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FERTILIZATION & IMPLANTATION         

Dr.Sumeya


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Obgectives

• This lecture explain spermatogenesis and 

oogenesis then normal fertilization regarding 
time and site .

• Also normal and abnormal implantation .


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Gametogenesis

The creation of 
highly specialized sex 
cells


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Spermatogenesis

The process of development of
spermatids

from

the

male

primordial germ cells and their
differentiation into spermatozoa.

Under

stimulation

anterior

pituitary

gonadotropic

hormones.

PROCESS :

1.

The

Primordial

germ

cells

develop into

spermatogonia

.


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2.This occurs after

puberty,

and they remain in the wall of the

Seminiferous Tubule .

3.Spermatogonia form primary spermatocytes.

4.They remain in the prophase of

1

st

meiotic

division

for 16 days.

5. Each contains 22 pairs of autosomes and one pair of sex chromosome

XY.

6.Then

divides

into

two

secondary

spermatocytes.

(Meiotic

div.

completed).

7.Each secondary spermatocyte has equal cromosomes

.(22+X)

or

(22+Y).

8.Each of these divides again(2

nd

meiotic div), thus forming 4 Spermatids.

9.Each containing equal cytoplasm and

, HAPLOID 

chromosomes….

TWO with 23X    &     TWO with 23Y


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Spermiogenesis

Spermatids undergo morphological changes to form spermatozoa


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Structure Of The Sperm
The Head

• has two important features.

1. The acrosome

(derived from Golgi apparatus) contains

hydrolytic

enzymes

which are released when the sperm reaches an ovum. These

enzymes digest the outer membrane of the egg (proteins and complex
sugars) , allowing penetration of the sperm.

2. The nucleus

(haploid) contains a single set of

chromosomes

derived

from the male. This will include either an 'X' or 'Y' chromosome,
because of the way the XY separate during meiosis.


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The Middle Piece

behind the head, contains numerous

mitochondria

. These respire

sugars in the semen to generate ATP in order to provide the

energy

for

movement of the tail.

The Tail

(Flagellum) contains microfilaments running the length of the tail

(arranged in the usual 9 + 2 )Rhythmic contraction of the filaments
causes the tail to wave and move against the fluid environment,
providing forward

motion

.


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Female Genital System

The Ovary: female sex gland, produce ova.

The Uterus: in which the fetus develop.


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Oogenesis

Formation

of

female

gametes,

it

means

differentiation

of

female

primordial

germ

cell

(oogonium)

into

mature

ovum.
Oogonia(2N)

increased

in

the ovary through mitotic
division.

Oogonia

(2N)

grow

to

primary

oocytes

(2N)

intrauterine in primordial
follicle.
primary oocytes (2N) enter
meioses Ι but arrest until
preovulation complete it to
produce secondary oocytes
(N) & first polar body (N).
Then, complete the second
meioses to form mature ova
(N) and second polar body at
fertilization.


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• The total number of primary oocytes at birth is estimated to vary 

from 600,000 to 800,000.

During childhood, most oocytes become atretic; only approximately 

40,000 are present by the beginning of puberty, and fewer than 500 
will be ovulated. Some oocytes that reach maturity late in life have 
been dormant in the diplotene stage of the first meiotic division for 
40 years or more before ovulation. Whether the diplotene stage is 
the most suitable phase to protect the oocyte against environmental 
influences is unknown. 

• The fact that the risk of having children with chromosomal 

abnormalities increases with maternal age indicates that primary 
oocytes are vulnerable to damage as they age.


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FERTILIZATION

• It is the process during 

which a male gamete 
(sperm) unites with a 
female gamete (oocyte ) to 
form a single cell (

ZYGOTE).


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Fertilization

• Begins with a 

contact

between 

the sperm & the 
ovum.

• Ends up with 

intermingling of 
the maternal and 
paternal
chromosomes.


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Site

• Usually in the ampulla of 

the uterine tube.

• Ampulla is the longest 

and widest part.

• Fertilization may occur in 

other parts of tubes.

• Does not occur in the 

uterine cavity.

• Chemical signals 

from 

oocyte attract the 
sperms.


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Spermatozoa

• Spermatozoa are not able to 

fertilize the oocyte immediately 
upon arrival in the female 
genital tract but must undergo

• (1) capacitation and (2) the 

acrosome reaction to acquire 
this capability.

• Capacitation 

is a period of 

conditioning in the female 
reproductive tract that in the 
human lasts approximately 7 
hours. 


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• capacitation occurs in the uterine tube and involves 

epithelial interactions between the sperm and the 
mucosal surface of the tube. During this time, a 
glycoprotein coat and seminal plasma proteins are 
removed from the plasma membrane that overlies the 
acrosomal region of the spermatozoa.

• Only capacitated sperm can pass through the corona 

cells and undergo the acrosome reaction.


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The acrosome 
reaction
,

occurs after binding to 
the zona pellucida, is 
induced by zona 
proteins. This reaction 
culminates in the release 
of enzymes needed to 
penetrate the zona 
pellucida, including 
acrosin- and trypsin-like 
substances


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Phases of Fertilization

• 1- Passage of sperm through 

corona radiata, 

under the 

effect of : hyaluronidase 

enzyme from sperms, tubal 

E. and movement of tail of 

sperm.

