Курс лекций в ворде (1121143), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Материальные носители полярности яйцеклетки до сих пор полностью не выявлены, но судя по всему, они локализованы в плазматической мембране, а не в цитоплазме яйцеклетки. В последнее время были получены данные о наличии электрических полей, ориентированных от одного полюса яйцеклетки - к другому. Такие поля связаны с неравномерным распределением ионных каналов по мембране. Утверждается, что расположение насосов и ионных каналов однозначно определяет полярность яйцеклетки.

Кроме плазматической мембраны яйцо может быть окружено еще несколькими оболочками. Различают следующие оболочки:

• Первичные (желтковые), представляющие собой производные мембраны яйцеклетки. Они присущи яйцеклеткам почти всех животных (кроме губок и большинства стрекающих), но особенно хорошо развиты у позвоночных. Первичная оболочка млекопитающих называется блестящей оболочкой (zona pellucida). Первичная оболочка образована гликопротеинами, обеспечивает видовую специфичность адгезии спермия при оплодотворении. Возможно, внешняя часть данной оболочки образована выделениями фолликулярных клеток.

• Вторичные оболочки (хорион) образуются как продукт выделения фолликулярных клеток. Лучше всего выражены у насекомых. В хорионе имеется одно или несколько отверстий (микропиле), через которое сперматозоид проникает в ядро.

• Третичные оболочки выделяются железами яйцевода. Очень сильно они развиты у химеровых рыб, амфибий, рептилий и птиц. У птиц третичные оболочки представлены белком, двумя слоями подскорлуповой пергаментной оболочки и скорлупой.

При прохождении яйца по яйцеводу оно вращается. Интересно, что передне-задняя ось зародыша расположена всегда перпендикулярно направлению движения яйца по яйцеводу, а направление от хвоста зародыша к голове совпадает с направлением вращения яйца.

Характерные особенности сперматогенеза. Спермиогенез.

Мужские половые клетки, как и женские, возникают из первичных гоноцитов. При сперматогенезе непосредственными потомками гоноцитов являются стволовые сперматогенные клетки (у млекопитающих их называют сперматогониями типа А). Они присутствуют не только у зародышей, но и у половозрелых самцов. В семенниках млекопитающих они располагаются в пристеночном слое семенных канальцев. Стволовые клетки нерегулярно делятся. Некоторые из них перемещаются ближе к центру канальца, их деления становятся более регулярными (сперматогониальные деления), а после каждого деления изменяется форма и величина клеток. Такие клетки называют сперматогониями (сперматогониями типа В).

Сперматогониальные деления происходят постоянно у половозрелых самцов. Число делений сперматогония определено для каждого вида (4 для человека).

После определенного числа делений сперматогоний передвигается еще ближе к просвету канальца и вступает в профазу 1-го деления созревания. На этой стадии он называется сперматоцитом I порядка.

В результате первого деления созревания сперматоцит I порядка делится на два одинаковых сперматоцита II порядка, которые делятся на две сперматиды, в результате второго деления созревания.

Далее каждая сперматида преобразуется в сперматозоид. Этот сложный цитологический процесс, не сопровождающийся клеточными делениями, называется спермиогенезом. Процесс спермиогенеза продолжается несколько дней (у человека - 23 дня).

Как сперматогонии, так и сперматоциты и сперматиды всех исследованных видов животных связаны между собой цитоплазматическими мостиками, образуя синцитии. Этим объясняется высокая степерь синхронности делений сперматогониев и сперматоцитов. Между сперматидами по таким мостикам могут проходить мРНК.

Важное значение для сперматогенеза имеют соматические клетки, расположенные в стенках семенных канальцев - клетки Сертоли. Клетки Сертоли снабжают сперматогониальные клетки питательными веществами и гормонами, способствуют высвобождению сперматозоидов в просвет канальцев, фагоцитируют неполноценные сперматозоиды.

Клетки Сертоли не контактируют друг с другом на уровне базальной мембраны. Их контакт находится выше, над слоем сперматогоний. У плода и новорожденных между клетками Сертоли имеются лишь щелевые контакты. На протяжении пропубертатного периода происходит образование плотных контактов.

Как уже было сказано, после прохождения делений созревания образуется сперматида, которая является идентичной сперматозоиду генетически, но не цитологически. Основные процессы, происходящие во время спермиогенеза:

• ядро сперматиды сильно уплотняется, хроматин конденсируется и становится синтетически неактивным.

• происходят перемещения органелл: аппарат Гольджи смещается на апикальный конец сперматозоида (вперед от ядра) и формирует акросому, содержащую ферменты - спермолизины; центриоли смещаются на противоположный полюс ядра.

