02/05/16 GAMETOGENESI MITOSI E MEIOSI STRUTTURA DELLA CELLULA UOVO

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1 MITOSI E MEIOSI Nella meiosi I si separano i cromosomi omologhi Nella meiosi II si separano i cromatidi fratelli GAMETOGENESI La gametogenesi é quel processo per mezzo del quale, nell embrione in fase di sviluppo, le cellule germinali capostipiti migrano nelle gonadi per moltiplicarsi e diventare gameti maturi: ovuli e spermatozoi. La fusione della cellula uovo e dello spermatozoo dopo l accoppiamento avvia l embriogenesi. Cellula uovo E l unica cellula animale che ha tutto l occorrente per generare un nuovo individuo. Essa é di forma sferica o ovoidale con un diametro di 100 µm nell uomo, di 1-2 µm nelle rane e nei pesci, diversi cm negli uccelli e nei rettili. Una tipica cellula somatica ha invece un diametro di 20 µm. STRUTTURA DELLA CELLULA UOVO Il citoplasma contiene il vitello o tuorlo, ricco di sostanze nutritive, soprattutto lipidi e proteine, contenute nei granuli vitellini. Una caratteristica molto importante della cellula uovo è il rivestimento esterno che nei non-mammiferi si chiama membrana vitellina e nei mammiferi zona pellucida; la funzione è quella di proteggere l'uovo da danni meccanici. Alcune cellule uovo contengono i granuli corticali che liberano il loro contenuto durante la fecondazione. 1

2 OV O G E N E S I Le cellule germinali capostipiti migrano verso le gonadi per diventare ovogoni. Dopo alcune divisioni mitotiche diventano oociti primari. Gli ovociti primari cominciano a formarsi verso il 3 mese dello sviluppo fetale. Alla nascita essi sono ca. 2 milioni. Queste cellule subiscono la I divisione meiotica come ovocita primario e nei mammiferi rimangono nella profase della I divisione meiotica per diversi anni fino a che non si raggiunge la maturità sessuale. Alla pubertà gli ovociti primari sono circa (da 1-2 milioni che erano alla nascita) e sotto l'influenza ormonale, maturano uno ogni 28 giorni (ciclo mestruale) per tutto il periodo che va dalla pubertà alla menopausa (45-50 anni). Di questi circa 400 arrivano alla completa maturazione. Il resto degli ovociti continuano a degenerare per tutta la vita riproduttiva. La I divisione meiotica dell'ovocita primario produce un ovocita secondario e un globulo polare. Appena un ovocita primario é pronto a completare la Meiosi si dissolve la membrana nucleare e i cromosomi si dirigono verso la membrana cellulare. Il nucleo si divide e il citoplasma forma una protuberanza. Metà dei cromosomi si dirige verso questa protuberanza che darà origine al primo globulo polare e il resto della cellula costituisce l'ovocita secondario. La I divisione meiotica si completa poche ore prima dell'ovulazione (cioé della liberazione dell'ovocita dalle ovaie). L ovocita secondario va incontro alla II divisione meiotica e si ferma in metafase II fino alla fecondazione. L oocita secondario abbandona l ovaio diretto verso l ovidotto, fermo allo stadio della metafase II. Solo in seguito alla (eventuale) fecondazione si completa la II divisione meiotica e si forma anche il II globulo polare. Questa divisione ineguale ha il vantaggio di far passare quasi tutto il materiale di riserva accumulato nell'ovocita alla cellula uovo matura. O V O G E N E S I Per ovogenesi s intende lo sviluppo della cellula-uovo nell'apparato genitale femminile, che é costituito, fra l'altro, dalle ovaie (nelle quali vengono prodotti gli ovociti) e dall'utero r i v e s t i t o internamente dall'endometrio nel quale s'impianta l'uovo fecondato. L ovulo durante lo sviluppo è detto ovocita. Esso si trasforma in cellula-uovo, appunto, nel processo di ovogenesi che comprende delle mitosi e la meiosi con la I divisione meiotica e la II divisione meiotica. 3 mese vita fetale alla nascita bloccati in PROFASE Alla pubertà Poche ore prima dell ovulazione Ovocita secondario rimane in METAFASE II fino alla fecondazione Solo 400 arrivano a maturazione in tutta la vita OOGENESI 1 2 Una cellula somatica (10-20 µm) impiega 24 ore per crescere e prepararsi alla divisione cellulare. In proporzione una cellula uovo del diametro di 1000 µm e più dovrebbe impiegare un tempo molto maggiore di quello effettivamente impiegato. 1 2 Se ciò non avviene é perché altre cellule cooperano alla crescita e sono le cellule nutrici (presenti in alcuni invertebrati) e le cellule follicolari (o cellule della granulosa). LE CELLULE DELLA GRANULOSA PRODUCONO ESTROGENI (estradiolo principalmente) E UN LIQUIDO che crea intorno all oocita in maturazione una cavità: ANTRO. 2

