Bevruchting vindt plaats wanneer een zaadcel en een eicel samenkomen om één cel te maken: een zygoot.
Dit artikel wordt nog medisch beoordeeld.
Medewerkers
Auteur Lea Dörner
Reviewers Carolin Becker, Marjan Naghdi, Sophie Oppelt
Redacteur Juliëtte Gossens
Vertaler Juliëtte Gossens
Bij de bevruchting smelten een zaadcel en een eicel samen om één cel te maken: een zygoot. Deze cel bevat genetische informatie van beide ouders. De bevruchting is de eerste stap in de ontwikkeling van een embryo.
In dit artikel
Wat is bevruchting?
Voor bevruchting hebben we twee cellen nodig. We hebben een zaadcel nodig, afkomstig uit het mannelijke voortplantingssysteem, namelijk uit de zaadballen (testikels). We hebben ook een eicel nodig (ook wel ovum genoemd) uit het vrouwelijke voortplantingssysteem, namelijk uit de eierstokken. Deze twee cellen, de zaadcel en de eicel, smelten samen en vormen zo één cel. Deze cel heet een zygoot. De zygoot is de eerste cel die uit kan groeien tot een embryo (en die wordt een baby). De zygoot bevat de genetische informatie van zowel de zaadcel als de eicel. (1, 2)
In dit artikel gaan we het proces van bevruchting in meer detail uitleggen.
Gameten: wat maakt zaad en eitjes zo speciaal?
Zaadcellen worden geproduceerd door het mannelijke voortplantingssysteem. Ova (het meervoud van ovum, of eicel) worden geproduceerd door het vrouwelijke voortplantingssysteem. Deze cellen worden gameten genoemd. Ze zijn zeer gespecialiseerd voor voortplanting, en dat is nodig om een nieuw organisme te maken (een nieuw mens!).
De zaadcel
Het mannelijke voortplantingssysteem produceert spermacellen in de zaadballen. Deze cellen zijn heel klein en gestroomlijnd. Ze hebben een lange staart die flagellum genoemd wordt. De staart stuwt de spermacel vooruit. Dit maakt de cellen geschikt om door het vrouwelijke voortplantingsstelsel te reizen en een eitje te bereiken. Zaadcellen produceren veel energie om vooruit te komen. Het genetisch materiaal dat nodig is voor de bevruchting zit alleen in het hoofd van de zaadcel. De rest van de cel wordt gebruikt voor beweging. (3, 4)
De eicel
Eicellen, ook wel ova genoemd, zijn de vrouwelijke voortplantingscellen en zijn ontworpen om zich te ontwikkelen tot een foetus. Eicellen worden bewaard in de eierstokken. Elke maand komt er één eicel vrij in de eileiders tijdens de eisprong. Als je meer wil weten over de maandelijkse menstruatiecyclus, dan kun je daar hier meer over lezen. Als je meer wil leren over de biologie van eicellen, kun je dit artikel bekijken.
In tegenstelling tot de zaadcel is de eicel een grote cel. Het is zelfs de grootste cel in het menselijk lichaam! Dat is heel belangrijk, omdat een eitje veel van de voedingsstoffen en eiwitten moet opslaan die een groeiend embryo nodig heeft. Daarnaast wordt een eitje na de eisprong omgeven door een beschermend laagje dat de zona pellucida heet. De zona pellucida voorkomt dat meerdere zaadcellen de eicel bevruchten. Slechts één zaadcel zal daardoor het laagje doorboren en de eicel bevruchten. (3, 4)
Wat zijn gameten?
Ondanks dat zaadcellen en eicellen er anders uizien, delen ze een belangrijk kenmerk dat essentieel is voor het voorplanten. Ze zijn beide gameten en bevatten slechts de helft van het DNA dat andere cellen in het menselijk lichaam hebben. Ons DNA is een molecuul dat de genen bevat die onze genetische informatie dragen. Ons lichaam heeft deze informatie nodig om te weten wat het allemaal moet doen. Omdat gameten maar de helft van dit DNA bevatten, worden ze ook wel haploïde cellen genoemd. Cellen die de complete hoeveeldheid DNA bevatten worden diploïd genoemd. Zo goed als alle cellen in je lichaam die geen gameten zijn, zijn diploïde cellen. (4, 5)
Bij het samensmelten van de zaadcel en de eicel tijdens de bevruchting, krijgt de zygoot de helft van zijn DNA van de eicel, en de andere helft van de zaadcel. Op die manier krijgt hij uiteindelijk een "complete" set DNA en is dan dus een diploïde cel. Dit kenmerk van gameten en van bevruchting verklaart waarom kinderen eigenschappen van allebei hun ouders erven. (4, 6)
De fases van bevruchting
Nu we de unieke kenmerken van zaad- en eicellen kennen, kunnen we het hebben over de bevruchting zelf, en wat er gebeurt als een zaadcel en eicel "ontmoeten".
