Запліднення у людини

Запліднення у людини – це процес з'єднання людської яйцеклітини та сперматозоїда, що відбувається зазвичай у ампулі маткової труби. Підсумком даної сполуки є утворення зиготи (заплідненої яйцеклітини), яка запускає процес пренатального розвитку. Динаміка людського запліднення була відкрита у дев'ятнадцятому столітті

Процес запліднення передбачає злиття сперматозоїда з яйцеклітиною. Найпоширенішою послідовністю зачаття є еякуляція під час полового акту, що відбувається з овуляцією і завершується заплідненням. Можуть бути різні варіанти даного процесу, які відрізняються від класичного процесу запліднення та включають штучне (екстракорпоральне) запліднення або ЕКО, зовнішня еякуляція без злягання, злягання вскоре після овуляції. Після зіткнення вторинного ооциту, акросома сперматозоїда виділяє ферменти, які допомагають йому проникнути через зовнішню желеподібну кулю яйцеклітини. Плазма сперматозоїду зливається з плазмовою мембраною яйцеклітини, відбувається відділення головки сперматозоїду від жгутика, після чого яйцеклітина проходить вниз по матковій трубі до матки.

Екстракорпоральне запліднення (ЕКЗ) полягає у заплідненні яйцеклітини сперматозоїдом поза маткою – у пробірці.

Як відбувається зачаття

Відбувається проникнення сперматозоїду через лучисту корону яйцеклітини, кулю фолікулярних клітин на зовнішній стороні вторинного ооциту. Запліднення відбувається під час злиття ядра сперматозоїда та ядра яйцеклітини, після чого утворюється диплоїдна клітина – зигота. Вдалині злиття гамет тягне створення нового організму.

У місці проникнення сперматозоїду ооплазму витягується у конічній формі, званої конусом прийому або конусом тяжіння. Після проходження одного сперматозоїду периферійна частина ядра яйцеклітини змінюється на мембрану, запобігаючи проникнення туди інших сперматозоїдів.

На початку процесу запліднення сперма зазнає ряд змін. Спершу сперматозоїди погано підготовлені для запліднення. Сперматозоїди повинні пройти так звану капацитацію в репродуктивному тракті жінки протягом кількох годин, що має підвищити його моторику та дестабілізувати мембрану, підготувавши її до акросомної реакції, ферментативного проникнення через щільну мембрану яйцеклітини, зони пеллюціду, що оточують яйцеклітину.

Після проходження променевої короні, сперматозоїд досягає зони пеллюціду, що є позаклітинною матрицею глікопротеїнів. Спеціальна молекула на головці сперматозоїда зв'язується з глікопротеїном ZP3 у зоні пеллюціду. Це з'єднання змушує акросому лопнути, вивільняючи ферменти, які допомагають сперматозоїду пройти через зону пеллюціду.

Під час запліднення яйцеклітина також виявляє певну активність. Після того, як сперматозоїди знаходять свій шлях через зону пеллюціду, відбувається кортикальна реакція. Відбувається зливання кортикальних гранул усередині вторинного ооциту з мембраною клітини, внаслідок чого ферменти, що знаходяться всередині цих гранул виганяють екзоцитозу в зони пеллюціду. Це в свою чергу призводить до того, що глікопротеїни в зоні пеллюціду з'єднуються один з одним, ферменти викликають гідроліз ZP2 у ZP2f, що робить всю матрицю важко проникною для сперматозоїдів. Даний процес запобігає запліднення яйцеклітини більш ніж одним сперматозоїдом.Кортикальна та акросомна реакції необхідні, щоб яйцеклітина була запліднена тільки одним сперматозоїдом.

Далі сперматозоїд проникає у цитоплазму яйцеклітини, також званої овоцитів. При цьому кортикальна реакція запобігає попаданню інших сперматозоїдів у цю зону. На даному етапі овоціт зазнає своє інше мейозне розподіл, виробляючи гаплоїди яйцеклітини і випускаючи полярне тільце. У цей момент ядро ​​сперматозоїду зливається з ядром яйцеклітини, відбувається об'єднання їх генетичних матеріалів.

У ході підготовки до злиття генетичного матеріалу сперматозоїда та яйцеклітини відбувається його перетворення. Ооцити завершують свій другий мейозний розподіл, що призводить до зрілої яйцеклітини. На даному етапі ядро ​​ооциту називається протоядро. Хвіст і мітохондрії сперматозоїда вироджуються з утворенням чоловічого протоядра. Саме тому всі мітохондрії в організмі людини жіночого походження. Але, незважаючи на це, значна кількість РНК сперматозоїду доставляється до ембріона і ймовірно надає певний вплив на розвиток плода, а також на фенотип потомства.

Протоядро мігрує у напрямку до центру ооциту, швидко реплікуючи його ДНК, для того щоб підготувати зиготу для свого першого мітотичного поділу.

Чоловіче та жіноче протоядро не зливаються, незважаючи на те, що їх генетичні матеріали об'єднуються. Замість цього відбувається розчинення їх мембран, ліквідуючи бар'єри між чоловічими та жіночими хромосомами. У ході цього розчинення між ними формується мітотичний шпиндель. Шпиндель виробляй захоплення хромосом перш, ніж вони

2. Запліднення

Запліднення - злиття чоловічої та жіночої статевих клітин з утворенням зиготи, яка дає початок новому організму.

У людини — внутрішнє запліднення, за якого гамети зливаються всередині жіночого організму.