3 02/05/16 In molti vertebrati la maturazione dell ovocita avviene ad opera di ormoni liberati dall ipofisi: le gonadotropine. Ogni ovocita si sviluppa all'interno del follicolo primario (ovocita circondato da un singolo strato di cellule follicolari) I follicoli primari si trovano vicino alla superficie dell'ovaio e possono crescere e trasformarsi in follicoli in via di sviluppo fino a diventare i cosiddetti follicoli antrali, sotto l azione di determinati ormoni (soprattutto l ormone stimolante il follicolo, FSH ed estrogeni). La zona pellucida (membrana di natura glicoproteica) separa l oocita in sviluppo dalle cellule follicolari I follicoli in via di sviluppo continuando a crescere o degenerano o liberano l ovocita secondario con l ovulazione. Una volta al mese, verso la metà del ciclo mestruale, viene secreto l ormone luteinizzante (LH) che accelera la crescita di follicoli e di questi uno solo maturerà e libererà l ovocita secondario che potrà essere fecondato mentre gli altri regrediscono. Dopo che l'ovocita secondario é stato liberato dal follicolo (ovulazione), le restanti cellule del follicolo formano il corpo luteo che secerne progesterone ed altri ormoni. Se la cellula uovo matura non é fecondata il corpo luteo viene riassorbito in circa 2 settimane. Se invece la cellula uovo viene fecondata il corpo luteo rimane attivo (continua cioé a produrre progesterone ed altri ormoni) per circa 3 mesi. Abbandonato il follicolo l'ovocita inizia il suo viaggio nell'ovidotto e ciò avviene una volta al mese. Nell'ovidotto l'ovocita rimane circa 3 giorni e la sua capacità di essere fecondato nell'ovidotto é di circa 36 ore. Se viene fecondato esso s'impianta nell'endometrio 3-4 giorni dopo aver raggiunto l'utero e 6-7 giorni dopo essere stato fecondato. Il percorso compiuto dall ovocita nell ovidotto è illustrato nella seguente figura: 60h 36h 6g dopo la fecondazione 3

4 02/05/16 La fecondazione comporta: una modificazione della superficie della membrana esterna per impedire l'ingresso di altri spermatozoi; l'attivazione metabolica dell'uovo; l'introduzione del materiale genetico dello spermatozoo; la segmentazione. Se la cellula uovo non viene fecondata muore e viene espulsa insieme con il rivestimento dell'endometrio con le mestruazioni. Dopo 36 ore dalla fecondazione, l'uovo si divide in due - dopo 60 ore in quattro - dopo tre giorni in otto cellule e così via e intanto continua ad avanzare sempre nell'ovidotto. SPERMATOGENESI Lo spermatozoo é una cellula molto allungata costituita da una testa, una regione intermedia e una coda. Il DNA del nucleo é fortemente addensato, inattivo e privo di istoni sostituiti da altre proteine molto più basiche (ricche soprattutto di arginina) dette protammine. TESTA Quasi tutta la sua massa é occupata dal nucleo aploide e una parte abbastanza limitata dalla vescicola acrosomiale, ricca di enzimi idrolitici (tra cui la ialuronidasi e l'acrosina). Il segmento intermedio é costituito da una guaina di mitocondri fortemente modificati (ad es. negli spermi di farfalla é difficile identificarli) e da nessuno, uno o due centrioli, da uno solo dei quali, chiamato corpo basale, si originano i microtubuli della coda. Nella coda i microtubuli assumono il tipico sistema dei flagelli (2 singoli al centro e 9 doppi in circolo). 4

