Fertilizzazione

Durante la fecondazione, un uovo e uno spermatozoo si fondono per creare una nuova struttura diploide. Nell’uomo, il processo si verifica una volta che l’uovo è stato rilasciato dall’ovaio e viaggia nelle tube di Falloppio. Il processo richiede diversi passaggi chiave: 1) lo sperma presente nel tratto genitale deve individuare l’uovo; 2) una volta lì, lo sperma deve rilasciare gli enzimi per aiutarli a scavare attraverso la zona protettiva pellucida dell’uovo; e 3) le membrane di un singolo spermatozoi e uova devono fondersi, con lo sperma che ne rilascerà il contenuto, compreso il nucleo e il centrosoma, nel citoplasma dell’uovo. Se questi passaggi hanno successo, il materiale genetico dei gameti maschili e femminili si combinano e inizia la divisione delle cellule mitotiche, dando origine a un embrione diploide.

Segnalazione del calcio e fecondazione

Il legame dello sperma e della cellula uovo porta a vari cambiamenti, tra cui la produzione di ondate di ioni di calcio (Ca^{2 )}che pulsano attraverso la cellula uovo. Tali oscillazioni sono avviate dalla fusione spermatozoo-uovo e derivano sia dal rilascio che dall’assorbimento di Ca2 endogeno nel reticolo endoplasmaico di una cellula uovo e dalla scarica e l’assunzione simultanea di tali ioni dall’ambiente extracellulare dell’uovo. È importante sottolineare che la segnalazione di calcio modifica l’uovo provocando vesciche, chiamate granuli corticali, che giacevano direttamente sotto la sua membrana plasmatica per rilasciare il loro contenuto nello spazio aperto sotto la zona pellucida. Questi contenuti includono enzimi che fendano le proteine che legano lo sperma, che cambiano la superficie della zona pellucida, impedendo l’ingresso di ulteriori spermatozoi; questo processo è un tipo di blocco alla polispermia, o fecondazione da più gameti maschi.

Inoltre, le onde Ca^{2 “attivano”} anche la cellula uovo. È interessante notare che un uovo viene arrestato in meiosi quando viene rilasciato dall’ovaio e riprende il processo solo dopo la fecondazione. Questa rinascita è dovuta, in parte alla segnalazione Ca^2o indotta dalla fecondazione, che attiva le chinasi nella cellula uovo in grado di saltare la divisione. Una volta che la meiosi ricomincia, l’uovo si divide in due cellule: un grande uovo maturo (chiamato anche ovulo) contenente la maggior parte del citoplasma e un corpo polare più piccolo che successivamente si dissolve. Dopo il completamento della meiosi, l’uovo contiene un nucleo con una serie di cromosomi non duplicati, chiamato pronucolo dell’uovo.

Unione dei Pronuclei

Mentre il pronucleo dell’uovo si sta formando, si verificano cambiamenti anche nel materiale genetico dello sperma. Inizialmente, la cromatina dello sperma è strettamente imballata; tuttavia, una volta che il nucleo dello sperma entra nella cellula uovo, la sua membrana si dissolve e i cromosomi cominciano a dipanarsi. Una nuova membrana nucleare è stabilita intorno al materiale spermatico vagamente imballato, generando il pronucleo dello sperma. È interessante notare che il centrosoma dello sperma viene introdotto anche nel citoplasma dell’uovo dopo la fecondazione, e questa struttura diventerà orientata tra i pronuclei di ovuli e spermatozoi, formando microtubuli che attirano queste strutture l’una verso l’altra. Mentre si incontrano, i pronuclei perdono le loro membrane, i loro cromosomi si mescolano e inizia il processo di mitosi.