Bei der Befruchtung verschmelzen Zellen. Düngung. Bei der Befruchtung handelt es sich um den Prozess der Verschmelzung männlicher und weiblicher Gameten, der zur Bildung einer Zygote führt. Doppelte Düngung von Blütenpflanzen

Die Befruchtung, der erste Moment der Entstehung einer neuen genetischen Individualität, ist der Prozess der Kombination weiblicher und männlicher Gameten.

Durch die Befruchtung entsteht ein einzelliger Embryo mit einem diploiden Chromosomensatz und eine Kette von Ereignissen wird aktiviert, die der Entwicklung des Organismus zugrunde liegen.

Die biologische Bedeutung der Befruchtung ist enorm: Als Voraussetzung für die Entwicklung einer neuen Individualität ist sie zugleich Bedingung für den Fortbestand des Lebens und die Evolution der Art.

Es ist zu betonen, dass die Befruchtung kein einmaliger Vorgang ist, sondern ein Prozess, der mehr oder weniger lange dauert. Dabei handelt es sich um einen mehrstufigen Prozess, der folgende Phasen unterscheidet: Anziehung der Spermien durch die Eizelle, Bindung der Gameten und schließlich Verschmelzung männlicher und weiblicher Fortpflanzungszellen. In der wissenschaftlichen Literatur werden Ereignisse im Zusammenhang mit der Konvergenz von Gameten manchmal als Insemination bezeichnet, wobei zwischen äußerer und innerer Befruchtung unterschieden wird, je nachdem, ob männliche Fortpflanzungszellen in die Umwelt oder in die weiblichen Genitalien freigesetzt werden. Die äußere Befruchtung ist typisch für Tiere, die in Gewässern leben. Die innere Befruchtung ist hauptsächlich für Landtiere charakteristisch, obwohl sie bei Bewohnern der Wasserwelt recht häufig vorkommt. Die Befruchtung kann frei erfolgen, wobei alle Bereiche der Eizelle für Spermien zugänglich sind, sie kann aber auch eingeschränkt sein, wenn sich auf der Oberfläche der Eizelle eine dichte Membran mit einer Mikropyle befindet. Bei der inneren Befruchtung werden bei einer Reihe von Tieren männliche Gameten in Form auf weibliche übertragen Spermatophoren, spezielle Kapseln mit Sperma. Spermatophoren werden zunächst in die Umwelt abgegeben und dann auf die eine oder andere Weise in den Fortpflanzungstrakt der Frau übertragen.

Die Verbindung der Gameten bestimmt die Möglichkeit Karyogamie oder Kernfusion. Dank der Karyogamie kommt es zur Vereinigung väterlicher und mütterlicher Chromosomen, was zur Bildung des Genoms eines neuen Individuums führt. Durch die Verschmelzung der Gameten entsteht eine diploide Zygote, die Fähigkeit zur DNA-Replikation wird wiederhergestellt und die Vorbereitung auf Spaltungsteilungen beginnt. Die Mechanismen der Eiaktivierung für die Entwicklung sind relativ autonom. Ihr Einschluss kann zusätzlich zur Befruchtung erfolgen, die beispielsweise bei der natürlichen oder künstlichen Jungfernentwicklung erfolgt, oder Parthenogenese.

Das Interesse am Problem der Befruchtung geht weit über den Rahmen der Embryologie selbst hinaus. Die Gametenfusion ist ein erfolgreich genutztes Modell zur Untersuchung der feinen molekularen und zellulären Mechanismen spezifischer Zellmembraninteraktionen; zum Lernen molekulare Basis Aktivierung des Stoffwechsels und Proliferation somatischer Zellen. Es ist auch von allgemeinem biologischem Interesse, dass die Befruchtung ein sinnvoller und vielleicht auch wichtigerer Faktor ist. einzigartiges Beispiel vollständige Umkehrung der Zelldifferenzierung. Tatsächlich sind hochspezialisierte Keimzellen nicht in der Lage, sich selbst zu reproduzieren. Sie sind haploid und können sich nicht teilen. Nach der Fusion verwandeln sie sich jedoch in eine totipotente Zelle, die als Quelle für die Bildung aller einem bestimmten Organismus innewohnenden Zelltypen dient.

Die Geschichte der Entdeckung der Befruchtung liegt im Nebel der Zeit. Auf jeden Fall bewies der italienische Naturforscher Abt Lazzaro Spallanzani (1729-1799) im 18. Jahrhundert experimentell, dass die Befruchtung von der Anwesenheit von Spermien abhängt, und führte zum ersten Mal eine künstliche Befruchtung von Froscheiern durch, indem er sie mit gewonnenen Spermien vermischte die Hoden. Dennoch blieb die Bedeutung der in diesem Fall ablaufenden Ereignisse fast bis zum letzten Viertel des 19. Jahrhunderts unklar, als Oscar Hertwig (1849-1922) Ende der 1870er Jahre bei der Untersuchung der Befruchtung bei Seeigeln zu dem Schluss kam, dass die Essenz von Dieser Prozess ist die Verschmelzung von Keimzellenkernen. Zusammen mit den Werken des Belgiers Eduard van Beneden (1883, Fadenwurm), des deutschen Wissenschaftlers Theodor Boveri (1887, Fadenwurm) und des Schweizer Zoologen Hermann Fohl (1887, Seestern) Die Forschungen von O. Hertwig legten den Grundstein für moderne Vorstellungen von der Befruchtung. Es sollte betont werden, dass diese Arbeiten als starke Grundlage für die Annahme dienten, dass der Zellkern Träger erblicher Eigenschaften ist. Es war T. Boveri (1862-1915), der in einer Reihe brillanter zytologischer Studien Ende der 1880er Jahre die Theorie der Chromosomenindividualität untermauerte und die Grundlagen der Zytogenetik schuf.

Bald nachdem das Wesen der Befruchtung aufgeklärt war, konzentrierten sich die Forscher auf die Mechanismen, die diesem Prozess zugrunde liegen. Dieser Forschungsbereich ist auch heute noch relevant. Die Federführung bei der Entwicklung der Befruchtungstheorie liegt beim amerikanischen Forscher Frank Lilly (1862-1915). Als Lilly die Eigenschaften von „Eiwasser“ untersuchte, also Meerwasser, in dem sich seit einiger Zeit unbefruchtete Eier des Seeigels Arbacia oder des Polychaeten Nereis befanden, entdeckte sie, dass aus den Eiern eine Substanz freigesetzt wurde, die dazu in der Lage war Spermien zu Klumpen zusammenkleben. Es stellte sich heraus, dass die beobachtete Agglutination artspezifisch war, und Lilly nannte den von der unbefruchteten Eizelle abgesonderten Agglutinationsfaktor Befruchtungssubstanz oder „Befruchtungssubstanz“. Düngemittel(von der englischen Befruchtung – Befruchtung). Der Kern von Lillys Befruchtungstheorie ist die Erkenntnis, dass sich in der peripheren Region der Eizelle Fertilisin befindet, das eine Affinität zu den Oberflächenrezeptoren von Spermien aufweist (Sperma-Antifertilisin). Dank dieser Affinität bindet Fertilizin laut Lilly Spermien. Um jedoch Universalität zu beanspruchen und nicht nur den Mechanismus der Gametenvereinigung, sondern auch die Gründe für die Spermienagglutination, die Möglichkeit der Verhinderung von Polyspermie, die hohe Spezifität des Befruchtungsprozesses usw. zu erklären, benötigte die Fertilizin-Theorie zahlreiche Annahmen das Joch, an dem es schließlich ausstarb.