5 La spermatogenesi o spermiogenesi avviene nell'apparato riproduttore maschile (testicoli). I testicoli sono costituiti da un gran numero di tubuli seminiferi dove avviene la spermatogenesi. Gli spermatozoi derivano da cellule germinali immature chiamate spermatogoni che si trovano nel perimetro esterno dei tubuli seminiferi. Alcuni di essi si differenziano in spermatociti primari che entrano nella prima profase meiotica dove i cromosomi appaiati subiscono il crossing-over e vanno poi alla I divisione meiotica per dare due spermatociti secondari contenente ciascuno 22 cromosomi più un cromosoma X o Y con 2 cromatidi fratelli ognuno. Alla II divisione meiotica ognuno dà luogo a quattro spermatidi con un corredo cromosomico aploide. Essi passano nell epididimo e maturano ulteriormente. SPERMATOGENESI Differenza meiosi nella spermatogenesi e ovogenesi I risultati sono molto diversi perché mentre nel maschio da ogni spermatocita primario si formano quattro spermatidi che si differenzieranno a spermatozoi, nella femmina la meiosi porterà alla formazione di una sola cellula uovo e di due-tre globuli polari (che degenerano). 5

6 02/05/16 Determinazione del sesso Determinazione del sesso XX o XY CROMOSOMA X: grande, con?ene il 6% del DNA totale. 300 geni CROMOSOMA Y: più piccolo, dimensioni variabili a seconda della quan?tà di eterocroma?na. 26 geni Il sesso maschile è determinato dalla presenza del cromosoma Y temperature-dependent sex determina8on (TSD), and gene8c sex determina8on (GSD) Il Cromosoma X Il cromosoma di X con?ene cen?naia dei geni che non hanno a che fare diremamente con il sesso. L'eredità di ques? geni segue specifiche regole, InfaQ: I maschi hanno un unico cromosoma X Quasi tuq i geni dell X non hanno un gene corrispondente nell Y TuQ i geni sull X, anche se recessivi nelle femmine, saranno espressi nei maschi. Mammiferi: Inattivazione Cromosoma X Nel 1961 Mary Lyon propose che nei mammiferi, la dose di prodotti genici sia identica nei maschi e nelle femmine inattivando casualmente uno dei due cromosomi X nelle femmine. Il cromosoma X inattivo è il corpo di Barr. Questo meccanismo di compensazione genica è spesso chiamato l ipotesi di Mary Lyon. Mammiferi: Inattivazione Cromosoma X Si sono evolu? meccanismi per compensare la differenza di dosaggio genico del cromosoma X, presente in 2 copie nelle femmine e in 1 copia nei maschi I mammiferi realizzano la compensazione di dose del cromosoma amraverso il meccanismo di inaqvazione dell X, chiamato anche lyonizazzione. Mary Lyon è stata la prima a suggerire questo meccanismo Mammiferi: Inattivazione Cromosoma X Il numero di corpi di Barr varia con il numero di cromosomi X XX Un corpo di Barr XXX Due corpi di Barr 6

7 Mammiferi: Inattivazione Cromosoma X 2 cromosomi X nelle donne, 1 solo negli uomini? 1. il cromosoma X raddoppia l espressione di tuq i geni contenu?, cioè si produce 2 volte più RNA 2. nelle femmine uno dei due cromosomi X è inaqvato casualmente in ciascuna cellula allo stadio di blastocis? ERRORI DELLA MEIOSI Il fenomeno della non-disgiunzione porta a gameti con un cromosoma in più (es. sindrome di Down) Incidenza: circa 1/1000 nati vivi trisomia 21 Down anomalie cromosomiche riscontrate Trisomia 21 (Sindromre di Down casi in Italia Anomalia mosaicism altre t t21;22 t21;21 t15;21 t13;21 t14;21 free T Numero DSCR D21S ETS MX1 p q Neurologici : Ritardo mentale 100% Alzheimer dopo i 35anni 100% Ipotonia muscolare 100% Bassa statura 70% HC21 7

