Óvulo, espermatozoide e fertilização

Organismos que se reproduzem sexualmente devem reunir seus genes de alguma forma. Para fazer isso, eles empacotam seu material genético em células especiais chamadas células sexuais. Esse é o espermatozoide. É a célula sexual do homem. O propósito do espermatozoide, a razão pela qual ele existe, é transferir o material genético do homem para a célula sexual feminina, chamada óvulo. O espermatozoide tem habilidades que o permitem de cumprir seu trabalho Ele é basicamente um pequeno torpedo. Como pode ver, um torpedo que possui uma cabeça pontuda que o permite deslocar-se para frente. Atrás ele possui uma cauda, a cauda é apenas uma espécie de flagelo, e quando esse flagelo se move ele funciona como um propulsor. E então temos a parte do meio meio. Dentro da parte do meio, envolta da base da cauda do flagelo, temos essas pequenas organelas chamadas mitocôndrias. Veja, estou desenhando as mitocôndrias envolta da base do flagelo. As mitocôndrias são organelas responsáveis por ceder energia a células. O esperma tem um monte delas guardadas bem na base do flagelo. Provavelmente de 75 a 100, e são mitocôndrias bem grandes. Essas mitocôndrias são constantemente fundidas juntas para criar grandes organelas. E o motivo para isso é que para impulsionar o esperma até o óvulo, é necessário muita energia. E toda essa energia vem da mitocôndria. A carga do espermatozoide está aqui na cabeça, é o material genético, nosso DNA dentro do núcleo. Irei desenha-lo enrolado aqui. E aqui o núcleo o envolvendo. E como qualquer torpedo, o espermatozoide tem uma bomba bem na frente. E essa bomba é uma pequena coleção de enzimas chamada acrossoma. A acrossoma será importante mais tarde na fertilização. Basicamente, é isso. Tem uma cauda atrás para proporcionar impulso, algumas mitocôndrias no meio para dar energia a cauda, uma cabeça que contém material nuclear, e acrossoma. Essa é uma célula bem simples. Foi projetada para se mover rápido e chegar no óvulo. Não há nada demais. Agora em comparação ao óvulo. Primeiro, note que o óvulo é redondo diferente da forma de torpedo do espermatozoide. Não é uma célula feita para se movimentar. A segunda coisa a se notar é que o óvulo é enorme comparado ao espermatozoide. É tão grande que chega a ser visível. Algumas vezes é visível até mesmo para o olho humano. Comparado ao espermatozoide, que vou desenhar aqui, o óvulo é cerca de 10 000 vezes maior. E como o espermatozoide, o óvulo tem sua parte de material genético pronto para se combinar durante a fertilização. Pode vê-lo aqui dentro do núcleo. Talvez tenha percebido esse revestimento grosso do lado de fora do óvulo, essa é uma estrutura muito importante chamada zona pelúcida. A zona pelúcida é uma grossa camada de glicoproteínas que se localiza do lado de fora do óvulo. Glicoproteínas são basicamente proteína, vou desenhar a proteína em verde, com um monte de ramificações de açúcares que saem delas. Então isso basicamente parece uma pequena árvore ou uma longa cadeia com ramificações crescendo até o topo do óvulo. E tem um monte delas, e elas formam essa grossa camada de proteção que o espermatozoide tem que passar. O topo do óvulo é na verdade a membrana plasmática dele. Quando o espermatozoide passa essa camada com seu material genético, ocorre a fertilização. Existem várias outras estruturas dentro do citoplasma do óvulo. Lembre-se de que o óvulo é grande. Vou desenhar algumas em verde. Oque estou desenhando agora são mais mitocôndrias. Lembrando do espermatozoide que tem cerca de 75 a 100 mitocôndrias na base do flagelo para fornecer energia para locomoção. O óvulo tem mitocôndrias também. Ele também tem um monte de outras organelas. Mas o óvulo é tão grande que pode ter cerca de 100 mil a 200 mil mitocôndrias presentes. Lembre-se das mitocôndrias, vamos falar mais sobre elas na próxima sessão. Agora que você conhece os principais, o espermatozoide e o óvulo, ou célula sexual masculina e feminina, respectivamente, podemos falar sobre oque acontece quando eles se encontram. E esse processo é chamado fertilização. Começamos nomeando nosso óvulo aqui em baixo. Vamos nomear isso aqui rapidamente também. Isso é a zona pelúcida, da qual falamos mais cedo. Vamos desenhar o espermatozoide a caminho do óvulo. Sua cauda. Seu meio bem aqui. E sua cabeça parecida com um torpedo bem aqui. Apagar esta glicoproteína da zona pelúcida. Agora as mitocôndrias na parte do meio, e a carga de material genético do nosso espermatozoide, e os acrossomos aqui na frente. A primeira coisa que acontece durante a fertilização é o contado do espermatozoide com a zona pelúcida. A zona pelúcida se liga ao exterior do