Оплодотворение и дробление

Содержание

Слайд 2

1 – цитоплазма яйцеклетки; 2 – ядро яйцеклетки; 3 – блестящая

 1 – цитоплазма яйцеклетки; 2 – ядро яйцеклетки; 3 – блестящая

оболочка; 4 – фолликулярный эпителий; 5 – головка сперматозоида; 6 – шейка сперматозоида; 7 – хвост сперматозоида; 8 – воспринимающий бугорок; 9 – оболочка оплодотворения; 10 – женский пронуклеус; 11 – мужской пронуклеус; 12 – веретено между центриолями; 13 – синкарион

Схематическое изображение процесса оплодотворения (В.Г.Елисеев, 1983)

Слайд 3

1 фаза – СБЛИЖЕНИЕ Сперматозоиды двигаются благодаря: Хемотаксису (pH=7-7,5 – быстро

1 фаза – СБЛИЖЕНИЕ 
Сперматозоиды двигаются благодаря: 
Хемотаксису (pH=7-7,5 – быстро перемещаются по направлению

к яйцеклеткам, а рН=5,8-6,5 парализует их);
Гамонам (М. Гартман, 1940), веществам яйцеклеток, возбуждающе влияющим на активность сперматозоидов, они видоспецифичны;
Реотаксису, т.е. способности двигаться против тока жидкости, направленного из яйцевода;
Перистальтике маточных труб;
Мерцательному движению ресничек эпителия маточных труб.

Разность потенциалов между электрозарядностью семенной жидкости (+) и яйцеклетки (-).

Сперматозоид млекопитающего:
А – общий вид; Б – в возбужденном состоянии:
1 – акросома; 2 – ядро; 3–4 – центриоли;
5 – митохондриальная спираль;
6 – осевая нить (цитоскелет шейки и хвоста)

Слайд 4

2 фаза – ПРОНИКНОВЕНИЕ У млекопитающих в яйцеклетку проникает лишь один

2 фаза – ПРОНИКНОВЕНИЕ
У млекопитающих в яйцеклетку проникает лишь один

сперматозоид - моноспермия. У беспозвоночных животных, рыб, амфибий, рептилий и птиц возможна полиспермия (проникает несколько сперматозоидов), но в слиянии ядер (оплодотворении) принимает участие только один.
Полиспермия
Физиологическая Патологическая
При патологической в яйцо проникают «лишние» спермии, возникают уродства и ранняя гибель зародыша («лишние» центросомы образуют «лишние» центры дробления и идет «уродливое» дробление).
Слайд 5

А-В – слияние наружной мембраны акросомы и мембраны сперматозоида; Г-Д –

А-В – слияние наружной мембраны акросомы и мембраны сперматозоида;
Г-Д –

полимеризация актина и образование акросомного выроста.
Излияние содержимого акросомного пузырька 1 – мембрана акросомы; 2 - мембрана сперматозоида; 3 – глобулярный актин; 4 – ферменты акросомы;; 5 – байндин;
6 – вырост акросомы; 7 – актиновые микрофиламенты; 8 – ядро сперматозоида.

Акросомная реакция сперматозоида

Взаимодействию гамет предшествует «узнавание» и акросомная реакция.
«Узнавание» происходит по принципу «ключ-замок» (фертилизин-антифертилизин). Ферменты, выделяемые из акросом разрушают лучистый венец, расщепляют гликозаминогликаны вторичной (блестящей) оболочки яйцеклетки (трипсин – разрушает фолликулярные клетки и блестящую облочку, гиалуронидаза – разжижает вещества склеивающие клетки лучистого венца и способствует проникновению сквозь него).

Слайд 6

В цитоплазму яйцеклетки проникает головка, шейка и часть хвостового отдела (митохондриальное

В цитоплазму яйцеклетки проникает головка, шейка и часть хвостового отдела (митохондриальное

влагалище). Проникновение сперматозоида значительно усиливает процессы внутриклеточного обмена, что связано с повышением дыхания и активизацией ферментативных систем яйцеклетки.