Bereits im Zuge früher Studien zur Befruchtung entstand die Idee von Gamonen – Substanzen, die für die Aktivierung oder Blockierung einzelner Befruchtungsstadien sorgen. Entsprechend ihrer Herkunft unterschieden sie Gynogamone, die von Eiern abgesondert werden, und Androgamone, die von männlichen Fortpflanzungszellen produziert werden. Daher wurde angenommen, dass Gynogamon 1, das aus der Eizelle diffundiert, die Bewegung der Spermien aktiviert und die Wirkung von Androgamon 1 überwindet, das die Bewegung der Spermien hemmt. Gynogamon 2 ist ein Synonym für Fertilisin und Androgamon 2 ist ein Spermien-Antifertilisin.

In den fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts wurde die Idee der Wechselwirkung von Fertilisin mit Antifertilisin in die Hypothese der spezifischen Phagozytose umgewandelt. Nach diesem Konzept sorgt das Vorhandensein interagierender Moleküle auf der Oberfläche der Eizelle und des Spermas für eine komplementäre Reißverschlussreaktion, die die Aufnahme des Spermas in die Eizelle ermöglicht.

Trotz einer gewissen Spekulation spielten diese und viele andere ähnliche Hypothesen über die Mechanismen der Interaktion zwischen Spermien und Eizellen eine positive Rolle, indem sie erstens die Existenz einer ganzen Familie spezifischer Moleküle auf der Oberfläche interagierender Gameten enthüllten und zweitens eine systematische Entwicklung initiierten Erforschung der Natur dieser Moleküle.

Die zweite Hälfte des letzten Jahrhunderts war die Blütezeit der ultrastrukturellen und molekularbiologischen Forschung, die eine Vielzahl spezifischer Formen der zellulären Interaktion während der Befruchtung enthüllte. Es wurde klar, dass die universelle Befruchtungstheorie, wenn sie überhaupt existieren kann, nur eine Sammlung einiger der meisten davon ist allgemeine Grundsätze Organisation dieses Prozesses.

Die spezifischen Mechanismen der Befruchtung hängen von vielen Faktoren ab. Es genügt, über die Einzigartigkeit der Befruchtung bei Tieren mit äußerer und innerer Befruchtung zu sagen. Offensichtlich sind gewisse Unterschiede im Befruchtungsprozess auch darauf zurückzuführen, dass das Eindringen von Spermien in die Eizelle bei verschiedenen Tieren in unterschiedlichen Stadien der Oogenese erfolgt. Bei vielen Ringelwürmern, Weichtieren, Nematoden und Krebstieren dringen Spermien im Prophase-Stadium in Eizellen erster Ordnung ein. Bei anderen Ringelwürmern, Weichtieren und Insekten – im Metaphasestadium der primären Eizelle. Bei vielen Wirbeltieren erfolgt die Befruchtung im Metaphasestadium der sekundären Eizelle. Bei einigen Darmtieren und Seeigeln erfolgt die Befruchtung im Stadium einer reifen Eizelle nach Abschluss der Reifungsteilungen und der Freisetzung von Richtungs- oder Reduktionskörperchen. Abschließend muss man sich an die Vielfalt der Spermienarten erinnern, darunter Flagellenformen und Spermien ohne Flagellen (z. B. amöboide Spermiennematoden), mit und ohne Akrosom, mit und ohne akrosomalen Faden. Natürlich unterscheiden sich in jedem dieser Fälle die spezifischen Mechanismen, die die subtile Interaktion zwischen Keimzellen gewährleisten.

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Die Essenz des Befruchtungsprozesses

Definition 1

Düngung ist der Prozess der Verschmelzung einer männlichen Fortpflanzungszelle (Sperma) mit einer weiblichen Fortpflanzungszelle (Eizelle), der zur Bildung einer Zygote führt.

Das Wesen und die Bedeutung dieses Phänomens ist die Kombination der Erbinformationen zweier Zellen (zweier Organismen) in einer Zelle.

Gameten haben einen haploiden Chromosomensatz. Und als Ergebnis ihrer Verschmelzung entsteht eine diploide Zygote, die die Hälfte der Informationen von einem Elternteil und die andere Hälfte vom zweiten Elternteil trägt. Dies erhöht den Diversitätsgrad des Gensatzes im Genotyp und führt zu einer erhöhten Variabilität.

Befruchtung bei Tieren

Bei Tieren kann die Befruchtung entweder äußerlich oder innerlich erfolgen. Bei Arten, die üblicherweise in Gewässern vorkommen, ist eine äußere Befruchtung üblich. Es kommt außerhalb des weiblichen Fortpflanzungssystems vor. Die äußere Befruchtung erfolgt durch Polychaetenwürmer, Muscheln, Krebse, Stachelhäuter, Knochiger Fisch, Amphibien und sogar einige Landtiere - Regenwürmer, einige Spinnentiere.

Der Prozess der externen Befruchtung ist recht einfach. Zunächst legt das Weibchen Eier. Das Männchen gibt dann Samenflüssigkeit ab. Spermien umgeben die Eier und dringen in sie ein. Es kommt zur Befruchtung. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass ein erheblicher Teil der Gameten (sowohl Eizellen als auch Spermien) in der Umwelt abstirbt Großer Teil befruchtete Eier (Zygoten). Deshalb bilden Arten, die eine äußere Befruchtung haben, solche große Menge Oozyten (Eier). Dadurch werden die Verluste ausgeglichen.

Die innere Befruchtung findet im weiblichen Genitaltrakt statt. Bei diesem Vorgang wird die Eizelle im Körper der Frau aktiviert, Spermien dringen in den Genitaltrakt der Frau ein und Spermium und Eizelle verschmelzen. Nach der Verschmelzung der Gameten werden die Membranen der Eizelle für andere Spermien undurchdringlich. Bei einigen Tierarten können mehrere Spermien in die Eizelle eindringen. Aber nur einer von ihnen verschmilzt mit seinem Kern. Die restlichen Spermien degenerieren.

Düngung bei Pflanzen

Für die Düngung bei Algen und Pflanzen mit höheren Sporen ist das Vorhandensein von Feuchtigkeit eine notwendige Voraussetzung. Wasserumgebung Bietet die Möglichkeit der Bewegung beweglicher Spermien.

Aber Samenpflanzen sind nicht auf die Anwesenheit von Feuchtigkeit angewiesen. Die Übertragung von Spermien an die Befruchtungsstelle in Samenpflanzen wird als Bestäubung bezeichnet. Während des Bestäubungsprozesses werden Pollenkörner vom Staubbeutel des Staubblatts zur Befruchtungsstelle (bei Gymnospermen zur Samenknospe oder bei Blütenpflanzen zur Narbe des Stempels) übertragen.

Anmerkung 1

Pollen können durch Wind oder Tiere transportiert werden.

