Transportes dos gametas e fertilização

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Transportes dos gametas e fertilização 
 
 
-fertilização - processo pelo qual o espermatozóide e o ovo se unem; 
-ocorre na região da ampola do oviduto; 
-O complexo formado pelo ovo mamífero, que é ovulado e entra no oviduto pelo 
infundíbulo, consiste em três componentes: 
(1) o ovócito, aprisionado na metáfase da meiose II na maioria dos animais 
domésticos (com exceção dos cães, em que a maturação final até a metáfase II 
ocorre no oviduto) 
(2) a zona pelúcida, uma matriz extracelular que circunda o ovócito, constituída de 
glicoproteínas que são sintetizadas tanto pelo ovócito quanto pelas células do 
cumulus circundantes em animais domésticos 
(3) as células do cumulus, que consistem em várias camadas de células do cumulus 
oophorus inseridas em uma matriz extracelular, composta principalmente de ácido 
hialurônico. 
-É comum considerar a zona pelúcida e o ovócito como uma única estrutura, levando 
à descrição do complexo formado pelo ovo ovulado como o complexo 
cumulus-ovócito (COC); 
 
➔ Transporte do espermatozóide no trato genital feminino 
 
-durante a ovulação a extremidade fimbriada da tuba uterina se aproxima do ovário, 
as fímbrias se movimentam pra frente e pra trás sobre o ovário; 
essa varredura e uma corrente de líquidos produzidos por ela, varrem os ovócitos 
secundário (primário em cadelas) para o infundíbulo da tuba; 
Daí o oócito passa para a ampola, principalmente pelas ondas de peristaltismos 1 
(pelos tônus e musculatura); 
duração da cópula varia entre diferentes animais domésticos; 
dura menos que um minuto em ruminantes, é um pouco mais longa em cavalos, 
vários minutos em porcos e pode durar de cinco a 30 minutos em cães; 
- bovinos, ovinos, coelhos, cães, gatos e primatas - o sêmen é depositado na porção 
cranial da vagina. 
-porcos, cavalos e camelídeos - o sêmen é ejaculado diretamente na cérvix (porcos) 
ou, via processo uretral, tanto na cérvix quanto no útero; 
-ejaculado tmb possui prostaglandinas; 
Motilidade no ejaculado > Lento no ambiente ácido - vagina; Rápido no ambiente 
alcalino - útero; 
 
 
1 movimentos de contração e relaxamento; 
 
Cachaço (porco) Garanhão Cão Gato 
o volume de 
ejaculado é 
grande (200 a 400 
mL) com, 
comparativamente 
, baixa 
concentração de 
espermatozoides; 
Devido a seu 
grande volume, a 
maior parte do 
ejaculado flui da 
cérvix para o 
útero; ejacula uma 
série de frações 
seminais com 
diferentes 
características; 
 I. fração contém 
poucos 
espermatozóides e 
consiste 
principalmente em 
secreções das 
glândulas sexuais 
acessórias; 
II. A segunda 
fração é rica em 
espermatozóides. 
A maior parte da 
fração final 
origina-se das 
glândulas 
bulbouretrais e 
forma um coágulo 
que reduz a perda 
retrógrada de 
espermatozoides; 
 ejacula em uma 
série de “jatos”, 
dos quais o 
primeiro 
geralmente 
contém a fração 
rica em 
espermatozóides; 
O plasma seminal 
do último jato é 
altamente viscoso 
e, como no porco, 
pode servir para 
minimizar a perda 
retrógrada de 
espermatozoides 
pelo trato genital 
feminino; 
A primeira das três 
frações do 
ejaculado 
origina-se na 
próstata, a única 
glândula sexual 
acessória nessa 
espécie; 
O volume dessa 
fração límpida e 
acelular,chamada 
de fração 
pré-espermática , 
varia de 0,5 a 5 
mL, dependendo 
da raça. 
A segunda fração, 
de cor opaca, é 
rica em 
espermatozóides. 
Seu volume varia 
de 1 a 4 mL e 
contém entre 300 
milhões e dois 
bilhões de 
espermatozoides; 
A última fração 
também é 
produzida pela 
próstata. Seu 
volume pode 
variar em uma 
ampla faixa, de 1 a 
até 80 mL, 
dependendo da 
raça. 
Ejaculado 
vigorosamente, 
essa última fração 
de fluido prostático 
pode forçar a 
fração rica em 
espermatozóides 
cranialmente em 
direção ao útero. 
o volume de 
ejaculado é 
pequeno (0,2 a 0,3 
mL) e não se sabe 
se ele é 
compreendido por 
múltiplas frações; 
 