espermatozoide, e isso se chama ligação de espermatozoide. Esse é o passo número um. Oque acontece quando o espermatozoide se liga a zona pelúcida é uma reação chamada reação acrossômica. Esse é o passo número dois, reação acrossômica. Aquela pequena bomba na ponta da cabeça do espermatozoide é liberada, e então todas as enzimas acrossômicas que estavam lá são liberadas na zona pelúcida. E enquanto essas enzimas saem, elas começam a digerir a zona pelúcida. Como pode ver, estou apagando aqui onde fica a glicoproteína, e isso permite o espermatozoide a ir mais fundo na membrana plasmática. Quanto mais perto o espermatozoide chega da membrana plasmática do óvulo, eles têm contato bem aqui, começam o processo de ligação. Os dois se tocam e se juntam. Quando se juntam, começam outra reação, essa terceira reação é chamada reação cortical. E oque eu não desenhei aqui foi outra estrutura do óvulo, e essa estrutura está logo embaixo da membrana plasmática apenas esperando. Elas esperam, e seu trabalho é espera um espermatozoide se ligar E quando um espermatozoide se liga, elas são ejetadas na zona pelúcida. Igual as enzimas acrossômicas, essas enzimas estão contidas no interior do grânulo cortical que também começa a digerir a zona pelúcida. Essas enzimas digerem, dissolvem as glicoproteínas mas elas digerem especificamente as glicoproteínas que permitem a ligação do espermatozoide. Então temos um espermatozoide ligado começando a reação cortical, os grânulos corticais são liberados dissolvendo outras regiões para mais espermatozoides. Enquanto o espermatozoide está entrando, os outros ficam em volta. Eles atingem as glicoproteínas, mas as que eles precisam para se ligar não estão ali porque foram digeridas e degradadas pelos grânulos corticais. Isso se chama bloqueio à polispermia. Esse é um conceito muito importante. Polispermia é um termo que significa muitos espermatozoides. E não queremos que mais de um espermatozoide injete seu material genético neste óvulo, pois teríamos uma contribuição por parte da mãe e talvez uma, duas, três ou até 100 contribuições por parte do pai E isso nunca funcionaria, teríamos problemas e o óvulo se dividiria. Ocasionalmente, isso acontece, e resulta num zigoto que falha. Resumindo, os grânulos corticais dissolvem as glicoproteínas de ligação dos espermatozoides na zona pelúcida, fazendo com que outros espermatozoides não entrem e sejam "rejeitados" logo quando chegam. Temos aqui o espermatozoide que fez seu caminho até a membrana plasmática do óvulo. Ele começa a se ligar a membrana plasmática, o acrossoma some, vou apagar isto aqui. Ele terminou seu trabalho. Os grânulos corticais foram liberados, e estão prevenindo que outros espermatozoides entrem. E agora começamos a fundir as membranas plasmáticas do espermatozoide e do óvulo. Isso permite que toda esta estrutura entre. Todo o material genético aqui dentro, todo material genético dentro do núcleo do espermatozoide começa a sair e é liberado dentro do óvulo. Quando temos a fusão do material genético, temos a fertilização. Agora para relembrar, vamos olhar novamente nosso espermatozoide. Podemos ver que é uma estrutura móvel desenvolvida para entregar material genético da célula masculina para a feminina. Tem uma cauda que o impulsiona, tem mitocôndrias que lhe dão energia, uma cabeça com material nuclear e uma bomba de acrossomos na ponta. O óvulo é gigante se comparado ao espermatozoide. Tem uma camada especial de glicoproteínas com propriedades especiais do lado de fora e um monte de citoplasma, incluindo mitocôndrias. E então o processo do óvulo se encontrando com o espermatozoide que se chama fertilização. O espermatozoide se liga a zona pelúcida, as glicoproteínas, temos a reação acrossomica, e então a reação cortical previne a entrada de mais um espermatozoide. E então o material genético do espermatozoide é transferido. Perceba que aqui eu desenhei o material genético do núcleo entrando. Talvez você se pergunte, "A mitocôndria também tem material genético, certo?" Sim, as mitocôndrias tem DNA. E ocasionalmente, algumas mitocôndrias acabam sendo sugadas no precesso de transferência de material genético. Mas lembre-se, o óvulo tem cerca de 100 mil a 200 mil cópias de mitocôndrias, e o espermatozoide tem apenas de 75 a 100. Existe um certo debate, mas no fim, a célula masculina não contribui com mitocôndrias para o zigoto que é formado depois da fusão entre espermatozoide e óvulo. Pode ser que algumas mitocôndrias façam seu caminho e então são degradadas. Não há certeza. Mas os números dizem que, estatisticamente um para 2 mil versus 75 para 100, praticamente todo o material genético proveniente de mitocôndrias será da mãe.