Gametogénese e Fertilização

Question 1

Fertilização

Answer 1

Formação de um zigoto diplóide a partir de dois gâmetas haplódes

Question 2

Eventos essenciais para a Fertilização

Answer 2

1. Gametogénese — estrutura e conteúdo funcional
2. Direcionamento do espermatozoide
3. Contacto e reconhecimento entre espermatozoide e oócito
   > assegurar que são da mesma espécie
4. Regulação da entrada do espermatozoide
   > limitar a entrada a apenas um espermatozoide
5. Fusão do material genético do espermatozoide e oócito
   > transmissão do material genético dos progenitores
6. Ativação do metabolismo do zigoto
   > iniciar o desenvolvimento

Question 3

Gametogénese Feminina — Oogenese

Answer 3

Produção dos gametas femininos, os óvulos.
Este processo ocorre nos ovários e formam-se desde a vida intrauterina. Nesse período ocorre uma proliferação mitótica de um grupo de células chamadas oogónias (2n), que são óvulos primordiais. Desenvolvem depois para oócitos primários (2n), onde começam o processo da meiose, parando na profase I.
Após o nascimento da mulher, a maioria dos folículos primordiais vai sofrer degeneração e ou resto continua em meiose até à puberdade.
Geralmente apenas um folículo primário vai amadurecer a cada mês depois da puberdade.
A fase da meiose ocorre apenas quando o oócito secundário entra em contacto com o espermatozoide.

Question 4

Formação do oócito secundário

Answer 4

1, Ovócito em Profase I — envelope nuclear intacto
2. Metafase I — dissoloção do envelope nuclear
3. Anafase I + Citocinese assimétrica — formação do 1º corpo polar
4. Metafase II — divisão do 1º corpo polar (pode ou não ocorrer)

Question 5

Óvulo

Answer 5

O oócito está rodeado de camadas com função protetora e nutritiva:
- Cumulus — rico em ácido hialorónico
- Corona radiata (região mais interna do cumulus
- Zona pelúcida — glicoproteínas ZP

Question 6

Gametogénese feminina

Answer 6

• Proliferação celular exclusivamente em estadios pré-natais
• Meiose apenas é completa mediante fertilização por espermatozoide
• Divisões mitóticas assimétricas asseguram que apenas 1 gâmeta maduro é obtido a partir de cada célula precursora

Question 7

Conteúdo funcional do oócito

Answer 7

Para além do material genético contido no núcleo, o conteúdo citoplasmático do oócito é essencial para assegurar a ativação do ovo após a fecundação, nomeadamente para a produção de energia e de biomoléculas. Só mais tarde é que o material genético do zigoto assume essa função.

Question 8

Conteúdo funcional do oócito — RNAs maternais

Answer 8

Os RNAs maternais asseguram a produção de proteínas de novo no início da fertilização, antes do material genético do zigoto ser transcrito

Question 9

Descoberta de mRNAs maternais

Answer 9

Especificação do eixo antero-posterior de Drosofila por bicoid e nanos.
As nurse cells produzem e depositam mRNAs maternais no oócito.

Question 10

Gametogénese Masculina — Espermiogénese

Answer 10

Células com propriedades estaminais → Proliferação por divisão mitótica → Redução do material genético por meiose (início da puberdade) → Maturação por espermiogénese

Question 11

Espermiogénese

Answer 11

Do espermátide ao espermatozoide.
- Formação do acrossoma a partir das vesículas do aparelho de Golgi
- Formação do flagelo e deslocação das mitocôndrias para o segmento intermédio
- Extrusão da maioria do conteúdo citoplasmático

Question 12

Espermatozoide

Answer 12

Estrutura funcional apropriada para:
- Deslocar-se até ao oócito
- Penetrar o oócito
- Depositar material genético no oócito

Estrutura:
1) Cabeça
2) Segmento intermédio
3) Cauda

Question 13

Espermatozoide — Cabeça

Answer 13

Núcleo (23 cromossomas; 1 cromatídeo) + Acrossoma (vesícula contendo enzimas digestivas para dissolver as barreiras protetoras do oócito)

Question 14

Espermatozoide — Segmento intermédio

Answer 14

Mitocôndrias (para produção de energia) e um par de centríolos (estes permanecem no ovo)

Question 15

Espermatozoide — Cauda

Answer 15

Função motora mediada pelo Axonema (microtúbulos e proteínas motoras do flagelo)

Question 16

Dineína

Answer 16

Proteína motriz do axonema

Question 17

Gametogénese Masculina

Answer 17

• Proliferação celular contínua ao longo da vida
• Divisões mitóticas simétricas asseguram que são obtidos 4 gâmetas maduros a partir de cada célula precursora
• O tamanho e forma dos gâmetas difere muito da célula estaminal que lhe deu origem

Question 18

Diferenças importantes entre Gametogénese Feminina e Masculina

Answer 18

• Produção contínua (macho) vs pré-natal (fêmea)
• Estrutura funcional final
• Tamanho e conteúdo funcional
• 1 célula estaminal origina 1 gâmeta na fêmea e 4 gâmetas no macho

Question 19

Percurso do espermatozoide até ao óvulo

Answer 19

• Contrações uterinas
• Motilidade do flagelo do espermatozoide
• Sinalização direcional: gradiente de temperatura (termotaxia) e gradientes químicos (quimiotaxia), fluxo direcional.

