EMBRİYOLOJİDERS 3DERS-3DÖLLENME

DÖLLENME OLAYı

Döllenme,spermanın yumurta hücresine girmesi ve her iki gamete ait nukleusların birleşmesi olayına denirolayına denir.

Dış döllenme İç döllenme

Sperma ve yumurta nukleuslarının birleşmesi sonucu ana ve babadan gelen kalıtsal özellikler, bu taşıyıcılar aracılığıyla yeni gelişen bu taşıyıcılar aracılığıyla yeni gelişen organizmaya aktarılır.

Bu nedenle döllenme olayında birbirinden Bu nedenle, döllenme olayında birbirinden bağımsız iki hedef gözlenir.

Bunlardan biri yumurtanın aktivasyonu, Bunlardan biri yumurtanın aktivasyonu, diğeri de ebeveynlere ait kalıtsal özelliklerin birbirine karıştırılması amfimiksis'tir.

Y h i l l k k b li li bi d Yumurta hücresi olgunlaşırken ancak belirli bir zamanda ya da evrede döllenme yeteneğini kazanır.

Omurgalılarda, olgunluğa erişen oosit, gelişim bakımından Omurgalılarda, olgunluğa erişen oosit, gelişim bakımından bir duraklama evresine girer.

Mayozun ikinci bölünme safhası, metafaz evresinde d kl t b li l t l duraklar ve metabolizma yavaşlatılır.

Döllenme olduktan sonra yumurta aktivite kazanır ve gelişimini tamamlar. g ş

A d A hi d d l i Aynı durum, Amphioxus yumurtasında da gözlenir. Yumurta hücresinde, döllenmeden önce görülen bu

duraksamanın, sito-statik faktör denilen bir etkiden duraksamanın, sito statik faktör denilen bir etkiden kaynaklandığı araştırılmıştır.

Spermanın yumurta hücresiyle temas etmesi durumunda, it t tik f ktö i ktif l t hü i i sito-statik faktör inaktif olur ve yumurta hücresinin

aktivite kazanması sağlanır.

Bununla beraber, yumurta hücresinde çok sayıda fızikokimyasal değişimler meydana gelir. Döllenme olayında gözlenen tüm değişimleri Döllenme olayında gözlenen tüm değişimleri şöyle özetleyebiliriz. Spermanın yumurta hücresiyle teması ve yumurta Spermanın yumurta hücresiyle teması ve yumurta

hücresine girişi (Penetrasyon). Yumurta hücresinin aktivasyonu. Yumurta ve sperma nukleuslarının kaynaşması

(Amfimiksis).

1 SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VE1. SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VEYUMURTA HÜCRESINE GIRIŞI (PENETRASYON)

S h i kl a. Spermanın yumurta hücresine yaklaşması : Gerek iç gerekse dış döllenmede çok sayıda bırakılan spermaların yumurtaya yaklaşıp temas etmelerinde çok sayıda olmaları etkin olabildiği gibi çeşitli faktörler de rol oynamaktadır.

Hareket etme yeteneğine sahip olan spermalar şans eseri Hareket etme yeteneğine sahip olan spermalar, şans eseri yumurtayla karşılaşırlar. Bu karşılaşmada kemotaksinin büyük rolü vardır.

Kemotaksi, kimyasal bir mekanizma ile ilgilidir. Yumurta hücresi veya dişi eşey organı tarafından

salgılanan bazı kimyasal maddeler spermayı cezbeder ve salgılanan bazı kimyasal maddeler, spermayı cezbeder ve spermaların biraraya veya yumurta yüzeyinde toplanmasını sağlar.

1 SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VE1. SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VEYUMURTA HÜCRESINE GIRIŞI (PENETRASYON)

S l bi bi l i l kü l i l i Spermaların birbirlerine yapışmaları kümeleşmeyi veya aglutinasyonu meydana getirir.

Aglutinasyonu, deniz kestanesi ve deniz yıldızı spermalarında gözlemek çok kolaydır ve oluşumu büyük bir çoğunlukla çevre koşullarına bağlıdır çok kolaydır ve oluşumu büyük bir çoğunlukla çevre koşullarına bağlıdır.

Spermaların aglutmasyonuna ve yumurta hücrelerine yapışmasınısağlayan madde, F.R. Lillie (1919) tarafından çalışılmış ve bu maddeye fertilizin adı verilmiştir Fertilizin bir glikoprotein veya fertilizin adı verilmiştir. Fertilizin, bir glikoprotein veya mukopolisakkarittir.

1 SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VE1. SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VEYUMURTA HÜCRESINE GIRIŞI (PENETRASYON)

B dd i d b l i i kk i l i ü d Bu maddenin yapısında bulunan amino asit ve nıonosakkaritlerin türden türe çeşitlilik göstermesi nedeniyle, farklı hayvanlarda fertilizinin de farklılık gösterdiği belirlenmiştir.

Aşağı yukarı 300 000 molekül ağırlığında olan fertilizin molekülü birden Aşağı yukarı 300.000 molekül ağırlığında olan fertilizin molekülü, birden fazla aktif grup taşıdığından, iki veya daha fazla spermayı birbirine bağlayabilir.

Buna karşın spermaların yüzeyindeki ince sitoplazma katında asit Buna karşın, spermaların yüzeyindeki ince sitoplazma katında, asit protein özelliğinde olan antifertilizin (veya antifertilizinler) olarak bilinen bir madde bulunur.

Antifertilizinler, spermaları ısıtmak, dondurmak veya asitli suda , p , ybırakmakla ekstrakte edilebilir. Molekül ağırlıkları 10.000 civarındadır.

1 SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VE1. SPERMANıN YUMURTA HÜCRESIYLE TEMASı VEYUMURTA HÜCRESINE GIRIŞI (PENETRASYON)

F ili i if ili i l i b li i lliği h Fertilizin ve antifertilizinlerin belirgin özelliği, türe has oluşlarıdır.

