Clase 8b Fertilización

Introducción a la fertilización

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador introduce el tema de la fertilización y menciona que se comparará lo que ocurre en los procesos de fertilización vistos hasta ahora con lo que ocurre en el erizo de mar, un animal modelo utilizado para estudios de fertilización.

Comparación entre procesos de fertilización y erizo de mar

• El erizo de mar es un modelo ideal para estudios de fertilización debido a que los gametos son fáciles de obtener y manipular en el laboratorio.

• Sin embargo, varias características del proceso no son compartidas por muchos animales. Por ejemplo, en los erizos se ovulan óvulos porque la oogénesis se completa en el ovario.

• Los procesos de fertilización también son diferentes ya que, aunque es externa, hay varios cambios importantes.

Características del modelo del erizo de mar

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica las características del modelo del erizo de mar utilizado para estudiar la fertilización.

Estudio inicial en erizos

• El estudio inicial sobre la fertilización comenzó siendo estudiado en el erizo de mar debido a su facilidad para obtener gametos.

• Aunque no es un modelo ideal debido a que varias características no son compartidas por muchos animales.

Diferencias entre ovulación y fecundación

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica las diferencias entre ovulación y fecundación.

Ovulación vs Fecundación

• En los erizos se ovulan óvulos porque la oogénesis se completa en el ovario.

• Por eso, durante mucho tiempo se pensó que en vertebrados era similar y por eso hablamos de ovulación y no de fecundación.

• Sin embargo, los procesos de fertilización son diferentes ya que, aunque es externa, hay varios cambios importantes.

Reacción acrosómica

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica la reacción acrosómica y cómo ocurre en los equinodermos.

Reacción acrosómica

• Los espermatozoides deben pasar la gelatina del huevo para alcanzar la membrana vitelina del huevo. Para poder hacerlo requieren utilizar las enzimas hidrolíticas.

• Múltiples espermatozoides pueden hacer su reacción a cross o mica sin ser reconocidos previamente como de la especie.

• El reconocimiento especie específico se da después de la reacción a cross o mica y no antes como en vertebrados.

Reconocimiento especie específico

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica cómo ocurre el reconocimiento especie específico en los equinodermos.

Reconocimiento especie específico

• La fase de adhesión (reconocimiento especie específico) ocurre después de la reacción a cross o mica en los equinodermos.

• El contacto con la gelatina del huevo basta para que ocurra la reacción a cross o mica.

• Una vez ha tenido su reacción a cross o mica y ha atravesado la gelatina, el espermatozoide expone los ligandos para los receptores de la célula huevo que están en la membrana acrosomal interna.

Reacción a cross o mica

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica cómo ocurre la reacción a cross o mica en los equinodermos.

Reacción a cross o mica

• La reacción a cross o mica ocurre por el contacto con la gelatina del huevo.

• La polimerización produce un perforatorio llamado proceso acrossómal que termina bajo la membrana acrosomal interna.

• Una vez ha dado lugar a la reacción a cross o mica, el espermatozoide llega a la zona pelúcida exponiendo los ligandos de bindina.

Perforatorios

Resumen de la sección: En esta

Reconocimiento y fusión de gametos

Resumen de la sección: En esta sección, se describe el proceso de reconocimiento y fusión de gametos en diferentes especies, incluyendo erizos de mar y ratones. Se discuten las diferencias en la estructura de la membrana vitelina y zona pelúcida entre estas especies, así como los receptores involucrados en el reconocimiento especie específico.

Reconocimiento especie específico

• El reconocimiento especie específico ocurre cuando los ligandos de avíndina en la membrana cruzó mal interna del espermatozoide se unen a los receptores del huevo.

• La adhesión ocurre después de la reacción acrosómica.

• En mamíferos, la zona pelúcida es mucho más gruesa que en erizos de mar, lo que hace que la reacción acrosómica ocurra para abrirse paso entre ella después del reconocimiento especie específico.

Fusión de gametos

• Una vez que el espermatozoide atraviesa la membrana vitelina o zona pelúcida, procede a fusionarse con el ovocito.

