Oplođenje

Izvor: Bionet Škola
Idi na: navigaciju, pretragu

Oplođenje (fertilizacija) predstavlja spajanje ženskog i muškog gameta kome sledi spajanje njihovih jedara. Rezultat oplođenja je zigot (oplođena jajna ćelija) koja se veoma složenim procesima razvija u nov organizam. Pre oplođenja polne ćelije (jajne ćelije i spermatozoidi) prolaze kroz procese gametogeneze (oogeneze i spermatogeneze). U toku gametogeneze od prvobitnih klicinih (primordijalnih germinativnih) ćelija sazrevanjem i diferencijacijom nastaju polne ćelije. Sazrevanje se odvija mejozom čime se broj hromozoma u polnim ćelijama svodi na haploidan (upola manji u odnosu na prvobitne klicine ćelije). Spajanjem dve haploidne polne ćelije, oplođenjem, obrazovaće se diploidan zigot.

Načini oplođenja i razvića

U životinjskom svetu se , prema mestu odvijanja, razlikuju dva osnovna tipa oplođenja.

  • spoljašnje, pri kome se gameti izbacuju u spoljašnju vodenu sredinu gde se spajaju; da bi se povećala uspešnost oplođenja životinje su razvile mnoge prilagođenosti:
    • sazrevanje i izbacivanje polnih ćelija u isto vreme na isto mesto,
    • obrazuje se veliki broj polnih ćelija,
    • kod mnogih se koriste prirodna strujanja vode da bi gameti bili odneti do susednih jedinki;
    • stanište naseljava obično veći broj jedinki iste vrste, a solitarne vrste u vreme razmnožavanja napuštaju skloništa i okupljaju se u velike skupine
    • u vreme reprodukcije dolaze u blizak međusobni kontakt i istovremeno ispuštaju polne ćelije.
  • unutrašnje, prilikom koga spermatozoidi dospevaju u polne kanale ženke; ono, dakle, zahteva kopulaciju, odnosno unošenje spermatozoida u telo ženke što se obično obavlja u semenoj tečnosti; kod nekih životinja (glavonošci, pijavice, neki rakovi) spermatozoidi se prenose u vidu paketića, tzv. spermatofora koji se u telu ženke raspadaju i oslobađaju spermatozoide.

Kod životinja sa unutrašnjim oplođenjem razvila su se tri načina embrionalnog razvića:

1. oviparnost (ovum = jaje; parere = rađati; nose jaja) – posle oplođenja ženke polažu jaja u spoljašnju sredinu u kojoj se kompletira razviće (kod ptica, vodozemaca) i iz jaja se izlegu mladunci; prisutno kod ptica, žaba i većine beskičmenjaka

2. ovoviviparnost (vivum = živ) – posle oplođenja razviće se odvija u telu majke, ali se embrion hrani žumancetom iz jajne ćelije; po završetku razvića rađaju se živi mladunci (kod nekih gmizavaca i ajkula);

3. viviparnost – oplođena jajna ćelija ostaje u majci i kompletno razviće embriona se vrši u telu majke na račun koga se i hrani, a zatim se rađaju živi mladunci; kod sisara kod kojih se ishrana i zaštita embriona ostvaruje razvićem posebnog organa placente (posteljice); prisutno kod većine sisara.

Oplođenje kod sisara

Spermatozoid na površini jajne ćelije

Oplođenje je unutrašnje i vrši se u polnim odvodima ženke, odnosno u jajovodu. Transport spermatozoida do mesta oplođenja, pored pokretljivosti samog spermatozoida, potpomažu pokreti treplji u polnim kanalima i kontrakcije mišića materice. Na putovanju kroz polni trakt ženke spermatozoidi dovršavaju svoje sazrevanje (kapacitacija).

U toku oplođenja najvažniji procesi su:

1. prepoznavanje i kontakt spermatozoida i jajne ćelije

2. ulazak spermatozoida u jajnu ćeliju;

3. spajanje muškog i ženskog pronukleusa

Spermatozoidi moraju provesti izvesno vreme u polnim odvodima žene, kada nastupaju promene na akrozomu koje ga osposobljavaju za oplođenje. Taj proces se naziva kapacitacija (maturacija). Posle maturacije, dolazi do njegove aktivacije tj. akrozomske reakcije kojom se izlučuju enzimi iz akrozoma (hijaluronidaza i spermalni lizini). Ovi enzimi razlažu opne oko jajne ćelije i omogućavaju prodor spermatozoida u nju.

Dodir spermatozoida i jajne ćelije dovodi do aktivacije jajne ćelije koja se ogleda u korikalnoj reakciji i obrazovanju fertilizacionog omotača. Kortikalna reakcija jajne ćelije predstavlja prskanje vezikula u korteksu (kori) i oslobađanje granula iz njih čim prvi spermatozoid dodirne jajnu ćeliju. Granule upijaju vodu, bubre i stvaraju fertilizacioni omotač koji sprečava prodor većeg broja spermatozoida u jajnu ćeliju (patološka polispermija). Na mestu dodira spermatozoida i jajne ćelije obrazuje se ispupčenje tako što se membrana jajne ćelije uzdiže (nekada je nazivano fertilizaciona kupa). Pomoću tog ispupčenja se spermatozoid obuhvati i uvlači u unutrašnjost jajne ćelije. Do ove snažne reakcije jajne ćelije dolazi samo ukoliko se receptori na njenoj membrani podudaraju sa receptorima na membrani spermatozoida. Time se izbegava da do oplođenja dođe između gameta dve različite vrste životinja. Tako da se izuzetno retko dešava oplođenje između gameta različitih vrsta životinja.

