Гилберт С. Биология развития. Т.1.doc , БИР. Библиография Гилберт С. Биология развития в 3х т. Т. I Пер с англ. М. Мир, 1993. 228 с
 Скачать 10.9 Mb.
|
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с._______________ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ: ВОЗНИКНОВЕНИЕ НОВОГО ОРГАНИЗМА 55
точной оболочке, не будут удалены, то они могут еще проникнуть в цитоплазму. Удаление прикрепившихся сверхчисленных спермиев осуществляется посредством кортикальной реакции, более медленного механического блока полиспермии, который начинает действовать примерно через 1 мин после прикрепления спермия к яйцу. В яйце морского ежа непосредственно под плазматической мембраной располагается 15 000 гранул диаметром около 1 мкм (рис. 2.6,Б). После осуществления контакта спермия с яйцом эти кортикальные гранулы сливаются с плазматической мембраной и выделяют свое содержимое в область между плазматической мембраной и желточной оболочкой. Белки, которые связывали желточную оболочку с поверхностью яйца, растворяются высвободившимися протеолитическими ферментами, а выделенные мукополисахариды создают осмотический градиент, который привлекает воду в пространство между плазматической мембраной и желточной оболочкой. В результате желточная оболочка отделяется от поверхности яйца: с этого момента ее называют оболочкой оплодотворения. Существенно, что в процессе кортикальной реакции желточная оболочка претерпевает важные изменения. Во-первых, воздействие протеаз приводит к изменению свойств биндиновых рецепторов или к их отделению вместе с прикрепленными к ним спермиями (Vacquier et al., 1973; Glabe. Vacquier, 1978). Во-вторых, пероксидаза вызывает затвердевание оболочки путем образования поперечных связей между остатками тирозина соседствующих белков (Foerder. Shapiro. 1977). Как видно из рис. 2.24. образование оболочки оплодотворения начинается в месте проникновения спермия и отсюда распространяется по всей поверхности яйца. По мере формирования этой оболочки спермии отделяются от яйца. Этот процесс начинается спустя примерно 20 с после прикрепления оплодотворяющего спермия и завершается к концу первой минуты после этого. Одновременно происходит выделение гиалина - белка, запасенного в кортикальных гранулах (Hylander, Summers, 1982), который образует сплошной слой вокруг яйца. Плазматическая мембрана слипается с этим белком, и гиалиновый слой поддерживает бластомеры в период дробления. У млекопитающих кортикальная реакция не вызывает образования оболочки оплодотворения, но тем не менее результат ее оказывается таким же, как у морских ежей: выделенные ферменты таκ изменяют рецепторы спермиев прозрачной оболочки, что они больше не удерживают спермии (Bleil. Wassarman, 1980). Этот процесс изменения свойств рецепторов спермиев носит название реакции прозрачной оболочки (реакции zona pollucida или, коротко, реакции зоны - zona reaction). Было высказано предположение (Floiman. Wassarman. 1985), что кортикальные гранулы в яйцах мыши содержат фермент, который отщепляет концевые остатки сахара на ΖΡ3, тем самым отделяя прикрепившиеся к прозрачной оболочке спермии и предотвращая прикрепление к ней новых спермиев. Механизм кортикальной реакции сходен с механизмом акросомной реакции. В результате увеличения в процессе активации концентрации свободных ионов кальция в клетке мембраны кортикальных гранул сливаются с плазматической мембраной яйца, тем самым вызывая экзоцитоз их содержимого (рис. 2.25). Вслед за слиянием кортикальных гранул с мембраной вокруг места проникновения спермия Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с.56________________ ГЛАВА 2______________________________________________________________________________
возникает волна экзоцитоза их содержимого, распространяющаяся по кортексу и завершающаяся на противоположной стороне яйца. Нарастание концентрации свободных ионов кальция может быть визуализировано с помощью красителя экворина. Экворин - это белок, который выделяют из люминесцирующих медуз: при соединении со свободными ионами кальция он испускает свет. Этот белок инъецируют в яйца и затем оплодотворяют их. На рис. 2.26 продемонстрирована поразительная картина волны высвобождения кальция, которая распространяется по яйцу. Возникнув в месте проникновения спермия, светящаяся полоса смещается по поверхности и охватывает все яйцо (Gilkey et al.. 1978: Stcinhardt et al.. 1977). Процесс высвобождения и связывания ионов кальция завершается за 1—2 мин; свободные ионы связываются почти сразу же, как только они высвобождаются. В целом ряде экспериментов было показано, что ионы кальция непосредственно отвечают за распространение кортикальной реакции и что они запасаются в самом яйце. Первые данные, свидетельствующие об этом, были получены в 1974 г.. когда неоплодотворенные яйца обработали ионофором А23187. Это соединение переносит ионы кальция через мембраны и позволяет им проникать через барьеры, непреодолимые иным путем. Помещение яиц морского ежа в морскую воду, содержащую A23I87, вызывает кортикальную реакцию и отделение оболочки оплодотворения. Более того, эта реакция может происходить при полном отсутствии ионов кальция в морской воде. Следовательно, A23I87 вызывает высвобождение ионов кальция, уже присутствующих в связанном состоянии в органеллах яйца (Chambers et al., 1974; Steinhardt, Epei, 1974). Данные, полученные позднее (Fulton. Whittingham. 1978; Hollinger, Sdiuirt/. 1976), показали, что ионы кальция, инъецированные в яйца морского ежа, мыши, лягушки, инициируют кортикальную реакцию и что прокаин - анестетик, препятствующий высвобождению связанного кальция, подавляет кортикальную реакцию в яйце морского ежа. Внутриклеточные запасы ионов кальция, вероятно, сосредоточены в эндоплазматическом ретикулуме яйца. В яйцах морских ежей и лягушек, у которых происходит кортикальная реакция, в клетке имеется развитый эндоплазматический ретикулум. окружающий кортикальные гранулы (Gardiner. Grey. 1983; Luttmer, Longo. 1985; рис. 2.27). У двухстворчатого моллюска Spisula, y которого кортикальной реакции не наблюдается (и у которого для активации яйца используется кальций наружной среды), в кортикальном слое яиц эндоплазматический ретикулум развит слабо. При центрифугировании яиц морского ежа были получены результаты, свидетельствующие о том. что источником ионов кальция является область, содержащая элементы эндоплаз- |