• La fusión ocurre entre las membranas plasmáticas del espermatozoide y el ovocito.

• Las proteínas Fertilin e Inah son responsables de esta fusión en mamíferos.

• Un complejo proteico llamado fertilisina permite entonces la fusión de las dos membranas plasmáticas.

Modelos de fusión de gametos

• Hay varios modelos que explican la fusión de gametos en mamíferos.

• En el modelo tradicional, la fertilina e Inah son responsables de la unión entre integrinas del espermatozoide y las integrinas en la membrana plasmática del huevo.

• En el modelo más reciente, un par de proteínas HLA y SUMO1 permiten esta fusión independientemente de las proteínas involucradas.

La Fecundación

Resumen de la sección: En esta sección, se describe el proceso de fecundación en mamíferos y equinodermos. Se explica cómo ocurre la fusión de las membranas plasmáticas del óvulo y el espermatozoide, así como los cambios iónicos que ocurren durante este proceso.

Fusión de las membranas plasmáticas

• Después de la fusión de las membranas plasmáticas del óvulo y el espermatozoide, comienza la entrada del espermatozoide al citoplasma del óvulo.

• Las microvellosidades del óvulo atrapan y envuelven al espermatozoide mediante endocitosis.

• El flagelo del espermatozoide también ingresa al citoplasma pero se degrada inmediatamente.

• La integrina del espermatozoide se une a las integrinas del huevo, lo que permite que las microvellosidades rodeen su cabeza e internarlo completamente.

Cambios en la cromatina

• Una vez que el núcleo del espermatozoide pierde su membrana nuclear, comienza el proceso de descondensación de la cromatina y el recambio de proteínas por histonas.

• Los factores necesarios para este proceso ya están preformados en la célula huevo desde la previa ovogénesis.

Fusión en erizos de mar

• En los erizos de mar, la fusión ocurre de manera diferente debido a la orientación del espermatozoide.

• Las microvellosidades del óvulo se extienden en guayana al espermatozoide, formando un cono de fertilización.

Cambios iónicos

• El contacto inicial de las dos membranas induce cambios inmediatos que liberan calcio del retículo endoplásmico rugoso o de las mitocondrias al citoplasma.

• Este calcio es fundamental para la función de las membranas y para enviar señales de activación a la célula huevo.

• Este contacto también produce un movimiento iónico que cambia transitoriamente el potencial de la membrana plasmática.

Bloqueos a la polispermia

• El primer bloqueo a la polispermia ocurre cuando el contacto entre las membranas plasmáticas dispara una entrada masiva de iones sodio, lo que causa una despolarización transitoria de la membrana plasmática del huevo.

• Esto evita que más espermatozoides se unan por medio de una especie de choque eléctrico.

• El segundo bloqueo a la polispermia se llama reacción cortical y deriva también de la activación celular.

Gránulos Corticales

Resumen de la sección: En esta sección se explica el papel de los gránulos corticales en la fecundación del óvulo.

Función de los gránulos corticales

• Los gránulos corticales están ubicados debajo de la membrana plasmática del ovocito.

• Una vez que el espermatozoide entra al óvulo, todos los gránulos corticales son excitados y su contenido enzimático es expulsado al espacio peri vitelino.

• Las enzimas hidrolíticas liberadas dañan los receptores específicos de la zona pelúcida, impidiendo que más espermatozoides atraviesen la zona pelúcida. Esto es un bloqueo a la polispermia.

Degradación de los gránulos corticales

• Cuando ya ha salido el segundo cuerpo polar y tengo un cigoto no quedan rastros de los gránulos corticales porque sus membranas se fusionaron con la plasmática del ovocito liberando su contenido.

• La fusión provoca una salida masiva de este material en todo el óvulo como resultado de la acción hidrolítica ocurre la degradación de las glicoproteínas receptoras de la membrana vitelina y así no más espermatozoides pueden ser reconocidos.