Farklı yakın türler arasında reaksiyon verseler de bu çok zayıf bir ihtimaldir.

Tyler (1948)'m yaptığı denemelerle, fertilizin ve antifertilizin arasındaki ilişkinin, antijen ve antikor arasındaki ilişkiye ş , j ş ybenzediği belirlenmiştir.

Diğer taraftan bu ilişki, anahtar-kilit ilişkisine benzetilmektedir. Yapılan araştırmalardan fertilizin antifertilizin reaksiyonunun Yapılan araştırmalardan, fertilizin-antifertilizin reaksiyonunun

yumurta etrafındaki spermaları seyrekleştirerek (sperma yumurtaya girince fertilizinin etkisi sperma tarafından nötralize edildiğinden) döllenme için yardımcı olacağı fakat mutlak suretle edildiğinden) döllenme için yardımcı olacağı fakat mutlak suretle elzem olmadığı sonucu çıkarılmıştır.

B. SPERMANıN YUMURTA HÜCRESINE GIRIŞI (PENETRASYON

Kemotaksi yoluyla yumurta hücresine Kemotaksi yoluyla yumurta hücresine yaklaşan spermanın, yumurtaya erişmesi için yumurta hücresi etrafında bulunan zarları geçmek zorundadır.

Bu geçişe penetrasyon denir. Penetrasyonun mekanizması kimyasaldır.

Spermaların akrozomunda bulunan ve sperma lizinleri denilen enzimler aracılığıyla yumurta yüzeyindeki örtüler eritilir ve sperma yumurta hücresi içine girer girer.

B. SPERMANıN YUMURTA HÜCRESINE GIRIŞI (PENETRASYON

S li i l i ü h ö llik l B d l bi h Sperma lizinleri, türe has özellik taşırlar. Bu nedenle, bir hayvan grubundan diğerine belirli farklılıklar gösterirler.

Çok kaim ve dayanıklı zarlarla çevrili yumurtalara (örneğin balık ve böcek yumurtaları) spermanın girmesi zordur böcek yumurtaları), spermanın girmesi zordur,

Bu tür yumurtalarda spermanın girişini kolaylaştırıcı özel bir kanal veya kanallar oluşturulmuştur. Mik il d il b kl kl d k t l Mikropil adı verilen bu açıklıklardan sperma geçerek yumurtaya ulaşır,

M li l f d ki f llik l Memeli spermalarının, yumurta etrafındaki follikül hücrelerini birbirine yapıştıran hiyaluronik asidi ve mukopolisakkariti eriten hiyaluronidaz enzimini ürettikleri belirlenmiştir.

Bu yolla, follikül hücreleri tarafından oluşturulan korona radiata tabakası sperma yumurtaya girdikten sonra radiata tabakası sperma yumurtaya girdikten sonra, yumurta uterusa yapışmadan önce atılır.

Y l li l i d b li li bi Yumurtaların gelişmeleri sırasında belirli bir anda döllenme meydana gelebilir.

Bu periyod, türlere ve yumurta tiplerine göre Bu periyod, türlere ve yumurta tiplerine göre değişmektedir.

Deniz kestanesi yumurtaları, olgunlaşma bölü l i t l d kt t bölünmeleri tamamlandıktan ve yumurta pronukleusu tamamen oluştuktan sonra döllenebilir.

Ascaris megalocephala yumurtasına sperma, yumurta henüz 1. dereceli oosit halindeyken ve hiçbir kutup hücresi atılmadan girer hiçbir kutup hücresi atılmadan girer.

Bu iki ekstrem arasında sperma yumurtaya bütün ara kademelerde girebilir. Omurgalı h l d t i diği hayvanlarda sperma yumurtaya girdiği zaman ilk kutup hücresi oluşmuş fakat ikinci kutup hücreleri henüz oluşmak üzeredir.

D ll l d k l l k bi k bi Döllenme olayında, kural olarak bir yumurtaya ancak bir sperma girer (kurbağa ve memelilerde). Buna monospermi denir.

Bununla beraber, bazı hayvan gruplarında birden fazla sperma yumurta içine girebilir (polispermi) ancak, bunlardan yalnız biri yumurta pronukleusu ile birleşir bunlardan yalnız biri yumurta pronukleusu ile birleşir.

Büyük bir olasılıkla yumurtaya ilk giren sperma döllenmede rol alır.

Diğerleri, yumurtada bulunan proteolitik enzimleri taşıyan lizozomlarla birleşir ve lizozom içindeki bu enzimler tarafından parçalanırlar tarafından parçalanırlar.

Bu sebeple, birden fazla spermanın döllenmeye katılması önlenmiş olur.

İ İki spermanın girdiği bazı anormal şartlarda (patolojik polispermi) döllenme olursa anormal bir embriyo oluşur ve yaşamaz anormal bir embriyo oluşur ve yaşamaz.

Bazı hayvan gruplarında ( mollusklar, böcekler, urodela sürüngen ve kuşlarda) isa genellikle urodela, sürüngen ve kuşlarda) isa, genellikle vitellusu fazla olan yumurtalarda birçok sperma yumurtaya girebilir.

Buna da, fizyolojik polispermi adı verilir. Bu durumda, giren spermalardan sadece birisi , g p

yumurta pronukleusu ile birleşir, diğerleri dejenere olur.

2, Yumurtanın aktivasyonu Döllenmemiş yumurtanın zarı geçirgen değildir

fi l jik l k t b lik i l l i k ve fizyolojik olarak metabolik işlevleri yok denecek kadar azdır.