8 Sindrome di Klinefelter (47,XXY) 1:900-1:600 maschi Il 50% delle gravidanze giunge a termine Feno?po maschile CaraMeris?che principali: Statura alta Ipogonadismo, bassi livelli di testosterone, mancata produzione di spermatozoi (azoospermia) e quindi sterilità Ginecomas?a Sia l intelligenza sia l amesa di vita sono quasi normali Sindrome di Klinefelter (47,XXY) Il Klinefelter? 1:900-1:600 maschi Le regioni PAR presen8 sui cromosomi sessuali contengono geni che non sono inagva8, perché il doppio dosaggio è assicurato comunque 1. Nel Klinefelter (XXY) uno dei due cromosomi X è inaqvato casualmente in ciascuna cellula allo stadio di blastocis? 2. Quindi il dosaggio sarebbe mantenuto PAR1 ha 24 geni, PAR2 ha solo 4 geni Il gene SHOX Short stature HOmeoboX-containing Mutazioni o delezioni del gene SHOX nella regione PAR1 causa ritardo di crescita e bassa statura. La bassa statura di donne con sindrome di Turner Syndrome (X0) è il risultato di una sola copia di SHOX (ma anche il quarto metacarpo corto) La maggiore statura nel Klinefelter (XXY) e nella tripla X (XXX) potrebbe essere il risultato di 3 copie di SHOX Trisomia X (47,XXX) 1:1.200 Il 70% delle gravidanze giunge a termine Errore nella disgiunzione materna e correla con l età materna CaraMeris?che principali: Statura alta Fer?lità normale, irregolarità ciclo Sia l intelligenza sia l amesa di vita sono normali 8

9 Maschio (47,XYY) 1:1.000 maschi Feno?po maschile CaraMeris?che principali: Statura alta Fer?lità normale Non vi è correlazione con l età paterna Sia l intelligenza sia l amesa di vita sono perfemamente normali Monosomia X (45,X0) Turner Prende il nome dall endocrinologo Henry Turner che la descrisse nel 1938 La sindrome di Turner (TS) definisce un complesso feno?po umano femminile, dovuto a completa o parziale assenza del secondo cromosoma sessuale Dipende da un errore nella spermatogenesi nell 80% dei casi e non correla con l età dei genitori Un precedente figlio con TS non aumenta il rischio riproduqvo previsto per una coppia di pari età Monosomia X (45,X0) Turner È l unica monosomia compa?bile con la vita, ma il 98% di tuq i fe? monosomici TS va incontro ad aborto spontaneo L incidenza negli abor? è circa il 7-10%, mentre alla nascita è 1/2500 femmine. Non è chiaro perché il cario?po 45, X0 sia letale in utero ed invece compa?bile con la sopravvivenza postnatale La vera monosomia del cromosoma X è responsabile del 45% dei casi TS; gli altri hanno mosaicismo (45, X0/46, XX) e/o un anormale cromosoma X o Y Un basso livello di mosaicismo soma?co Turner, inferiore al 2%, è di normale riscontro nella popolazione Monosomia X (45,X0) Turner la menopausa precede il menarca Le ovaie sono allungate e formate da tessuto stromale privo di follicoli:gli ooci? sono spesso anda? in apoptosi prima dei 2 anni di vita L insufficienza ovarica prepuberale porta ad amenorrea primaria, sterilità e carenza di estrogeni In meno del 10% dei casi, la pubertà può verificarsi e sono possibili gravidanze con un aumentato rischio di perdita fetale Anche in rapporto all eterogeneità del geno?po, il feno?po si manifesta in modo molto variabile triploidia Frequenza alla nascita = 1/ Frequenza negli abor7 = 1/14 Cario?po 69,XXY 57% Cario?po 69,XXX 40% Cario?po 69,XYY 3% 9

