Komórka jajowa, plemnik i zapłodnienie - film z polskimi napisami

Rozmnażające się płciowo organizmy muszą zadbać o to, aby ich geny się spotkały. W tym celu, ich materiał genetyczny jest upakowany w specjalne komórki zwane komórkami płciowymi. To jest plemnik. Jest on męską komórką płciową. Celem plemnika, jego funkcją jest przeniesienie męskiego materiału genetycznego do żeńskiej komórki płciowej, czyli komórki jajowej. Plemnik posiada cechy, które umożliwiają wykonanie tego zadania. Można powiedzieć, że jest małą torpedą. Tak jak torpeda, ma zakrzywioną główkę, pozwalającą na podróż w określonym kierunku. Z tyłu ma ogonek, nazywany wicią, który zachowuje się jak małe śmigło napędowe. Mamy też środkową część. W tej części, nazywanej wstawką znajdują się małe organelle komórkowe nazywane mitochondriami. Widzisz, jak rysuję te mitochondria dokoła wici. Mitochondria są organellami, które odpowiadają za generowanie energii w komórce. Plemnik ma bardzo dużo mitochondriów we wstawce. Jest ich między 75, a 100 i są one całkiem duże. Często łączą się ze sobą, aby stworzyć jeszcze większe organelle. Plemnik ma tak dużo tych struktur, ponieważ bycie małą torpedą, która musi trafić do komórki jajowej, wymaga ogromnego nakładu energii. I ta energia jest wytwarzana przez mitochondria. To co ma znaleźć się w komórce jajowej znajduje się w główce, tam mamy materiał genetyczny, nasze DNA wewnątrz jądra komórkowego. Narysuję to teraz. Tu mamy otoczkę jądra. I jak każda torpeda, plemnik ma również głowicę bojową z przodu. W jego przypadku, głowica ta jest zbiorem enzymów, którą nazywamy akrosomem. Akrosom pełni bardzo ważną rolę przy zapłodnieniu. Tak zbudowany jest plemnik. Ma ogonek, czyli wić zapewniającą odpowiedni napęd, mitochondria w środkowej części, dostarczające energię do ogonka oraz główkę, w której znajduje się materiał genetyczny oraz akrosom. Jest to całkiem prosta komórka. Jest tak zaprojektowana, aby szybko dotrzeć do komórki jajowej. Nie ma żadnych dodatkowych wspomagaczy. W opozycji stoi komórka jajowa. Pierwsze co możesz zauważyć, to że jest ona okrągła, w przeciwieństwie do kształtu plemnika. Nie jest to komórka, której celem jest duża mobilność. Po drugie, w porównaniu do plemnika, komórka jajowa jest bardzo duża. Jest na tyle duża, że możemy ją zobaczyć gołym okiem. I czasami do tego dochodzi. W porównaniu do plemnika, którego narysowałem tutaj, komórka jajowa ma około 10,000 razy większą masę. Podobnie jak plemnik, komórka jajowa zawiera materiał genetyczny, gotowy do połączenia się podczas zapłodnienia. Możesz zobaczyć tutaj jądro komórkowe. I możesz również zauważyć tę grubą, zewnętrzną warstwę komórki jajkowej która jest bardzo ważną strukturą nazywaną osłoną przejrzystą. Osłona przejrzysta jest grubą warstwą glikoprotein, która znajduje się na zewnątrz komórki jajowej. Glikoproteiny to zwyczajne białka, narysowałem białko kolorem zielonym, do które przyczepione są łańcuchy cukrowe. Wygląda trochę, jak niewielkie drzewo lub długa gałąź, która wyrasta z krawędzi komórki jajowej. I takich glikoprotein jest bardzo dużo, tworzą one bardzo grubą warstwę ochronną, przez którą plemnik musi się przedostać. Krawędzią komórki jajowej jest błona komórkowa. Gdy plemnik dostarczy materiał genetyczny przez tę błonę dochodzi do zapłodnienia. W komórce jajowej znajduje się wiele innych organelli. Pamiętaj, że jest ona bardzo duża. Narysuję kilka z nich kolorem zielonym. Zacznę od mitochondrium. Pamiętaj, że plemnik ma od 75 do 100 dużych mitochondriów w środkowej części, które dostarczają energię do poruszania. Komórka jajowa również posiada mitochondria. Ma również wiele innych organelli. Ze względu na swoją wielkość, ma pomiędzy 100, a 200 tysięcy mitochondriów. Zapamiętaj te liczby, pomówimy o nich więcej w kolejnych filmach. Teraz, gdy doszło do spotkania dwóch głównych bohaterów, plemnika i komórki jajowej, męskiej i żeńskiej komórki płciowej, możemy pomówić o tym, co się dzieje, w momencie ich spotkania. Proces ten nazywamy zapłodnieniem. Oznaczmy naszą komórkę jajową. Jak i naszą osłonę przejrzystą. Mówiliśmy o niej wcześniej. Narysujmy teraz plemnika, który przybywa na spotkanie z komórką jajową. Narysujemy jego ogonek. Jak i środkową część. I oczywiście jego główkę. Pozbądźmy się w tym miejscu glikoproteiny budujących osłonę przejrzystą. Tutaj mamy mitochondria, znajdujące się w środkowej części oraz materiał genetyczny upakowany w główce wraz z akrosomem. Pierwsza rzecz, jaka ma miejsce podczas zapłodnienia to interakcja pomiędzy plemnikiem, a osłoną przejrzystą. Osłona przejrzysta wiąże się z zewnętrzną stroną plemnika, nazywamy to wiązaniem plemnika. To jest krok pierwszy. Gdy plemnik zwiąże się z osłoną przejrzystą, początkuje to reakcję zwaną