Sperma yumurta hücresi ile temas edince Sperma yumurta hücresi ile temas edince, yumurta hücresi aktive olur ve yumurtada fizyolojik ve biyokimyasal bir takım değişiklikler fizyolojik ve biyokimyasal bir takım değişiklikler meydana gelir.

Bu değişiklikleri aşağıdaki gibi özetleyebiliriz.ğ ş ş ğ g y

A DÖLLENME KONISININA. DÖLLENME KONISININOLUŞUMU

S l Spermaların yumurtaya yaklaşmaları sırasında sperma yapısında bazı değişiklikler meydana gelir.

Sperma akrozomunun zarı parçalanır ve sperma lizinleri parçalanır ve sperma lizinleri dışa verilir.

Ak l Akrozomun parçalanan zarının yan uçları spermanın hücre zarı ile kaynaşır.

Bu sırada, akrozom konisinden öne doğru, ince uzun filamentlar veya tübüller (1-7 um) spermanın tübüller (1-7 um) spermanın başından ileriye yumurta hücresine doğru uzanır.

Bu filamentlere, akrozomal filamentler adı verilir

Bi h i Bir sperm hücresi, yumurtayı saran jelimsi kılıfın yavaş yavaş çözünmesinden salman moleküllerle karşı karşıya geldiği zaman, spermin ucunda yer alan akrozom denen kesecik içeriğini ekzositoz ile ç ğdışarıya boşaltır.

Ak l l h Akrozomun parçalanan zarının yan uçları spermanın hücre zarı ile kaynaşır.

Bu sırada, akrozom konisinden öne doğru, ince uzun Bu sırada, akrozom konisinden öne doğru, ince uzun filamentlar veya tübüller (1-7 um) spermanın başından ileriye yumurta hücresine doğru uzanır. B fil tl k l fil tl d ili Bu filamentlere, akrozomal filamentler adı verilir

Bir sperm hücresi, yumurtayı saran jelimsi kılıfın yavaş yavaş çözünmesinden salman moleküllerle karşı karşıya y ş ç ş ş ygeldiği zaman, spermin ucunda yer alan akrozom denen kesecik içeriğini ekzositoz ile dışarıya boşaltır.

S kl l Spermanın yumurtaya yaklaşmasıyla oluşan akrozomal filamentler, yumurtanın jelli örtüleri ve vitellus zarından ileriye doğru itilir ve sperma lizinlerinin açmış olduğu yoldan sperma, yumurta hücresine doğru p , y ğilerler.

Ak f i i k Akrozom füamentinin uç noktasının yumurta hücresi zarına temas etmesiyle yumurta hücresi aktivasyona başlamış olur.

Memeli hayvan spermaları akrozoma sahip olmalarına rağmen akrozomal sahip olmalarına rağmen akrozomal fılament oluşturmazlar.

Sperma ve yumurtanın birbirine temas eden hücre zarlarının erimesi ile sperma nukleusu yumurtaya aktarılır.

S k l f i i Spermanın akrozomal füamentinin yumurta yüzeyine dokunmasıyla, yumurta hiyalin sitoplazması dokunma noktasında ileriye doğru bir çıkıntı meydana getirir. Oluşan bu çıkıntıya, döllenme konisi ç y ,denir.

Akrozomal filament veya filamentler, döllenme konisinde yumurta hücre zarı tarafından oluşturulan cepler içine ş p çyerleştirilir. Sperma ve yumurta hücresi zarları değme noktalarında birbirleriyle noktalarında birbirleriyle birleşerek bir devamlılık sağlarlar.

Döllenme konisi spermayı yavaş yavaş içeriye doğru çeker. İki gametin sitoplazma içeriği birbirine karışmış olur. Bu evrede iki gamet, tek bir hücre yani zigot oluşturmuş olur.y g ş ş

K b ğ l d i ll d ll d Kurbağa yumurtalarında vitellus zarı, döllenmeden sonra bir takım değişiklikler gösterir.

Vitellus zarı ile jel örtüleri arasında, vitellus zarının Vitellus zarı ile jel örtüleri arasında, vitellus zarının dışında yoğun bir elektron tabakası görülür.

Döllenmiş ve döllenmemiş yumurtaların vitellus zarları d ki f kl l kl k t fik t dl arasındaki farklılıklar, kromatografik metodlar

kullanılarak biyokimyasal olarak araştırılmıştır. Döllenmiş yumurtalarda bu zarın kimyasal içeriğinin, ş y y ç ğ ,

döllenmemiş yumurtanmkinden çok daha zengin olduğu ortaya çıkmıştır.

Yapılan kromatogramlardan, jel örtülerinin iç kısmındaki bantlar ile sitoplazma yüzeyindeki kortikal granüllerden elde edilen bantların kortikal granüllerden elde edilen bantların benzer olduğu saptanmıştır.

Bu durum vitellus zarı özelliğindeki Bu durum, vitellus zarı özelliğindeki değişimlerin, döllenmeden sonra kortikal granüllerden salman maddelerle oluştuğunu göstermiştir.

Vitellus zarmdaki değişim, döllenmeden 8-10 dakika sonra tamamlanır ve değişimin polispermiyi önlediği sanılmaktadır.

b Döll l b. Döllenme zarının oluşumu : Spermanın yumurtaya temas etmesi veya birleşmesiyle, aktive olan yumurta sitoplazmasmda olan yumurta sitoplazmasmda değişiklikler başlar. Bu değişikliklerle birlikte, genellikle bir dakikadan daha az bir süre

f d it ll d zarfında vitellus zarının dış kısmında döllenme zarı adı verilen bir zar oluşur. Yumurta sitoplazmasınm yüzeyinde s op a as y ey e görülen bu değişimler, kortikal reaksiyonlar olarak tanımlanır.