-perda retrógrada de espermatozoides pelo trato genital feminino depende de vários 
fatores >> Os mais importantes são o volume e a natureza física do ejaculado e o 
local de sua deposição dentro do trato genital feminino . 
-em algumas espécies, como no porco, as proteínas do plasma seminal formam um 
tampão vaginal visível que evita que os espermatozóides sejam perdidos para o 
exterior; 
Em alguns roedores de laboratório, o tampão vaginal sólido que é formado após a 
cópula pode ser visto externamente e usado para determinar o momento do coito; 
 
-resultado, principalmente, do elevado tônus e motilidade da túnica muscular do 
trato genital feminino. 
-pode ser dividido em duas fases: 
1. uma fase rápida 
2. uma fase sustentada de transporte - importante para a fertilização 
bem-sucedida. Aqui, os espermatozóides são transportados para os ovidutos 
a partir de possíveis reservatórios na junção útero-tubárica ou na cérvix, 
durante um período prolongado, liberando-os de maneira mais uniforme; 
-Dentro de poucos minutos após a cópula, os espermatozoides já alcançaram o 
oviduto; 
Embora os gametas masculinos estejam próximos ao ovócito após um período 
bastante curto, esses espermatozoides não são viáveis e não participam da 
fertilização; 
- principal barreira para o transporte espermático - é a cérvix uterina que também 
pode servir como um reservatório de espermatozóides em várias espécies; 
Em ruminantes, e em menor importância na égua, a cérvix possui um sistema 
intricado de dobras e sulcos; Como em outras espécies domésticas, o epitélio da 
cérvix de ruminantes produz um muco altamente viscoso que proíbe a penetração 
dos espermatozóides pelo canal cervical durante a maior parte do ciclo estral. 
Somente durante o estro é que o muco modifica sua viscosidade, quando um muco 
menos viscoso rico em sialomucinas é produzido pelas regiões basais das criptas 
cervicais. Um segundo tipo de muco, que contém principalmente sulfomucinas e é 
muito mais viscoso, é secretado pelas porções apicais do epitélio que recobre as 
pontas das dobras cervicais. Esses dois tipos diferentes de secreção criam dois 
compartimentos distintos dentro do canal cervical, um basal com baixa viscosidade e 
outro mais central com alta viscosidade;O ambiente com baixa viscosidade nas regiões basais das dobras oferece um 
‘caminho privilegiado’ pelo qual os espermatozoides podem se mover mais 
facilmente em direção ao útero. A habilidade do espermatozóide em usar esse 
caminho privilegiado depende da sua habilidade em nadar pelas criptas da cérvix; os 
espermatozóides imóveis não são capazes de progredir e são eliminados. 
Consequentemente, a cérvix age como um filtro para a remoção de 
espermatozoides inviáveis . 
 