Doppelte Befruchtung bei Angiospermen

Der Befruchtungsprozess bei Angiospermen ist sehr komplex und wurde erstmals von Professor S. G. Navashin beschrieben. Pollen landen auf der Narbe des Stempels. Dann beginnt sich der Pollenschlauch zu entwickeln. Es wächst zum Eierstock des Stempels und erreicht den Embryosack. Der Pollenschlauch transportiert zwei Spermien in den Embryosack. Einer von ihnen verschmilzt mit der Eizelle und der zweite mit der zentralen Zelle des Embryosacks. Dieses Phänomen wird als Doppelbefruchtung bezeichnet.

Aber bei der Doppelbefruchtung handelt es sich eigentlich um zwei völlig unterschiedliche Prozesse. Durch die Befruchtung der Eizelle entsteht ein Embryo. Und durch die Verschmelzung eines haploiden Spermiums mit einer diploiden Zentralzelle entsteht eine triploide Zelle. Daraus entsteht nicht der Organismus, sondern ein spezielles Gewebe (Endosperm), das den Embryo mit Nährstoffen versorgt. Dank der doppelten Düngung können sich Blütenpflanzen im Vergleich zu Gymnospermen schnell ansammeln Nährstoffe im Samen. Dies beschleunigt seine Reifung nach der Befruchtung und fördert das Überleben von Angiospermen unter modernen Bedingungen.

Daten zur Befruchtung von Seeigeln deuten darauf hin, dass innerhalb von 2 Sekunden nach dem Kontakt von Sperma und Ei Veränderungen in den elektrischen Eigenschaften der Plasmamembran der Eizelle auftreten. Die innere Befruchtung erfolgt durch die Übertragung von Spermien vom männlichen Körper auf den weiblichen Körper infolge des Geschlechtsverkehrs. Eier können innerhalb von etwa 24 Stunden nach dem Eisprung befruchtet werden, während die Befruchtungsfähigkeit von Spermien bis zu 48 Stunden anhält. Es wird angenommen, dass das Eindringen in das Ei...

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Einführung.

Nach dieser Verbindung beginnt die Eizelle, die bis zu diesem Moment völlig passiv und scheinbar leblos bleibt, sich schnell zu teilen, zunächst in 2, dann in 4, in 8, in 16 usw. Zellen. All diese Zellen bilden letztendlich einen kleinen kugelförmigen Embryo, der aus Tausenden mikroskopisch kleiner Zellen besteht, aus denen durch komplexe Prozesse die Grundlagen verschiedener Organe und Gewebe aufgebaut werden. Auf diese Weise erfolgt die Entwicklung aller Tiere, sowohl der einfachsten als auch der komplexesten. Das Gleiche gilt für die menschliche Entwicklung.

Basierend auf all diesen genau festgestellten Fakten können wir sagen, dass jeder Organismus, egal wie komplex und groß er ist, sein Leben in Form einer kleinen, oft mikroskopisch kleinen Eizelle beginnt, die für seine weitere Entwicklung befruchtet werden muss. Unbefruchtete Eier können sich bei den meisten Tieren nicht weiterentwickeln und sterben. Daraus konnte man natürlich schließen, dass die Befruchtung für die Entwicklung, also für die Fortpflanzung und Teilung der Eizelle, notwendig ist.Alle mehrzelligen Tiere haben zwei Arten von Zellen. Körperzellen, aus denen alle Organe und Gewebe (Muskeln) aufgebaut sind, und Fortpflanzungszellen.

Körperzellen sind bewegungslos und praktisch nicht in der Lage, sich miteinander zu verbinden. Wenn die Konjugation jedoch möglich wäre, würde sie das Ziel immer noch nicht erreichen, da sie zwischen verwandten Zellen stattfinden würde.

Die Keimzellen, die frei bleiben und sich mit den Keimzellen eines anderen Organismus verbinden können, behalten die Fähigkeit zur unbegrenzten Fortpflanzung und zum ewigen Leben.Sexuelle Fortpflanzung eine fortschrittliche Form der Fortpflanzung, die in der Natur sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren weit verbreitet ist. Die bei der sexuellen Fortpflanzung entstehenden Organismen unterscheiden sich sowohl genetisch als auch charakterlich voneinanderAnpassungsfähigkeit an die Lebensbedingungen.

Bei sexuelle FortpflanzungMütterliche und väterliche Organismen produzieren spezialisierte Keimzellen – Gameten. Weibliche unbewegliche Gameten werden als Eier bezeichnet, männliche unbewegliche Gameten werden als Spermien bezeichnet und bewegliche Gameten werden als Spermien bezeichnet. Diese Keimzellen verschmelzen zu einer Zygote, d.h. Es kommt zur Befruchtung. Geschlechtszellen haben in der Regel einen halben Chromosomensatz (haploid), so dass bei ihrer Verschmelzung ein doppelter (diploider) Satz wiederhergestellt wird und aus der Zygote ein neues Individuum entsteht. Bei der sexuellen Fortpflanzung entstehen Nachkommen durch die Verschmelzung haploider Kerne. Durch meiotische Teilung entstehen haploide Kerne.

Die Meiose führt zu einer Halbierung des genetischen Materials, wodurch die Menge des genetischen Materials bei Individuen einer bestimmten Art über mehrere Generationen hinweg konstant bleibt. Während der Meiose finden mehrere wichtige Prozesse statt: zufällige Trennung der Chromosomen (unabhängige Segregation), Austausch von genetischem Material zwischen homologen Chromosomen (Crossing Over). Als Ergebnis dieser Prozesse entstehen neue Kombinationen von Genen. Da der Zygotenkern nach der Befruchtung das genetische Material der beiden Eltern enthält, erhöht sich dadurch die genetische Vielfalt innerhalb der Art. Wenn die Essenz und biologische Bedeutung Der sexuelle Prozess ist für alle Organismen gleich, seine Formen sind sehr unterschiedlich und hängen von der Ebene ab evolutionär Entwicklung, Lebensraum, Lebensstil und einige andere Merkmale.

Die sexuelle Fortpflanzung hat gegenüber der ungeschlechtlichen Fortpflanzung sehr große evolutionäre Vorteile. Das Wesen der sexuellen Fortpflanzung ist die Kombination genetischer Informationen aus zwei verschiedenen Quellen – den Eltern – im Erbmaterial eines Nachkommen. Die Befruchtung bei Tieren kann äußerlich oder innerlich erfolgen. Durch die Fusion entsteht eine Zygote mit einem doppelten Chromosomensatz.

Im Zellkern der Zygote werden alle Chromosomen gepaart: In jedem Paar ist eines der Chromosomen väterlicherseits, das andere mütterlicherseits. Der Tochterorganismus, der sich aus einer solchen Zygote entwickelt, ist gleichermaßen mit Erbinformationen beider Elternteile ausgestattet.

Die biologische Bedeutung der sexuellen Fortpflanzung besteht darin, dass neu entstehende Organismen nützliche Eigenschaften von Vater und Mutter vereinen können. Solche Organismen sind lebensfähiger. Die sexuelle Fortpflanzung spielt eine wichtige Rolle in der Evolution von Organismen.

Konzept der Befruchtung.

Bei der Befruchtung handelt es sich um den Prozess der Vereinigung männlicher und weiblicher Gameten, der zur Bildung einer Zygote und der anschließenden Entwicklung eines neuen Organismus führt. Während des Befruchtungsprozesses wird in der Zygote ein diploider Chromosomensatz etabliert, der die herausragende biologische Bedeutung dieses Prozesses bestimmt.

