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fecondazione: esempio echinodermi e mammiferi Appunti scolastici Premium

Appunti di Biologia dello sviluppo sulla fecondazione: fecondazione: esempio echinodermi e mammiferi basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Cecconi dell’università degli Studi di Tor Vergata - Uniroma2, Scienze matematiche fisiche e naturali, Corso di laurea in scienze biologiche. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Biologia dello sviluppo docente Prof. F. Cecconi

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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 vitellina e la membrana

plasmatica dell’oocita. Non sono diffusi su tutta la superficie dell’oocita ma sono disposti

solamente in alcune regioni in grado di accettare l’arrivo dello spermatozoo, perché

contengono le molecole importanti per la fusione dei due nuclei dopo la fecondazione. Le

regioni dell’oocita che non presentano i recettori per la bindina non contengono nel

citoplasma le molecole necessarie per la fecondazione.

Fecondazione dei mammiferi

Nei [mammiferi] gli spermatozoi hanno diverse forme, che dipendono dall’apparato

riproduttivo femminile che dovranno attraversare.

Struttura ovulo. [topo]

lo strato del cumulo, formato dalle cellule della corona radiata, ovvero le cellule follicolari

à

che circondavano l’oocita durante l’ovulazione. È uno strato di rivestimento e protezione,

spesso ma non molto denso.

la zona pellucida è più spessa della membrana vitellina del riccio di mare. Si chiama in

à

questo modo perché è traslucida e trasparente.

Lo spermatozoo attraversa facilmente la prima membrana, mentre incontra difficoltà nella

seconda, dove avviene la reazione acrosomale.

SpermatozoiàIl nucleo molto denso e allungato. Non presentano actina e lo strato di

bindina, come nel riccio di mare perché la fecondazione è interna.

Lo spermatozoo prima di fecondare l’uovo va contro a:

1. Traslocazione deve percorrere il tratto genitale, che è molto esteso. La mobilità

à

flagellare è aiutata dall’attività muscolare uterina, attivata durante l’atto sessuale, che

lo spinge verso il tratto genitale.

2. Capacitazione è l’insieme di modificazioni fisiologiche che permettono alla cellula

à

spermatica di essere competente alla fecondazione.

È una competenza transitoria: appena le cellule spermatiche raggiungono l’ampolla

dell’ovidotto, acquisiscono la competenza, ma se si trattengono troppo nei dintorni, la

perdono.

Eventi della capacitazione

1. Modificazione della fluidità della membrana spermatica, nella composizione

lipidica, per permettere la fusione delle membrane dei due gameti.

2. Vengono persi dallo spermatozoo degli ioni potassio che rendono il potenziale

di membrana più negativo: la depolarizzazione permette la fusione delle

membrane. degli ioni potassio.

3. Rimozione di molecole di superficie: esistono molecole di superficie che

bloccano i recettori sulla testa dello spermatozoo. Viene rimosso il blocco

all’interazione con l’oocita per facilitare interazione trai gameti.

4. Fosforilazione proteica estesa: modificazioni post-traduzionali per regolare le

proteine per facilitare l’interazione ligando-recettore.

Anche l’ovulo attua dei meccanismi per favorire la fecondazione interna:

Chemiotassi, operata da fattori presenti nel fluido follicolare, che vengono secreti da

⇒ oociti in grado di essere fecondati (circa la meta’ in condizioni sperimentali).

Iperattivazione: operata da fattori solubili presenti nell’ovidotto, che agevolano la

⇒ traslocazione dello sperma lungo l’ovidotto.

Questi fattori si dispongono secondo gradiente di concentrazione lungo tutto l’apparato

riproduttivo femminile. Sono meccanismi di riconoscimento per garantire che lo spermatozoo

raggiunga oocita.

Livelli di controllo specie-specifica nei vertebrati

I vertebrati con fecondazione interna sono accompagnati da meccanismi di riconoscimento

anatomico;

* nelle specie con fecondazione esterna, si sono evoluzionate tecniche di

accoppiamento che evitano che una specie provi a fecondarne un’altra. Es una gallina

non è attratta dal corteggiamento del pavone.

Una volta che gli spermatozoi sono entrati nel tratto genitale femminile lo devono percorrere

e raggiungere l’oocita.

1. Forse anche nei mammiferi esistono molecole di chemioattrazione, come il peptide

RESACT del riccio di mare: non per necessità di riconoscimento tra specie, ma per attrarre

fisicamente gli spermatozoi all’oocita nel minor tempo possibile nel lungo tratto genitale

femminile. Non sono presenti meccanismi di controllo ligando-recettore;

2. Barriera d’interazione recettore♂-ligando♀: nei mammiferi, le proteine analoghe alla

bindina sono codificate dal gene ZP3 (zona pellucida) e il suo recettore sulla superficie

dello spermatozoo.

per identificare la proteina ZP3

àEsperimento

- Utilizzando la Tecnica del Northern blot: prima di tutto vengono estratti tutti gli mRNA di

ciascun tessuto sminuzzando l’embrione; gli mRNa vengono sottoposti a corsa di elettroforesi;

si localizzano con sonda molecolare specifica gli mRNA della proteina ZP3 per identificarne la

localizzazione: è situato sulla superficie della zona pellucida.

- Gli esperimenti di ibridazione in situ mostrano che l’mRNA del gene ZP3 è espresso in

maggioranza negli oociti, in particolare nei più maturi, pronti all’ovulazione. In questi il gene è

espresso di più perché necessita della proteina sulla zona pellucida in modo da permettere la

fecondazione da parte dello spermatozoo.

Il complesso ZP è di grandi dimensioni, costituito da 3 tipi di proteine:

ZP1. Forma ponti trasversali che tengono insieme le catene filamentose di ZP2 e ZP3.

ZP2 e ZP3 sono catene filamentose che si alternano, tenute insieme da ponti trasversali. Sulla

loro superficie sono presenti residui glucidici, applicati dal golgi durante le modificazione

post-traduzionali della proteina. Sono molto abbondanti su ZP3, la proteina più attiva del

complesso. per studiare il complesso ZP

àEsperimento

- saggio d’inibizione. Si eseguono tre esperimenti in cui mettono a contatto le singole proteine

del complesso con gli spermatozoi. Si tenta una fecondazione in vitro: gli spermatozoi

precedentemente trattati sono ora messi a contatto con l’oocita. La proteina responsabile

dell’interazione ligando-recettore saturerà i recettori degli spermatozoi, inibendo la loro

capacità di fecondare l’oocita.

Con ZP1 purificata — avviene la fecondazione, con un’efficienza di legame spermatozoo-

ovocita del 100%.

Con ZP2 la situazione è simile.

Con ZP3, al contatto degli spermatozoi con la zona pellucida la fecondazione viene inibita.

Con ZP3 senza residui glucidici, la capacità di saturare i recettori e di inibire gli spermatozoi è

parzialeài residui glucidici sono coinvolti nell’interazione recettore-ligando.


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AUTORE

greta.lb

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze biologiche
SSD:
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher greta.lb di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia dello sviluppo e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Tor Vergata - Uniroma2 o del prof Cecconi Francesco.

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