Ферменты и реакции акросомы. Проникновение сперматозоидов в яйцеклетку
а) Ферменты и реакции акросомы и проникновение ее в яйцеклетку. В акросоме сперматозоида хранятся большие количества гиалуронидазы и протеолитинеские ферменты. Гиалуронидаза деполимеризует полимер — гиалуроновую кислоту, которая, как цемент, связывает клетки гранулезы вокруг яйцеклетки воедино. Протеолитические ферменты переваривают белки в структурных компонентах клеток ткани, плотно соединенной с яйцеклеткой.
Когда яйцеклетка попадает из яичникового фолликула в фаллопиеву трубу, она еще окружена несколькими оболочками, создаваемыми клетками гранулезы. Прежде чем сперматозоид оплодотворит яйцеклетку, он должен растворить оболочки, образуемые клетками гранулезы, а затем пенетрировать толстую оболочку яйцеклетки (zona pellucida). Чтобы проделать это успешно, из акросомы начинают выделяться хранящиеся там ферменты. Можно предположить, что среди всех этих ферментов именно гиалуронидазе отводится наиболее важная роль создания прохода среди клеток гранулезы, необходимого сперматозоиду для того, чтобы пробраться к яйцеклетке.
Когда сперматозоид достигает блестящей оболочки яйцеклетки, передняя часть мембраны сперматозоида специфически связывается с белками-рецепторами блестящей оболочки. После этого акросома быстро рассасывается, и высвобождаются все акросомальные ферменты. В течение нескольких минут ферменты создают отверстие для проникновения головки сперматозоида в яйцеклетку сквозь zona pellucida. В течение следующих 30 мин клеточная мембрана головки сперматозоида и ооцит сливаются и образуют единую клетку. В то же время генетический материал сперматозоида и ооцита объединяются, формируя полный геном новообразуемой клетки, содержащий равное количество хромосом и генов матери и отца. Это и есть процесс оплодотворения; после него начинает развиваться эмбрион (обсуждалось в отдельной статье на сайте, просим вас пользоваться формой поиска выше).
Строение сперматозоида человека
б) Почему только один сперматозоид попадает в ооцит? Как получается, что при огромном количестве сперматозоидов, которые присутствуют в эякуляте, только один попадает в ооцит? Причина этого до конца не ясна. Но известно, что через несколько минут после проникновения первого сперматозоида через блестящую оболочку в яйцеклетку ионы кальция начинают диффундировать внутрь через мембрану ооцита и вызывают высвобождение в окружающее пространство путем экзоцитоза множества околомембранных пузырьков. Гранулы пузырьков содержат вещества, которые пропитывают все части блестящей оболочки и препятствуют взаимодействию с яйцеклеткой других сперматозоидов, более того, уже прикрепившиеся сперматозоиды начинают отваливаться от блестящей оболочки.
в) Нарушения сперматогенеза и оплодотворяющей способности мужского организма. Эпителий семявыносящих канальцев может быть поврежден различными заболеваниями. Например, двустороннее воспаление семенников (орхит), вызванный эпидемическим паротитом, может быть причиной стерильности переболевшего мужчины. Такими последствиями сопровождаются возникшие в детстве дегенеративные поражения канальцевого эпителия в результате стеноза протоков половых органов или каких-либо других обстоятельств. Еще одной причиной, ведущей обычно к временной стерильности, является слишком высокая температура семенников.
г) Влияние температуры на сперматогенез. Повышение температуры семенников может препятствовать сперматогенезу, вызывая дегенерацию большинства клеток в семявыносящих канальцах, кроме сперматогоний. Семенники помещены в свободно свисающую мошонку, где температура желез на 2°С ниже, чем температура внутри тела. В холодные дни рефлекторное сокращение мышц, поднимающих яички, подтягивает семенники ближе к телу, что позволяет сохранить разницу в 2°С между температурой внутри тела и температурой семенников на обычном уровне. Таким образом, мошонка действует как механизм, обеспечивающий регулируемое охлаждение семенников, без которого сперматогенез может снижаться, например во время жаркой погоды.