• из дистальной центриоли начинает расти жгутик. Вокруг основания жгутика располагаются спиралевидные митохондрии. Однако, у некоторых видов животных сперматозоиды лишены жгутика (круглые черви, ракообразные).

• почти вся цитоплазма отторгается.

3. Оплодотворение

Оплодотворение – вызываемое сперматозоидом побуждение яйца к развитию с одновременноц передачей яйцеклетке наследственного материала отца.

Дистантные взаимодействия гамет.

Дистантные взаимодействия – взаимодействия гамет при осеменении, осуществляющиеся до соприкосновения гамет. К ним относятся хемотаксис, стереотаксис и реотаксис.

Реотаксис – способность сперматозоидом передвигаться против тока жидкости в половых путях самки. Стереотаксис – способность двигаться по направлению к более крупному. чем сам сперматозоид, объекту – яйцеклетке.

К дистантным взаимодействиям можно также отнести реакцию капацитации сперматозоида, происходящую в половых путях самки. (1. Альбумины в половых путях самки связывают холестерин из мембраны сперматозоида, в результате чего уменьшается соотношение холестерин: фосфолипиды. Это приводит к дестабилизации акросомного пузырька. 2. Освобождение активных центров галактозилтрансфераз, ферментов, узнающих N-ацетилглюкозаминовые остатки в молекуле гликопротеина, расположенного на поверхности прозрачной оболочки яйцеклетки и представляющего, по сути, рецептор сперматозоида).

Случаи хемотаксиса. Гиногамоны, андрогамоны, спермиолизины, их роль.

Хемотаксис – направленное движение сперматозоидов по градиенту концентрации веществ, выделяемых яйцеклеткой (аттрактантов). Хемотаксис встречается у многих групп животных, особенно беспозвоночных: кишечнополостных, моллюсков иглокожих, полухордовых.
Примеры: у морских ежей – хемотаксические факторы пептидной природы (Strongulocentrotus purpuratus – 10-аминокислотный сперакт, у Arabica punctulata – 14-аминоксилотный резакт).

Термин «Гамоны » предложен в 1940 нем. учёными М. Хартманом и Р. Куном. Вещества, выделяемые женскими и мужскими гаметами, названы ими соответственно гиногамонами и андрогамонами. Гамоны найдены у некоторых растений (водоросли, грибы) и многих животных (моллюски, кольчатые черви, иглокожие, хордовые).

В женских половых продуктах животных выявлены: 1) гиногамон I, усиливающий и продлевающий подвижность сперматозоидов; антагонист андрогамона I; низкомолекулярное термостабильное вещество небелковой природы. 2) Гиногамон II (фертилизин), вызывающий агглютинацию сперматозоидов. Согласно Лилли, он является необходимым звеном при соединении сперматозоида с яйцом, однако, по современным данным, его функция заключается в элиминации значительной части сперматозоидов, приближающихся к яйцу. У морских ежей фертилизин идентичен материалу студенистой оболочки и представляет собой гликопротеид; аналогичное по своему действию вещество имеется внутри яйца у морских ежей (цитофертилизин) и костистых рыб. 3) Вещество, инактивирующее агглютинирующее начало (антифертилизин яйца); у морских ежей осаждает гель студенистой оболочки и вызывает агглютинацию яиц; антагонист гиногамона II; белок.

В мужских половых продуктах животных найдены: 1) андрогамон I, подавляющий подвижность сперматозоидов; антагонист гиногамона I; низкомолекулярное термостабильное вещество небелковой природы. 2) Андрогамон II (антифертилизин сперматозоида), инактивирующий агглютинирующее начало; по действию сходен с антифертилизином яйца; относительно термостабильный белок. 3) Андрогамон III, вызывающий разжижение кортикального слоя яйца; низкомолекулярное термостабильное соединение (у морских ежей, по-видимому, ненасыщенная жирная кислота). 4) Лизины сперматозоида, растворяющие яйцевые оболочки; термолабильные белки (у млекопитающих — фермент гиалуронидаза).

Т.о., гамоны действуют как хемотаксические, рецепторные и литические агенты.

Контактные взаимодействия гамет.

Включают реакции активации сперматозоида и яйцеклетки, процессы слияния гамет (плазмогамии и кариогамии).

Активация спермия - акросомная реакция.

Реакция активации сперматозоида начинается при контакте его головки со студенистой оболочкой яйцеклетки. Контакт с гликопротеинами оболочки яйцеклетки вызывает открытие Ca2+ и Na + каналов.

1)В результате поступления ионов кальция в сперматозоид происходит слияние плазмалеммы с передней частью мембраны акросомы.

2)Раскрытие мембраны акросомы.