Abhängig von der Art der Organismen bei Tieren, die sich sexuell vermehren, wird zwischen äußerer und innerer Befruchtung unterschieden.

Die äußere Befruchtung findet in der Umgebung statt, in die männliche und weibliche Fortpflanzungszellen eindringen. Beispielsweise erfolgt die Befruchtung bei Fischen äußerlich. Die von ihnen abgesonderten männlichen (Milch) und weiblichen (Kaviar) Fortpflanzungszellen gelangen ins Wasser, wo sie sich „treffen“ und vereinigen. Daten zur Befruchtung von Seeigeln deuten darauf hin, dass innerhalb von 2 Sekunden nach dem Kontakt von Sperma und Ei Veränderungen in den elektrischen Eigenschaften der Plasmamembran der Eizelle auftreten. Die Verschmelzung des Gameteninhalts erfolgt nach 7 Sekunden.

Die innere Befruchtung erfolgt durch die Übertragung von Spermien vom männlichen Körper auf den weiblichen Körper infolge des Geschlechtsverkehrs. Eine solche Befruchtung findet bei Säugetieren statt zentraler Punkt Hier ist das Ergebnis der Begegnung zwischen Geschlechtszellen. Es wird angenommen, dass der Kerninhalt nur eines Spermiums in die Eizelle dieser Tiere eindringt. Was das Zytoplasma der Spermien betrifft, gelangt es bei manchen Tieren in die Eizelle geringe Menge, in anderen Fällen gelangt es überhaupt nicht in die Eizelle. Beim Menschen findet die Befruchtung im oberen Teil des Eileiters statt, und an der Befruchtung ist wie bei anderen Säugetieren nur ein Spermium beteiligt, dessen Kerninhalt in die Eizelle gelangt. Manchmal befinden sich nicht eine, sondern zwei oder mehr Eizellen im Eileiter, was zur Geburt von Zwillingen, Drillingen usw. führen kann. Durch die Befruchtung wird der diploide Chromosomensatz in der befruchteten Eizelle wiederhergestellt. Eier können innerhalb von etwa 24 Stunden nach dem Eisprung befruchtet werden, während die Befruchtungsfähigkeit von Spermien bis zu 48 Stunden anhält.

Über die Mechanismen der Befruchtung ist noch viel unklar. Man geht davon aus, dass das Eindringen von Kernmaterial in die Eizelle durch nur eines von vielen Spermien mit Veränderungen der elektrischen Eigenschaften der Plasmamembran der Eizelle einhergeht. Es gibt zwei Hypothesen zu den Gründen für die Aktivierung des Eizellstoffwechsels durch Spermien. Einige Forscher glauben, dass die Bindung von Spermien an externe Rezeptoren auf der Zelloberfläche ein Signal ist, das durch die Membran in die Eizelle gelangt und dort Inositoltriphosphat und Calciumionen aktiviert. Andere glauben, dass Spermien einen besonderen auslösenden Faktor enthalten.

Aus einer befruchteten Eizelle entsteht eine Zygote; die Entwicklung von Organismen durch die Bildung von Zygoten wird Zygogenese genannt. Experimentelle Entwicklungen durchgeführt in letzten Jahren zeigte, dass die Befruchtung von Eiern von Säugetieren, einschließlich Menschen, in vitro möglich ist. Anschließend können die in vitro entwickelten Embryonen in die Gebärmutter einer Frau implantiert werden, wo sie sich weiterentwickeln können. Bisher sind zahlreiche Fälle der Geburt von „Reagenzglas“-Kindern bekannt. Es wurde außerdem festgestellt, dass nicht nur Spermatozoen, sondern auch Spermatiden in der Lage sind, eine menschliche Eizelle zu befruchten. Schließlich ist es möglich, Eier (künstlich ohne Kerne) von Säugetieren mit den Kernen ihrer Körperzellen zu befruchten.

Aktivierung der Eizelle und Anregung ihrer Entwicklung ( diese Funktion nicht spezifisch: als aktivierender Faktor kann das Sperma durch eine Reihe physikalischer oder mechanischer Einwirkungen ersetzt werden, beispielsweise während der Parthenogenese);

Übertragung von Spermien im weiblichen Fortpflanzungstrakt.

Im Körper einer Frau muss das Sperma einen langen Weg zurücklegen, um zur Eizelle zu gelangen. Dabei handelt es sich um den Gebärmutterhalskanal, die Gebärmutterhöhle und die Eileiter. Und in jedem Stadium wird ein gutes Sperma Tests unterzogen, die wichtige Verbindungen darstellen natürliche Auslese. Leider ist es nicht möglich, die Wirkung der Gebärmutterschleimhaut und der Eileiterflüssigkeit auf die Spermien zu beurteilen. Das Zusammenspiel von Spermien und Zervixschleim lässt sich aber recht einfach beurteilen.

Die Bewegung von Spermien im Zervixschleim wurde erstmals 1866 entdeckt. Jedoch lange Zeit Diese Entdeckung blieb unbeachtet, und erst 1913 wiederholte Dr. Hooner die Studie, und seitdem hat der Postkoitaltest (Sims-Hooner-Test) Einzug in die Praxis der Untersuchung unfruchtbarer Paare gehalten. Während dieser Zeit wurden verschiedene Modifikationen der Methode vorgeschlagen, aber das Wesentliche – die Bestimmung der Anzahl und Beweglichkeit der Spermien im Zervixschleim einige Zeit nach dem Geschlechtsverkehr – blieb gleich.

Der Gebärmutterhalskanal (Zervikalkanal) ist die erste Stufe, die Spermien überwinden müssen. Die Produktion von Zervixschleim wird durch Hormone gesteuert. Östrogene in Phase 1 stimulieren die Bildung von reichlich Zervixschleim, während Progesteron in Phase 2 die sekretorische Aktivität der Drüsen „verdickt“. Neben dem Sekret der Zervixdrüsen kann auch Zervixschleim enthalten sein unbedeutender Betrag Endometrium-, Tuben- und möglicherweise Follikelflüssigkeit. Darüber hinaus umfasst der Zervixschleim Leukozyten, abgestorbene Zellen der Gebärmutterschleimhaut und Epithel des Gebärmutterhalskanals. Und somit handelt es sich um eine heterogene Substanz. Etwa 50 % des Zervixschleims besteht aus Wasser.

Zyklische Schleimveränderungen beeinträchtigen die Lebensfähigkeit und Beweglichkeit der Spermien im Gebärmutterhalskanal. Veränderungen im Zervixschleim, die für Spermien günstig sind, beginnen etwa am 9. Tag des normalen 28-tägigen Menstruationszyklus und nehmen allmählich zu, wobei sie während der Ovulationsperiode ihren Höhepunkt erreichen, und der Anstieg der Viskosität in der Lutealphase des Zyklus stellt eine unüberwindbare Barriere dar für Sperma. Spermien können im Schleim des Gebärmutterhalses zurückgehalten werden, wo sie lange lebensfähig bleiben und nach und nach langsam in die Gebärmutterhöhle eindringen.

