20 febbraio 2012

Verso una nuova vita

In questo post vorrei focalizzare la mia attenzione sui meccanismi che permettono l'unione della cellula uovo e dello spermatozoo: i meccanismi della fecondazione.
Prima però vediamo come sono fatte queste speciali cellule!

Lo spermatozoo
Immagine originale dal sito tedesco http://fruchtbarkeit-steigern.com/

Lo spermatozoo, nella sua forma definitiva, è una cellula aploide, con 23 cromosomi [1].
Si distinguono la testa, il corpo e la coda.
Il materiale genetico è contenuto nella testa: sarà il DNA contenuto nello spermatozoo a decidere il sesso del nascituro. Infatti, ciascun spermatozoo presenta 44 cromosomi ed un cromosoma sessuale; il cromosoma sessuale potrà essere X o Y. Se il gamete porta il cromosoma X, nascerà una bambina, se porta il cromosoma Y,  nascerà un bambino. 
Il concetto è efficacemente chiarito in questa simpatica figura:
Immagine dal sito indiano http://www.2classnotes.com (in lingua inglese)
La sommità della testa dello spermatozoo è provvista di una parte appuntita: l'acrosoma; esso è ricco di enzimi che aiuteranno lo spermatozoo a superare la membrana dell'ovocellula.
Il corpo contiene un centriolo e numerosi mitocondri, immersi in uno scarso citoplasma. I mitocondri forniranno allo spermatozoo l'energia necessaria per muoversi e raggiungere la meta.
Infine, la coda dello spermatozoo è costituita da un lungo flagello che ne consente il movimento.

La cellula uovo
Ovocita maturo circondato dalle cellule della corona radiata. La seconda divisione meiotica è arrestata in metafase II e si completerà solo dopo la fecondazione.  Nel disegno si vede anche i globulo polare, originato dalla prima divisione meiotica. Immagine originale dal sito tedesco http://fruchtbarkeit-steigern.com/
La cellula uovo è di forma sferica ed ha un diametro di 100 µm; possie una grande quantità di citoplasma, ricco di ribosomi e sostanze nutritive, come lipidi e proteine.
La membrana della cellula uovo è rivestita da una zona pellucida: protegge l'uovo da danni meccanici e forma una barriera per l’ingresso dello spermatozoo. Anche la corona radiata contribuisce a formare una barriera protettiva per l'ovocellula.

L'unione tra l'ovocellula e lo spermatozoo: la fecondazione
Solo 300 / 500 spermatozoi, rispetto agli originali 200 / 300 milioni, riescono a raggiungere le tube, dove avviene la fecondazione. Dovranno percorrere circa 20 cm e, quelli che ci riusciranno, raggiungeranno la cellula uovo in poche ore o giorni (3 al massimo). Solo pochi spermatozoi riusciranno a giungere effettivamente a contatto con la membrana plasmatica della cellula uovo, normalmente non più di 3!
Durante il lungo viaggio che lo separa dalla sua meta, lo spermatozoo subisce una serie di modifiche che, nel loro insieme, prendono il nome di capaciazione.
La membrana dello spermatozoo si modifica per potersi legare, quando sarà il momento, alla zona pellucida dell’ovocita. Le albumine, proteine presenti nell'ambiente genitale  femminile, rimuovono il colesterolo dalla membrana dello spermatozoo e la rendono più fluida. Inoltre, grazie a questo processo, la membrana dello spermatozoo può esporre degli specifici recettori: questi si legheranno alle glicoproteine che si trovano nella zona pellucida dell'ovocita.
I cambiamenti riguardano anche la membrana che ricopre il flagello: ne favoriscono, infatti, la motilità iperattiva; si tratta di un movimento molto vigoroso nel quale la coda si muove in modo simile  a colpi di frusta. (iperattivazione)
Infine, l'acrosoma si gonfia e si prepara alla reazione acrosomiale.
La reazione acrosomiale è attivata dall'ingresso di ioni calcio  nella cellula: consiste nella fusione della vescicola acrosomiale con la  membrana cellulare sovrastante. Questo permette la fuoriuscita degli enzimi idrolitici che "scioglieranno" la zona pellucida e permettono allo spermatozoo di entrare.
Lo spermatozoo sarà ora in grado di fondere la propria membrana con quella dell’ovocita. 
Fecondazione al microscopio elettronico; immagine da wikipedia
Il nucleo dello spermatozoo viene incorporato nel citoplasma dell'ovocita, insieme alle strutture interne della coda. Si realizzata finalmente la fusione tra queste due cellule!
Splendida immagine riassuntiva dal sito inglese http://www.bioscience.org
A questo punto si assiste all'attivazione della cellula uovo: consiste in una serie di modifiche scatenate dalla proteina oscillinaLa proteina oscillina, introdotta dallo spermatozoo al momento della fusione, scatena la liberazione di grandi quantità di ioni calcio.

Immagine tratta da qui.
L’ovocita attua il blocco della polispermia: modifica le caratteristiche elettriche della propria membrana plasmatica (da –70 a +20 mV) e rendere la zona pellucida refrattaria all'ingresso di nuovi spermatozoi. 
Si completa la meiosi della cellula e si forma il corredo aploide con 23 cromosomi.
Dopo poche ore, nella cellula uovo sono visibili i due pronuclei: uno contiene il materiale genetico della madre, l'altro quello del padre.
I pronuclei, trainati dai microtubuli, si avvicinano e si fondono creando la prima cellula di ogni essere umano; lo zigote
Questa prima piccola cellula racchiude il materiale genetico, la prima eredità che ciascuno di noi ha ricevuto dai genitori!

E ora, per concludere, lasciatevi coinvolgere da questo bellissimo video!

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Nota:
[1] I cromosomi non sono visibili perchè il DNA si presenta solo sotto forma di cromatina.

7 commenti:

  1. Salve Tania, il mio libro dice che è la PLC (fosfolipasi C) responsabile dell'attivazione dell'uovo e della formazione del pronucleo..è la stessa cosa con l'oscillina?

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    1. Ho riguardato le pubblicazioni accademiche cercando con Google Scholar ma non ho trovato nulla di specifico: ti confermo il ruolo dell'oscillina che ho descritto sopra. Credo sia una PLC ma non se sono affatto sicura, chiedi conferma al tuo prof. di embriologia, se ne hai occasione!
      Un saluto,
      Tania

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    2. ho appena finito di leggere questo post.Quindi questo descritto sopra parla del processo di fecondazione nell'uomo. Comunque anche è abbastanza chiaro

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    3. L'argomento è decisamente complesso: è normale che un semplice post su un blog divulgativo non chiarisca tutti i tuoi dubbi. Parti dal post e poi confrontalo con gli appunti e il testo scelto dall'insegnante, vedrai che ti sarà chiaro.

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  2. Salve Tania, leggevo questa pagina del blog e mi è venuto un dubbio: ma lo spermatozoo porta con sé 22 cromosomi e uno sessuale ( 23 ) o 44 cromosomi e uno sessuale (45 ) ? Anticipatamente grazie.

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    1. Lo spermatozoo porta 22 cromosomi autosomi (cioè i cromosomi dal 1 al 22) più un cromosoma sessuale che potrà essere X oppure Y
      In totale quindi 23.
      La stessa cosa fa la cellula uovo: 22 cromosomi più un cromosoma sessuale X.
      Questi, unendosi daranno il nostro patrimonio genetico: 46 cromosomi
      Un saluto,
      Tania

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