Fecundação Aula 4

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Fecundação 
O que é fecundação? 
• “É o processo no qual duas células sexuais 
(gametas) se fundem para criar um novo 
indivíduo com potencial genético derivado de 
ambos os pais”. 
 
Funções da fecundação 
• Sexual (combinação de genes dos pais) 
 
• Reprodutiva (geração de novos indivíduos) 
Principais eventos 
• Contato e reconhecimento entre os gametas: 
assegura que sejam da mesma espécie 
 
• Regulação da entrada do espermatozóide no 
óvulo: apenas um pode fecundar 
 
• Fusão do material genético dos gametas 
 
• Ativação do metabolismo do óvulo para iniciar o 
desenvolvimento 
 
 
 
Estruturas do espermatozóide 
• Núcleo haplóide 
 
• Sistema de propulsão 
 
• Saco de enzimas 
 
• Citoplasma reduzido durante a maturação 
 
• DNA torna-se bem comprimido durante a 
maturação 
Estruturas do espermatozóide 
• Vesícula acrossômica é o saco de enzimas. 
Derivado do complexo de Golgi. Digere 
proteínas e açucares complexos. Usadas para 
digerir os envoltórios ovulares 
 
• Cabeça = acrossoma + núcleo 
 
 
Estruturas do espermatozóide 
• Axonema: principal porção motora do flagelo 
 
 
 
 
Estruturas do espermatozóide 
• Dineína: quebra do ATP para fornecer energia 
para a movimentação do flagelo 
 
 
 
 
Estruturas do espermatozóide 
Estruturas do óvulo 
Estruturas do óvulo 
• O óvulo maduro deve conter todo o material 
necessário para o início do crescimento e 
desenvolvimento 
 
• Aumenta seu conteúdo ao invés de reduzir 
 
• Citoplasma rico em proteínas, ribossomos, 
tRNA, mRNA e fatores morfogênicos 
Estruturas do óvulo 
• Proteínas: reserva energética. Produzida pelo 
fígado da mãe 
 
• Ribossomos e tRNA: síntese protéica que 
ocorre logo após a fecundação 
 
• mRNA: mensagem para a síntese protéica do 
início do desenvolvimento já prontas 
Estruturas do óvulo 
• Fatores morfogênicos: dirige a diferenciação 
das células. 
Estruturas do óvulo 
• Núcleo: haplóide (ouriços-do-mar) ou com a 
meiose ainda não completa na fecundação 
 
• Membrana plasmática: regula fluxo iônico. 
Funde com a membrana do espermatozóide 
Estruturas do óvulo 
• Envoltório vitelínico: membrana glicoprotéica, 
externa à membrana plasmática. Ligação 
espécie-específica. Nos mamíferos é 
conhecida como zona pelúcida 
 
• Células do cumulus: em óvulos de mamíferos. 
Externas à zona pelúcida. Células foliculares 
ovarianas que nutrem o óvulo quando ele 
deixa o ovário 
Estruturas do óvulo 
• Cortex ouriço-do-mar: citoplasma mais 
gelatinoso que o interno. Abaixo da 
membrana plasmática. Alta concentração de 
moléculas de actina 
 
• Microfilamentos: formados pela polimerização 
da actina na fecundação. Necessários à divisão 
celular 
Estruturas do óvulo 
• Grânulos corticais: homólogas ao acrossoma 
do espermatozóide. Enzimas proteolíticas, 
mucopolissacarídeos e proteína halina. 15 mil 
no óvulo de ouriço-do-mar. 
 
• Geléia glicoprotéica externa ao envoltório 
vitelínico: atrair e ativar sptz 
 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: ouriços-do-mar 
• Liberação de gametas no ambiente 
 
• Atração do espermatozóide por quimiotaxia 
em muitas espécies. Regula o tipo de 
espermatozóide e o momento propício 
• Resacina (geléia) atrai espermatozóides 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: ouriços-do-mar 
• Reação do acrossoma: ativação do 
espermatozóide pela geléia do óvulo 
 
• Em invertebrados marinhos: fusão do 
acrossoma com a memb. plasmática do 
espermatozóide; extensão do processo 
acrossômico (ouriços-do-mar) 
 
 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: ouriços-do-mar 
• Fusão membrana 
acrossoma com 
membrana 
plasmática = 
exocitose 
 
• Mediada por cálcio 
Ca2+ + Na+ 
K+ + H+ 
A liberação de H+, e consequente aumento do pH 
intracelular, possibilita a extensão do processo 
acrossômico e ativação da Dineína ATPase 
 
Estágios de maturação do óvulo no momento da 
entrada do sptz em diferentes animais 
• Extensão do processo acrossômico: 
polimerização das moléculas globulares de actina 
 
 
 
 
 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: ouriços-do-mar 
• Fatores geléia do ovo dos ouriços-do-mar que dão início 
à reação acrossômica em geral são espécie-específicos, 
mas podem não ser!! 
 
