Fertilização Flashcards
Passos gerais da fertilização:
- Contacto e reconhecimento entre o espermatozoide e o ovulo, garantido que são ambos da mesma espécie (reconhecimento inter-especifico)
- Regulação da entrada do espermatozoide (apenas um pode fertilizar o ovulo)
- Fusão do material genético do espermatozoide e do ovulo
- Ativação do metabolismo do ovulo
Estruturas gerais do espermatozoide:
- Cabeça (núcleo haploide ou pronucleo e acromossoma)
- Parte intermedia (centríolo e mitocôndrias)
- Cauda ou flagelo (axonema- estrutura de microtúbulos)
Características da cabeça do espermatozoide:
- núcleo extremamente condensado, para tornar a célula o mais pequena e aerodinâmica possível, para ter o menor gasto de energia possível
- acrossoma é uma vesícula que evolui do Golgi, com enzimas
Como se denomina a estrutura de microtúbulos na cauda?
Axonema (9 dupletos periféricos + 1 dupleto central
Constituição do citoplasma do oócito:
Oócito encontra-se muito “carregado” para suportar o início do embrião, quando este ainda não tem acesso a outra fonte de energia (equivalente a gema/vitela nos ovíparos).
* proteínas nutritivas
* ribossomas e tRNAs
* mRNAs
* fatores morfogénicos
* químicos protetores (ex: os embriões expostos podem ter filtros contra a radiação UV e proteínas de reparação de DNA)
Função da matriz extracelular nos oocitos:
Consiste numa camada externa que garante o reconhecimento interespecífico, (só os espermatozoides da mesma espécie conseguem atravessar esta camada).
* denominada de “invert” nos ouriços do mar (responsável pela atração do espermatozoide e reconhecimento)
* nos mamíferos divide-se em zona pelúcida (reconhecimento interespecífico) e em cumulus (atração)
Como ocorre a ativação dos espermatozoides no ouriço do mar (adquirir motilidade) ?
- Os espermatozoides são largados na água
- pH alcalino da água (comparativamente com o pH do citoplasma) ativa o citoesqueleto através da ativação de uma dineina ATPase
Como e que o ovulo dos ouriços do mar atrai os espermatozoides?
- Os oocitos, quando também são libertados na água, a proteína “Resact” presente na sua matriz extracelular forma um gradiente. Essa proteína liga-se a um recetor nos espermatozoides,
- O recetor ativado transforma GTP em cGMP
- cGMP ativa canais de Ca2+, provocando a entrada de Ca2+ na célula
- Ca2+ ativa a produção de ATP pelas mitocôndrias
- o ATP junto com a dineina gera o movimento da célula mais rápido
- Ca2+ reorganiza o citoesqueleto para o movimento em direção ao gradiente de concentração do sinal (resact), onde também haverá mais entrada de Ca2+ na célula.
Como ocorre a ativação (capacitação) dos espermatozoides nos mamíferos?
- HCO3- presente no meio da vagina ativa adenilil-ciclase nos espermatozoides que, transforma AMP em cAMP
- HCO3- altera a polarização da membrana, levando a abertura de canais de Ca2+ dependentes de voltagem → Ca2+ também estimula a adenilil-ciclase
- cAMP ativam cascatas de fosforilação
A cascata vai:
* alterar lipídios e glicoproteínas
* aumentar o metabolismo
* provocar a abertura de canais de K+ → hiperpolarização → canais de Ca2+ abertos mais tempo → movimento
O que atrai o espermatozoide nos mamíferos para o ovulo?
→ Temperatura (movem-se a direção a uma maior T, no interior)
→ Progesterona (produzida pelo cumulus, presente na matriz extracelular do ovulo)
Como ocorre a reação acrossomal nos ouriços do mar?
- Contacto do espermatozoide com a camada gelatinosa (jelly layer) do oócito;
- Havendo contacto, abrem canais de Ca2+ nas células da cabeça do espermatozoide
- O Ca2+ provoca a fusão da vesícula do acrossoma com a membrana do espermatozoide e libertação por exocitose das enzimas presentes no acrossoma;
- Digestão da camada gelatinosa (jelly layer) pelas enzimas presentes no acrossoma, permitindo a penetração do espermatozoide;
- De seguida, a proteína bindina presente nos filamentos de actina do espermatozoide, é reconhecida pelo oócito (se forem da mesma espécie - reconhecimento interespecífico), promovendo a fusão entre as membranas dos dois gametas.
Como ocorre a reação acrossomal nos mamíferos:
Já temos o espermatozoide ativo, ou seja, ja ocorreu capacitação.