- Capacitação - espermatozóides não estão aptos a fertilizar o ovócito 
imediatamente após a chegada ao trato genital feminino; 
para adquirir fertilidade eles devem permanecer no trato genital feminino por um 
certo período; 
As modificações que ocorrem durante esse período constituem a capacitação dos 
espermatozóides. 
O local onde a capacitação acontece varia entre as espécies >> Em espécies nas 
quais os espermatozóides são liberados na porção média da cérvix (porca) ou na 
cérvix caudal e imediatamente entram no corpo do útero, provavelmente começa no 
útero e termina no istmo do oviduto; Em espécies nas quais a deposição de sêmen é 
intravaginal, é provavelmente iniciada durante a passagem do espermatozóide pela 
cérvix. 
Nem todos os espermatozóides são capacitados ao mesmo tempo e, como o 
processo geralmente se estende por várias horas, cada espermatozoide pode 
apresentar um grau diferente de capacitação, dependendo de sua localização dentro 
do trato genital feminino; 
compreende um conjunto de processos complexos 
a membrana plasmática do espermatozoide (particularmente a da cabeça) sofre 
modificações marcantes; 
Os processos importantes durante a capacitação são: 
I. remoção da cobertura glicoproteica e das proteínas do plasma seminal 
(adsorvidas durante a estocagem no epidídimo e a ejaculação) da superfície 
dos espermatozóides; 
II. o acoplamento funcional das cascatas transdutoras de sinal que regulam o 
início da reação acrossomal pelas glicoproteínas da zona pelúcida; 
III. as alterações na motilidade dos flagelos que são necessárias para penetração 
da zona pelúcida; 
IV. o desenvolvimento da capacidade de fundir-se com a membrana plasmática 
do ovócito; 
Esses processos são acompanhados por modificações no metabolismo, nas 
propriedades biofísicas da membrana plasmática, e na fosforilação proteica, junto 
com a elevação dos níveis de cálcio intracelular e do pH, e hiperpolarização do 
potencial de membrana . 
pode ser revertida pela devolução dos espermatozoides já capacitados ao plasma 
seminal. Uma vez descapacitados dessa maneira, eles necessitam de uma 
capacitação adicional antes de readquirirem sua fertilidade. 
Vários fatores causam capacitação in vitro. 
I. Primeiro, o efluxo de colesterol da membrana espermática é mediado por 
proteínas ligadoras de esterol e dá início a vários aspectos da capacitação. 
II. A reorganização da membrana espermática após a depleção de colesterol é 
considerada a etapa inicial da capacitação. 
III. Na segunda etapa, várias proteínas da membrana plasmática do 
espermatozóide são fosforiladas nas tirosinas por um mecanismo dependente 
de AMPc. Os espermatozoides expressam uma forma solúvel de 
adenilcliclase sensível a bicarbonato que pode controlar esses eventos de 
fosforilação. 
IV. Na terceira etapa, a elevação do pH intracelular e dos níveis de bicarbonato 
pode levar ao estímulo para a produção de AMPc. 
V. Pela ativação dos canais regulados por nucleotídeos cíclicos na membrana 
plasmática do flagelo espermático, os espermatozoides podem ser 
modificados para o padrão hiperativado de motilidade que é característico dos 
espermatozóides capacitados. 
* Foi demonstrado que as proteínas ligadoras de esterol, como as lipoproteínas de 
alta densidade, estão presentes no fluido do oviduto e podem aceleram o efluxo de 
colesterol dos espermatozoides. Além disso, a progesterona, derivada do fluido 
folicular e da secreção pelas células do cumulus que circundam o ovócito após a 
ovulação, pode estar envolvida na regulação de alguns aspectos do processo; 
 
-Interações entre os espermatozóides e a zona pelúcida: 
zona pelúcida (ZP) >>> é uma matriz extracelular que circunda o ovócito e o embrião 
inicial e que exerce várias funções importantes durante a fertilização e o 
desenvolvimento embrionário inicial; 
Na maioria das espécies de mamíferos, é composta de três glicoproteínas (ZPA, 
equivalente à ZP2 de camundongo; ZPB, equivalente à ZP1 de camundongo; ZPC, 
equivalente à ZP3 de camundongo), 
essas proteínas são expressas tanto no ovócito quanto nas células de granulosa em 
um padrão variável entre os estágios nos animais domésticos. 
está envolvida em vários estágios críticos da fertilização: a adesão e a ligação do 
espermatozoide capacitado à ZP; a indução subsequente da reação acrossomal e a 
penetração na ZP; e as modificações da ZP induzidas pela fertilização que evitam a 
polispermia 2 ; 
 