Onda expansiva del calcio intracelular

• Una onda expansiva del calcio intracelular desde el sitio de entrada del esperma permite la fusión completa de los gránulos corticales.

• Esta onda expansiva se puede detectar desde el punto de entrada del espermatozoide a los 15 segundos hasta los 36 segundos cuando esa onda expansiva ha permitido que todos los gránulos corticales hayan anexado su contenido al espacio perivitelino alrededor del huevo.

Formación de la membrana de fertilización

• Gracias a las moléculas hidrofílicas que provocan entrada de agua, hay separación de la membrana vitelina de la membrana plasmática por degradación e hinchamiento.

• Se forma lo que se conoce con el nombre de membrana de fertilización.

• Esta envoltura externa es lo que llamamos membrana de fertilización y una vez se da la función de las membranas entre los gametos, el espermatozoide induce la rotación del huevo en relación con la zona pelúcida o la membrana vitelina.

La activación del huevo

Resumen de la sección: En esta sección, se describe el proceso de activación del huevo después de la fecundación.

Bloqueo rápido y lento

• El primer espermatozoide en tocar la membrana plasmática del ovocito desencadena un bloqueo rápido de baja intensidad y luego un bloqueo lento reacción cortical que produce un cambio en la conformación.

• El bloqueo lento a la polispernia es producido por la reacción cortical y la formación de la membrana de fertilización taponando así el micropilo.

Incremento metabólico

• Con el contacto sobre la membrana plasmática del huevo se incrementan todos los parámetros metabólicos del huevo consumo de oxígeno producción de dióxido de carbono etcétera e inician procesos hacia la fusión de los productos masculino y femenino.

• La liberación de calcio del retículo endoplasmático rugoso o las mitocondrias es producida por el inositol 145 trifosfato conocido como p3 que se forma en el sitio de entrada del espermatozoide esto incrementa el ph que en conjunto con la liberación de calcio del bloqueo secundario activan el metabolismo del huevo y la síntesis de dna y proteínas.

Activación

• La unión esperma y membrana plasmática produce un influjo de sodio y el cambio del potencial lo que desencadena el primer bloqueo a la polispernia también estimula las quinasas que permiten la activación del ep3 y la producción de vía silk ligeros y la posterior salida de calcio.

• La activación del ipe 3 permite la liberación de calcio del retículo endoplasmático y las mitocondrias hacia el sito sol como consecuencia se activan vías metabólicas que permiten el reinicio de la meiosis 2, la síntesis de membranas celulares, exocitosis y ptosis de los gránulos corticales.

Reconstitución del núcleo

Resumen de la sección: En esta sección, se describe cómo ocurre la reconstitución del núcleo después de que los pronúcleos masculino y femenino ingresan al citoplasma.

Núcleo masculino

• El núcleo del espermatozoide se recompone con su propia membrana nuclear ya está con la cromatina normal con núcleos zonas y entonces se llama pero núcleo masculino.

• Luego de que termina la telofase dos quedan en la célula huevo los pronucleos masculino y femenino.

Reconstitución

• Se reconstituye la membrana nuclear del óvulo en este momento está ocurriendo la replicación del material genético en cada pronúcleos.

• La salida del segundo cuerpo polar permite la formación del producto femenino que se fusionará con el entrante pronúcleo masculino para reconstituir la vida.

• El centro espermático organiza los microtúbulos para la primera división celular del cigoto.

Resumen de la Fertilización

Resumen de la Sección: En esta sección se habla sobre el proceso de fertilización en humanos y algunos datos interesantes relacionados con este proceso.

Proceso de Fertilización

• La fertilización en humanos se completa 24 horas después de la ovulación.

• Durante la cópula, entre 400 y 600 millones de espermatozoides se acumulan en la vagina.

• El esperma humano no dura más de 48 horas vivo en el oviducto.

• Solo 200 espermatozoides son capaces de llegar al infundíbulo. El resto degenera y son fagocitados por el oviducto.

Conclusión

Concluimos que ocurre una gran selección natural sobre los espermatozoides durante el proceso de fertilización.