Оплодотворение и образование зиготы

Оплодотворение — это слияние сперматозоида со вторичным ооцитом, восстанавливающее диплоидное число хромосом и приводящее к образованию зиготы — одноклеточного организма, из которого развивается новый организм. Оно включает в себя ряд скоординированных этапов, которые объединяют гаметы, обеспечивают проникновение только одного сперматозоида и реактивируют клеточный цикл яйцеклетки.

Definition

Оплодотворение — это процесс, при котором сперматозоид и ооцит сливаются, образуя диплоидную зиготу; он включает распознавание и слияние сперматозоида и яйцеклетки, блок полиспермии, активацию ооцита и завершение мейоза, а также объединение материнского и отцовского пронуклеусов.

Scope

Эта тема охватывает последовательность оплодотворения, от капацитации сперматозоидов и акросомной реакции до проникновения через оболочки яйцеклетки, слияния гамет, блока полиспермии, активации ооцита, завершения мейоза и объединения родительских геномов для образования зиготы. Это справочный образовательный материал по анатомии развития и не содержит репродуктивных медицинских рекомендаций.

Core questions

• Как сперматозоид и ооцит распознают друг друга и сливаются?
• Как яйцеклетка предотвращает оплодотворение более чем одним сперматозоидом?
• Как оплодотворение активирует ооцит и восстанавливает диплоидный геном для образования зиготы?

Key concepts

• Капацитация
• Акросомная реакция
• Zona pellucida и распознавание сперматозоида-яйцеклетки
• Слияние мембран гамет
• Блок полиспермии (zona и кортикальные реакции)
• Активация ооцита и кальциевая сигнализация
• Пронуклеусы и сингамия
• Зигота

Mechanisms

Перед оплодотворением сперматозоид подвергается капацитации в женском тракте, приобретая способность к оплодотворению. Достигнув ооцита, он проникает через кумулюс и связывается с zona pellucida, что вызывает акросомную реакцию, высвобождающую ферменты, позволяющие сперматозоиду пройти через zona. Затем плазматические мембраны сперматозоида и ооцита сливаются. Слияние и факторы, переносимые сперматозоидом, запускают активацию ооцита, которая характеризуется колебаниями внутриклеточного кальция, приводящими к кортикальной реакции, которая вместе с модификацией zona pellucida устанавливает блок полиспермии и предотвращает проникновение дополнительных сперматозоидов. Активация также выводит ооцит из мейотического ареста, так что он завершает второе мейотическое деление, выбрасывая второе полярное тельце. Материнские и отцовские хромосомы образуют пронуклеусы, которые реплицируют свою ДНК и объединяются, когда зигота вступает в свое первое митотическое деление, восстанавливая диплоидность и начиная эмбриональное развитие.

Clinical relevance

Биология оплодотворения лежит в основе естественного зачатия и вспомогательных репродуктивных технологий, а сбои на определенных этапах имеют отношение к некоторым формам бесплодия. Эта тема является справочной информацией о том, как происходит оплодотворение, и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Описательные этапы оплодотворения человека консолидированы в стандартных учебниках по эмбриологии, в то время как клеточная и молекулярная биология взаимодействия гамет, блока полиспермии и активации ооцита суммированы в рецензируемых обзорах.

History

Слияние сперматозоида и яйцеклетки как основа зачатия было установлено микроскопией XIX века, а работы XX века определили капацитацию, акросомную реакцию и кортикальную реакцию. Более поздние молекулярные исследования охарактеризовали распознавание гамет и кальций-зависимую активацию ооцита, которая перезапускает развитие.

Seminal works

• clift-schuh-2013
• evans-florman-2002

Frequently asked questions

Что является продуктом оплодотворения?

Зигота — одноклеточная диплоидная клетка, образованная в результате слияния сперматозоида и ооцита, которая начинает митотические деления дробления.

Как яйцеклетка предотвращает оплодотворение более чем одним сперматозоидом?

Слияние сперматозоида и яйцеклетки запускает кальций-зависимую кортикальную реакцию, которая модифицирует zona pellucida и мембрану яйцеклетки, устанавливая блок полиспермии.