Fecondazione negli animali: il processo di fertilizzazione negli animali - Spiegato!
Fecondazione negli animali: il processo di fecondazione negli animali!
L'unione del citoplasma e dei pronuclei dei gameti femmine maschili per formare uno zigote diploide è conosciuta come la fecondazione.
Fecondazione esterna e interna:
La fecondazione richiede lo scarico di ovuli e spermatozoi nelle immediate vicinanze. Questo può essere fatto in acqua negli animali acquatici, o in cavità speciali della femmina, più comunemente negli animali terrestri.
Nella maggior parte degli animali acquatici, come gli echinodermi, molti pesci e anfibi (rane) sia gli ovuli che gli spermatozoi vengono posti direttamente nell'acqua dove fertilizzano. Questa è chiamata fecondazione esterna che avviene fuori dal corpo dell'organismo. In altri animali acquatici (ad esempio, cefalopodi) e nella maggior parte degli animali terrestri, il maschio deposita spermatozoi, durante la copulazione, nell'ovidotto della femmina (come nei vertebrati) o in speciali recipienti chiamati spermathecae (ad esempio, insetti, ragni), quindi che la fecondazione avviene all'interno del corpo dell'organismo. Questo è chiamato fecondazione interna.
Sito di fertilizzazione:
Nell'essere umano, la fecondazione avviene principalmente nella giunzione ampollare-istmica dell'ovidotto (tubo di Falloppio).
Arrivo di spermatozoi:
Maschio scarica lo sperma nella vagina della femmina vicino alla cervice durante il coito (copulazione). Questo è chiamato inseminazione. Una singola eiaculazione di sperma può contenere 300 milioni di spermatozoi.
Movimento degli spermatozoi:
Dalla vagina gli spermatozoi risalgono l'utero, ma solo poche migliaia trovano la loro strada nelle aperture delle tube di Falloppio. In primo luogo, le contrazioni dell'utero e delle tube di Falloppio aiutano il movimento dello sperma, ma in seguito si muovono con la loro stessa motilità. Gli spermatozoi nuotano nel mezzo fluido alla velocità di 1, 5-3 mm al minuto per raggiungere il sito. I leucociti dell'epitelio vaginale inghiottono milioni di spermatozoi.
Arrivo dell'ovocita secondario:
Nell'essere umano, l'ovocita secondario viene rilasciato dal follicolo maturo di Graa di un'ovaia (ovulazione). L'ovocita viene ricevuta dal vicino imbuto fallopiano e inviata nella tuba di Falloppio da movimenti di fimbrie e le loro ciglia. L'ovocita secondario può essere fecondato solo entro 24 ore dal rilascio dall'ovaio.
L'ovocita secondario è circondato da numerosi spermatozoi, ma solo uno spermatozoo riesce a fertilizzare l'ovocita. Da quando è in corso la seconda divisione meiotica, quindi lo sperma entra nell'oocita secondario. La seconda divisione meiotica è completata dall'ingresso dello sperma nell'oocita secondario. Dopo questo ovocita secondario viene chiamato ovulo (uovo).
Capacitazione degli spermatozoi:
Gli spermatozoi nel tratto genitale femminile sono resi capaci di fecondare l'uovo dalle secrezioni del tratto genitale femminile. Queste secrezioni del tratto genitale femminile rimuovono le sostanze di rivestimento depositate sulla superficie degli spermatozoi in particolare quelli sull'acrosoma. Pertanto, i siti recettori sull'acrosoma sono esposti e lo sperma diventa attivo per penetrare l'uovo. Questo fenomeno di attivazione dello sperma nei mammiferi è noto come capacità. Ci vogliono circa 5 o 6 ore per la capacitazione.
Le secrezioni di vescicole seminali, ghiandole prostatiche e ghiandole del bulbo (ghiandole del Cowper) nel seme contengono sostanze nutritive che attivano gli spermatozoi. Le secrezioni di queste ghiandole neutralizzano anche l'acidità della vagina. Il mezzo alcalino rende gli spermatozoi più attivi.