• 2- Penetration of the zona 

pellucida by head of sperms 

through acrosine E. from 

acrosome of one sperm.

• 3- Fusion of the plasma 

membrane of the oocyte and 

that of the sperm.         

so 

sperm’s plasma membrane 

remains behind

.


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Phases of Fertilization

• 4- Completion of the  

second meiotic division & 
formation of the female 
pronucleus.

• 5- Formation of the male 

pronucleus :

It is a swollen nucleus of the 

sperm.

Its tail is detached and 

degenerated.

 Zona reaction : it is a change in 

properties of zona pellucida that 
makes it impermeable to other 
sperms.

zygote


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Chromosomes in zygote

• Zygote is genetically unique.
• Half of its 

chromosomes 

come from the father and the          other 

half comes from the mother.

• zygote 

contains 46 chromosomes (diploid).

• New combination

is formed which is different  from either of the 

parents.


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Sex of the Embryo

• Embryo's chromosomal 

sex

is determined at the 

time of fertilization.

• Sex is determined by the 

type of sperm                 (X 
or Y) that fertilizes the 
oocyte.

• So, it is the father whose 

gamete decides the sex.


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Results of Fertilization

• Stimulates the 

penetrated oocyte to 

complete  its 2

nd

meiotic division.

• Restores the normal 

diploid number of 

chromosomes in the 

zygote (46).

• Determines the 

chromosomal sex of the 

embryo.

• Initiates cleavage (cell 

division) of the zygote.


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Cleavage of Zygote

• Consists of repeated 

mitotic divisions of the 
zygote.

• Rapid increase in the 

number of the cells.

• These smaller 

embryonic cells are 
called 

Blastomeres.

• Normally occurs in the 

uterine tube.


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Cleavage of Zygote

• It begins about 

30

hours 

after fertilization.

• Zygote divides into 2, 

then 4, then 8, then 16 

cells.

• Zygote lies within the 

thick

zona pellucida

during cleavage.

• Zygote migrates in the 

uterine tube from its 

lateral end to its medial 

end.

• Zona pellucida

is 

translucent under light 

microscope.


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Morula

• When there are 16-32 

blastomeres the developing 
human is called 

MORULA.

• The Morula reaches the uterine 

cavity at this stage.

• Spherical Morula

is 

formed

about 

3

days after fertilization.


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• Formation of blastocyst :

• The Morula reaches the uterine cavity by the 4

th

day 

after fertilization, & remains free for one or two days.

Fluid passes from uterine cavity to the Morula. 

• Now the Morula is called Blastocyst, its cavity is called 

blastocystic cavity, its cells divided into 

Embryoblast

Trophoblast.


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BLASTOCYST

• It is formed of :
• (1) Trophoblast .
• (2) Inner cell mass. 
• (3) Blastocyst cavity.


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• Definition :

• It is the process by which the 

Blastocyst penetrates the 

superficial

(Compact) layer of the 

endometrium of the uterus.

• Site:

• The normal site of implantation is 

the 

posterior wall of the 

uterus near the fundus

• Time:

• It 

begins

about the 6

th

day after 

fertilization.

• It is 

completed 

by the 11th or 12th day

.

IMPLANTATION

6

th

day


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By the 5

th

day the 

Zona pellucida

degenerates.

Blastocyst begins

implantation

by the 6

th

day.

Trophoblast cells

penetrate the epithelium of the endometrium.

Penetration results from proteolytic enzymes (eg.COX-2)  
produced by the 

trophoblast

.

6

th

day

7

th

day


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• By 7

th

day,

Trophoblast differentiated into 2 

layers:

Cytotrophblast,

inner layer, mononucleated

mitotically active cells.

Syncytiotrophoblast

(outer multinucleated 

mass, with indistinct cell boundary.

• By 8

th

day

the blastocyst is superficially    

embedded in the compact layer of the 
endometrium (by the end of 1

st

week,the

blastocyst is superficially implanted in 
endometrium).

7

th

day


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• Blood-filled Lacunae

appear in 

the  Syncytiotrophoblast

which communicate forming 

network by the                  10th 

day or 11

th

day.

• Syncytiotrophoblast 

erodes

the endothelial lining

of the maternal capillaries

which known as sinusoids.

Now blood of maternal 

capillaries reaches the lacunae 

so 

Uteroplacental circulation 

is established by 

11

th

or 12

th

day.

8

th

day


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Endometrial cells undergo 

apoptosis (programmed cell 

death) to facilitates invasion of 

endometrium by the 

Syncytiotrophoblast.

Syncytiotrophoblast engulf  

these degenerated cells for 

nutrition of the embryo.

Implantation

can be detected by:

1- Ultrasonography.

2- hCG

(human chorionic 

gonadotrophin which is 

secreted by the 

Syncytiotrophoblast) about  

the 

end of 2

nd

week


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Formation of The Primary Chorionic villi

• By the 13

th

day

Proliferation of 
Cytotrophblast cells 
produce extension
inside the 
Syncytiotropho-blast 
to form 

primary the 

chorionic villi.


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THANK YOU




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 178 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








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