Це дуже складний і залежний від багатьох факторів процес, у якому можна виокремити кілька періодів:

• внутрішнє осіменіння забезпечує попадання сперматозоїдів безпосередньо до жіночого організму. Гамети здатні виділяти спеціальні речовини. гамоні, що сприяють їхній зустрічі та взаємодії
• Зустріч гамет і активація яйцеклітини є стадією переходу яйцеклітини від стану спокою до активного розвитку. Запліднення відбувається лише за певної концентрації чоловічих гамет, що пояснюється необхідністю певної кількості ферменту (гіалуронідази), що розщеплює фолікулярну оболонку яйцеклітини. Гамети зустрічаються у маткових трубах вже за кілька годин після статевого акту.
• Проникнення сперматозоїду в яйцеклітину відбувається наступним чином: з цитоплазми яйцеклітини в місці дії ферментів акросоми утворюється сприймальний горбик, який захоплює головку і втягує її всередину. Лише один з майже 300 млн сперматозоїдів може запліднити одну яйцеклітину. У клітину можуть проникати кілька головок сперматозоїдів, але злиття відбувається з ядром лише однієї гамети. Після проникнення яйцеклітина втрачає фолікулярну оболочку і формує оболочку запліднення, яка перешкоджає проникненню інших гамет.

• Злиття гаплоїдних ядер обох клітин супроводжується відновленням диплоїдного набору хромосом На цій статті відбувається генетичне визначення статті. Гамети містять половинний набір хромосом: статеві клітини жінки мають \(22А+Х\), а гамети чоловіків містять \(22А+Х\) або \(22А+Y\) (де \(А\) — нестатеві хромосоми, \( Х\) і \(Y\) - статеві хромосоми). Таким чином, чоловіки за статевими хромосомами дають два типи гамет, а жінки – один тип.Якщо при заплідненні до яйцеклітини з (22А+Х) хромосомами потрапляє сперматозоїд з (22А+Х) хромосомами, то утворюється зародок жіночої статі, а якщо з (22А+Y) хромосомами — зародок чоловічої статі.
• Активація зиготи до поділу (дроблення) розпочинається вже за кілька годин після запліднення. Вона продовжується кілька діб за рахунок накопичених поживних речовин цитоплазми. До середини шостої доби зародок уже має понад (100) дрібних клітин.

Біологія: підруч. для 8 класу загальноосвіт. навч. закл./В. Соболь. – Кам'янець-Подільський: Вид-во «Абетка», 2016. – с. 279 – 280.

2. Як відбувається запліднення в організмі людини

У кожного виду організмів є певні особливості запліднення, але основні стадії є подібними.

• \(І\) етап. Дистанційна взаємодія та активація сперматозоонів починаються із внутрішнього осіменіння, що забезпечує попадання чоловічих гамет у жіночий організм. Сперматозооні набувають здатності до запліднення лише після того, як проведуть близько (7\) годин у статевих шляхах жінки. Їхня активація здійснюється секретами залоз матки та андрогамонами, що утворюються багатьма чоловічими гаметами. У сперматозоонів перебудовується глікокалікс, посилюється рухливість, змінюється проникність для йонів тощо. Здатність до запліднення чоловічі гамети зберігають протягом (36) - (88) годин.
• \(ІІ\) етап. Контактна взаємодія активізація яйцеклітини є стадією переходу жіночих гамет від стану спокою до активного розвитку. Запліднення відбувається лише за певної концентрації чоловічих гамет. Це пояснюється необхідністю наявності певної кількості ферменту (гіалуронідази), що розщеплює фолікулярну оболонку овоциту. Гамети зустрічаються у маткових трубах вже за кілька годин після статевого акту.Лише один з близько (450) млн сперматозоонів може запліднити овоцит. Проникнення сперматозоону у жіночу гамету крізь її оболонки відбувається наступним чином. Після рецепторної взаємодії з цитоплазмою овоциту в місці дії ферментів акросоми утворюється сприймальний горбик (акросомальна реакція), який захоплює головку і шийку і втягує їх усередину разом із центріолями та спіральною мітохондрією. Після проникнення вторинні овоцити змінює обмін речовин, втрачає фолікулярну оболочку, і з кортикальних гранул формує оболонку запліднення (кортикальна реакція).
• \(ІІІ\) етап. Злиття гаплоїдних ядер обох клітин (синкаріогамія) супроводжується відновленням диплоїдного набору хромосом. На цій стадії відбувається генетичне визначення статті. Статеві клітини жінки мають (22А) + (Х), а гамети чоловіків містять (22А) + (Х) або (22А) + (Y) (де (А)) - нестатеві хромосоми, \(Х\), \(Y\) - статеві хромосоми). Якщо під час запліднення до яйцеклітини з (22А) + (Х) хромосомами потрапляє сперматозоон з (22А) + (Х) хромосомами, то утворюється зародок жіночої статті, а якщо з (22А) \(Y\) хромосомами - зародок чоловічої статі. Активація зиготи до поділу розпочинається вже за кілька годин після запліднення. Воно продовжується протягом кількох діб за рахунок накопичених поживних речовин цитоплазми.

Основними стадіями запліднення є активація сперматозоонів, активація яйцеклітин та їхнє злиття та злиття гаплоїдних ядер.

Біологія та екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти/В. І. Соболь. – Кам'янець-Подільський: Алфавіт, 2018. с. 253-254.