10 Mosaicismo, quando il cambiamento avviene dopo che si è formato lo zigote 47,XXY/46,XY Traslocazioni robertsoniane (rob) rob coinvolgono i cromosomi acrocentrici 13, 14, 15, 21 e 22 nessuna regione cromosomica è assente, perché ques? contengono un braccio corto privo di geni che può risultare perduto con la fusione dei bracci q di due cromosomi acrocentrici La più frequente traslocazione Robertsoniana è la rob(13q14q) che rappresenta il 75% di tume le rob segue poi la rob(14q21q) e la rob(21q21q) si formano in genere durante la meiosi femminile e comportano infer?lità maschile o abor?vità ripetuta. Percentuale alla nascita di figli con cario8po sbilanciato da genitori con traslocazione robertsoniana t(13;14) M=F 1% t(14;21) F 15% M 2% t(21;22) F 10% M 5% t(21;21) M=F 100% Inversioni Le inversioni sono rare (meno di 1 caso su 1000) e a volte difficili da memere in evidenza Possono essere semplici quando comprendono due pun? di romura su di un singolo cromosoma Sono pericentriche quando il segmento inver?to con?ene il centromero (es: 46, XX inv(3)p25q21) Le inversioni pericentriche dei cromosomi 1, 9, 16 e Y sono eteromorfismi citogene?ci di normale riscontro in soggeq sani Le inversioni sono deme paracentriche se confinate ad uno dei due bracci (es: 46,XX. Inv(11)q21q23) L eterozigote per un inversione è un soggemo normale. principali sindromi da delezione LOCALIZZAZIONE SOGGETTI CON SINDROME CROMOSOMICA MICRODELEZIONE Prader Willi/Angelman 15q % Williams 7q % DiGeorge/Velocardiofacciale 22q % Smith-Magenis 17p % Miller-Dieker 17p % L IMPRINTING DURANTE LA GAMETOGENESI La metiltrasferasi de novo rinnova l imprinting ad ogni generazione : quindi, durante la gametogenesi, l'imprinting viene cancellato e ripristinato successivamente in base al sesso del soggetto Il gene segue un imprinting paterno Femmina entrambi i geni che trasmette alla progenie NON saranno imprinted (entrambe le copie saranno attive) Maschio saranno imprinted entrambe le copie (entrambe NON funzionanti) 10

11 02/05/16 LA GENETICA DELLE MALATTIE DI E DI Le due malattie sono di solito causate da una microdelezione che colpisce il braccio lungo del cromosoma 15 ma, mentre nella PWS il cromosoma colpito è quello di origine paterna, nella AS è quello di origine materna. Il fatto che le due malattie siano clinicamente molto diverse è imputabile al fatto che i geni presenti in quella stessa regione genomica La mancanza di un imprinting genetico corretto che coinvolge i geni del cromosoma 15 causa SINDROME DI ANGELMAN SINDROME DI PRADER-WILLI Due sindromi complesse che influenzano lo stato ormonale, il metabolismo e la capacità di movimento. Delezioni di certe regioni cromosomiche causano un fenotipo differente se presenti sul cromosoma paterno o materno. Sindrome di Angelman sono espressi diversamente nei cromosomi ereditati dall uno o dall altro genitore. Mentre la AS è causata dalla mancata espressione del solo gene UBE3A, la PWS è causata dalla mancata espressione di più geni. DiGeorge/velocardiofacciale La sindrome di DiGeorge del22q11.2 è la più frequente sindrome da microdelezione, con un incidenza di 1 su na? La delezione comprende 3Mb ed almeno 30 geni Cromosoma materno Cromosoma paterno Sindrome di Prader-Willi FECONDAZIONE FECONDAZIONE La fecondazione é la fusione del gamete maschile con quello femminile ed avviene normalmente tra organismi della stessa specie. La fecondazione tra specie diverse, laddove é possibile, porta alla formazione di un individuo ibrido che é sterile perché i cromosomi sessuali non si appaiono alla Meiosi. TuMavia, quando un individuo sterile raddoppia il contenuto dei cromosomi può generare un individuo fer?le perché i cromosomi sessuali si appaiano alla Meiosi; quest'ul?mo é un caso di poliploidia. 11