So, Zervixschleim:

Schafft Bedingungen für das Eindringen von Spermien während des Eisprungs oder verhindert umgekehrt das Eindringen von Spermien in andere Perioden des Menstruationszyklus;

Schützt Spermien vor der „feindlichen“ Umgebung in der Vagina;

Sammelt Energie für Spermien;

Auswahl der Spermien anhand von Motilität und Morphologie;

Erstellt ein Reservoir für Spermien;

Löst Kapazitationsreaktionen aus (Veränderungen der Spermien beim Durchgang durch die Gebärmutterhöhle).

Einer der wichtigsten Indikatoren für die Penetrationsfähigkeit der Spermien durch den Zervixschleim ist die Konsistenz des Zervixschleims. Der geringste Widerstand gegen das Eindringen von Spermien wird in der Mitte des Zyklus beobachtet, wenn die Viskosität des Schleims minimal ist und die erhöhte Viskosität in der Lutealphase eine schwer zu überwindende Barriere für Spermien darstellt. Abgestorbene Zellen und Leukozyten stellen ein zusätzliches Hindernis für die Spermienmigration dar. Daher geht eine schwere Endozervizitis häufig mit einer verminderten Fruchtbarkeit einher. Der Zervixschleim steht für einen begrenzten Zeitraum für die Spermienpenetration zur Verfügung. Die Dauer dieses Zeitraums ist für jede Frau individuell und kann in verschiedenen Zyklen unterschiedlich sein.

Die Wahrscheinlichkeit einer Befruchtung hängt vom Zeitpunkt des Geschlechtsverkehrs im Verhältnis zum Zeitpunkt des Eisprungs ab. Dies liegt daran, dass das Sperma nach der Ejakulation 3–5 Tage und die Eizelle etwa 24 Stunden lang lebensfähig bleibt. Der optimale Ort für die Befruchtung sind die Eileiter, da dies die Möglichkeit der Einnistung der Zygote an der für ihre Entwicklung günstigsten Stelle der Gebärmutter erhöht – an der Hinterwand im oberen Drittel. Spermien, die beim Geschlechtsverkehr in die Vagina einer Frau gelangen, erreichen etwa 30 Minuten nach der Ejakulation die Mündungen der Eileiter und nach weiteren 15 Minuten ihren Ampullenteil, wo normalerweise die Befruchtung der Eizelle stattfindet.

Im männlichen Fortpflanzungstrakt haben Spermien eine geringe Befruchtungsfähigkeit. Die normale Befruchtungsfähigkeit der Spermien entsteht nach der Ejakulation im weiblichen Fortpflanzungstrakt. Die Bildung einer normalen Befruchtungsfähigkeit der Spermien oder Kapazitation erfolgt als Folge der Spermienbildung, d. h. der Vermischung von Spermien mit der Samenflüssigkeit in der Vagina, sowie während der Bewegung der Spermien durch den Schleim des Gebärmutterhalses. Das Vordringen der Spermien im Lumen der Eileiter wird durch die eigene motorische Aktivität der Spermien und Kontraktionswellen der glatten Muskulatur der Eileiterwand, die auf den kaudalen Teil der Eileiter gerichtet sind, erleichtert.

Die motorische Aktivität der Spermien im kaudalen Teil der Eileiter nimmt einige Minuten nach dem Eisprung zu. Dies weist darauf hin, dass die Eizelle oder die Follikelzellen Signalfaktoren freisetzen, die die Beweglichkeit der Spermien (Chemotaxis) aktivieren und sie zur Befruchtungszone leiten. Nur ein kleiner Teil der menschlichen Spermien (212 %) verfügt über eine Chemotaxis, das heißt, sie reagiert auf die Chemostimulation durch follikuläre Faktoren. Daher sind nur kapazitierte Spermien selektiv an der Befruchtung der Eizelle beteiligt.

Das menschliche Sperma bewegt sich mit Hilfe einer Geißel. Bei der Bewegung dreht sich das Spermium normalerweise um seine Achse. Die Bewegungsgeschwindigkeit eines menschlichen Spermiums kann 0,1 mm pro Sekunde erreichen. oder mehr als 30 cm pro Stunde. Beim Menschen erreichen die ersten Spermien etwa 12 Stunden nach dem Koitus mit Ejakulation den ampullären Teil des Eileiters.

Die Bewegung der Spermien entlang des Genitaltrakts der Frau erfolgt unabhängig und entgegen der Bewegung der Flüssigkeit. Für die Befruchtung müssen die Spermien einen Weg von etwa 20 cm zurücklegen (Gebärmutterhalskanal etwa 2 cm, Gebärmutterhöhle etwa 5 cm, Eileiter etwa 12 cm).

Das Vaginalmilieu ist schädlich für Spermien; die Samenflüssigkeit neutralisiert Vaginalsäuren und unterdrückt teilweise die Wirkung des Immunsystems der Frau gegen Spermien. Von der Vagina aus wandern die Spermien in Richtung Gebärmutterhals. Die Bewegungsrichtung der Spermien wird durch die Messung des pH-Wertes bestimmt Umfeld. Es bewegt sich in Richtung abnehmender Säure; Der vaginale pH-Wert liegt bei etwa 6,0, der zervikale pH-Wert bei etwa 7,2. In der Regel können die meisten Spermien den Gebärmutterhals nicht erreichen und sterben in der Vagina ab (gemäß den WHO-Kriterien für den postkoitalen Test befinden sich 2 Stunden nach dem Koitus keine lebenden Spermien mehr in der Vagina). Die Passage des Gebärmutterhalskanals ist für Spermien aufgrund des darin enthaltenen Zervixschleims schwierig. Nach der Passage durch den Gebärmutterhals gelangen die Spermien in die Gebärmutter, wo die Spermien aufgrund ihrer günstigen Umgebung ihre Beweglichkeit über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten können (einzelne Spermien bis zu 3 Tage). Das Uterusmilieu wirkt aktivierend auf die Spermien und ihre Beweglichkeit nimmt deutlich zu. Dieses Phänomen wird „Kapazität“ genannt. Für eine erfolgreiche Befruchtung müssen mindestens 10 Millionen Spermien in die Gebärmutter eindringen. Von der Gebärmutter aus werden die Spermien zu den Eileitern geleitet, wobei die Richtung, in die und innerhalb der Spermien sich bewegen, durch den Flüssigkeitsfluss bestimmt wird. Es hat sich gezeigt, dass Spermien eine negative Rheotaxis haben, also den Wunsch, sich gegen den Strom zu bewegen. Der Flüssigkeitsfluss im Eileiter wird durch die Zilien des Epithels sowie durch peristaltische Kontraktionen der Muskelwand des Eileiters erzeugt. Die meisten Spermien können das Ende des Eileiters, den sogenannten „Trichter“ oder „Ampulle“, an dem die Befruchtung stattfindet, nicht erreichen. Von den mehreren Millionen Spermien, die in die Gebärmutter gelangen, erreichen nur wenige Tausend den ampullären Teil des Eileiters. Wie menschliche Spermien im Infundibulum des Eileiters nach einer Eizelle suchen, bleibt unklar. Es gibt Annahmen über das Vorhandensein einer Chemotaxis in menschlichen Spermien – einer Bewegung hin zu bestimmten Substanzen, die von der Eizelle oder den sie umgebenden Follikelzellen abgesondert werden. Trotz der Tatsache, dass den Spermien vieler Menschen eine Chemotaxis innewohnt aquatische Organismen bei äußerer Befruchtung konnte sein Vorkommen in Spermatozoen von Menschen und Säugetieren noch nicht nachgewiesen werden.