Kortikal Reaksiyon Yumurta ve spermin

l l plazma zarlarının kaynaşmasının bir diğer önemli etkisi kortikal önemli etkisi, kortikal reaksiyondur; kortikal reaksiyon, yumurtanın sitoplazmasının dış zonunda (korteks)

kl bi i gerçekleşen bir seri değişikliktir

Sperm ve yumurtanın kaynaşması, yumurtanın endoplazmik retikulumundanendoplazmik retikulumundansitosöl içerisine kalsiyum (Ca2+) salınmasına neden olan bir i l il i l h k t sinyal ilerim yolunu harekete

geçirir. Spermin giriş yaptığı yerde Spermin giriş yaptığı yerde

ER'dan kalsiyum salmışı başlar ve daha sonra döllenmiş

f yumurta içerisinde karşı tarafa dalga şeklinde yayılır

Kortikal reaksiyon sırasında Ca2+ salınım dalgası. Bir balıkyumurtasının döllenmesi sırasında spermin değdiği Bir balıkyumurtasının döllenmesi sırasında, spermin değdiği

noktadan itibaren takip edildiği bu deneyde serbest Ca2+

bağlandığı zaman parlamanın meydana geldiği floresan bir boya kullanılmıştır (LM) boya kullanılmıştır (LM).

Kalsiyum iyonları, dalga halinde endoplazmik retikulumdansitosöl içerisine salınır, bu yayılım daha fazla Ca2+ iyonunun salınmasını tetikler Sitosölik Ca2+ iyonunun yüksek salınmasını tetikler Sitosölik Ca iyonunun yüksek derişimi, döllenme zarının oluşumunu sağlayan plazma zarı ile kortikal grandilerin kaynaşmasına neden olur.

Ca2+ aynı zamanda döllenmiş yumurta içindeki Ca2 , aynı zamanda döllenmiş yumurta içindeki metabolikdeğişikliklere yardım eder.

Görünüşte, sinyalleşme yolu "ikinci haberciler" İolan İP, ve DAG in üretimine yol açar.

İP,, ER zarındaki ligand-kapılı kalsiyum kanallarının kapısını açar, ve salınan Ca2+, diğer kanalların açılmasını harekete geçirir.

Yüksek konsantrasyondaki Ca2+, saniyeler içerisinde, yumurtanın plazma zarının yumurtanın plazma zarının hemen altında bulunan ve kortikal granülier olarak dl d l k ikl d adlandırılan keseciklerde

değişikliklere yol açar. Kortikal granüller Ca2+ Kortikal granüller, Ca

artışına cevap olarak plazma zarı ile kaynaşır ve

içeriğini plazma zarı ve vitellüs tabakası arasındaki perivitellin aralığa boşaltır. perivitellin aralığa boşaltır.

K ik l k i bi h b d diğ i Kortikal reaksiyon, bir hayvan grubundan diğerine farklılık gösterir. Deniz kestanesinde, yumurta yüzey renginin sarıdan beyaza değiştiği görülmüş ve bu değişimin 20 saniyede tüm yumurtayı kapsadığı belirlenmiştir.

Deniz kestanesi yumurta zarı oldukça kalındır (150-200 A°) ve çift katlıdır Döllenmeden sonra plazma zarının bu iki ve çift katlıdır, Döllenmeden sonra plazma zarının bu iki tabakası birbirinden ayrılır.

Dışta uzanan tabaka döllenme zarını oluşturur. Aynı anda, sitoplazma yüzeyindeki kortikal granüller şişer ve patlarlar.

Bu granüllerin mukopolisakkarit içeriği su absorbe ederek Bu granüllerin mukopolisakkarit içeriği su absorbe ederek sıvılaşır ve sitoplazma ile döllenme zarı arasındaki alana salınır (Şekil 19). B l i it lli l d i Bu alana perivitellin alan denir.

Perivitellin alanına salman kortikal granül içeriği sayesinde döllenme zarı şekillenir ve yoğun lamelli yapıya dönüşür. yapıya dönüşür.

Döllenme zarı oldukça kaim (900 A°) ve dayanıklıdır. Memelilerde perivitellin alana salman kortikal granül p g

içeriği hemen eridiğinden, döllenme sırasında yumurta etrafında yeni bir zar oluşturulmaz.

Böcekler gibi bazı hayvanlada kortikal granüller bulunmadığından bu tip morfolojik değişiklikler meydana gelmez ve dolayısıyla döllenme zarı meydana gelmez ve dolayısıyla döllenme zarı oluşturulmaz.

Döllenme zarının birden fazla spermanın yumurtaya girmesini önlediği zannedilmişse de, bazı hayvanlarda hiç oluşturulmaması ve yapılan bazı hayvanlarda hiç oluşturulmaması ve yapılan deneyler de dikkate alınarak döllenme zarının, polispermiyi engellediği fikri geçerliliğini p p y g ğ g ç ğkaybetmiştir.

Yapılan bazı deneylerde, oluşan döllenme zarı kısa bir süre sonra kaldırılmış ve yumurta sperma ile çevrilmesine rağmen hiçbirinin

t i diği ö ül ü tü yumurtaya giremediği görülmüştür.

Yine yapılan incelemelerde, polisperminin, negatif yüklü yumurta zarının ilk sperma ile yumurta zarının, ilk sperma ile temas ettiğinde depolarize olmasıyla (nötr veya pozitif yük y ( y p ykazanması) önlendiği saptanmıştır.

Döllenmeden önce deniz kestanesi yumurtasının iç yüzeyinde 70 mV kurbağa yüzeyinde -70 mV, kurbağa yumurtalarında ise -28 mV'luk bir elektrik potansiyeli p yölçülmüştür.

Spermanın yumurtaya temas etmesiyle (1-2 saniyede) negatif olan elektrik potansiyelinin d i k t i d +10 V't deniz kestanesinde +10 mV'ta, kurbağada ise +8 mV'ta değiştiği gözlenmiştir gözlenmiştir.