3)Выход протеаз из акросомы, лизис третичной (у млекопитающих – студенистой, zona pellucida) оболочки яйца.

4)В результате поступления Na+ из внешней среды в клетку, происходит отток H+ (через

Na+/Н+ - обменник), рН повышается и это приводит к взрывоподобному переходу G-актина в F-актин. В результате полимеризации актина задняя часть мембраны акросомы образует один (акросомная нить) или множество (акросомные микроворсинки) выростов.

Повышение pH также приводит к активации динеиновой АТФазы в шейке сперматозоида => повышение двигательной активности жгутика.

5) Взаимодействие биндина, встроенного в мембрану акросомной нити (бывшей внутренней мембраны акросомного пузырька) с рецептором на желточной оболочке яйцеклетки.

6)Лизис желточной оболочки яйцеклетки, образование бугорка оплодотворения.

У млекопитающих активация сперматозоида происходит без образования акросомного выроста. Диссоциация мембран сперматозоида и яйцеклетки происходит вдоль головки сперматозоида. Ферменты акросомы растворяют лучистый венец и сперматозоид вступает в контакт с блестящей оболочкой, которая образована белками ZP1-3. Контакт с ZP3 – 1 часть акросомной реакции. Затем изливается фермент проакрозин, который взаимодействует с ZP2 и лизирует блестящую оболочку. Возникает контакт задней мембраны акросомы и мебраны яйца, они сливаются с формированием единой наружной мембраны, ограничивающей канал, соединяющий две клетки.

Активация яйцеклеток - кортикальная реакция. Ее биохимические основы.

1)Моментом начала активации яйцеклетки считается образование бугорка оплодотворения.

Происходит благодаря полимеризации кортикального актина. Бугорок оплодотворения формируется после рецепции биндинов рецепторами желточной оболочки яйца.

2) Мембраны сперматозоида и яйцеклетки сливаются, образуется канал, по которому затем пройдут ядро и центриоль сперматозоида. В мембране сперматозоида, оказавшейся частью этого канала, находятся Na+ каналы, по которым натрий поступает в цитоплазму яйца. Мембранный потенциал яйцеклетки на несколько секунд меняется с -70 мВ на + 10 мВ => быстрый блок полиспермии. Это объясняется тем, что положительно заряженная мембрана яйцеклетки для сперматозоидов непроницаема (наличие потенциал-зависимых рецепторов).

3) При контакте биндина с мембранным рецептором яйцеклетки меняется конформация G-белка. Он активирует фосфолипазу С, которая также встроена в мембрану. Она расщепляет фосфатидил-инозитол-4,5-дифосфат(PIP₂) на диацилглицерол, DAG, (он затем через протеинкиназу С стимулирует транспорт Na⁺ внутрь клетки, H⁺ - наружу, что приводит к подъему синтеза белка в цитоплазме яйцеклетки и синтез ДНК в мужском и женском ядрах) и инозитол-3-фосфат (IP₃). Последний стимулирует выход Ca²⁺ из ЭПР. Кальций стимулирует экзоцитоз кортикальных гранул (альвеол) яйцеклетки (происходит кортикальная реакция). При этом в пространство между плазмалеммой и желточной оболочкой высвобождается ряд веществ:

1) вителлиновая деламиназа. Отделяет желточную облочку от плазмалеммы путем лизирования динеина, их соединяющего.

2) Спермрецепторная гидролаза лизирует сайты соединения налипших сперматозоидов, очищая от них поверхность яйца.

3) Осмотически активный гликопротеид, приводяший к поступлению воды в щель между плазмалеммой и желточной оболочкой => образованию перивителлинового пространства.

4) Фактор, способствующий затвердеванию желточной оболочки (теперь она называется оболочкой оплодотворения и становится недоступной для сперматозоидов). Медленный блок полиспермии.

5)Гиалин – структурный белок, участвующий в формировании гиалинового слоя, располагающегося у яйцеклеток некоторых видов над плазмалеммой.

Помимо этого, увеличение концентрации Ca²⁺ приводит к:

• активации синтеза белка (особенно гистонов и циклинов), ДНК (совместно с DAG)

• сборке и перераспределение элементов цитоскелета, в результате чего кортикальный слой приобретает сократимость, необходимую для дробления

• активация NAD-киназы (путем изменения активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы) => образование NADP => стабилизация оболочки оплодотворения (за счет синтеза липидов)

• активация кальпина II.

Фаза зрелости яйцеклеток различных групп животных при проникновении сперматозоида.

Мейоз завершается еще во время оогенеза у морских ежей и некоторых кишечнополостных.

У остальных видов происходит блок мейоза, который снимается только с оплодотворением.

Характеристики

Список файлов лекций