reakcją akrosomalna. Więc krok drugi to reakcja akrosomalna. Podczas jej trwania dochodzi do uwolnienia enzymes akrosomalnych z główki plemnika. Zaczynają one wyciekać bezpośrednio do osłony przejrzystej. Gdy enzymy dostaną się do osłony przejrzystej to zaczynają ją trawić. Możesz zobaczyć, jak zaczynają trawić glikoproteiny. Umożliwia to główce plemnika na głębsze przemieszczanie się w kierunku błony komórkowej Gdy plemnik będzie już odpowiednio blisko błony komórkowej komórki jajowej, rozpocznie się proces wiązania. Dojdzie do kontaktu plemnika i komórki jajowej. Rozpocznie to kolejną reakcję, która nazywana jest reakcją korową. Nie narysowałem do tej pory tutaj innych struktur wewnątrz komórki jajowej, które znajdują się bezpośrednio pod błoną komórkową. Ich rolą jest czekanie. Ich główną pracą jest czekanie, aż dojdzie do związania plemnika z komórką jajową. Gdy to tego dojdzie, zostają wystrzelone do błony przejrzystej. Podobnie jak enzymy akrosomalne, te enzymy znajdujące się w ziarnach korowych również zaczynają trawić błonę przejrzystą. Trawią, rozpuszczają i pozbywają się glikoprotein, do których mogłyby związać się plemniki. W tym momencie, mamy pojedynczego plemnika, który wiążąc się rozpoczyna reakcję korową, a te ziarna korowe uwalniają swoją zawartość, tak aby możliwe było strawienie innych miejsc, do których plemnik może się związać. Dzięki temu, gdy pojawi się inny plemnik, odbije się od komórki jajowej. Uderzy w glikoproteiny, jednak te do których mógłby się związać zostaną strawione i zniszczone przez ziarna korowe. Proces ten zapobiega polispermii. Jest to bardzo ważna sprawa. Polispermia odnosi się do procesu, w którym wiele plemników wnika do komórki jajowej. A nie chcemy, aby więcej niż jeden plemnik dostarczył swój materiał genetyczny, swoje DNA do komórki jajowej. Gdyby było inaczej, to dochodziłoby do sytuacji, w której mając jeden wkład genetyczny od mamy, mamy jeden, dwa, trzy lub nawet 100 materiałów genetycznych od taty. Taki proces nie mógłby działać i prowadziłby do wielu problemów podczas podziału komórki jajowej. Czasami, dochodzi do tego, co kończy się nieudanym procesem zapłodnienia. Jednak zazwyczaj, gdy ziarna korowe zniszczą wszystkie glikoproteiny wiążące plemniki do osłony przejrzystej, pozostałe plemniki odbijają się od jej powierzchni. Dobra, mamy teraz plemnik, który przeszedł swoją drogę do błony komórkowej komórki jajowej. Rozpoczną proces wiązania się z błoną komórkową, akrosom zniknął, wymażę go teraz. Wykonał swoją pracy. Ziarna korowe zostały uwolnione, co zapobiegło przed dostaniem się innych plemników do komórki jajowej. Zaczyna się proces łączenia błony komórkowej plemnika i komórki jajowej. Dzięki temu, cały plemnik będzie mógł wniknąć do środka. Cały materiał genetyczny, cały materiał genetyczny znajdujący się w jądrze komórkowym plemnika zostanie wydzielony do wnętrza komórki jajowej. A, gdy materiały genetyczne się połączą dojdzie do zapłodnienia. Dla powtórzenia wiadomości, spójrzmy na nasz plemnik jeszcze raz. Widzimy, że jest bardzo ruchliwą strukturą, której zadaniem jest transport materiału genetycznego mężczyzny do żeńskiej komórki jajowej. Ma ogonek, który zapewnia mu mobilność, mitochondria wytwarzające energię oraz główkę upakowaną materiałem genetycznym wraz z akrosomem. W porównaniu do plemnika, komórka jajowa jest bardzo duża. Ma wyspecjalizowaną warstwę glikoproteiny, które mają określone funkcję, również w swoim wnętrzu ma różne organelle, włączając w to mitochondria. Proces, w którym dochodzi do spotkania komórki jajowej i plemnika nazywamy zapłodnieniem. Plemnik wiąże się do osłony przejrzystej, a dokładniej glikoprotein, rozpoczyna się reakcja akrosomalna oraz reakcja korowa, która zapobiega temu, aby więcej niż jeden plemnik przedostał się do wnętrza komórki jajowej. Potem, materiał genetyczny znajdujący się w plemniku jest transportowany. Zauważ, że narysowałem materiał genetyczny wychodzący z jądra. Niektórzy z Was mogą się zastanowić, "Czy w mitochondriach nie mamy również materiału genetycznego?" Jest tak, w mitochondrium znajduje się DNA. I możliwe jest, że te mitochondria zostaną wchłonięte podczas tego całego procesu. Ale pamiętaj, nasza komórka jajowa ma od 100 do 200 tysięcy mitochondriów, a plemnik tylko między 75, a 100. Jest to kwestia dyskusyjna, ale ostatecznie prawdopodobnie męskie mitochondria nie znajdują się w zygocie, która powstaje po połączeniu się komórki jajowej i plemnika. Może się zdarzyć, że niektóre z męskich mitochondriów trafiają do komórki jajowej, a potem zostają zniszczone. Nie wiemy tego. Ale patrząc po liczbach, statystycznie, porównując 100 - 200 tysięcy do 75 - 100 oznacza, że niemalże cały materiał genetycznych z mitochondriów będzie pochodził od mamy.