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Gâmetas e Fertilização

Reprodução sexual refere-se às células germinativas sexuais (gâmetas) produzidas pelos pais, através da combinação de células germinativas bissexuais (como espermatozóides e óvulos), tornam-se o óvulo fertilizado, e então o óvulo fertilizado desenvolve-se num novo indivíduo, chamado reprodução da sexualidade. A grande variação nas combinações genéticas na reprodução sexual pode aumentar a capacidade da descendência de se adaptar à selecção natural. A combinação aleatória de genes na descendência da reprodução sexual pode ou não ser benéfica para a espécie, mas pelo menos aumenta as chances de alguns poucos indivíduos sobreviverem num ambiente imprevisível e em constante mudança, beneficiando assim a espécie. A reprodução sexual também pode promover a propagação de mutações favoráveis na população. Se dois indivíduos de uma espécie têm mutações favoráveis em locais diferentes, na população de reprodução assexuada, os dois mutantes competirão até uma eliminação, é impossível reter ambas as mutações favoráveis ao mesmo tempo. Entretanto, em populações de reprodução sexual, através do acasalamento e recombinação, essas duas mutações favoráveis podem entrar simultaneamente no genoma do mesmo indivíduo e se espalhar simultaneamente na população. Pelas razões acima, a reprodução sexual acelera o processo de evolução. Nos mais de 3 bilhões de anos de evolução biológica na Terra, os dois primeiros bilhões de anos de vida permaneceram na fase de reprodução assexuada, e a evolução tem sido lenta, e a taxa de evolução acelerou significativamente desde os últimos 1 bilhão de anos. Além das mudanças no ambiente da Terra (como o surgimento da atmosfera contendo oxigênio, etc.), a ocorrência e desenvolvimento da reprodução sexual também é uma causa importante.

Gametas

Gametas referem-se às células maduras produzidas pelo sistema reprodutivo quando o organismo está se reproduzindo sexualmente, chamadas de células germinativas. Os gametas são divididos em gametas masculinos e gametas femininos. Os gametas fêmeas de animais e plantas são geralmente chamados de óvulos, e os gametas machos são chamados de espermatozóides. O esperma é bastante pequeno, mas pode mover-se e entrar na óvulo célula em forma de escorpião. Os óvulos são bastante grandes e não nadam. Por exemplo, o volume de óvulos de ouriço-do-mar é 10.000 vezes maior que o de espermatozóides. Embora os gametas macho e fêmea sejam diferentes em volume, o DNA nuclear que eles fornecem para a prole é igual, ou seja, cada um fornece um conjunto de genomas. No entanto, devido ao grande tamanho dos óvulos, a estrutura citoplasmática e o DNA citoplasmático das células filhas são basicamente fornecidos pelos óvulos. Os gâmetas desempenham um papel importante nos cálculos biológicos. Através de mapas genéticos, o fluxo de genes e o padrão dos genótipos da progenitura podem ser claramente observados. O número de gâmetas na primeira geração de híbridos e os traços relativos nos híbridos é 2nth power (n é o logaritmo dos traços relativos). Quando um corpo vivo forma um gameta, os fatores genéticos pareados são separados uns dos outros e entram em gametas diferentes. Os gâmetas contêm apenas um de cada par de factores genéticos. Quando fertilizado, a combinação de gâmetas macho e fêmea é aleatória. Devido ao gênero de gametas formado pela meiose, a diversidade da composição cromossômica, a diferença no material genético de diferentes gametas e a aleatoriedade da combinação de óvulos e espermatozóides no processo de fertilização, a progênie do mesmo pai deve ser diversa.