Успех определяется условиями жидкой среды (особенно при наружном оплодотворении). Реакция среды должна быть слабо щелочной. Непременное условие – наличие солей NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2 и гидроксильных ионов.
После проникновения спермия через студенистую оболочку начинаются изменения поверхностных слоев яйца – кортикальная реакция (распад кортикальных гранул, их содержимое сливается с желточной оболочкой с образованием оболочки оплодотворения ).

Слайд 7

Медленный блок Сутью этой реакции является зкзоцитоз содержимого кортикальных гранул, которое

Медленный блок
Сутью этой реакции является зкзоцитоз содержимого кортикальных гранул, которое

оказывается между мембраной яйцеклетки и ее первичной оболочкой. Реакция запускается с увеличением концентрации Са+2 в ооплазме (запасы в ЭПС). Механизм кортикальной реакции сходен с таковым акросомальной реакции и происходит в течение 1-2 минут после проникновения.
Содержимое кортикальных гранул включает ферменты, растворяющие белки, которые соединяют вителиновую оболочку с мембраной, и мукополисахариды, создающие осмотический градиент а, следовательно, привлекающие воду. В результате первичная оболочка с оставшимися на ней сперматозоидами отделяется от мембраны яйцеклетки. Вместе со слоем мукополисахаридов она образует оболочку оплодотворения.  

Кортикальная реакция и образование оболочки оплодотворения

У морского ежа, наблюдается изменение байндин-рецепторов и выделение гиалина, одевающего яйцеклетку сплошным слоем. У млекопитающих не наблюдается образования оболочки оплодотворения, однако выделение ферментов из кортикальных гранул приводит к изменению ZРЗ-рецепторов и отсоединению от них сперматозоидов. Это явление называется реакцией прозрачной оболочки.

Слайд 8

Быстрый блок (ББ описан у морских ежей и у амфибий) Сразу

Быстрый блок (ББ описан у морских ежей и у амфибий)
Сразу после

того, как первый сперматозоид вступает в контакт с яйцом, путем изменения электрического потенциала мембраны (К+-Nа+-насос), в течение 0,1 секунды мембрана яйцеклетки деполяризуется (величина потенциала становится равной значению от -10 до +20 мВ, в норме U≈-70 мВ). Через 1 минуту величина потенциала возвращается к исходному значению. Спермии способны сливаться только с мембранами, обладающими потенциалом покоя,
У млекопитающих ББ, по-видимому, нет, так как он не играет существенной роли из-за малого числа сперматозоидов, достигающих места оплодотворения. У рептилий и птиц (яйца богаты желтком, в яйцеклетку проникает несколько сперматозоидов, но все они, кроме одного разрушаются. Факторы разрушения сперматозоидов пока остаются неизвестными.

Деполяризация мембраны яйцеклетки

Слайд 9

3 фаза – СИНКАРИОН Образуются ♂ и ♀ пронуклеусы с последующим

3 фаза – СИНКАРИОН
Образуются ♂ и ♀ пронуклеусы с последующим их

слиянием. У многих видов животных ядра ♂ и ♀ клеток во время сближения переходят в состояние метафазы, затем их хромосомы образуют единую материнскую «звезду», но уже с 2n набором. В других случаях ядра вначале сливаются и затем переходят в состояние кариокинеза. Одновременно внесенные сперматозоидом центриоли расходятся к полюсам клетки, и этот одноклеточный зародыш – зигота вступает во второй период эмбрионального развития – период дробления.

Зигота

♀ пронуклеус

♂ пронуклеус

Начало дробления

Слайд 10

Метаболические события в яйце: Увеличивается вязкость цитоплазмы и ее проницаемость; Интенсивно

Метаболические события в яйце:
Увеличивается вязкость цитоплазмы и ее проницаемость;
Интенсивно перемещаются составные

части ооплазмы, иногда наблюдается их расслоение – ооплазматическая сегрегация, что определяет пространственную организацию будущего зародыша.
Резко изменяется обмен аминокислот, увеличивается содержание свободных аминокислот, что является показателем усиления диссимиляторных процессов;
Усиливается обмен веществ, в первые 10 минут отмечено усиление углеводного обмена, заметное потребление гликогена;
Резко возрастает (в 100 и более раз) фосфатный обмен, калийный (в 10 и более раз) и кальциевый
Возрастает активность ферментов цитоплазмы, особенно протеолитических;
Рибосомы объединяются в полисомы;
Активизируется синтез белков и новых и-РНК (нерибосомальных) (зрелая яйцеклетка имеет все необходимое для синтеза белков и нуклеиновых кислот).
Слайд 11