Eventi fisici e chimici di fertilizzazione:
Questi eventi includono i seguenti processi:
(i) reazione acrosomale:
Dopo l'ovulazione, l'ovocita secondario raggiunge la tuba di Falloppio (ovidotto). Gli spermatozoi capacitati subiscono una reazione acrosomiale e rilasciano varie sostanze chimiche contenute nell'acrosoma. Queste sostanze chimiche sono collettivamente chiamate lisine spermatiche. Le lisine importanti dello sperma sono:
(i) ialuronidasi che agisce sulle sostanze di base delle cellule del follicolo,
(ii) l'enzima corona penetrante che dissolve la corona radiata e (iii) la zona lisina o l'acrosina che aiuta a digerire la zona pellucida.
La concentrazione di acido pH, Ca ++, Mg ++ e la temperatura sono essenziali per la reazione acrosomiale. Il Ca ++ gioca un ruolo importante nella reazione acrosomiale. In assenza di Ca ++, la fecondazione non si verifica.
A causa della reazione acrosomiale, la membrana plasmatica dello sperma si fonde con la membrana plasmatica dell'ovocita secondario in modo che il contenuto dello spermatozoo entri nell'ovocita. Il legame dello spermatozoo con l'ovocita secondario induce la depolarizzazione della membrana plasmatica dell'ovocita. La depolarizzazione previene la polispermia (ingresso di più di uno spermatozoo nell'ovocita). Assicura la monospermia (ingresso di uno spermatozoo nell'ovocita).
(ii) reazione corticale:
Subito dopo la fusione dello sperma e delle membrane plasmatiche dell'ovocita, l'ovocita secondario mostra una reazione corticale. I granuli corticali sono presenti sotto la membrana plasmatica dell'ovocita secondario. Questi granuli si fondono con la membrana plasmatica dell'ovocita e rilasciano il loro contenuto compresi gli enzimi tra la membrana plasmatica e la zona pellucida. Questi enzimi induriscono la zona pellucida che impedisce anche l'ingresso di ulteriori spermatozoi (polispermia).
(iii) Immissione di spermatozoi:
Nel punto di contatto con gli spermatozoi, l'ovocita secondario forma una proiezione denominata cono di ricezione o cono di fecondazione che riceve lo sperma. Il centriolo distale dello spermatozoo si divide e forma due centrioli per generare la formazione del fuso mitotico per la divisione cellulare. L'ovocita secondario (uovo) dei mammiferi non ha centrioli propri.
(iv) Karyogamy (Amphimixis):
L'ingresso dello sperma stimola l'ovocita secondario per completare la seconda divisione meiotica sospesa. Questo produce un ovulo maturo aploide e un secondo corpo polare. La testa dello spermatozoo che contiene il nucleo si separa dal pezzo medio e dalla coda e diventa il pronucleo maschile. Il secondo corpo polare e la coda dello sperma degenerano.
Il nucleo dell'ovulo è ora chiamato, il pronucleo femminile. I pronuclei maschili e femminili si muovono uno verso l'altro. Le loro membrane nucleari si disintegrano mescolando i cromosomi di uno spermatozoo e un uovo è noto come cariogamia o anfimassi. L'ovulo fecondato (uovo) è ora chiamato zigote (Gr. Zigone-tuorlo, zigomo- unirsi). Lo zigote è una cellula unicellulare diploide che ha 46 cromosomi nell'uomo. Si dice che la madre sia incinta.
(v) Attivazione dell'uovo:
L'ingresso degli spermatozoi stimola il metabolismo nello zigote. Di conseguenza, i tassi di respirazione cellulare e sintesi proteica aumentano notevolmente.
Processo di fecondazione:
Il processo di fecondazione include i seguenti passaggi che sono i seguenti:
(a) Attivazione dell'uovo:
È completato nelle seguenti fasi:
(i) Movimento dello sperma verso l'uovo:
L'incontro tra lo sperma e l'uovo è puramente casuale, perché i movimenti degli spermatozoi sono interamente casuali. Ma in alcune specie gli spermatozoi sono guidati verso l'ovulo da sostanze chimiche. Le fertilizzanti e le antiferlilizine diventano attive dopo la possibilità di collisione degli spermatozoi con le uova.