12 N e g l i a n fi b i e n e i p e s c i l a FECONDAZIONE é ESTERNA, mentre nei reqli, negli uccelli, nei mammiferi monotremi, marsupiali e placenta? é INTERNA. Con la fecondazione il nucleo della cellula uovo e quello dello spermatozoo si fondono per formare il genoma di un nuovo organismo. I principali studi sulla fecondazione sono sta? condoq sul riccio di mare la cui femmina possiede 10 7 cellule uovo e il maschio spermatozoi. Inoltre ha una fecondazione esterna, più facile da studiare. Nella maggior parte degli animali la fecondazione comprende vari passaggi: l'avvicinamento dello spermatozoo alla cellula uovo; il legame dello spermatozoo alla membrana della cellula uovo; la penetrazione dei rives?men? dell'uovo da parte dello spermatozoo; la fusione della membrana dello spermatozoo con quello dell'uovo e l iniezione del materiale del nucleo dello spermatozoo nel citoplasma dell'uovo; l'aqvazione del citoplasma dell'uovo con rilascio dei granuli cor?cali e blocco dell'entrata di altri spermatozoi; la trasformazione del nucleo dello spermatozoo in pronucleo maschile; la fusione del pronucleo maschile con quello femminile. FECONDAZIONE - RICONOSCIMENTO A DISTANZA CHEMIOTASSI Avvicinamento alla cellula uovo ed aumento della mo?lità dello spermatozoo MECCANISMI Interazione ligando-recemore Trasduzione del segnale AQvazione dineina Aumento metabolismo ossida?vo La fecondazione inizia nel momento in cui la testa dello spermatozoo viene in contamo con il rives?mento gela?noso della cellula uovo e inizia così la reazione acrosomiale con liberazione degli enzimi idroli?ci e di altre proteine, per romura della vescicola acrosomiale, seguita da un intensa polimerizzazione di ac?na (processo acrosomiale, non presente nei mammiferi); gli enzimi idroli?ci perforano la membrana vitellina consentendo al nucleo dello spermatozoo di entrare nella cellula uovo. La reazione acrosomiale é scatenata dal legame di una proteina dello spermatozoo ad un polisaccaride del rivestimento gelatinoso. Ne consegue un ingresso di Ca ++ e l innalzamento del ph nella testa dello spermatozoo. Ciò induce una liberazione del contenuto della vescicola acrosomiale e la formazione del processo acrosomiale. 12

13 Lo spermatozoo, una volta superato il rives?mento gela?noso può legarsi all'involucro vitellino (o alla zona pellucida) perché una sua proteina la bindina si lega ai recemori della bindina sulla membrana vitellina dell'uovo. Tale legame é stremamente specie-specifico. Riconoscimento specifico spermatozoo -polisaccaride del rives?mento gela?noso Quindi ingresso Ca++ nello spermatozoo, Liberazione contenuto vescicola acrosomiale e polimerizzazione ac?na Se la fusione della cellula uovo avviene con più di uno spermatozoo si parla di polispermia. Una volta che il nucleo di un solo spermatozoo sta penetrando all interno, la cellula uovo aqva il proprio programma di sviluppo e diventa impenetrabile agli altri spermatozoi evitando la polispermia. ATTIVAZIONE DELL UOVO Aumento aqvità metaboliche (sintesi proteica, metabolismo ossida?vo) Cambiamen? strumurali Completamento della meiosi L ATTIVAZIONE DELLA CELLULA UOVO è dovuta alle seguen? variazioni ioniche: 1. aumento della permeabilità al Na+ che provoca una rapida depolarizzazione della membrana plasma?ca dell'uovo; 2. liberazione del Ca ++ intracellulare sequestrato nel citosol; 3. entrata di Na + ed uscita di H + con innalzamento del ph intracellulare. 13