In-vitro-Beobachtungen zeigen, dass die Spermienbewegung komplex ist – Spermien sind in der Lage, Hindernissen auszuweichen und aktiv zu suchen.

Das Ei bewegen.

Nach der Befruchtung der Eizelle beginnt sie sich allmählich entlang der Eileiter in Richtung Gebärmutter zu bewegen. Die Bewegung erfolgt durch Kontraktion der Muskeln der Eileiterwände und Vibration der Flimmerhärchen, die die Röhre von innen bedecken. Die Eizelle bewegt sich nicht sehr schnell und erreicht die Gebärmutter erst 8-10 Tage nach der Befruchtung. Allmählich beginnt der Embryo, spezielle Enzyme abzusondern, die die Gebärmutterschleimhaut zerstören. Im Inneren kommt es zu Erosion, an der sich der Embryo festsetzt. Dieser Vorgang wird Nidation genannt.

Mit Hilfe der Zotten, die seine äußere Hülle bedecken, kommt der Embryo nach und nach mit den Blutgefäßen des Körpers der Frau in Kontakt. Erfolgte die Ernährung früher über in der Eizelle selbst enthaltene Stoffe, so geht dies nun zu Lasten der Mutter. Nährstoffe und Sauerstoff beginnen durch ihr Blut zu ihm zu fließen. Der Prozess der Anheftung des Embryos an die Gebärmutterwand ist 12-14 Tage nach der Befruchtung abgeschlossen.

Die Einnistung des Embryos hängt direkt von der Geschwindigkeit seiner Bewegung in Richtung Gebärmutter ab. Während sich die Eizelle durch die Eileiter bewegt, bildet sich nach und nach eine spezielle obere Schicht, die anschließend Enzyme produziert, die es ihr ermöglichen, die Schleimhaut der Gebärmutter zu zerstören und sich an der Wand festzusetzen. Wenn die Bewegung zu schnell erfolgt, hat diese Schicht keine Zeit, sich zu bilden, sodass sich der Embryo nicht in der Gebärmutter festsetzen kann. Die Folge ist eine Fehlgeburt.

Lebensfähigkeit von Eizellen und Spermien.

Die Lebensdauer von Keimzellen bezieht sich auf ihre Fähigkeit, sich zu befruchten oder befruchtet zu werden. Die Untersuchung dieses Themas ist nicht nur von theoretischem Interesse, es hat auch einen unbestrittenen Nutzen praktische Bedeutung. Die Kenntnis dieser Fragen kann bis zu einem gewissen Grad dabei helfen, den Zeitpunkt der Empfängnis richtig einzuschätzen. Lassen Sie uns diese Fragen getrennt in Bezug auf die männliche Fortpflanzungszelle (Sperma) und die weibliche (Eizelle) untersuchen.

Lebensfähigkeit der Spermien. Es ist bekannt, dass sich der männliche Samen beim Geschlechtsverkehr in der Vagina ablagert, hauptsächlich im hinteren Fornix (Receptaculum seminis). Jedes Ejakulat eines gesunden Mannes enthält etwa mehrere Millionen Spermien. Unter dem Einfluss des sauren Vaginalmilieus sterben die meisten jedoch ab und nur ein kleinerer Teil dringt in den Gebärmutterhalskanal und den Gebärmutterkörper ein. Unter dem Einfluss des alkalischen Milieus der Gebärmutter erlangen Spermien eine noch größere Beweglichkeit. Der Weg vom äußeren Uterusrachen bis zum Ampullenteil des Eileiters, eine Strecke von durchschnittlich 20 cm, wird von den Spermien in etwa 2×3 Stunden zurückgelegt. Dieser Weg kann in kürzerer Zeit zurückgelegt werden: entsprechend an Shuvarsky, in 30 Minuten (zitiert von K . K. Skrobansky). Spermien, die nicht an der Befruchtung der Eizelle beteiligt sind, sterben ab und werden durch Leukozyten zerstört. Bezüglich der Lebensfähigkeit der Spermien gibt es einige verschiedene Ansichten. Behne und Hoehne definieren sie mit 23 Tagen, Nürnberger mit 15 Tagen.

Um die Zeit zu bestimmen, während der die Befruchtungsfähigkeit der Spermien im Fortpflanzungstrakt eines Kaninchens bestehen bleibt, führte Hammond die folgenden Experimente durch. Es ist bekannt, dass der Eisprung bei einem weiblichen Kaninchen 10 Stunden nach dem Bedecken durch das Männchen erfolgt. Nachdem der Autor einem weiblichen Kaninchen künstlich Sperma in die Vagina eingeführt hatte, bedeckte er es dann mit einem männlichen Kaninchen chirurgisch Der Samenleiter wurde abgebunden. Somit konnte der Mann beim Bedecken des Weibchens seine Spermien und, falls eine Schwangerschaft eintrat, nicht von den Spermien trennen, die künstlich in die Vagina eingeführt wurden. Durch die Bedeckung von Weibchen mit einem solchen Männchen zu verschiedenen Zeitpunkten nach ihrer künstlichen Befruchtung ermittelte Gammond die Lebensfähigkeitszeit von Spermien. In Abb. 149 präsentiert Gammonds Experiment. Als Ergebnis dieser Experimente wurde festgestellt, dass die größte Befruchtungsfähigkeit der Spermien im Fortpflanzungstrakt weiblicher Kaninchen 18 Stunden anhält, da nur innerhalb dieser Zeit bei 90,9 % eine Schwangerschaft eintrat.

Die Fähigkeit, eine Eizelle zu befruchten, wurde noch weniger untersucht. Höhne geht davon aus, dass die Eizelle bereits 3-4 Tage nach dem Eisprung befruchtet werden kann. Laut Gammond beträgt die längste Lebensfähigkeit einer Eizelle 4 Stunden. Auch wenn die in Tierversuchen gewonnenen Daten nicht uneingeschränkt auf den Menschen übertragbar sind, können sie dennoch bis zu einem gewissen Grad die Lebensfähigkeit von Keimzellen im Allgemeinen charakterisieren. und insbesondere beim Menschen.

Der Zeitpunkt einer möglichen Empfängnis ist noch weniger untersucht, da es keine Methoden gibt, mit denen der Zeitpunkt des Eisprungs bestimmt werden könnte, dessen Beginn bei einer Frau zahlreichen Schwankungen unterliegt. Basierend auf den geschätzten Daten zur Lebensfähigkeit der Eizelle ist die höchste Wahrscheinlichkeit einer Empfängnis möglich bestimmte Tage Menstruationszyklus. Bei einem 32-Tage-Zyklus fällt dieser Moment also mit 16 x 20 Tagen zusammen, bei einem 28-Tage-Zyklus mit 12 x 16 usw. Diese Merkmale sind in Abb. dargestellt. 150 (zitiert von K.K. Skrobansky).

Fusion von Gameten.