Bevruchting kan worden onderverdeeld in 3 fasen: capacitatie, acrosoom reactie en zaadcel-eicel fusie. We gaan deze fasen hieronder uitleggen.
De capacitatie: voorbereiding van zaadcellen
Tijdens onbeschermde seks tussen iemand met een vagina en iemand met een penis, komen er miljoenen zaadcellen vrij in de vagina. Vanaf dat moment begaan de zaadcellen een reis door het voortplantingsstelsel van de persoon met de vagina. Ze zwemmen door de baarmoederhals, naar de baarmoeder, en dan de eileiders in. Één keer per maand wordt er tijdens de eisprong (ovulatie) een eitje losgelaten uit de eierstokken, die terecht komt in een van de eileiders (7).
Het eitje in de eileider is het doel van de zaadcellen. Ze worden richting hun bestemming geleid met behulp van stofjes die het eitje uitscheidt (8). Deze reis is noodzakelijk voor de bevruchting. Alleen de snelste zaadcel kan de eicel bevruchten. Maar direct na de ejaculatie zou een zaadcel een eicel niet kunnen bevruchten, ook al zou die er meteen zijn. Tijdens de reis door het voortplantingsstelsel worden de zaadcellen op verschillende manieren door de omgeving in de vagina beïnvloed. Dit heet capacitatie. Tijdens dit proces vinden er chemische verandering plaats die worden veroorzaakt door kleine moleculen, eiwitten en de zuurtegraad van de vagina. Het eindresultaat is een zaadcel die wel een eicel kan bevruchten.
Samenvattend: capacitatie is de activatie van zaadcellen door de vaginale omgeving. Daarna komen de zaadcel en de eicel samen. (1, 3)
De acrosoomreactie: interactie tussen zaadcel en eitje
Slechts zo'n 200 van de 300 miljoen spermacellen die in het ejaculaat zitten, komen tot hun gewenste bestemming: het eitje. De zaadcellen die het gelukt is om het eitje te bereiken, moeten nu door de beschermende laag (de zona pellucida) weten te breken. Dit laagje omgeeft de eicel. De reactie waarmee de zaadcel door deze barrière heen komt heet de acrosoomreactie. We gaan uitleggen hoe dit werkt.
Op het moment dat een zaadcel een eicel tegenkomt, bindt hij aan het oppervlak: de zona pellucida. Dit is een beschermend laagje rondom de eicel die bestaat uit speciale eiwitten. Dit laagje is heel belangrijk in het bevruchtingsproces (9). Het laagje functioneert bijvoorbeeld als een barrière tussen verschillende diersoorten. Een zaadcel van een hamster kan bijvoorbeeld geen menselijke eicel bevruchten.
Wanneer een zaadcel bij deze zona pellucida komt, scheidt de kop van de zaadcel een stofje uit dat het acrosoom heet. Dit stofje bevat enzymen (speciale eitwitten) die de zaadcel helpen bij het doorbreken van de zona pellucida. Het acrosoom is de "sleutel" voor het "slot" dat de zona pellucida vormt.
Zodra een zaadcel een reactie heeft gehad met de zona pellucida, sluit het laagje af voor alle andere spermacellen die daarna nog komen. Dat is waarom meestal het eerste zaadje dat bij het eitje komt, het eitje kan bevruchten. De andere zaadcellen, die het niet gelukt is om het eitje te bevruchten, worden afgebroken. Uiteindelijk worden ze vanzelf het lichaam uitgestoten. Nu is de snelste zaadcel klaar om samen te smelten met de eicel! (1, 2, 4, 9, 10)
Het samensmelten van zaadcel en eicel
Zodra een spermacel door de acrosoomreactie heen is en de zona pellucida heeft gepenetreerd, kan die fuseren met het eitje. Beide cellen worden omgeven door een dun laagje eitwitten, een zogeheten membraan. Deze membranen gaan een beetje open staan om de inhoud van de zaadcel en de eicel te laten mixen. Tijdens de fusie wordt de volledige inhoud van de spermacel het eitje in gezogen. De twee cellen smelten samen om één cel te vormen, de zygoot. Deze zygoot bevat het gecombineerde DNA (genen) van de zaadcel en de eicel en is de eerste cel van een ontwikkelend embryo. Na de bevruchting reist de zygoot door de eileider en begint die zich te delen en te vermeerderen. Uiteindelijk nestelt de zygoot zich in de wand van de baarmoeder. Daar kan het embryo groter en groter groeien, todat het geboren wordt als een baby. (4, 11)
Timing van de bevruchting
Het tijdstip waarop de bevruchting plaatsvindt is een belangrijke factor binnen het proces. Het vruchtbaarheidsvenster is de periode waarin iemand met een baarmoeder zwanger kan worden. Dit is beperkt tot slechts een paar dagen van elke menstruatiecyclus. Dat komt omdat een eitje maar een korte levensduur heeft nadat de eisprong (ovulatie) heeft plaatsgevonden. Een eitje zal zodoende sterven binnen uren tot dagen als het niet bevrucht wordt binnen die periode.