I. Adesão - primeiro contato entre o espermatozóide e a ZP; é uma associação 
fraca e não específica entre os gametas e parece ser uma interação bastante 
ao acaso; é seguida por uma ligação relativamente firme, que é específica à 
espécie e é mediada por receptores complementares na ZP (receptores 
espermáticos) e na superfície do espermatozoide; 
No camundongo a adesão inicial entre o espermatozóide e a zona pelúcida é 
mediada pela ZP3, uma glicoproteína constitutiva da ZP que se liga a 
receptores na cabeça anterior do espermatozóide com acrossoma intacto. 
Essa adesão à ZP provavelmente é baseada em processos de 
reconhecimento entre proteína e carboidrato, por meio da associação entre 
resíduos da α-galactosil covalentemente ligadas a moléculas de oxigênio da 
ZP3 com um receptor correspondente no espermatozóide; 
A ligação secundária é então mediada pela ZP2. Outros autores, entretanto, 
consideram que a ligação espermatozoide-zona pelúcida é um evento 
puramente dependente de proteínas; 
II. Em outras espécies que não o camundongo, foi sugerido que vários 
carboidratos das proteínas da zona pelúcida estão envolvidos na ligação 
espermática. 
Ensaios de inibição da ligação espermatozoide-ZP revelaram um papel da 
D-manose na ZP humana e de ratos;III. Reação acrossomal - Uma vez ligado, o espermatozóide sofre essa reação 
que tem como resultado a liberação de enzimas hidrolíticas pelo acrossomo 
da cabeça do espermatozóide >> permite que o espermatozóide penetre na 
matriz da ZP por uma combinação da digestão enzimática das glicoproteínas 
da ZP e da propulsão vigorosa pela cauda do espermatozóide; induzida pelas 
glicoproteínas da ZP, consiste em uma fusão ordenada da membrana 
plasmática do espermatozoide e a membrana acrossomal externa; 
Ela tem início quando a membrana plasmática forma sítios múltiplos de fusão 
com a membrana acrossomal externa resultando na formação de muitas 
vesículas pequenas (vesiculação); Após a ocorrência da vesiculação, o 
conteúdo enzimático do acrossoma é disperso, e o núcleo espermático 
permanece coberto somente pela membrana acrossomal interna. 
A acrosina e a hialuronidase são enzimas liberadas durante a reação 
acrossomal. A acrosina hidrolisa as proteínas da ZP e também aumenta a 
habilidade do espermatozóide em se ligar a essas proteínas. Durante o 
processo da penetração na ZP, os espermatozoides que sofreram reação 
acrossomal são ligados temporariamente e liberados pelas glicoproteínas da 
ZP via mecanismos de ligação secundários que envolvem a pró-acrosina. 
2 penetração de dois ou mais espermatozoides em um único óvulo, no momento da 
fertilização; 
Os espermatozoides também avançam em direção do espaço perivitelínico 
pela batida vigorosa da cauda. 
A pró-acrosina é a forma inativa da enzima acrosina e possui grande 
afinidade pela ZP. Assim, a pró-acrosina auxilia na ligação à zona pelúcida à 
medida que a reação acrossomal progride. Quando a pró-acrosina é 
convertida em acrosina, o espermatozóide penetra usando a enzima para 
digerir um pequeno buraco na zona pelúcida e passar por ele; 
 
 
 