Der Prozess der Gametenfusion, d.h. Die Befruchtung selbst gliedert sich in drei aufeinanderfolgende Phasen:

1) entfernte Interaktion von Gameten und ihre Annäherung;

2) Kontaktinteraktion von Gameten und Aktivierung des Eies;

3) Eintritt von Spermien in die Eizelle und anschließende Verschmelzung der Gameten – Syngamie.

Die erste Phase (Ferninteraktion der Gameten) wird durch Chemotaxis sichergestellt – die Wirkung einer Reihe spezifischer Faktoren, die die Wahrscheinlichkeit des Kontakts von Keimzellen erhöhen. Sie werden in einem bestimmten Abstand durchgeführt, bis die Gameten miteinander in Kontakt kommen. Sie zielen darauf ab, die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens von Spermien und Eizelle zu erhöhen. Für Wasserorganismen mit äußerer Befruchtung sind entfernte Wechselwirkungen charakteristisch. In diesem Fall stehen die Tiere vor folgenden Problemen:

Durchführung des Zusammentreffens von Spermien und Eizellen in ihrer geringen Konzentration in der Umwelt;

Verhindert die Befruchtung von Eizellen durch Spermien einer anderen Art.

Im Laufe der Evolution wurden dementsprechend zwei Mechanismen zur Lösung der gestellten Probleme entwickelt: die artspezifische Anziehung von Spermien und die artspezifische Aktivierung.

Für viele Tiere ist eine artspezifische Anziehung von Spermien nachgewiesen: Hohltiere, Mollusken, Stachelhäuter und Protochordaten. Dabei handelt es sich um eine Art Chemotaxis und Bewegung entlang des Konzentrationsgradienten einer Substanz. In den 80ern XX gelang es, zwei artspezifische Lockstoffe für Seeigelspermien zu identifizieren: Speract und React. Substanzen werden als Peptide klassifiziert und enthalten 10 bzw. 14 Aminosäurereste. Gamone spielen bei dieser Chemotaxis eine wichtige Rolle. -Chemikalien von Keimzellen produziert. Das Ei ist in der Lage, das sogenannte zu produzieren. Gynogamone oder Fertilisine, und das Spermatozoon ist androgomog. Gynogamon I ist eine nicht proteinhaltige Substanz mit niedrigem Molekulargewicht, die die Bewegung von Spermien aktiviert und so die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass sie auf eine Eizelle treffen. Gynogamon II ist eine Proteinsubstanz (Glykoprotein), die bei Interaktion mit dem komplementären Androgomon II, das in die Oberflächenmembran der Spermien eingebaut ist, die Bindung von Spermien bewirkt. Androgomon I unterdrückt die Beweglichkeit der Spermien. Androhomon II verflüssigt die gallertartige Substanz und löst die Eierschale auf, daher wird es oft mit Hyaluronidase identifiziert. Es wurde festgestellt, dass Eier Peptide absondern, die dabei helfen, Spermien anzulocken. Unmittelbar nach der Ejakulation sind die Spermien nicht in der Lage, in die Eizelle einzudringen, bis es zu einer Kapazitation kommt – dem Erwerb der Befruchtungsfähigkeit der Spermien. Die Kapazitation erfolgt über einen Zeitraum von etwa sieben Stunden unter dem Einfluss von Sekreten aus dem weiblichen Genitaltrakt. Während des Kapazitationsprozesses werden Glykoproteine ​​und Samenplasmaproteine ​​aus der Plasmamembran der Spermien in der Akrosomregion entfernt, was die akrosomale Reaktion fördert. Im Mechanismus der Kapazitation sehr wichtig gehört zur Wirkung von Hormonen, vor allem Progesteron (Gelbkörperhormon), das die Sekretion der Drüsenzellen der Eileiter aktiviert. Bei der Kapazitation wird Cholesterin im Zytolemma der Spermien durch Albumin im weiblichen Genitaltrakt gebunden und die biochemischen Rezeptoren der Keimzellen werden freigelegt.

Die Befruchtung erfolgt im ampullären Teil des Eileiters. Der Befruchtung geht die Befruchtung voraus – eine Ferninteraktion und die Zusammenführung von Gameten aufgrund von Chemotaxis.

Die zweite Phase der Befruchtung ist die Kontaktinteraktion, bei der die Spermien die Eizelle drehen. Zahlreiche Spermien nähern sich der Eizelle und kommen mit ihrer Membran in Kontakt. Das Ei beginnt mit einer Geschwindigkeit von ca. 4 Umdrehungen pro Minute Rotationsbewegungen um seine Achse auszuführen. Diese Bewegungen werden durch das Schlagen der Spermiengeißeln verursacht und dauern etwa 12 Stunden.

Bei der Kontaktinteraktion zwischen männlichen und weiblichen Keimzellen kommt es in den Spermien zu einer akrosomalen Reaktion. Es besteht in der Verschmelzung der äußeren Membran des Akrosoms mit den vorderen zwei Dritteln der Oberfläche des Spermienplasmalemmas. Anschließend reißen die Membranen im Konfluenzbereich und akrosomale Enzyme werden in das Medium freigesetzt. Der Beginn der zweiten Befruchtungsphase erfolgt unter dem Einfluss sulfatierter Polysaccharide der Zona pellucida (transparente Zone). Sie bewirken den Eintritt von Kalzium- und Natriumionen in den Spermienkopf, deren Ersatz durch Kalium- und Wasserstoffionen und den Bruch der Akrosommembran. Die Anheftung des Spermas an die Eizelle erfolgt unter dem Einfluss der Kohlenhydratgruppe der Glykoproteinfraktion der transparenten Zone der Eizelle. Die Spermienrezeptoren für die Zona pellucida sind ein Glykosyltransferase-Enzym. Dieses Enzym, das sich auf der Oberfläche des Akrosoms des Spermienkopfes befindet, „erkennt“ den Zucker N-Acetylglucosamin, den Rezeptor der weiblichen Fortpflanzungszelle. Plasmamembranen an der Kontaktstelle der Keimzellen verschmelzen und es kommt zur Plasmogamie – der Vereinigung der Zytoplasmen beider Gameten.

Spermatozoen können bei Kontakt mit einer Eizelle Zehntausende Moleküle des Zp3-Glykoproteins binden. In diesem Fall wird der Beginn der akrosomalen Reaktion festgestellt. Die akrosomale Reaktion ist durch eine Erhöhung der Permeabilität des Spermienplasmalemms für Ca2+-Ionen und deren Depolarisation gekennzeichnet. Dies fördert die Verschmelzung des Plasmalemmas mit der vorderen Membran des Akrosoms.

Die Zona lamina der Eizelle steht in direktem Kontakt mit akrosomalen Enzymen. Enzyme zerstören die Zona pellucida, das Sperma passiert den Spalt und gelangt in den perivitellinen Raum, der sich zwischen der Zona pellucida und dem Plasmalemma der Eizelle befindet. Nach einigen Sekunden ändern sich die Eigenschaften des Plasmalemmas der Eizelle und es beginnt eine kortikale Reaktion. Nach einigen weiteren Minuten kommt es zu einer zonalen Reaktion, bei der sich die Eigenschaften der Zona pellucida ändern.