L'uovo secerne una sostanza chimica nota come fertizina (composta da glicoproteina). Lo sperma ha sul suo strato superficiale una sostanza proteica chiamata antifertilizina (composta da amminoacidi acidi). La fertilizzazione di un uovo interagisce con l'antifertilizina di uno spermatozoo della stessa specie. Questa interazione fa aderire gli spermatozoi alla superficie delle uova. L'adesione degli spermatozoi alla superficie dell'uovo è determinata dal legame delle molecole di fertizina che stabiliscono un legame iniziale.
(ii) Attivazione dello sperma:
La porzione periferica dell'acromosoma si rompe e rilascia il suo contenuto, la lisina spermatica. La parte centrale dell'acrosoma si allunga e forma un tubo lungo e sottile, noto come filamento acrosomale.
Quando lo sperma possiede un tale filamento acrosomale che sporge dalla testa dello spermatozoo, si dice che sia attivato per la penetrazione nell'uovo non fecondato. L'enzima rilasciato ialuronidasi (lisina spermatica) dall'acrosoma scioglie la corona radiata, la zona pellucida e la membrana vitellina, consentendo allo sperma di penetrare in questi rivestimenti.
(iii) L'attivazione dell'inseminazione delle uova:
Nel punto di contatto con lo sperma, l'uovo forma una proiezione, chiamata cono di ricezione o cono di fecondazione che riceve lo sperma. La penetrazione dello spermatozoo nell'uovo è conosciuta come l'inseminazione. Subito dopo l'entrata dello spermatozoo nell'uovo, si forma una membrana di fertilizzazione nell'uovo per impedire l'ingresso di altri spermatozoi.
(b) Amphimixis:
Durante l'inseminazione l'intero spermatozoo può entrare nell'uovo come nei mammiferi o lo spermatozoo lascia la coda fuori dall'uovo o lo sparge poco dopo essere entrato nel citoplasma dell'uovo. L'ovulo completa la seconda divisione meiotica ed estrude il secondo corpo polare. La testa dello sperma si gonfia formando il pronucleo maschile e il nucleo dell'ovulo diventa il pronucleo femminile. La fusione del pronucleo maschile aploide con il pronucleo femminile aploide forma il nucleo dell'uovo o zigote fecondato.
Embrione:
Decolleté:
Il termine clivaggio o segmentazione è applicato alla serie di rapida divisione mitotica dello zigote che converte lo zigote a cellula singola in una struttura multicellulare blastomerica chiamata morula che alla fine si trasforma in blastula, con un blastoderma denso unilayered intorno a uno spazio centrale, blastocoel. Tipi di clivaggio
A In base alla quantità e al modello di distribuzione del tuorlo nello zigote, la scissione è di due tipi: oloblastico e meroblastico.
1. Clivaggio oloblastico:
Divide completamente lo zigote e i blastomeri nelle cellule figlie. È di due tipi: uguali e diseguali.
(i) Equivalmento oloblastico uguale:
Forma uguali blastomeri. Si verifica nei pesci stella.
(ii) Scollatura oleablastica ineguale:
Forma ineguali blastomeri. I blastomeri sono micromeri (più piccoli) e macromeri (più grandi). Si trova nella rana.
2. Scollatura meroblastica:
In questo tipo di décolleté, le divisioni sono confinate al polo animale o alla regione periferica dell'uovo. Il tuorlo rimane indiviso. È di due tipi: discoidale e superficiale.
(i) Clivaggio Discoidale:
Le divisioni sono confinate al disco citoplasmatico situato al polo animale. Si verifica in rettili, uccelli e mammiferi che depongono uova.
(ii) Scollatura superficiale:
La scissione rimane limitata alla porzione periferica dell'uovo. Succede negli artropodi, specialmente negli insetti.
