II.1.2 Контактное взаимодействие гамет
Достигая яйцеклетки (ооцита II), многочисленные сперматозоиды (у млекопитающих) проникают между достаточно рыхло расположенными фолликулярными клетками зернистой оболочки и связываются с блестящей оболочкой. В связывании участвуют специфические рецепторы — как со стороны плазмолеммы головки сперматозоида, так и со стороны блестящей оболочки ооцита. Именно эта специфичность во многом обуславливает трудность или полную невозможность скрещивания разных животных.
Благодаря биениям жгутиков сперматозоидов, образовавшийся комплекс обычно начинает вращаться с частотой 4 оборота в минуту, способствуя рассеиванию фолликулярных клеток лучистого венца. Одновременно продолжается пассивное поступательное движение в яйцеводе по направлению к матке.
У червей аналогом блестящей оболочки можно считать хитиновую оболочку.
Контактное взаимодействие гамет обеспечивается развитием акросомальной реакции. В ходе этой реакции плазмолемма головки и мембрана акросомы вначале сливаются друг с другом, а затем распадаются на мелкие мембранные пузырьки.
Высвобождающиеся ферменты акросомы вызывают (у млекопитающих) следующие эффекты:
1) пенетраза и коллагеназа — диссоциацию и удаление оставшихся фолликулярных клеток,
2) акрозин и гиалуронидаза — размягчение прилегающего участка блестящей (у червей — хитиновой) оболочки — так, что каждый сперматозоид «пробуравливает» для себя собственный узкий канал.
Один из сперматозоидов, а именно тот, который первый преодолел эти оболочки, прикрепляется к плазмолемме яйцеклетки и в этом месте образуется выпячивание плазмолеммы – воспринимающий бугорок.
II.1.3 Проникновение сперматозоида в яйцеклетку.
В яйцеклетку проникает содержимое головки и шейки сперматозоида, а именно ядро и центриоли. Плазмолемма головки сперматозоида встраивается в плазмолемму яйцеклетки, что меняет трансмембранный потенциал последней.Данное событие стимулирует развитие кортикальной реакции.
Кортикальная реакция заключается в высвобождениии содержимого кортикальных гранул,которое изливается в перивителлиновое пространство.Выделяемые вещества вызывают ряд эффектов:
1) протеолиз специфических ZP2 и ZP3 рецепторов, а значит, плазмолемма яйцеклетки теряет способность взаимодействовать с другими сперматозоидами.
2) между плазмолеммой и блестящей оболочкой увеличивается перивителлиновое пространство.
3) блестящая оболочка стабилизируется и сильно уплотняется благодаря ГАГ кортикальных гранул, в ней появляется гиалиновый слой .После чего она носит название - оболочка оплодотворения.
Благодаря этим эффектам, другие сперматозоиды в яйцеклетку не проникают, тем самым, обеспечивая моноспермное оплодотворение у большинства позвоночных. Однако, у хвостатых амфибий, рептилий и птиц оплодотворение полиспермное – в яйцеклетку попадают несколько сперматозоидов, а в оплодотворении участвует только один. Кортикальные гранулы и кортикальная реакция отсутствуют.
В течение 12 часов - после проникновения сперматозоида - происходит разрыхление хроматина в мужском ядре (переход хромосом из резко конденсированного состояния в диффузное), после чего набухшие ядра называются мужской и женский пронуклеусы,такая структура носит название синкарион.
II.1.4 Объединение ядерных геномов.
Финальная фаза оплодотворения заключается в объединении генетического материала отцовской и материнской половых клеток, в результате которого возникает диплоидная
зигота, или одноклеточный зародыш. Однако прежде чем это произойдет, яйцеклетка должна завершить второе деление созревания мейоза. В момент встречи со спермием овоцит, как известно, находится в блоке метафазы второго мейотического деления. В течение 11ч после проникновения спермия женская половая клетка активируется его субстратами и возобновляет мейоз — выделяется полярное тельце с «избытком» хромосом и завершается второе деление созревания. Пока овоцит завершает мейоз, пронуклеус спермия округляется и принимает вид интерфазного. В нем удваивается содержание ДНК, т. е. пронуклеус приобретает гаплоидный набор двойных (реплицированных) хромосом с формулой 23dXp. Ядро женской половой клетки по завершении мейоза претерпевает точно такие же изменения. Следовательно, в зиготе генетический материал соответствует формуле 2 х 23dXp. Затем оба пронуклеуса переходят в профазу митоза. Центриоль, привнесенная спермием, делится, формируя две центросомы. Последние прикрепляются к веретену, образующемуся между пронуклеусами, и таким образом, хромосомы мужского и женского пронуклеусов оказываются расположенными в экваториальной плоскости — происходит метафаза митоза. Далее следуют ана- и телофаза - зигота завершает первое деление дробления, в результате которого образуются две первые дочерние клетки — бластомеры — с диплоидным набором одиночных хромосом в каждой с формулой 46sXp.
II.2 Дробление.
Дробление представляет собой серию митотических делений зиготы с образованием многих дочерних клеток (бластомеров) меньшего размера. Отличием дробления от митоза является то, что бластомеры не растут и не расходятся. Эти процессы сдерживает оболочка оплодотворения, которая сохраняется вплоть до гаструляции.