Döllenmede meydana gelen bu değişime döllenme potansiyeli denir. Döll d bi k d kik t Döllenmeden birkaç dakika sonra yumurta zarının tekrar eski yükünü aldığı görülmüştür.

Ancak spermaların yumurtaya erişmeleri bu Ancak, spermaların yumurtaya erişmeleri bu noktada fiziksel olarak olanaksızlaşmıştır.

Deniz kestanesi yumurtalarında görülen kortikal granüller, kemikli balıklar ve kurbağa yumurtalarında da vardır yumurtalarında da vardır.

Bu hayvanların yumurtalarmdaki kortikal granüller spermanın yumurtaya girmesiyle granüller, spermanın yumurtaya girmesiyle birlikte parçalanır ve sıvılaşarak yumurta yüzeyine salınırlar.

Bu hayvanların yumurtaları deniz kestanesinden farklı olarak, yumurta ovaryumda iken yapılan belirgin zarlar ile çevrilmiştir (kurbağada vitellus zarı, kemikli balıklarda koryon).

Ö llikl k b ğ l d d ll i d b il Özellikle kurbağalarda, döllenmemiş yumurtada bu zar ile yumurta sitoplazması arasındaki alan (perivitellin alan) dardır.

Kortikal granüllerin parçalanması ve İçeriğinin bu dar olan perivitellin alana salınmasından sonra alanın akışkanlığı artar ve zar yumurta yüzeyinden ayrılır aradaki mesafe artar ve zar yumurta yüzeyinden ayrılır, aradaki mesafe artar.

Balıklarda zar, döllenmeden sonra koyulaşır ve sertleşir ancak, deniz kestanesinde olduğu gibi yeni bir zar gelişmez.

Y t Akti Yumurtanın Aktivasyonu Yumurtanın sitoplazmasındaki Ca2+ konsantrasyonunun

ani yükselişi, yalnızca kortikal reaksiyonu tetiklemez aynı zamanda yumurta hücresi içerisindeki metabolikzamanda yumurta hücresi içerisindeki metabolikdeğişiklikleri de teşvik eder. Döllenmemiş yumurta çok yavaş bir metabolizmaya sahiptir, fakat, döllenmeden sonraki birkaç dakika içerisinde, hücresel solunumunun ve protein sentezinin hızı artar.

Bu hızlı değişiklikler ile birlik-te yumurta hücresinin, aktive olduğu söylenebilir.

Deniz kestanelerinde ve diğer birçok türde, kortikalreaksiyon şuasında üretilen DAG, yumurtanın dışına H++ iyonlarını taşıyan bir zar proteinini aktive ederek yumurtanın sito sölünü hafif alkali yapar yumurtanın sito-sölünü hafif alkali yapar.

Bu pH değişikliği, yumurtanın döllenmeye karşı verdiği metabolik yanıtlar için dolaylı olarak sorumlu olduğu görülmektedirgörülmektedir.

Spermin bağlanması ve kaynaşması yumurtanın aktivasyonu tetiklemesine rağmen, sperm hücreleri aktivasyon için gerekli olan herhangi hücreleri aktivasyon için gerekli olan herhangi bir madde katkısında bulunmaz.

Oysa birçok türün döllenmemiş yumunalan Oysa, birçok türün döllenmemiş yumunalan, Ca2+ en-jeksiyonu ile ya da sıcaklık şoku gibi hücreyi orta yollu bir incitme işlemiyle yapay olarak aktive edilebilmektedir.

Bu yapay aktivasyon, yumurtanın metabolik cevabını açar ve Partenogenezle (bir sperm tarafından döllenme olmaksızın) gelişmenin başlamasına neden olur başlamasına neden olur.

Hatta, kendi çekirdeği alınmış olan bir yumurtanın yapay olarak aktive edilmesi mümkündür;

bu durum aktivasyonda sitoplazmada bulunan bu durum, aktivasyonda sitoplazmada bulunan Moleküllerin işe karıştığını göstermektedir (elbettekibu durumda böyle bir yumurtanm embriyonikgelişimi, çok erken bir evrede son bulur, çünkü, embriyo bir genomdan yoksundur).

G i ki d kt k l t Gerçi, çekirdekten yoksun olan yumurtanın aktivasyonla ilgili yeni protein çeşitlerini yapmaya başlayabilmesi bu proteinleri şifreleyen mRNA'nınş y ş ydöllenmemiş yumurtanın sitoplazmasında inaktifformda stoklanmış olması gerektiğine işaret etmektediretmektedir.

Aktive olmuş yumurtanın metabolizması harekete geçtiği zaman, yumurta içerisindeki sperm hücresinin çekirdeği şişmeye başlar sperm hücresinin çekirdeği şişmeye başlar.

Yaklaşık 20 dakika sonra, sperm çekirdeği yumurta çekirdeği ile birleşir diployit çekirdekli yumurta çekirdeği ile birleşir, diployit çekirdekli zigot meydana gelir.

DNA sentezi başlar ve ilk hücre bölünmesi DNA sentezi başlar ve ilk hücre bölünmesi yaklaşık 90 dakika içinde gerçekleşir (denizkestaneleri ve bazı kurbağalardaki durum).

Denizkestanelerinde döllenme ile ilgili olaylar, şekilde ö tl i tiözetlenmiştir

Denizkestanesi yumurtalarının döllenmesi için zaman tablosu. Bu işlem bir sperm hücresi yumurtanın jelimsi kılıfı ile kontak kurduğu zaman başlar

(tablonun başında). Ölçeğin logaritmikolduğuna dikkat ediniz.

c. Yumurta kapsamı ve fizyolojisinde meydana gelen değişimler : Döllenen bir yumurta hücresi aktive olmuştur yumurta hücresi aktive olmuştur.