B. Sulla base della potenzialità dei blastomeri, la scissione è di due tipi: determinata e indeterminata.
1. Determinare la scollatura (a mosaico):
In questo tipo di scissione si forma un embrione completo solo se tutti i blastomeri rimangono insieme, ad esempio le uova anellidi.
2. Scollatura indeterminata (non a mosaico):
In questo tipo di scissione, ogni blastomero precoce sulla separazione da altri blasomeri può dare origine ad un embrione completo, ad esempio uova di cordata.
gastrulazione:
La formazione di gastrula dalla blastula monoblastica è chiamata gastrulazione. La gastrulazione è quella fase dello sviluppo embrionale durante la quale le cellule di blastula (nelle rane) / vescicola blastodermica (nei mammiferi) si muovono in piccole masse o come un foglio di cellule per raggiungere la posizione finale. Tali movimenti di cellule sono chiamati movimento morfogenetico. È differenziato in due tipi.
1. Epiboly:
Il termine epiboly deriva dalla lingua greca, che significa "lanciare" o "estendere". Epiboly significa crescita eccessiva delle regioni che formano ectoderma intorno alla regione di formazione dell'endoderma. Si presenta nella rana dove i micromeri si dividono rapidamente nella metà animale e si diffondono sui megamere sopra la metà vegetale.
2. Emboly:
Il termine embolia deriva anche dalla lingua greca che significa "lanciare" o "spingere dentro". La migrazione di potenziali cellule endodermiche e mesodermiche dalla superficie verso l'interno dell'embrione è chiamata embolia. Include invaginazione, involuzione, ingressione e delaminazione.
(i) Invagination:
È il processo di infaldatura o di spinta del polo vegetale dell'embrione (blastula) nella sua cavità (blastocele), formando una struttura a doppia parete. È proprio come la spinta su un lato di una palla di gomma con un pollice. L'invaginazione si verifica nella blastula della rana.
(ii) Involuzione:
L'espressione "involuzione" significa "trasformando" o "rotolando sotto". L'involuzione è il processo di laminazione o rotazione delle cellule superficiali all'interno dell'embrione. Si verifica nella blastula della rana.
(iii) Ingressione:
Il termine ingression significa "migrazione verso l'interno". In ingresso i blastomeri formano nuove cellule dalla loro superficie. Nuove cellule migrano nel blastocoel della blastula per formare una gastrula solida. Significa che forma una gastrula solida o sterogastrula senza archenteron (cavità primitiva). L'archenteron si forma in seguito dividendo la massa cellulare interna. L'ingressione è di due tipi.
(a) Ingressione unipolare:
La migrazione verso l'interno delle cellule è limitata solo al polo vegetale. È visto in Obelia.
(b) Ingressione apolare:
La migrazione verso l'interno delle cellule avviene da tutti i lati del blastoderma (parete della blastula). Si verifica in Hydra.
(iv) Delaminazione:
Il termine delaminazione significa "separarsi". La delaminazione è un processo in cui la separazione di uno strato di cellule avviene dallo strato originale della blastula. Si verifica durante la gastrulazione di pulcino e coniglio.
In tutti gli animali triploblastici, tre strati di germi, cioè ectoderma, mesoderma e endoderma, sono formati dai movimenti morfogenetici.
Processi:
Nell'uomo, i germi si formano così rapidamente che è difficile determinare l'esatta sequenza di eventi.
Formazione del disco embrionale:
Abbiamo visto che la blastocisti precoce consiste nella massa cellulare interna e nel trofoblasto. La massa cellulare interna contiene cellule chiamate cellule staminali che hanno la capacità di dare origine a tutti i tessuti e gli organi. Le cellule della massa cellulare interna si differenziano in due strati circa 8 giorni dopo la fecondazione, un ipoblasto ed epiblasto. L'ipoblasto (endoderma primitivo) è uno strato di cellule colonnari ed epiblast (ectoderma primitivo) è uno strato di cellule cuboidali. Le cellule dell'ipoblast e dell'epiblasto formano insieme un disco embrionale a due strati.