 
-Após a penetração da ZP, o espermatozoide adere-se e funde-se à membrana 
plasmática do ovócito. A membrana do ovócito funde-se com a membrana do 
segmento equatorial do espermatozóide, e o espermatozóide fertilizante, incluindo 
sua cauda, é engolfado pelo ovócito; 
A fusão de membrana dos gametas masculino e feminino envolve fertilina-α do 
espermatozóide (também conhecida como desintegrina 1 ou ADAM1), fertilina-β 
(ADAM2) e ciritestina (ADAM3), assim como CRISP1 (proteína secretória 1 rica em 
cisteína). 
As integrinas encontradas na membrana plasmática do ovócito são receptores para 
ADAMs dos espermatozoides. 
-Após a adesão, a membrana plasmática do espermatozóide funde-se à membrana 
plasmática do ovócito. 
-Imediatamente após a entrada do espermatozoide, o ovócito sofre a ativação 
ovocitária, que estabelece o bloqueio à fertilização polispérmica, a retomada da 
meiose e o início do desenvolvimento embrionário; 
-ativação envolve aumento na concentração do íon cálcio citosólico para 
aproximadamente 1 mM. Dependendo da espécie, esse aumento ocorre dentro de 
vários segundos a poucos minutos após a fusão da membrana dos gametas, e 
geralmente ocorre como uma “onda” que viaja pelo ovócito. 
Em mamíferos, uma oscilação de baixa frequência na concentração de cálcio 
citosólico persiste por várias horas e precede a entrada na primeira divisão celular 
embrionária. 
Além da indução do bloqueio à fertilização polispérmica, o aumento na concentração 
de cálcio citosólico encerra o bloqueio meiótico de maneira que a divisão reducional 
pode ser completada; 
Em seguida, as respostas da ativação do ovócito incluem o recrutamento de RNAms 
maternos para a tradução e mudanças na síntese proteica; 
O uso da injeção espermática intracitoplasmática (ICSI) para fertilizar ovócitos 
mostrou que o contato extracelular entre espermatozoide e ovo não é necessário 
para ativar os ovos. De modo interessante, também não é o simples ato da injeção 
nem a introdução de cálcio do meio que induzem a ativação do ovo . 
Os componentes do núcleo espermático, possivelmente sua teca perinuclear, foram 
associados às atividades ativadoras de ovócitos. Entre os candidatos a essa 
propriedade no espermatozoide estão a oscilina (uma isomerase da glicosamina-6- 
fosfato) e uma forma truncada da c-Kit tirosina quinase ; 
 
➢ Bloqueio à fertilização polispérmica 
 
-estabelecido por meio da exocitose de um grupo de grânulos secretórios, os 
grânulos corticais, do ovócito >> reação cortical 
-O conteúdo dos grânulos corticais inclui proteases, fosfatases ácidas, peroxidase, 
mucopolissacarídeos e ativador de plasminogênio >> Como resultado da liberação 
dos grânulos corticais, a membrana do ovócito e a ZP tornam-se modificadas. Em 
consequência, qualquer posterior penetração de espermatozóides no ovócito é 
evitada e o bloqueio da zona à polispermia está estabelecido; 
 
➢ Retomada da meiose e formação do pronúcleo 
 
-a meiose é retomada e a segunda divisão da meiose é completada; 
-A célula-filha que quase não recebe citoplasma é chamada de segundo 
corpúsculo polar 
- A outra célula-filha é o ovócito definitivo >> agora referido como o zigoto . 
-Seu conjunto haplóide de cromossomos torna-se circundado por camadas de 
retículo endoplasmático liso que contribui para a formação de um envelope nuclear, 
e um núcleo vesicular conhecido como pronúcleo feminino ou materno é formado; 
-O núcleo do espermatozóide passa por modificações marcantes dentro do 
citoplasma do ovócito; 
Ele torna-se inchado (“descondensado”), circundado por retículo endoplasmático liso 
contribuindo para um envelope nuclear, e forma o pronúcleo masculino ou 
paterno ; 
-A descondensação do núcleo espermático requer a redução de muitas pontes 
dissulfito >> O agente redutor primário é a glutationa do citoplasma do ovócito. Além 
disso, as protaminas pelas quais o DNA espermático é empacotado são substituídas 
pelas histonas do ovócito. 
-A cauda do espermatozóide destaca-se e degenera-se. 
-Os pronúcleos masculino e feminino aproximam-se, auxiliados pelo citoesqueleto do 
zigoto; 
Finalmente, eles ficam em contato próximo e perdem seus envelopes nucleares, que 
aparentemente se dissolve em retículo endoplasmático liso. Durante a dissolução 
dos envelopes nucleares, os genomas haploides masculino e feminino tornam-se 
unidos no centro do zigoto>> Essa mistura é cariogamia ou sincariose . 
-Deve-se notar que, em contraste ao que ocorre na fertilização em algumas ordens 
inferiores, os pronúcleos em mamíferos não se fundem realmente. 
-Durante a migração dos pronúcleos, a fase S do primeiro ciclo celular 
pós-fertilização é completada e, na dissolução dos envelopes nucleares dos 
pronúcleos, a cromatina condensa-se para formar a prófase da primeira divisão 
mitótica. 
-A clivagem subsequente completa-se normalmente dentro de 24 horas após a 
ovulação. Se o ovócito não é fertilizado nesse período, ele perde seu potencial de 
desenvolvimento; 
 