Yumurta zarlarının tuzlar ve diğer maddelere karşı permeabilitesi belirli bir şekilde artar karşı permeabilitesi belirli bir şekilde artar. Sitoplazmik materyal yeni bölgelere doğru yer değiştirir.

Oluşacak embriyonun eksenleri (dorso-ventral, anterio-posterior) belirmeye başlar. Döllenme konisi emilir.

Y k d d kl d ğ ibi d l i Yukarıda da açıklandığı gibi, yumurta zarının depolarize olması polispermiyi engellemesi yanında, yumurtanın tüm metabolizmasında da değişimlere neden olur.

Bu değişimler fizyolojik mekanizmalarla gerçekleşir. Döllenmiş ve döllenmemiş yumurtalarda metabolizma ve diğer fizyolojik özelliklerinin tümü farklı görünüm arz diğer fizyolojik özelliklerinin tümü farklı görünüm arz eder.

Örneğin, döllenmiş deniz kestanesi yumurtasında oksijen tüketimi, döllenmemiş yumurtaya göre % 600 oranında artar.

Yumurtadaki oksidatif enzimlerin aktifleşmesiyle Yumurtadaki oksidatif enzimlerin aktifleşmesiyle oksidasyon olayları hızlanır.

Dolayısıyla, yumurtada meydana gelen diğer değişimler i i kli ji ğl liçin gerekli enerji sağlanmış olur.

S i d l Spermanın yumurta zarına temas etmesinden sonra oluşan depolarizasyonla birlikte ilk iki saniyede Na iyonlarının hızlı bir şekilde hücre içine nüfus ettiği belirlenmiştir.

Döllenmeden sonra meydana gelen en önemli değişim, yumurta sitoplazmasmda serbest Ca iyonlarının hızla artmasıdır artmasıdır.

Örneğin, deniz kestanesi yumurtasında Ca iyonları konsantrasyonunun 300 kat arttığı belirlenmiştir.

A k iki d kik ibi k k bi k Ancak, iki dakika gibi çok kısa bir süre sonra tekrar döllenmeden önceki seviyesine inmiştir.

Serbest Ca iyonlarmdaki artış dış ortamdan alman Ca Serbest Ca iyonlarmdaki artış dış ortamdan alman Ca iyonlarına bağlı değildir. Yumurta içinde bağlı Ca iyonlarının serbestlenmesiyle ilgilidir. S b t h l l b i l t k hü i i d Serbest hale gelen bu iyonlar tekrar hücre içinde bağlanırlar.

Serbest Ca iyonlarının artışı, yumurta zarının y ş , ygeçirgenliğinde değişim doğurur.

Na ve H iyonlarının yer değiştirmesine sebeb olur.

Dış ortamdaki Na, yumurta zarından içeriye akar, aynı zamanda hücre içindeki H iyonları yumurtayı çevreleyen ortama geçer yumurtayı çevreleyen ortama geçer.

Bu sebeple hücre dışı ortamı biraz asitlenir, yumurta sitoplazması ise içeri giren Na'dan yumurta sitoplazması ise içeri giren Na dan ötürü alkali durum alır.

Sitoplazmanın pH'sı 6.84'den 7.27'ye dönüşür Sitoplazmanın pH sı 6.84 den 7.27 ye dönüşür (deniz kestanesinde). Na-H iyonları değişimi, yumurta aktivasyonunun temel bir işlevidir.

Y i l d i k l d ki Yumurta sitoplazmasında iyon konsantrasyonlanndaki değişimler, gelişim işlemlerinin tamamlanmasına direkt olarak yol gösterir.

Yumurtanın bu şekilde aktivite kazanmasından hemen sonra, protein sentezi ve bölünme esnasında nuklear materyal miktarındaki artış için gerekli olan DNA sentezi materyal miktarındaki artış için gerekli olan DNA sentezi başlar.

Ayrıca, sitoplazmadaki yapısal değişikliklerle birlikte iğ ve aster iplikleri şekillenir. mRNA miktarı artar, ribozomlar aktifleşir ve gruplaşmalar oluşturur.

mRNA ve ribozomlar döllenmemiş yumurtada da mRNA ve ribozomlar döllenmemiş yumurtada da mevcutturlar fakat inaktif formdadırlar.

d M b l i l G llikl d. Mayoz bölünmenin tamamlanması: Genellikle sperma ile birleşen yumurta hücresi olgunlaşma bölünmelerini tamamlamamış durumdadır.

Olgunlaşma bölünmelerinin herhangi bir safhasında (türlere göre değişir) gelişmelerini durdururlar. A k bi t i dikt t kti Ancak bir sperma yumurtaya girdikten ve yumurta aktive edildikten sonra, mayoz bölünmelerini tamamlayarak ikinci kutup hücrelerini atabilirler.

Bu esnada sperma yumurta hücresi içinde bekler. Mayoz bölünmesini tamamlamış yumurtanın nukleusu

oldukça büyüktür ve animal kutuba yakındıroldukça büyüktür ve animal kutuba yakındır.

Y kl l bi l i ( 3. Yumurta ve sperma nukleuslarımn birleşmesi ( Amfimiksis)

Yumurta içine alman spermanın ne şekil aldığı hakkında Yumurta içine alman spermanın ne şekil aldığı hakkında farklı hayvanlarda bazı varyasyonlar vardır.

Birçok hayvanlarda, özellikle memelilerde spermanın tümü ( kl b böl i it l i k ğ (nukleus, boyun bölgesi ve sitoplazmaya giren kuyruğun aksiyal fılamentleri) kısa bir süre yumurta içinde bozulmadan (zarar görmeden) kalır.

