nie zdolne są do zapłodnienia
- CD – 9 – organizują strukturę błony komórkowej
- Tetraspaniny – tworzą tratwy organizujące białka a agregatyà nadawanie oocytom struktury sprzyjającej fuzji gamet
- Ze strony plemnika- białko ADAM i cyresteina....
Aktywacja oocytu przez plemnik u ssaków
- plemnik powoduje spadek MPF w oocycie, oocyt musi dokończyć II podział mejotyczny i przjdzie do interfazy
- MPF zablokowany przez CSF- czynnik cytostatyczny, który kieruję cyklinę B do proteasomów
- Plemnik znosi blokà białko Emi nie blokuje już cdc25 i inaktywacja cykliny
· plemnikà fuzja powoduje podniesienie stężenia wolnych jonów Ca 2+ w cytoplazmie oocytu i to powoduje inaktywację bloku, spadek MPF.... map-kinaza... degradacja cykliny...
- uwolnienie Ca 2+ z retikulum i pod wpływem stymulacji przez plemnik... w oscylacyny sposób... zmiany trwają aż do interfazy oocytu-à plemnik indukuje oscylacyjne zmiany stężenia jonów wapnia
· reakcja fosfolipazyà powoduje, że stymuluje się jej aktywność .... podwyższone stężenie IP3à związanie go przez receptor i wypuszczają się jony wapnia.
Mechanizmy reakcji uwolnienia Ca 2 +
- związanie plemnika z receptoremà to aktywuje fosfolipacę IP3
- u większości te reakcje po fuzjià u ssaków fuzjujący plemnik wnosi własną fosfolipazę c i to stymuluje uwlanianie Ca 2+ z retikulumà sprzężenie zwrotneà w RE są pompy wapniowe i receptor blokowany... wysoki poziom Ca2+ blokuje aktywność pompy
Blok przeciwko polispermii
- wniknięcie więcej niż 1 plemnika jest katastrodą
- u ptaków wnika kilka plemników ale ten bliżej wrzeciona zapładnia
- u osłonic kilka przedjądrzy męskichi żeńskie wędruje i wybiera jądro
- u jeżowaca-à mechanizm szybki- wniknięcie plemnika zmienia potencjał błony; spoczynkowy wynosi – 70mV a po wniknięciu plemnika gwałtownie wzrasta do +10 (jony Na+ do komórki) to uniemożliwia fuzję innych plemników na ok. 1 min.później powrót do stanu wyjściowego-à reakcja korowa- ziarna korowe, obłonione pęcherzyki przy powierzchni oocytu powstałe z aparatu Golgiegoà wyrzut zawartości tych pęcherzykówà od wewnątrz fuzjują z błoną oocytu, zawartość idzie na zewnątrz.... te ziarna mają różne substancje działające na błony...
1 – reakacja podniesienia błony zapłodnienia- białka kotwiczące... ziarna mają proteazy trawiące m.in. receptor dla bindyny (plemniki nie fuzjują) peroksydaza- trawienie błony żółtkowej, mukopolisacharydy chłoną wodę i następuje podniesienie błony zapłodnienia.... wcześniejsze przekształcenie błony zapłodnienia czyni ja nieprzenikliwą dla plemników.
2 – uwolnienie hialiny z ziaren- tworzy warstwę otaczającą oocyt i nieprzepuszczającą
U SSAKÓW
1 – blok na poziomie osłonki przejrzystej à związane z reakcją korowąà enzymy proteolityczne z ziaren korowych fuzjują z błonąà ziarna modyfikują właściwości osłony przejrzystej àenzymy hydrolityczne usuwają reszty cukrowe z białka ZP3. Modyfikją ZP2
- u myszy i człowiaka najważniejszy jest blok z osłonki
- u królikaà w przestrzeni okołożółtkowej (między błoną oocytu a osłonką przejrzysta) pełno jest dodatkowych plemników
Zarodek jednokomórkowy
- fuzja przedjądrzyà przedjądrze męskie wnosi centriole, organizuje MT oocytu i kontroluje pierwszy podział oocytu
- u myszy plemnik nie wnosi centrioli – wyjątek !!!!
- plemnik wnosi mitochondria ale sa one degradowane (ubikwitynacja)
· u ssakówà 2 przedjądrza przez pierwszy cykl komórkowy nie fuzjują, fuzja w metafazie pierwszego podziału bruzdkowania
- dekondensacja plemnika w przedjądrza
- wyrzucane protaminy i na ich miejsce histony
- oocyt kończy podział, wyrzucenie ciałka kierunkowegoà t
- wspólna płytka metafazalna
bzdetsterta