Jedro spermatozoida, koji je ušao u jajnu ćeliju, i jedro jajne ćelije nazivaju se pronukleusi (haploidna su). U ljudskoj vrsti, pre njihovog spajanja ženski pronukleus završava mejozu II (bila je zaustavljena u metafazi). Dva se pronukleusa približavaju jedan drugom i pri tome gube svoje omotače. Spajanjem muškog i ženskog pronukleusa (amfimiksis) nastaje diploidno jedro zigota (oplođene jajne ćelije). U oba pronukleusa dolazi do replikacije DNK, čime svaki hromozom ima dve hromatide. Hromozomi im se međusobno pomešaju, nastaje diploidno jedro zigota i odmah počinje prva mitotička deoba. Pošto jajna ćelija sisara nema centrozom (centriole), deobno vreteno obrazuju centrioli spermatozoida.

Značaj oplođenja

  • uspostavlja se diploidan broj hromozoma u zigotu čime potomci imaju isti broj hromozoma kao i njihovi roditelji;
  • potpuno slučajno, nasumično spajanje gameta omogućava ogromnu raznovrsnost potomstva; tako npr. broj mogućih kombinacija hromozoma zigota pri oplođenju kod čoveka iznosi 2 23 x 2 23 = 2 46, što predstavlja gotovo neograničen broj mogućuh kombinacija hromozoma; drugačije rečeno : verovatnoća da isti spermatozoid i jajna ćelija se dva puta uzastopno oplode je skoro jednaka 0;
  • oplođenjem se genetski određuje pol, koji kod sisara zavisi od spermatozoida; ako se jajna ćelija oplodi X spermatozoidom obrazovaće se ženski (sadrži XX homozome), a ako se oplodi Y spermatozoidom muški pol (ima XY hromozome);
  • aktivira se jajna ćelija da otpočne sa brazdanjem, odnosno embrionalnim razvićem.

Oplođenje kod čoveka

  • spermatozoid je dužine od 50 mikrona (milioniti deo metra)
  • razdaljinu u jajovodu od 15 cm (3000 puta je veća od dužine spermatozoida) spermatozoidi prevale za 1 sat putujući brzinom od 3 mm/min;
  • prosečan ejakulat (izbačena semena tečnost) muškarca sadrži oko 182 miliona spermatozoida, od čega u matericu dospeva oko milion (najveći broj se izgubi na samom početku), a u početni deo jajovoda manje od 1000; do mesta oplođenja stigne tek 20-200 spermatozoida;
  • spermatozoidi se proizvode u velikom broju : minimalna procena je oko 100 000 na čas u svakom testisu; maksimalna životna proizvodnja spermatozoida je oko 500 milijardi što znači na svaku oocitu oslobođenu iz jajnika ovulacijom proizvede se milijardu spermatozoida;
  • pre ovulacije primarna oocita završava mejozu I za samo 24 časa;
  • od momenta dodira opni spermatozoida i jajne ćelije pa do prve deobe zigota protekne 12 sati;
  • kortikalna zrnca se izbace za 1 min u prostor između membrane jajne ćelije i zone pelucide
  • od prvog kontakta spermatozoida sa prvim omotačem jajne ćelije (corona radiata) pa sve do podele zigota na dve ćelije protekne 24 sata
  • odnos polova među novorođenom decom je 105 muških na 100 ženskih, ali je mnogo veći u prvom tromesečju trudnoće kada iznosi 120 muških naprema 100 ženskih. To se uglavnom tumači manjom masom i većom pokretljivošću Y spermatozoida (Y hromozom je znatno kraći od X hromozoma) što se kasnije donekle izjednačava većom smrtnošću muških embriona (muških embriona i fetusa ima više među spontano pobačenim i mrtvorođenim)
  • kada se ovulacijom oslobode, umesto kao što je uobičajeno jedna, dve jajne ćelije i oplode sa dva spermatozoida nastaju dizigotni ili dvojajni blizanci; kada se iz jedne oplođene jajne ćelije obrazuju dva nezavisna embriona onda su to monozigotni (jednojajni) blizanci; ako oni ostanu spojeni nekim delom tela onda su to sijamski blizanci
  • i na kraju ova slika spermatozoida na površini jajne ćelije:
  • animacija oplođenja

Literatura

  • Ćurčić, B: Razviće životinja, Naučna knjiga, Beograd, 1990.
  • Popović, S: Embriologija čoveka, Dečije novine, Beograd, 1990
  • Pantić, V: Embriologija, Naučna knjiga, beograd, 1989
  • Hale. W, G, Morgham, J, P: Školska enciklopedija biologije, Knjiga-komerc, Beograd
  • Mariček, Magdalena, Ćurčić, B, Radović, I: Specijalna zoologija. naučna knjiga, Beograd, 1986
  • Švob, T. i suradnici:Osnove opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.