14 LA DEPOLARIZZAZIONE DELLA MEMBRANA PLASMATICA dell'uovo probabilmente induce una variazione conformazionale e INATTIVAZIONE DI PROTEINE RECETTRICI PER LO SPERMATOZOO. Tale reazione é definita BLOCCO RAPIDO CONTRO LA POLISPERMIA. Contro la polispermia agisce nei mammiferi un secondo meccanismo definito blocco lento contro la polispermia o reazione cor?cale. Gli enzimi dei granuli cor?cali libera? tra la membrana plasma?ca e quella vitellina a causa dell aumento della concentrazione citosolica di Ca ++ causano: 1) indurimento della membrana vitellina (dema ora membrana di fecondazione), alla quale gli spermatozoi non possono legarsi; 2) Rimozione dei recemori per la bindina e delle proteine che uniscono la membrana plasma?ca a quella vitellina; 3) Aumento di solu? tra membrana plasma?ca e vitellina, viene quindi richiamata acqua che allontana ulteriormente la membrana vitellina da quella plasma?ca. In alcuni animali comprenden? reqli, uccelli e inseq, il blocco della polispermia non é così efficace come nel riccio di mare, anzi nella cellula uovo penetrano i nuclei di diversi spermatozoi, però uno solo di essi si fonde con il nucleo della cellula uovo. Nei mammiferi il meccanismo che impedisce la polispermia é più complicato e ancora in gran parte sconosciuto. Il nucleo dello spermatozoo inglobato dall'uovo perde l'involucro nucleare cambiando la sua strumura e trasformandosi in pronucleo maschile (nucleo aploide). PRONUCLEO MASCHILE: Dissoluzione dell involucro nucleare Sos?tuzione proteine istoniche (protammine) con quelle dell uovo (istoni) Riarrangiamento della croma?na in forma più lassa Ricos?tuzione della membrana nucleare 14

15 Il nucleo della cellula uovo forma il pronucleo femminile terminando la meiosi II con la liberazione del II globulo polare I due pronuclei compiono un movimento di avvicinamento. Nel riccio di mare essi si fondono completamente a formare lo ZIGOTE prima della divisione Mitotica che segue la fecondazione. Durante la fecondazione, si determina anche il sesso dell organismo che sarà generato. Gli spermatozoi donano alla cellula uovo anche i due centrioli. Dai centrioli si assembla una strumura a raggiera di microtubuli (l aster sperma?co) che guida l avvicinamento e la fusione dei due pronuclei. Mentre il nucleo sperma?co si trasforma in pronucleo maschile Nei mammiferi ci sono alcune differenze: 1) Non abbiamo una cellula uovo ma un ovocita secondario che completa la meiosi solo in seguito alla fecondazione liberando un globulo polare 2) Gli spermatozoi non possono fecondare l ovocita se prima non hanno subito un processo di maturazione demo CAPACITAZIONE a carico di secrezioni presen? nell apparato genitale femminile CAPACITAZIONE (mammiferi) Aumento della mo?lità dello spermatozoo (rimozione del colesterolo dalla membrana plasma?ca) Acquisizione della capacità di riconoscere l uovo e di effemuare la reazione acrosomiale (esposizione di recemori che riconoscono specifiche proteine nella zona pellucida dell uovo) MECCANISMI Ricezione di un segnale Modificazioni nella composizione della membrana plasma?ca NEI MAMMIFERI 3) Lo spermatozoo si lega ad una glicoproteina (chiamata nel topo ZP3) della zona pellucida (non membrana vitellina); è questo legame che determina la fecondazione specie-specifica 4) Le molecole di riconoscimento sono situate sulla membrana plasma?ca dello spermatozoo e non su quella acrosomiale 5) In seguito al legame vi è una reazione acrosomiale ma non un processo acrosomiale 6) Dopo il nucleo anche il resto dello spermatozoo (ad eccezione della coda) entra nell'uovo il cui citoplasma ingloba gli organelli citoplasmatici dello spermio. 7) Non vi è un blocco rapido contro la polispermia ( a causa del numero ridotto di spermatozoi che arriva all uovo, circa 200) ma solo uno lento (reazione corticale con disattivazione di ZP3) 8) I centrioli sono donati dalla cellula uovo e non dallo spermatozoo 9) I due pronuclei avvicinatisi non si fondono finché le membrane nucleari non si sono dissolte; i pronuclei entrano in mitosi e si fondono durante la metafase preparandosi alla prima divisione cellulare dello zigote. 15