Formazione di cavità amniotica:
Appare uno spazio tra epiblasto e trofoblasto, chiamato cavità amniotica riempita con liquido amniotico. Il tetto di questa cavità è formato da cellule amniogeniche derivate dal trofoblasto, mentre il suo pavimento è formato dall'epiblasto.
Formazione di CELOM extra embrionale:
Le cellule del trofoblasto danno origine alla massa di cellule chiamate mesoderma extra-embrionale. Questo mesoderma è chiamato extraembrionico perché si trova fuori dal disco embrionale. Non dà origine a nessun tessuto dell'embrione stesso. Il mesoderma extraembrionico è differenziato nel mesoderma extra-embrionale esterno somatopleurico e nel mesoderma extraembrionario splancnopleurico interno. Entrambi questi strati racchiudono il celibato extraembrionale.
Formazione di Chorion e Amnion:
In questa fase si formano due importantissime membrane embrionali, il corion e l'amnion. Il corion è formato dal mesoderma extra-embrionale somatopleurico all'interno e dal trofoblasto all'esterno. L'amnion è formato dalle cellule amniogeniche all'interno e dal mesoderma extraembrionico splancnopleurico esterno.
Come accennato in precedenza, le cellule amniogeniche derivano dal trofoblasto. Più tardi il corion diventa la principale parte embrionale della placenta. Il corion produce anche gonadotropina corionica umana (hCG) un importante ormone della gravidanza.
Amnion circonda l'embrione creando la cavità amniotica piena di liquido amniotico. Il liquido amniotico funge da ammortizzatore per il feto, regola la temperatura corporea fetale e previene la disidratazione.
Formazione di Sac Yolk:
Le cellule appiattite derivanti dall'ipoblast si espandono e si allineano all'interno del blastocoel. Queste sono cellule endodermiche che rivestono il sacco vitellino principale. Con la comparsa del mesoderma extraembrionale e successivamente del celoma extraembrionale, il sacco vitellino (membrana embrionale) diventa molto più piccolo di prima e ora viene chiamato il sacco vitellino secondario.
Questo cambiamento di dimensioni è dovuto al cambiamento nella natura delle celle di rivestimento. Queste cellule non sono più appiattite, ma diventano cubiche. Il sacco vitellino secondario è costituito da mesoderma extra embrionale esterno splancnopleurico e cellule endodermiche interne.
Il sacco vitellino è una fonte di cellule del sangue. Funziona anche come ammortizzatore e aiuta a prevenire l'essiccazione dell'embrione.
Formazione di Striscia Primitiva:
La gastrulazione comporta il riarrangiamento e la migrazione delle cellule dall'epiblast. Si forma una striscia primitiva che è un debole solco sulla superficie dorsale dell'epiblasto. Si allunga dal posteriore a tutta la parte dell'embrione. La striscia primitiva stabilisce chiaramente la testa e le estremità della coda dell'embrione, nonché i suoi lati destro e sinistro.
Formazione di strati embrionali:
Dopo la formazione della striscia primitiva, le cellule dell'epiblasto si spostano verso l'interno sotto la striscia primitiva e si staccano dall'epiblasto. Questo movimento invertente è chiamato invaginazione. Una volta che le cellule sono state invaginate, alcune di esse spostano l'ipoblasto formando l'endoderma. Altre cellule rimangono tra l'epiblasto e l'endoderma appena formato forma il mesoderma. Le cellule che rimangono nell'epiblast formano ectoderma.
Così si formano tre strati germinali, cioè l'endoderma, il mesoderma e l'ectoderma, che danno origine a tutti i tessuti e gli organi del corpo.
organogenesi:
Gli strati germinali primitivi formati durante la gastrulazione versati in gruppi di cellule chiamati rudimenti di organi primari e il processo di formazione di organi dai tre strati germinali sono noti come organogenie. I rudimenti degli organi primari si suddividono ulteriormente in rudimenti secondari degli organi, che sono gli stadi iniziali nella formazione degli organi e delle loro parti. A questo stadio l'embrione acquisisce somiglianze con l'adulto o una larva.