 
 
S. purpuratus L. variegatus 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: ouriços-do-mar 
Espermatozóide penetrou a geléia do óvulo → processo 
acrossômico entra em contacto com o envoltório 
vitelínico → PRINCIPAL ETAPA DO 
RECONHECIMENTO ESPÉCIE-ESPECÍFICO 
↓ 
Proteína acrossômica mediadora: BINDINA 
 
Receptores espécie-específicos para bindina no 
envoltório vitelínico 
 
 
 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: ouriços-do-mar 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: mamíferos 
Fecundação interna 
Trato reprodutivo feminino: importante 
papel na fecundação. 
Espermatozóides permanecem um tempo 
nele e passam pela CAPACITAÇÃO 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: mamíferos 
CAPACITAÇÃO é o amadurecimento funcional dos 
espermatozóides de mamíferos, no trato reprodutivo 
feminino, no qual são removidos fatores inibitórios. 
Isto facilita a fecundação 
 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: mamíferos 
Espermatozóide atravessa matriz que circunda óvulo 
para chegar até este 
↓ 
Matriz extracelular que rodeia o óvulo: Zona pelúcida e 
células do cumulus e sua matriz (muito ácido 
hialurônico). Hialuronidase na superfície do 
espermatozóide. 
 
 
Reação acrossômica ocorre após espermatozóide ter 
se ligado à zona pelúcida 
 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: mamíferos 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: mamíferos 
Ligação Espermatozóide + Zona pelúcida 
 
↓ 
 
Relativamente espécie-específica 
Glicoproteína ZP3 zona pelúcida 
camundongo: ligação sptz 
↓ 
Início reação acrossômica 
Reconhecimento entre espermatozóide e 
óvulo: mamíferos 
Contracepção por anticorpos 
• 5% das pessoas em clínicas de infertilidade: Ac 
contra sptz no soro ou nas secreções do trato 
genital 
 
• Ac contra zona pelúcida (Anti-ZP3) 
Fusão de membranas 
Reconhecimento sptz pelo envoltório vitelínico 
↓ 
Lise da porção do envoltório que contacta a 
cabeça do sptz 
↓ 
Fusão membranas celulares óvulo e sptz 
 
Fusão de membranas 
• Cone de fecundação: protuberância 
citoplasmática. Microvilosidades. 
 
 
• Processo acrossômico e cone de fecundação: 
por polimerização de actina 
 
Fusão de membranas 
• Após a fusão: núcleo do sptz passam pela 
ponte citoplasmática estabelecida 
 
• Fusão: processo ativo, frequentemente 
mediado por proteínas específicas (talvez 
bindina). Proteínas da cabeça do sptz 
Prevenção da poliespermia 
Qual é a importância desta prevenção?? 
Manutenção do número cromossômico da 
espécie! 
n n 
+ 
Prevenção da poliespermia 
1) Prevenir a entrada de mais de um espermatozóide 
no óvulo 
Duas etapas: 
 
Reação rápida 
Reação lenta 
Prevenção da poliespermia 
Reação rápida 
K+ K+ 
K+ 
K+ 
K+ 
K+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Mudança de potencial 
elétrico da membrana do 
óvulo 
↓ 
Abertura de canais de Na+ 
↓ 
Sptz não se liga a 
membranas com diferença 
de potencial + 
 
Prevenção da poliespermia 
Reação rápida 
1 a 3 segundos após a ligação do primeiro sptz 
 
Potencial demembrana + por pouco tempo 
 
Cerca de 1 minuto 
 
Não previne a poliespermia de forma permanente 
Prevenção da poliespermia 
Reação lenta (não só em ouriços do mar) 
Reação cortical ou dos grânulos corticais. Remoção dos 
demais sptz 
 
Liberação de conteúdo entre a membrana plasmática e 
o envoltório vitelínico 
 
Grânulos corticais: proteases, peroxidase, proteína 
hialina, mucopolissacarídeos 
Prevenção da poliespermia 
Reação lenta (não só em ouriços do mar) 
Proteases: quebram as proteínas que ligam a 
membrana plasmática ao envoltório vitelínico. 
 