B h l d ( ki d l d ) k ğ Bazı hayvanlarda (ekinodermlerde), spermanın kuyruğu kopar ve vitellus zarının dışında bırakılır.

Hatta sperma, boyun bölgesiz, sadece nukleus ve Hatta sperma, boyun bölgesiz, sadece nukleus ve sentrozomuyla, yumurtaya girer.

Boyun bölgesi de yumurtaya girmişse, bu kısımda bulunan it k d il t it l d ğ lmitokondriler yumurta sitoplazmasına dağılır.

Yumurtaya giren spermanın nukleus ve sentrozomu, sonraki gelişimde aktif olarak rol oynar. g ş y

Sperma nukleusunun davranışı, döllenme periyoduna ulaşmış yumurtanın olgunlaşma bölünmesi durumuna bağlıdırbağlıdır

S i l l ğ d k Sperma, yumurta sitoplazmasına ulaştığında akrozomu (veya akrozom fılamentleri) ön tarafmdadır. Nukleus ve sentrozom akrozomun arka tarafında yer almıştır.

İki gametin birleşmesinden sonra, tüm hayvanlarda olmasa da çoğu kez nukleus ve sentrozom bir rotasyon gösterir gösterir.

Bu rotasyonda, sentrozom nukleusun önünde yer alacak şekilde, nukleus 180 derecelik bir dönüş yaparak ileriye doğru ilerler. Nukleus ile sentrozomun bağlantısı kaybolur.

Sperma pronukleusu şişmeye başlar, kromatinleri tekrar granüler yapı oluşturur. Aynı zamanda sentrozom aster iplikleriyle çevrilirzamanda, sentrozom aster iplikleriyle çevrilir,

Bu değişimler olurken, sperma nukleusu sentrozomla birlikte yumurta sitoplazmasında sentrozomla birlikte, yumurta sitoplazmasında yumurta pronukleusu ile birleşeceği alana doğru hareket eder.

Yumurta hücresinde mayozun ikinci olgunlaşma bölünmesi sırasında sentrozom kaybolur.

Zigotun sentrozomu ya spermanın sentrozomudur veya yeniden oluşturulur.

G kl l bi l ği l h l bl ik Gamet nukleuslarımn birleşeceği alan holoblastik yumurtalarda genellikle merkeze yakındır, telolesıtal yumurtalarda ise yumurtanın animal kutubundaki aktif sitoplazmanın merkezidir.

Sperma başı yumurta sitoplazması içinde hareket ederken bir kısım kortikal ve subkortikal sitoplazmayı pigmentli bir kısım kortikal ve subkortikal sitoplazmayı pigmentli granülleriyle birlikte ileriye doğru taşır.

Bu yola (özellikle amfibi yumurtalarında) penetrasyon yolu denir. Spermanın haploid nukleusu, yumurtanın haploid nukleusu ile karşılaştığı yerde onunla birleşerek zigotun nukleusunu oluşturur. g ş

Zigotun meydana gelmesiyle birlikte segmentasyon olayı başlayacaktır.

M lil d Döll Memelilerde Döllenme

Ç k hibi l k i t döll Çocuk sahibi olmak isteyen ve döllenme problemleri olan bazı çiftlerin yumurtalarının in vitro olarak döllendiğini biliyoruz. ğ y

Test tüpün içerisinde gerçekleştirilen döllenme olayı için mevcut teknikler, ayni zamanda,

li i k d l bi l l gelişim konusunda çalışan biyologların memelilerdeki döllenme işlemini çalışmasını olası kılar.

Olayların çoğu deniz kestanelerinde gözlenenlere benzerlik gösterir; takat, önemli farklılıklar da

dvardır.

Denizkestanesi ve Denizkestanesi ve diğer birçok deniz omurgasızında omurgasızında görülen dış döllenmeye zıt olarak, memelileri de kapsayan karasal hayvanlardaki

1. Sperm, folikül hücre tabakasına doğru hareketederve yumurtanın zona pellucidasında reseptörmoleküllerine bağlanır (Reseptör molekülüburada gösterilmemiştir).

2 B b ğl k l k i kti dhayvanlardaki döllenme genellikle iç döllenme

2. Bu bağlanma akrozomal reaksiyonu aktive eder,sperm zona pellucıda içine hidrolitik enzimlerisalar.

3. Bu enzimlerin yardımı ile sperm yumurtanınplazma zarına ulaşır; sperm in zar proteinleri,ç

şeklindedir. plazma zarına ulaşır; sperm in zar proteinleri,yumurta zarı üzerindeki reseptöre bağlanır.

4. Yumurta zarlarının kaynaşması ile sperm hücresiiçeriğinin yumurtaya girmesi mümkün hale gelir.

5. Yumurtanın kortikal reaksiyonu boyunca zonapellucidayı sertleştiren enzimler salınır; zonapellucida, şimdi, polispermiye karşı birengelleyiciolarak işlev görür.

Memelilerin dişi Memelilerin dişi üreme yolundaki salgılar, erkeklerin

boşalması (ejakülasyon) sırasında depolamış sırasında depolamış olduğu sperm hücrelerinin ü i d b l

1. Sperm, folikül hücre tabakasına doğru hareketederve yumurtanın zona pellucidasında reseptörmoleküllerine bağlanır (Reseptör molekülüburada gösterilmemiştir).

2 B b ğl k l k i kti dyüzeyinde bulunan belirli molekülleri değiştirir ve aynı

2. Bu bağlanma akrozomal reaksiyonu aktive eder,sperm zona pellucıda içine hidrolitik enzimlerisalar.

3. Bu enzimlerin yardımı ile sperm yumurtanınplazma zarına ulaşır; sperm in zar proteinleri,ğ ş y

zamanda, spermin hareketliliğini arttırır

plazma zarına ulaşır; sperm in zar proteinleri,yumurta zarı üzerindeki reseptöre bağlanır.

