Chương 3 Sự thụ tinh

Bộ môn Tế bào, Mô, Phôi và Lý sinh TS. Nguyễn Lai Thành Sinh học phát triển Developmental Biology Chương 3 Sự thụ tinh 1. Khái niệm thụ tinh 2. Sự di chuyển của tinh trùng Ở chuột, bò, người, tinh trùng vào đến vòi trứng chỉ 30 phút sau khi được đưa vào âm đạo.  Trong 280 – 300 triệu tinh trùng người bình thường đưa vào âm đạo, thì chỉ khoảng 200 – 300 tinh trùng tiếp xúc được với trứng.  Nhờ có đuôi, tinh trùng có thể di chuyển trong đường sinh dục nữ với tốc độ 2-4 mm/phút 4. Hấp dẫn hóa học của trứng với tinh trùng Bourgeonal is an aromatic aldehyde OR17-4: odorant receptor mAC: membrane adenylate cyclase Các giai đoạn của thụ tinh Trước tiên, tinh trùng phải được hoạt hóa (capacitation). Sau đó, tinh trùng sẽ bơi xuyên qua vành phóng xạ (a) có cấu tạo từ các nang bào mạng lưới ngoại bào (extracellular matrix: ECM). Tiếp theo, tinh trùng tiếp xúc với màng sáng zona pellucida (b), nơi xảy ra phản ứng thể đỉnh. Tinh trùng xâm nhập vào xoang noãn hoàng và kết dính với màng tế bào trứng (c) rồi xâm nhập vào tế bào chất của trứng (d) . Trứng đang dừng trung kỳ giảm phân II sẽ hoàn thành quá trình giảm nhiễm. Tinh trùng nếu chưa qua đường sinh dục cái thì không thể thụ tinh được. Sự thay đổi về cách sắp xếp lớp lipid trên màng tế bào tinh trùng, giảm mật độ cholesteron. Do các lipoprotein nhận cholesterol (cholesterol acceptors HDL) và albumin trong cả đường sinh dục cái và dịch tiết của các tế bào nang (follicular) thực hiện chức năng này. Những protein đặc biệt hoặc carbohydrate trên bề mặt tinh trùng bị mất đi. Làm bộc lộ các vùng nhận biết đặc hiệu với màng sáng của trứng. 3. Sự hoạt hoá tinh trùng Satyajit Mayor (2005). ACEing GPI release. Nature Structural & Molecular Biology 12, 107 - 108  Sự photphoryl hoá các protein màng theo con đường phụ thuộc AMP vòng (cAMP) để chuyển actin cầu (G-actin) thành actin sợi và hoạt hoá các enzym gắn màng ngoài của thể đỉnh với màng sáng của trứng.  Giảm điện thế màng của tinh trùng (-30 mV xuống -50 mV).  Tyrosine phosphorylation làm tăng cao khả năng vận động của tinh trùng. Ở động vật có vú, các nang bào quanh noãn gắn với nhau bởi acid hyaluronic. Để tiếp xúc được với trứng, tinh trùng tiết ra enzyme hyaluronidase từ thể đỉnh để phân tán các nang bào, mở đường cho tinh trùng tiến vào màng sáng. 4. Sự tương tác giữa tinh trùng và trứng Phản ứng thể đỉnh Ở cầu gai, phản ứng thể đỉnh xảy ra ngay khi tinh trùng tiếp xúc với màng nhày của trứng.  Ở động vật có vú, phản ứng thể đỉnh xảy ra khi màng tinh trùng tiếp xúc với màng sáng.  Màng sáng (cụ thể là chuột) gồm 3 loại glycoprotein chính: ZP1, ZP2 và ZP3  ZP3 là phân tử đặc hiệu liên kết với protein sp56 bao phủ ở đầu tinh trùng trong quá trình thụ tinh ở chuột Phản ứng thể đỉnh chỉ xảy ra khi có khi có liên kết chéo giữa các ZP3. IP3: inositol-3,4,5-triphosphate Cơ chế của phản ứng thể đỉnh: gồm 3 giai đoạn. 5. Sự ngăn chặn trứng đa thụ tinh 5.1. Cơ chế tức thì: Cơ chế đảo điện thế màng Sóng canxi Trứng cầu gai: Sea urchin Trứng hải tiêu: Ascidian Sóng canxi Trứng chuột: Mouse egg Sóng canxi 5.2. Cơ chế chậm: Phản ứng vỏ Phản ứng vỏ ở cầu gai Tổng hợp quá trình thụ tinh ở cầu gai  Enzym thuỷ phân protein, phá đứt mối liên kết giữa màng noãn hoàng và màng sinh chất cũng như các liên kết với các tinh trùng khác.  Các mucopolysarcarid kết hợp với màng noãn hoàng để tạo thành một màng mới gọi là màng thụ tinh. Các phân tử này còn hấp thụ nước mạnh và trương nở làm tách màng noãn hoàng khỏi màng sinh chất cùng với các tinh trùng bám trên đó Vai trò của hạt vỏ trong thụ tinh  Enzym peroxidase làm màng thụ tinh cứng lại bằng cách tạo nên các liên kết ở tyrosine giữa các phân tử protein.  Phức hệ các polysaccarid từ đỉnh các vi lông nhung hình thành lớp hyalin phủ lên màng sinh chất tạo màng phôi mới. 6. Biến đổi của trứng sau thụ tinh Biến đổi nhân trứng Trứng hoàn thành quá trình giảm phân Meiotic spindle in a scallop (Pectinidae) oocyte fixed and stained (George von Dassow) Single confocal section of an oocyte of the nemertean Cerebratulus in metaphase of first meiosis. Microtubules are orange, actin is blue; one pole of the meiotic spindle is anchored to the cortex, and the other, deep in the cytoplasm, exhibits long astral rays. (George von Dassow) Cerebratulus Người Chuột Trứng hai nhân nguyên ở động vật có vú Giun tròn: Ascaris Biến đổi trứng giun tròn sau thụ tinh Tổng hợp diễn biến Tổng hợp diễn biến Những điểm cần lưu ý Tại sao tinh trùng lại đến được với trứng?  Tinh trùng cần có những biến đổi gì để có được khả năng thụ tinh 1. ? 2. ? 3. ? 4. ?  Làm thế nào để mỗi trứng chỉ thụ tinh bởi 1 tinh trùng? 1. ? 2. ? Trứng có biến đổi gì sau khi được thụ tinh? Bộ môn Tế bào, Mô, Phôi và Lý sinh TS. Nguyễn Lai Thành