Mucopolissacarídeos: gera gradiente osmótico 
favorável à entrada de água neste local 
Prevenção da poliespermia 
Reação lenta (não só em ouriços do mar) 
Com isso o envoltório vitelínico é elevado e passa a ser 
chamado de membrana de fecundação 
Prevenção da poliespermia 
Reação lenta 
Proteases: Removem ou modificam receptor para 
bindina e os sptz ligados a eles 
 
Peroxidase: endurece a membrana de fecundação 
Na membrana de fecundação... 
Prevenção da poliespermia 
Reação lenta 
Proteína hialina: recobre o óvulo após a formação da 
membrana de fecundação. Microvilosidades da célula 
se ligam a esta camada. Dá suporte aos blastômeros 
durante a clivagem 
Prevenção da poliespermia 
Reação lenta 
Não há membrana de fecundação a partir da reação 
dos grânulos corticais, mas efeito semelhante 
 
Reação da zona: enzimas liberadas pelos grânulos 
corticais modificam os receptores para sptz da zona 
pelúcida 
Em mamíferos... 
Prevenção da poliespermia 
Reação lenta 
Tanto reação acrossômica quanto a reação dos grânulos 
corticais: 
 
↑intracelular de [Ca2+] → fusão de membranas e 
liberação de conteúdos 
 
Ca2+ estocado provavelmente no RE do óvulo 
Prevenção da poliespermia 
Estratégias diversas 
Mamíferos: poucos sptz alcançam o local de 
fecundação 
Prevenção da poliespermia 
Estratégias diversas 
Camundongos e hamsters: liberação de sítios de ligação 
de sptz na zona pelúcida 
Prevenção da poliespermia 
Estratégias diversas 
Aves, répteis e salamandras: entrada de vários sptz e 
posterior degradação 
Fusão do material genético 
 
Fusão 
membranas 
óvulo e 
sptz 
Se desintegram dentro do 
óvulo 
Então, mitocôndrias apenas de origem materna 
Fusão do material genético 
 
Núcleo sptz no citoplasma do 
óvulo 
↓ 
Desintegração envoltório 
nuclear 
↓ 
Cromatina sptz exposta 
↓ 
Troca de proteínas ligadas à 
cromatina 
 
PRONÚCLEO MASCULINO 
↑ 
Junção dos restos de membrana 
na cromatina com vesículas 
membranosas 
 
↑ 
Descondensação da cromatina do 
sptz 
 
→ 
Fusão do material genético 
 
Rotação 180° pronúcleo 
masculino 
↓ 
Centríolo entre os pronúcleos 
feminino e masculino 
↓ 
Microtúbulos se estendem e 
contactam o pronúcleo 
feminino 
↓ 
Encontro dos pronúcleos 
feminino e masculino 
 
Fusão do material genético 
 
Fusão dos pronúcleos 
(anfimixia) 
↓ 
NÚCLEO ZIGÓTICO 
(2n) 
 
 
Síntese de DNA na fase de 
pronúcleo ou de núcleo 
zigótico 
 
Fusão nuclear 
↓ 
12h em mamíferos 
Menos de 1h em ouriço-do-mar 
Ativação do metabolismo do óvulo 
• Óvulo maduro = célula inerte 
 
• Reativada pela entrada do espermatozóide 
 
• Respostas imediatas (seg) / tardias (min) 
 
 
Ativação do metabolismo do óvulo 
Respostas imediatas 
 
• Ativação dos ovos por ↑[Ca2+] intracelular 
 
• Ca2+ estocado provavelmente no RE do óvulo 
(deuterostômios) 
 do meio externo (protostômios) 
 
Ativação do metabolismo do óvulo 
Função da liberação de Ca2+ 
 
Ativa enzima NAD+ quinase 
↓ 
Conversão de NAD+ em NADP+ 
↓ 
Metabolismo de lipídeos 
↓ 
Importantíssimo para a 
síntese de membranas 
durante a clivagem!!! 
 
↘ 
Enzima responsável pela 
redução de O2 depende de 
NADPH 
↓ 
Alto consumo de O2 na 
formação da membrana de 
fecundação 
 
Ativação do metabolismo do óvulo 
Respostas tardias 
 
↑ pH intracelular (entrada de Na+ e saída de H+) 
↓ 
Inicia as respostas tardias 
↓ 
Ativação das sínteses de DNA e proteína (RNAm já no 
citoplasma do ovócito) 
Preparação para a clivagem 
↑[Ca2+] intracelular 
↓ 
Ativa protease que quebra 
fator citostático 
↓ 
Ciclina é degradada 
↓ 
Divisão celular