Die Befruchtung wird durch Hunderte anderer Spermien erleichtert, die an der Befruchtung beteiligt sind. Von Akrosomen abgesonderte Enzyme – Spermolysine (Trypsin, Hyaluronidase) zerstören die Corona radiata und bauen die Glykosaminoglykane der transparenten Zone der Eizelle ab. Die abgetrennten Follikelzellen kleben zu einem Konglomerat zusammen, das sich, dem Ei folgend, durch das Flimmern der Flimmerhärchen der Epithelzellen der Eileiterschleimhaut entlang des Eileiters bewegt.

Die dritte Phase der Befruchtung ist die Syngamie. Der Kopf und der mittlere Teil des Schwanzes dringen in das Ovoplasma ein. Nachdem das Spermium an der Peripherie des Ovoplasmas in die Eizelle gelangt ist, kommt es zu seiner Verdichtung (Zonenreaktion) und zur Bildung der Befruchtungsmembran. Die kortikale Reaktion ist die Verschmelzung des Plasmalemmas der Eizelle mit den Membranen der kortikalen Körnchen. Dadurch gelangt der Inhalt des Granulats in den perivitellinen Raum und wirkt auf die Glykoproteinmoleküle der Zona pellucida. Durch diese Zonenreaktion werden Zp3-Moleküle verändert und verlieren ihre Fähigkeit, Spermienrezeptoren zu sein. Es bildet sich eine etwa 50 nm dicke Befruchtungsmembran, die die Polyspermie, also das Eindringen anderer Spermien, verhindert. Der Mechanismus der kortikalen Reaktion beinhaltet den Einstrom von Natriumionen durch einen Bereich der Spermienmembran, der nach Abschluss der akrosomalen Reaktion in die Oberfläche der Eizelle eingebettet ist. Dadurch wird das negative Membranpotential der Zelle schwach positiv. Der Zustrom von Natriumionen führt zur Freisetzung von Kalziumionen aus intrazellulären Speichern und zu einer Erhöhung ihres Gehalts im Hyaloplasma der Eizelle. Anschließend beginnt die Exozytose kortikaler Granula. Die von ihnen freigesetzten proteolytischen Enzyme unterbrechen die Verbindungen zwischen der Zona pellucida und dem Plasmalemma der Eizelle sowie zwischen dem Sperma und der Zona pellucida. Darüber hinaus wird ein Glykoprotein freigesetzt, das Wasser bindet und in den Raum zwischen Plasmalemma und Zona pellucida zieht. Dadurch entsteht ein perivitelliner Raum. Schließlich wird ein Faktor identifiziert, der die Verhärtung der Zona pellucidum und die Bildung der Befruchtungsmembran daraus fördert.

Dank der Mechanismen zur Verhinderung von Polyspermie erhält nur ein haploider Kern des Spermiums die Möglichkeit, mit einem haploiden Kern der Eizelle zu verschmelzen, was zur Wiederherstellung des für alle Zellen charakteristischen diploiden Chromosomensatzes führt. Das Eindringen von Spermien in die Eizelle nach wenigen Minuten verstärkt die Prozesse des intrazellulären Stoffwechsels deutlich, was mit der Aktivierung seiner enzymatischen Systeme verbunden ist. Dies dient als Anreiz für den Abschluss der zweiten meiotischen Teilung und die Eizelle zweiter Ordnung wird zu einer reifen Eizelle. In diesem Fall wird auch ein zweiter Polkörper gebildet, der sofort degeneriert und der Schwanz des Spermiums im Zytoplasma des Zellkerns resorbiert wird. Die Kerne beider Gameten verwandeln sich in Vorkerne und rücken näher zusammen. Die Membranen der Vorkerne werden zerstört und die väterlichen und mütterlichen Chromosomen werden an den entstehenden Spindelfäden befestigt. Zu diesem Zeitpunkt haben sich beide haploiden Sätze, die beim Menschen 23 Chromosomen enthalten, bereits repliziert, und die resultierenden 46 Chromatidenpaare sind wie in der Metaphase der Mitose entlang des Äquators der Spindel ausgerichtet. Die Verschmelzung der Vorkerne wird Karyogamie genannt und dauert etwa 12 Stunden. In diesem Stadium ist die diploide Chromosomenzahl wiederhergestellt. Nach der Verschmelzung der weiblichen und männlichen Vorkerne erhält die befruchtete Eizelle den Namen Zygote (einzelliger Embryo). Die Zygote durchläuft die Stadien Anaphase und Telophase und vollendet ihre erste mitotische Teilung. Die anschließende Zytokinese führt zur Bildung zweier diploider Tochterzellen aus einem einzelligen Embryo. Bereits im Zygotenstadium werden präsumtive Zonen (lateinisch: presumptio – Wahrscheinlichkeit, Annahme) als Entwicklungsquellen der entsprechenden Abschnitte der Blastula identifiziert, aus denen anschließend die Keimblätter gebildet werden. Der Befruchtungsprozess endet und Fragmentierungsprozesse beginnen

Schlussfolgerungen.

Bei der Befruchtung handelt es sich um die Verschmelzung eines Spermiums mit einer Eizelle, die mit der Vereinigung ihrer Kerne zu einem einzigen Kern einer befruchteten Eizelle (Zygote) endet. Bei der überwiegenden Mehrheit der Tiere während der normalen Entwicklung dient die Befruchtung als Anstoß für die Freisetzung der Eizelle aus dem anabiotischen Zustand, in dem sie sich im letzten Stadium der Reifungsphase befindet.

Die Düngung erfüllt zwei verschiedene Funktionen:

Beim Sex handelt es sich um die Übertragung von Genen von den Eltern auf die Nachkommen;

Zur Fortpflanzung gehört die Auslösung jener Reaktionen im Zytoplasma der Eizelle, die die weitere Entwicklung und Schaffung eines neuen Organismus ermöglichen.

Das Sperma spielt eine wichtige Rolle im Befruchtungsprozess; es ist notwendig für:

Aktivierung der Eizelle, wodurch sie zum Beginn ihrer Entwicklung angeregt wird (diese Funktion ist nicht spezifisch: Als aktivierender Faktor kann das Sperma durch eine Reihe von physischen bzw

mechanische Einwirkungen, zum Beispiel während der Parthenogenese);

Einbringen des genetischen Materials des Vaters in die Eizelle.

Für die Klassifizierung des Befruchtungsprozesses gibt es mehrere Grundsätze:

An der Stelle, an der das Sperma in die Eizelle eindringt:

Äußerlich (die Befruchtung erfolgt während Außenumgebung);

Intern (die Befruchtung erfolgt im weiblichen Genitaltrakt).

Entsprechend der Anzahl der an der Befruchtung beteiligten Spermien:

Monospermisch (ein Spermium);

Polyspermisch (zwei oder mehr Spermien)

Bei einer Reihe von Wirbellosen, Fischen, Schwanzamphibien und Vögeln ist Polyspermie möglich, wenn mehrere Spermien in die Eizelle eindringen, der Kern nur eines Spermiums jedoch mit dem Kern der Eizelle verschmilzt.

Die spezifischen Merkmale der Befruchtung variieren stark verschiedene Arten. Die Interaktion der Gameten ist in vier Phasen unterteilt:

Ferninteraktionen;

Kontaktinteraktionen;

Eindringen von Spermien in die Eizelle;

Fusion von genetischem Material.

Nach diesen Prozessen beginnen Zerkleinerungsprozesse.

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