fecondazione: esempio echinodermi e mammiferi

FECONDAZIONE

L’oocita, durante la vitellogenesi, accumula una grande quantità di citoplasma, mRNA e

proteine, per l’attività embrionale che seguiranno la fecondazione.

Lo spermatozoo ha il compito di trasportare a grandi distanze in contenuto aploide. Presenta

un genoma molto compattato, piccolo e denso. L’energia per il movimento è prodotta dai

mitocondri e la propulsione è effettuata dal flagello.

Fecondazione dei ricci di mare

Nei processi biochimici della fecondazione, non c’è differenza tra gli organismi.

Gli oociti sono più o meno simili tra le specie, mentre gli spermatozoi cambiano nella forma.

* Nel riccio di mare è presente una struttura filamentosa costituita da actina che manca nei

mammiferi.

Lo spermatozoo per fecondare l’uovo deve attraversare 3 membrane:

Lo strato gelatinoso è il più esterno, spesso e denso. È un rivestimento extracellulare,

⇒ costituito da lectine, proteine gelatinose ricche di residui glucidici; sono secrete dall’oocita

e lo proteggono nell’ambiente acquatico.

La membrana vitellina è lo strato interno, meno spesso.

⇒ A contatto diretto con la membrana vitellina c’è la membrana plasmatica dell’ovocita.

⇒

Lo spermatozoo attraversa i diversi strati per riversare il suo contenuto genetico all’interno

del citoplasma.

Il riccio di mare attua una fecondazione esterna: le uova sono deposte direttamente

nell’acqua di mare, in ambienti ristretti, dove possono convivere specie diverse di ricci di

mare. Per questo motivo si sono sviluppati meccanismi di riconoscimento tra i gameti della

stessa specie.

Livelli di controllo specie-specifici

1. Richiamo degli spermatozoi verso gli oociti, mediato da sostanze di tipo proteico, rilasciate

nell’acqua di mare dall’oocita. Le sostanze chemioattrattive sono prodotti dall’oocita che

attirano gli spermatozoi della stessa specie in base al gradiente di concentrazione: il

peptide è molto concentrato vicino all’oocita e man mano che ci si allontana si trova in

quantità minore. Lo spermatozoo è in grado di riconoscere questo gradiente e di risalirlo,

da una regione a minor concentrazione fino ad una con elevata concentrazione. Specie

diverse di ricci di mare producono specie diverse di chemioattrattivi (es resa).

2. Interazioni ligando♀-recettore♂ dello strato di lectine: il riconoscimento è tra molecole

specie-specifiche poste sulla superficie dei due gameti.

Nello strato gelatinoso dell’oocita è presente uno strato di lectine, molecole con residui

glucidici (zuccheri). Questi zuccheri ramificati sono i ligandi dei recettori presenti sulla

superficie della testa degli spermatozoi.

3. Interazione ligando♂-recettore♀ della membrana di bindine:

I primi due livelli lasciano ancora un margine di errore in quanto il peptide o la composizione

in zuccheri delle lectine, possono essere molto simili tra le specie. Invece del terzo livello sono

responsabili proteine molto complesse che non possono essere equivocate, hanno una

specificità netta.

Reazione acrosomica

[riccio di mare] componenti degli spermatozoi: actina, singole molecole globulari accumulate

tra il nucleo e la testa dello spermatozoo; sulla sommità della testa, contenuta all’interno della

membrana superficiale, è posta la vescicola acrosomica, contenente enzimi litici molto acidi

e aggressivi, in grado di digerire la membrane dell’oocita.

Nella porzione basale della vescicola acrosomica (al suo interno), è presente uno strato di

molecole di bindina.

La matrice extracellulare dell’oocita e quella dell’acrosoma si fondono liberando il contenuto

della vescicola nell’ambiente circostante. Gli enzimi litici proteolizzano le sostanze che

incontrano e si scavano un percorso all’interno dello strato gelatinoso.

In seguito alla fusione, l’actina globulare inizia a formare dei filamenti, che si sovrappongono e

polimerizzano per formare polimeri di actina: la spinta propulsiva dell’actina verso l’alto

permette la protrusione della membrana basale di bindina, che s’innalza formando la nuova

membrana plasmatica di superficie dello spermatozoo.

Nei [mammiferi] la matrice extracellulare è meno densa rispetto a quella del riccio, e

viene attraversata con modesta facilità. La reazione acrosomale avviene nella zona

pellucida, più ampia e densa. Non è necessario il meccanismo di interazione recettore-

ligando della membrana di bindina.

Questa nuova membrana attua meccanismo di riconoscimento specie-specifico tra proteine,

secondo una reazione ligando♂-recettore♀: la bindina è il ligando (spermatozoo) e i recettori

per la bindina si trovano sulla membrana vitellina dell’oocita.

per dimostrare questo meccanismo di riconoscimento.

àEsperimento

I ricercatovi lavorano su due specie indipendenti di riccio di mare, tra cui non è possibile

fecondazione interspecifica.

Hanno riprodotto un ambiente marino con gli oociti di entrambe le specie; qui hanno aggiunto

particelle sintetiche rivestite di bindina. Aggiungendo la bindina di una sola specie, gli oociti di

questa specie si agglutinano (sono tenuti insieme dalla bindina); mentre in quelli della

seconda specie la bindina si lega ma non agglutina gli oociti.

di immunoistochimica per localizzare i recettori della bindina.

àEsperimento

Viene prodotto l’anticorpo primario in coniglio, contro la bindina specifica dell’animale. Su

vetrino, si fa reagire l’anticorpo primario con spermatozoi di maiale, in modo da formare

l’anticorpo secondarie diretto contro la porzione costante. Dell’anticorpo primario.

L’anticorpo secondario è coniugato con un enzima, la perossidasi, che posta in soluzione di

diamminopeptidina, forma un precipitato denso sulla regione dove sono situati i recettori

specifici per la bindina.

I recettori specifici per la bindina sono localizzati tra la membrana