Os movimentos ciliares no tubo uterino geram um fluxo que transporta os óvulo/ovo em direção ao útero e gera um movimento contra-corrente do espermatozoide em direção ao óvulo — Reotaxia
Durante o percurso, o espermatozoide passa pelo processo (essencial) de capacitação

Question 20

Quimiotaxia

Answer 20

Acumulação de Ca^2+ dentro da célula — ativação da motilidade do espermatozoide em direção À maior concentração de ligando
- Ativa a produção de ATP mitocondrial
- Ativa a dineína nos flagelos

Nos mamíferos, o direcionamento e ativação do espermatozoide envolvem múltiplos compostos químicos.

Question 21

Capacitação do Espermatozoide

Answer 21

Espermatozoide em contacto com as células epiteliais do oviducto feminino, meio rico em albumina, cálcio e bicarbonato.
- Deslocaliza proteínas de membrana para a parte anterior do espermatozoide (ex.: hialoronidade para digestão da matrix do cumulus)
- Expõe proteínas à superfície para reconhecimento do óculo, via fosforilação (ex.: Izumo1)
- A membrana externa do acrossoma entra em contacto com a membrana celular (preparando-se para a fusão membranar e libertação do conteúdo)
- Aumento da atividade da dineína → espermatozoides hiperativos

Question 22

Reação de Capacitação

Answer 22

Breakthrough para o sucesso da técnica de fertilização in vitro

Question 23

Reação do Acrossoma

Answer 23

A Reação do Acrossoma é necessária para a penetração do espermatozoide através das camadas protetoras do oócito.
A membrana externa do acrossoma funde-se com a membrana citoplasmática, que é digerida, expondo o conteúdo acromossomal.
É necessária para haver fetilização:
- reação do acrossoma → fertilização bem sucedida
- ligação à zona pelúcida com acrossoma intacto → não há fertilização

Question 24

Reconhecimento e Fusão Membranar dos Gâmetas

Answer 24

As glicoproteínas da Zona Pelúcida reconhecem seletivamente espermatozoides da mesma espécie.
A ZP2 é a proteína capaz de mediar a ligação do espermatozoide à zona pelúcida no ser Humano.

Question 25

Fusão membranar dos Gâmetas

Answer 25

• A reação acrossomal expõe ligandos específicos (Izumo) à superfície, e na parte anterior, do espermatozoide
• A membrana celular do oócito possui recetores que reconhecem Izumo — as proteínas Juno.
• Mediante ligação dos ligandos aos recetores, dá-se a internalização do espermatozoide

Question 26

Fusão Membranar dos Gâmetas — Processo

Answer 26

O contacto entre as proteínas transmembranares Izumo e Juno do espermatozoide e oócito, respetivamente, é essencial para a fertilização.
Após a entrada de um espermatozoide no oócito, os recetores Juno são excluídos da membrana celular de forma a prevenir a ocorrência de poliespermia.
Há perda de Juno membranar quando há contacto e fertilização com o espermatozoide — bloqueio à poliespermia.
A proteína Juno é excluídaa da membrana celular do oócito em vesículas. Aqui, liga-se aos recetores Izumo dos espermatozoides não fertilizados, contribuindo assim para o bloqueio à polispermia.

Question 27

Geração de ondas de cálcio

Answer 27

Gera-se uma onda de libertação de iões Ca^2+ do retículo endoplasmático por ação enzimática da phospholipase C zeta oriunda do espermatozoide

Question 28

Oscilações de cálcio em mamíferos

Answer 28

• IP3 ativa localmente a libertação da Ca^2+ do teítuclo endoplasmático
• Baixas concentrações de Ca^2+, libertado pelo RE, induzem a abertura dos canais seguintes, progressivamente, ao longo da membrana do RE
• Quando se atingem concentrações altas de Ca^2+ libertado, o canal é inibido — completa-se um pulso
• Os níveis de Ca^2+ perto do canal inibido baixam, até que se atinge uma concentração baixa, capaz de voltar a induzir a abertura do canal — inicia-se um novo pulso no mecanismo de oscilações

Question 29

Conteúdo dos grânulos

Answer 29

• Cortical granule serine protease (CGSP) — liberta o envelope vitelínico da membrana celular.
• Polissacáridos — ao serem hidratados, causam o afastamento da zona pelúcida
• Peroxidades (OVOP e Udx1) e transglutamizases (TG) — endurecem o envelope vitelínico, dando origem ao envelope de fertilização
  (em mamíferos)
• Ovastacin — protease que cliva o recetor ZP2 e já não se pode ligar a espermatozoides

Question 30

Reação dos Grânulos Corticais

Answer 30

No ouriço do mar, a formação do envelope vitelínico após a fertilização, remove os espermatozoides excedentários (bloqueio da poliespermia).
Nos mamíferos, a clivagem da proteína ZP2 pela Ovastacin presente nos grânulos corticais contribui para o bloqueio da polispermia

Question 31

Bloqueio à Polispermia

Answer 31

• Clivagem de ZP2
• Extrusão de Juno da membrana do oócito

Question 32

Ativação do Ovo

Answer 32

• Tradução dos RNAs maternais (ex.: ciclina B — ciclo celular)
• Degradação dos RNAs maternais
• Início da transcrição zigótica
• Divisões mitóticas

Question 33

Fusão dos Pronúcleos

Answer 33

O ASTER, formado a partir do centríolo paternal, aproxima os dois pronúcleos.