4. Yumurta zarlarının kaynaşması ile sperm hücresiiçeriğinin yumurtaya girmesi mümkün hale gelir.

5. Yumurtanın kortikal reaksiyonu boyunca zonaarttırır. pellucidayı sertleştiren enzimler salınır; zonapellucida, şimdi, polispermiye karşı birengelleyiciolarak işlev görür.

Dişi üreme yolunda Dişi üreme yolunda spermin fonksiyonunun bu fonksiyonunun bu şekilde artırılması kapasitasyon olarak adlandırılır, ve bunun için insanda yaklaşık 6 saate yaklaşık 6 saate gereksinim duyulur.

Memelilerin yumurta hücresi (aslında bu evredeki bir sekonder evredeki bir sekonder oosit; yumurtlama (ovulasyon) sırasında ( y )yumurta ile salınmış olan folikül hücreleri il l d ile örtülüdür.

Gerekli kapasiteye sahip olan bir sperm hücresi yumurtanın hücresi, yumurtanın hücre dışı matriksi olan zona pellucidaya ulaşmadan önce f lik l h l i i folikül hücrelerinin bu tabakasından geçmesi geçmesi gerekmektedir.

Zona pellucida, üç boyutlu bir ağ içerisinde birbirine içerisinde birbirine enine bağlanmış olan filamentleri meydana ygetiren üç farklı glikoproteinden l oluşmuştur.

Glikoproteinlerden biri olan ZP3, aynı zamanda, spermin baş kısmının yüzeyinde bulunan bir tamamlayıcı (komplementer) moleküle tamamlayıcı (komplementer) moleküle bağlanarak bir sperm reseptörü gibi işlev görür.

Sperm başının reseptör moleküle bağlanması Sperm başının reseptör moleküle bağlanması, denizkestanesi spermindeki akrozomal reaksiyona benzer şekilde, sperm hücresinin akrozomunun içeriğini salmasına yol açar.

Akrozomdan salınan protein sindirici enzimler ve diğer hidrolazlar, sperm hücresinin zona pellucidanın içine girmesini ve yumurtanın plazma zarına ulaştırmasını sağlarplazma zarına ulaştırmasını sağlar

Akrozomal reaksiyon, aynı zamanda, sperm zarında bulunan ve yumurta zarına bağlanan ve kaynaşan bir proteini açığa çıkartır.proteini açığa çıkartır.

Sperm hücresinin yumurtaya bağlanması, yumurta zarının depolarizasyonunu tetikler; bu, denizkestanesinin döllenmesinde olduğu gibi, polispermiyi hızlı bir şekilde engeller.

Y t k t k i d b l g üll i Yumurtanın korteksinde bulunan granüllerin içeriklerini ekzositoz yoluyla hücrenin dışına saldığı kortikal reaksiyon da meydana gelir. y y g

Kortikal granüllerden salınan enzimler, zona pellucidanın değişmesini katalizler; bu, daha sonra,

li i k ll i i l k i ö üpolispermiye karşı yavaş engelleyici olarak iş görür.

Yumurta hücresinin parmak şeklindeki uzantıları olan mikrovilluslar, spermin tümünü baş ve kuyruk ile birlikte yumurta içerisine alır baş ve kuyruk ile birlikte yumurta içerisine alır.

Spermin kamçısının bazal cismi bölünür ve zigotta iki sentrozom (sentrioller ile) oluşturur zigotta iki sentrozom (sentrioller ile) oluşturur. Bunlar, hücre bölünmesi için mitotik iğ ipliklerini üretecektir;

döllenmemiş memeli yumurtalarının kendi sentrozomları yoktur.

Denizkestanesinin döllenmesine zıt olarak, memelilerde, sperm ve yumurtanın haployit çekirdekleri hemen kaynaşmaz çekirdekleri hemen kaynaşmaz.

Bunun yerine, her iki çekirdeğin zarları eriyerek kaybolur ve her iki gametten gelen kaybolur, ve her iki gametten gelen kromozomlar, zigotun ilk mitoz bölünmesi sırasında ortak bir iğ ipliği takımını paylaşırlar.

Böylece bu ilk bölünmenin sonunda iki ebeveynden gelen kromozomlar, yavrunun genomunu oluşturmak üzere ortak bir çekirdekte bir araya gelerek iki kardeş hücredeki diployit çekirdekleri oluştururçekirdekleri oluşturur.

DÖLLENME OLAYıNDA GÖZLENEN SPERMANıN YUMURTAÜ ÜHÜCRESIYLE TEMASı VE YUMURTA HÜCRESINE GIRIŞI

(PENETRASYON) DEĞIŞIKLIKLER

1 Hareket etme yeteneğine sahip olan 1. Hareket etme yeteneğine sahip olan spermaların yumurta ile karşılaşmaları çoğunlukla “kemotaksi” ile gerçekleşir

1 Fertilizin1. Fertilizin2. Anti fertilizin

2. Spermanın yumurta zarlarını enzimlerle eriterek geçmesi “penetrasyon” olarak eriterek geçmesi penetrasyon olarak tanımlanır”

3. Memeli spermalarının yumurta etrafındaki folikül hücrelerini birbirine yapıştıran y p şhiyaluronik asidi ve mukopolisakariti eriten hiyalurodinaz enzinimini ürettikleri belirlenmiştir.

4. Bu şekilde folikül hücreleri tarafından oluşturulan korona radiata tabakası sperma yumurtaya girdikten sonra yumurta uterusa

d ö t lyapışmadan önce atılır

SPERMALARıN HAREKETI Spermanın yumurta hücresine girişi Spermanın yumurta hücresine girişi Spermanın yumurta hücresiyle teması ve yumurta

hücresine girişi (penetrasyon)g ş (p y )