Aan de andere kant kunnen spermacellen tot wel vijf dagen overleven in het vrouwelijke voorplantingsstelsel. Als iemand dus een ovulatie heeft binnen vijf dagen na onberschermde seks met een man of iemand met een penis, dan kunnen de zaadcellen het eitje bevruchten en een zwangerschap veroorzaken (4, 12).
Onthoud goed dat iedereen met de juiste onderdelen zwanger kan worden! Als je zaadballen en een penis hebt, dan kun je iemand zwanger maken die een vagina, baarmoeder en eierstokken heeft, zélfs als ze genderbevestigende hormonen zoals testosteron nemen, bijvoorbeeld.
Samenvattend hebben zaadcellen dus een lange weg af te leggen, een veel veranderingen te ondergaan, voordat ze een eitje kunnen bevruchten. De eicel wordt beschermd tegen al deze zaadcellen door een speciaal laagje. Alleen de snelste zaadcel die door deze laag heen kan breken, kan met de eicel samensmelten. Het resultaat is één cel, de zygoot, die alle voedingsstoffen en genetische informatie bevat die de zaadcel en eicel met zich mee droegen. De pracht van het leven begint klein!
Vanuit daar kan de zygoot een embryo worden, daarna een foetus, en wordt uiteindelijk geboren als baby.
Bronnenlijst
Gupta SK. Role of zona pellucida glycoproteins during fertilization in humans. Journal of Reproductive Immunology. 2015;108:90-7. DOI: 10.1016/j.jri.2014.08.006
Georgadaki K, Khoury N, Spandidos DA, Zoumpourlis V. The molecular basis of fertilization (Review). International Journal of Molecular Medicine. 2016;38(4):979-86. DOI: 10.3892/ijmm.2016.2723
Georgadaki K, Khoury N, Spandidos DA, Zoumpourlis V. The molecular basis of fertilization (Review). International Journal of Molecular Medicine. 2016;38(4):979-86. DOI: 10.3892/ijmm.2016.2723
Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K and Walter P. Molecular biology of the cell. 4th ed. Oxford University Press; 2003.
Jacobs PA. The chromosome complement of human gametes. Oxford reviews of reproductive biology. 1992;14:47-72.
Tosti E, Boni R. Electrical events during gamete maturation and fertilization in animals and humans. Human Reproduction Update. 2004;10(1):53-65. DOI: 10.1093/humupd/dmh006
Holesh JE, Bass AN, Lord M. Physiology, Ovulation. In: StatPearls. StatPearls Publishing, Treasure Island (FL); 2022.
Contreras HR, Llanos MN. Detection of progesterone receptors in human spermatozoa and their correlation with morphological and functional properties. International Journal of Andrology. 2001;24(4):246-52. DOI: 10.1046/j.1365-2605.2001.00294.x
Green DP. Three-dimensional structure of the zona pellucida. Reviews of Reproduction. 1997;2:147-56. DOI: 10.1530/revreprod/2.3.147
Evans JP. The molecular basis of sperm–oocyte membrane interactions during mammalian fertilization. Human Reproduction Update. 2002;8(4):297-311. DOI: 10.1093/humupd/8.4.297
Deneke VE, Pauli A. The fertilization enigma: How sperm and egg fuse. Annual review of cell and developmental biology. 2021;37:391-414. DOI: 10.1146/annurev-cellbio-120219-021751
Wilcox AJ, Dunson D, Baird DD. The timing of the “fertile window” in the menstrual cycle: day specific estimates from a prospective study. BMJ. 2000;321(7271):1259-62. DOI: 10.1136/bmj.321.7271.1259
Let op: de informatie die we hier voor je verzamelen is strikt voor educatieve doeleinden. Als je je niet goed voelt of als je enige klachten of vragen over je gezondheid hebt, neem dan alsjeblieft contact op met je arts of andere relevante zorgmedewerker. Wij geven geen medisch advies.
Figuren gemaakt met BioRender.com