Fertilização

Fertilização é o processo pelo qual óvulos e espermatozóides se fundem em um zigoto. É uma característica básica da reprodução sexual e é ubíqua no mundo animal e vegetal, mas é frequentemente referida como a mais comumente referida ao animal. A fertilização animal a nível celular, o processo de fertilização inclui três fases principais: activação dos óvulos, regulação e fusão pronuclear anfotérica. A ativação pode ser considerada como o ponto de partida da ontogenia, principalmente manifestada por mudanças na permeabilidade da membrana de gotejamento, eclesiástica dos grânulos corticais, a formação da membrana fertilizada, etc. O ajuste ocorre após a ativação, que é o primeiro passo para garantir a divisão normal dos óvulos fertilizados. A mudança do núcleo procariótico assegura a herança dos pais e restaura a diploide. A fertilização não só inicia a replicação do DNA como também ativa a informação genética como mRNA e rRNA no óvulo para sintetizar a proteína necessária para o desenvolvimento do embrião. Após 6 a 7 dias após a fertilização, a zona pelúcida do blastocisto desaparece e gradualmente enterra e é coberta pelo endométrio, que é chamado de implantação do óvulo fertilizado. Os espermatozóides de um animal não têm quimiotaxia óbvia como os espermatozóides de plantas inferiores como as briófitas, mas atingem a vizinhança do óvulo pelo movimento ativo ou pelo movimento ciliar das células epiteliais genitais. Capacitação dos espermatozóides: Sabe-se que quando muitos espermatozóides de mamíferos passam pelo tracto reprodutivo feminino ou pelo cúmulo, a proteína estranha que encapsula o esperma é removida e as propriedades físicas e biológicas da membrana plasmática do esperma mudam, permitindo ao esperma ganhar energia e participar no processo de fertilização. Quando o espermatozóide capacitado do mamífero entra em contato com a membrana do óvulo ou zona pelúcida do óvulo, ele se liga especificamente a uma glicoproteína na membrana do óvulo, que estimula o espermatozóide a produzir energia. A reacção acrossómica ajuda os espermatozóides a atravessar ainda mais a membrana do óvulo. No ovo de ouriço-do-mar, a reacção acrossómica do esperma é uma certa substância polissacárida na película de peri-membrana. A maioria dos óvulos tem membranas de óvulos na periferia, e a espessura das várias membranas dos óvulos varia. O componente principal é a mucina ou mucopolissacarídeo; apenas alguns são óvulos nus, como os óvulos de um coelenterado. Reação Acrossómica: Quando o esperma passa através da membrana do óvulo, há um processo de ligação. O primeiro é solto, livre de interferência da temperatura externa, e não tem nenhuma especificidade. Durante o período de adesão, a proteína protoplástica na membrana acrossômica é transformada em proteína acrossômica, e a proteína acrossômica acelera o esperma para atravessar a membrana do óvulo; é uma combinação forte, pode ser interferida pela baixa temperatura, e tem uma especificidade. Uma proteína que se liga especificamente à glicoproteína do ovo foi isolada na membrana plasmática do esperma de ouriço-do-mar, chamada proteína de ligação, com um peso molecular de cerca de 30.000. Os oócitos secundários no meio da segunda divisão de maturação durante a ovulação, juntamente com a zona circundante da pelúcida e a coroa de radiação, entram rapidamente na ampola da trompa de Falópio através da cavidade abdominal devido à oscilação dos cílios das células epiteliais da trompa de Falópio e à contracção da camada muscular. Se o óvulo não encontrar o esperma, geralmente começa a degenerar dentro de 12-24 horas. Quando o esperma está em contato com o óvulo, o próprio óvulo sofre uma série de mudanças de ativação. Nos óvulos de mamíferos, caracteriza-se pela reação cortical, reação da membrana ovariana e reação da zona pelúcida, que podem bloquear a multi-fertilização e estimular o desenvolvimento posterior dos óvulos. A reação cortical ocorre no momento da fusão dos espermatozóides. A partir do ponto de fusão, as partículas corticais rompem-se e o conteúdo é efluxado, espalhando assim o córtex de todo o óvulo. A reação da membrana ovariana é um processo de recombinação do envelope do óvulo e do grânulo cortical. A reação da zona pelúcida é um processo no qual o efluxo cortical e a zona pelúcida de uma membrana fertilizada, a membrana do óvulo é separada da membrana plasmática, o receptor de esperma na zona pelúcida desaparece e a zona pelúcida endurece. Apenas os espermatozóides que têm uma reacção acrossómica podem fundir-se com o óvulo. Sob a ação da acrosina, o esperma passa pela coroa radial e interage com a molécula de glicoproteína ZP3 do receptor espermático na zona pelúcida, permitindo que o esperma libere a enzima acrossômica e entre na perivitelina através da zona pelúcida. No início da fertilização, o envelope da parte equatorial da cabeça do espermatozóide humano está em contacto com a membrana do óvulo, e depois o núcleo e o citoplasma do espermatozóide entram no óvulo. Após o espermatozóide entrar no óvulo, as partículas corticais no citoplasma raso do óvulo liberam imediatamente seu conteúdo para a periferia da membrana. Ao mesmo tempo, à medida que a membrana dos grânulos corticais se funde com os óvulos, a carga superficial negativa sobre a superfície celular aumenta, suprimindo assim a fusão da membrana plasmática dos espermatozóides com a membrana do óvulo, que é chamada de reação cortical. A estrutura da zona pelúcida muda, chamada reação da zona pelúcida. Neste momento, a capacidade da zona pelúcida de ligar os espermatozóides é reduzida, evitando a ocorrência de poliesperma e assegurando as características biológicas da monospermia humana. Além de destruir ou inactivar o receptor ligado aos espermatozóides da zona pelúcida, o conteúdo dos grânulos corticais pode também aumentar a ligação cruzada entre as cadeias de peptídeos da zona pelúcida, enfraquecer a sensibilidade à protease acrossómica e impedir a penetração dos espermatozóides. Embora existam vários espermatozóides passando pela zona pelúcida, apenas um espermatozóide entra no óvulo para fertilizá-lo. Numa situação anormal, existem dois espermatozóides envolvidos na fertilização, nomeadamente a fertilização dupla dos espermatozóides. Dois espermatozóides entram simultaneamente no óvulo para formar embriões de células triplóides, todos os quais são abortados ou morrem logo após o nascimento. Após o espermatozóide entrar no óvulo, o óvulo completa rapidamente a segunda divisão madura. Neste momento, os núcleos dos espermatozóides e do óvulo são chamados de pronúcleo masculino e pronúcleo feminino, respectivamente. Os dois pronúcleos se aproximam gradualmente, a membrana nuclear desaparece e os cromossomos se fundem para formar um óvulo fertilizado diplóide. Quando os espermatozóides são fundidos, a microvelha na superfície do óvulo pode ser vista a rodear o espermatozóide, que pode ser orientado; então a membrana ovariana funde-se com a membrana plasmática na região posterior do acrossoma espermático.

Referência

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