 
➔ A contribuição dos espermatozoides 
 
-maduros possuem pouco citoplasma e não possuem qualquer síntese proteica 
detectável; 
-antes achava-se que só o oócito contribuia para o desenvolvimento inicial do 
embrião com seus abundantes RNAs e proteínas, no entanto, atualmente, sabe-se 
que defeitos no espermatozóide podem perturbar o desenvolvimento embrionário 
mesmo se os genes carregados pelas células germinativas masculinas forem 
perfeitamente normais >> Tem ficado claro que além do conjunto haplóide de 
cromossomos, o espermatozóide também contribui com um conteúdo complexo de 
RNA e proteínas que podem ser cruciais para o desenvolvimento inicial de um 
embrião; 
-o espermatozoide inteiro, incluindo a peça intermediária e a cauda, é capturado 
pelo ovócito; 
Em vários mamíferos, as estruturas da peça intermediária e da cauda persistem no 
embrião por várias divisões celulares; 
-Na maioria dos mamíferos o espermatozóide também contribui com os centríolos, 
um pré-requisito para a formação do aparato do fuso e a primeira divisão mitótica. 
-Também contribui com uma molécula chamada de PLC que desencadeia as ondas 
de íons cálcio que ativam um ovo fertilizado, e que o espermatozóide contém várias 
centenas de tipos diferentes de RNA mensageiro. Alguns deles são codificantes de 
proteínas necessárias para o desenvolvimento embrionário inicial, mas a função da 
maioria das moléculas de RNA transferidas ainda precisa ser estabelecida; 
 
➔ Resumo do processo de fertilização 
 
-fases: 
1. passagem do spzs pela corona radiata do oócito; dispersão das células 
foliculares dessa corona ocorre princip. por conta da ação da enzima 
hialuronidase (liberada a partir do acrossoma do spzs); enzimas da mucosa 
da tuba tmb auxiliam essa enzima; movimentos da cauda do spzs tmb ajuda; 
2. penetração da zona pelúcida - formação de um caminho para o spzs entrar; 
por conta de ação de enzimas liberadas pelo acrossoma - enzimas 
proteolíticas, esterases, neuraminidase; 
3. fusão das membranas plasmáticas celulares dos oócitos e spzs; ocorrendo a 
fusão, o conteúdo dos grânulos corticais é liberado para o espaço perivitelino 
> levando à mudanças na zona pelúcida; 
a membrana se rompe no local da fusão; aí o spzs entra no citoplasma do 
oócito, mas a membrana plasmática e a mitocôndria ficam para trás; 
4. finalização da segunda divisão meiótica do oócito, formando um maduro e 
segundo corpo polar; e o núcleo do oócito maduro se torna o pronúcleo 
feminino; 
5. formação do pronúcleo masculino; o núcleo do spzs aumenta de tamanho 
formando esse pronúcleo; sua cauda se degenera; durante esse crescimento 
os pronúcleos masculinos e femininos replicam seu DNA; 
6. ocorre a ruptura das membranas dos pronúcleos > ocorrendo a condensação 
dos cromossomos, rearranjo dos cromossomos para a divisão celular mitótica 
e a primeira clivagem do zigoto; a combinação de 23 cromossomos 
(humanos) em cada pronúcleo resulta em um zigoto com 46 cromossomos 
(humanos); 
-resultados da fecundação: 
1. Estimula o oócito secundário à terminar a segunda divisão meiótica; 
produzindo o 2 corpo polar; 
2. restaura o n° diplóide normal de cromossomos no zigoto; 
3. responsável pela variação das espécies por meio da mistura do material 
genético materno e paterno; herança biparental; 
4. determina o cromossomo sexual do embrião (cariótipo) 
5. causa a ativação metabólica do oócito, o que inicia a clivagem do zigoto; 
-Sexo cromossômico do concepto 
 *Tipo de cromossomo do espermatozóide (humanos): 
-Cromossomo X Zigoto 46, XX Sexo feminino 
-Cromossomo Y Zigoto 46, XY Sexo masculino