1. O espermatozoide entra em contacto com a zona pelúcida do oócito;
2. Na zona pelúcida, encontram-se 3 proteínas: a ZP3, ZP2 e a ZP1. A proteína ZP3 encontra-se mais externamente na camada do oócito, pelo que é a primeira proteína que o espermatozoide encontra. Esta é responsável pelo reconhecimento interespecífico;
3. Havendo reconhecimento, a ZP3 provoca a abertura de canais de Ca2+ no espermatozoide, promovendo um maior influxo de Ca2+;
4. O Ca2+ provoca a fusão da membrana do acrossoma com a membrana do espermatozoide e exocitose do seu conteúdo, maioritariamente libertação de proteases (enzimas);
5. Estas degradam a zona pelúcida;
6. Temos ainda a proteína “Fertilin” na membrana do espermatozoide que faz o reconhecimento da membrana do oócito;
7. Havendo reconhecimento, origina a fusão das membranas (espermatozoide faz sempre um angulo de 45ºC).
O que é a polispermia?
É a entrada de mais que um espermatozoide no oócito, que causa desregulação do número de cromossomas.
Em que consiste a reação rápida para bloquear a polispermia nos ouriços do mar?
- Entrada de Na+ na célula, apos a fusão das membranas dos gametas;
- Causa alteração do potencial de membrana (despolarização da membrana);
- A membrana despolarizada não consegue fundir-se com mais nenhum espermatozoide.
Ocorre 3 segundos depois da fertilização.
Como se pode verificar experimentalmente a reação rápida para bloquear a polispermia?
Retirando Na+ do meio, para que não haja entrada de sodio, verifica-se a entrada de mais do que um espermatozoide e a ocorrência de polispermia.
Como é desencadeada a reação cortical, responsável pelo bloqueio lento da polispermia, nos ouriços do mar e nos mamíferos?
A reação cortical é iniciada por uma onde de cálcio.
No Ouriço do mar:
1.Proteína Binding → recetores tirosina cinase (ativação PLC) → ativação da via IP3 → abre canais de Ca2+ no RE (onda de Ca2+ - propagação de cálcio por toda a célula);
2. A onda de cálcio sinaliza para a que haja exocitose dos grânulos corticais, não havendo possibilidade de uma nova entrada de espermatozoides.
Nos Mamíferos:
1. Após a fusão das membranas, fatores solúveis do espermatozoide provocam a ativação de PLC → ativação da via IP3 → abre canais de Ca2+ no RE (onda de cálcio);
2. A propagação de cálcio, causa fusão dos grânulos corticais com a membrana. Estes alteram a proteína ZP3, impedindo-a de se ligar novamente a um espermatozoide. A proteína ZP2 é clivada também. Estas duas alterações tornam a zona pelúcida mais rígida/dura, impedindo a entrada de mais espermatozoides.
Como é que a onda de Ca2+ leva ao bloqueio da polispermia no ouriço do mar?
Aumento do Ca2+ a volta da membrana gradual → fusão gradual de grânulos corticais (CGSP) que também existem a volta da célula toda → libertação de serina proteases e de glucosaminoglicanos → as serinas proteases digerem as proteínas que ligam o envelope vitelino a membrana celular + glicosaminoglicanos absorvem a agua para entre a membrana plasmática e a membrana vitelina + peroxidases promovem cross-linking com a membrana, atribuindo rigidez → Destacamento da membrana, formando uma estrutura rígida que impede a entrada de mais espermatozoides e protege o embrião
Nos mamíferos, a onda de Ca2+ provoca a fusão de grânulos na membrana com proteínas que bloqueiam a polispermia. Que proteínas?
→ Proteínas que modificam ZP3, deixando de conseguir reconhecer e ligar-se a espermatozoides
→ Proteínas que clivam a ZP2, organizando-se de uma maneira que confere rigidez na zona pelúcida.
Como se dá a ativação do metabolismo do ovo após a fecundação?
O ovo precisa de ser ativado metabolicamente antes de ocorrer fusão dos núcleos haplóides dos gametas.
O cálcio (ao mesmo tempo que bloqueia a polispermia) e DAG ativam a bomba Na+/H+ (saída de H+ e entrada de Na+) do ovo, aumentando a alcalinidade do citoplasma (meio). O meio mais alcalino estimula a divisão celular, a síntese de DNA e a tradução de mRNA, ativando o metabolismo do ovo.
O Ca2+ ativa ainda as ciclinas, dando início ao ciclo celular.
Fusão do material genético em ouriços do mar e mamíferos:
→ Ouriços do mar: núcleos “chocam” um contra o outro, e as membranas apenas se fundem
→ Mamíferos: o próprio movimento do ovo dentro do sistema reprodutor feminino (pelo citoesqueleto), promove a migração do pronúcleo masculino para o feminino. Os envelopes nucleares interdigitalizam e ocorre a desintegração da membrana. Os cromossomas duplicam; o centríolo também duplica criando o fuso mitótico para a divisão celular.
O DNA mitocondrial é herdado maioritariamente da ame e os centrossomas são herdados do pai.