Слева – яйцо лягушки до оплодотворения; справа – изменения сразу после

Слева – яйцо лягушки до оплодотворения;
справа – изменения сразу после

Ооплазматическая сегрегация

1

- анимальный полюс; 2 - вегетативный полюс; 3 - место внедрения сперматозоида; 4 - серый серп; 5 - направление перемещения цитоплазмы с пигментными гранулами

 Сегрегация цитоплазмы яйца амфибий после проникновения спермия

 У многих видов бесхвостых амфибий проникновение сперматозоида в яйцеклетку приводит к перемещению пигментных гранул анимального полюса, появляется слабо окрашенная серповидная область, называемая «серым серпом» (будущая дорсальная сторона).

Слайд 12

ДРОБЛЕНИЕ ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца

ДРОБЛЕНИЕ
ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца
Правила:
Правило Пфлюгера: веретено всегда

тянется в направлении наименьшего сопротивления.
Правило Бальфура: скорость голобластического дробления обратно пропорциональна количеству желтка (желток затрудняет деление как ядра, так и цитоплазмы).
Правило Сакса: клетки обычно делятся на равные части, и плоскость каждого нового деления пересекает плоскость предшествующего деления под прямым углом.
Правило Гертвига: ядро и веретено обычно располагаются в центре активной протоплазмы. Ось каждого веретена деления располагается по длинной оси массы протоплазмы. Плоскости деления обычно пересекают массу протоплазмы под прямым углом к ее осям.
Правило Гертвига–Сакса: клеточное ядро стремится расположиться в центре чистой, свободной от желтка цитоплазмы; веретено клеточного деления стремится расположиться по направлению наибольшего протяжения свободной от желтка цитоплазмы.
Слайд 13

ДРОБЛЕНИЕ Клетки, возникающие в результате дробления – бластомеры, а перетяжки, по

ДРОБЛЕНИЕ

Клетки, возникающие в результате дробления – бластомеры, а перетяжки, по которым

они отделяются одна от другой – борозды дробления.
 Меридиональные Экваториальные Широтные Тангенциальные
В результате дробления формируется однослойный зародыш - бластула.

Полное (голобластическое) дробление
борозды дробления разделяют яйцо
на бластомеры полностью

Частичное (меробластическое) дробление - борозды не разделяют яйцо полностью, поэтому большая его часть не дробится

Равномерное

Неравномерное

Дискоидальное

Поверхностное

В зависимости от строения яйцеклеток

В зависимости от взаимного расположения бластомеров

Радиальное

Спиральное

В зависимости от скорости формирования бластомеров

Синхронное

Асинхронное

Билатеральное

Слайд 14

Равномерное дробление (алецитальные, изолецитальные яйца) – бластомеры дробятся синхронно, имеют одинаковые

Равномерное дробление (алецитальные, изолецитальные яйца) – бластомеры дробятся синхронно, имеют одинаковые

размеры, их количество удваивается при каждом делении (2, 4, 8, 16, 32, 64..). Например, ланцетник.

Неравномерное дробление (телолецитальные яйца) - бедные желтком бластомеры дробятся быстрее бластомеров, богатых желтком; размеры бластомеров разные (макро- и микромеры), последовательного удвоения их количества не происходит. Например, амфибии.

Полное (голобластическое) дробление

Слайд 15

Частичное (меробластическое) дробление Дискоидальное дробление (полилецитальные яйца) – дробится только часть

Частичное (меробластическое) дробление

Дискоидальное дробление (полилецитальные яйца) – дробится только часть

цитоплазмы с ядром (на анимальном полюсе). Большая часть яйца, заполненная желтком, не дробится. Например, рыбы, птицы, рептилии.

Поверхностное дробление (центролецитальные яйца) – ядро внутри яйца многократно делится (до 256 ядер), затем большинство ядер мигрируют в поверхностный слой яйца, окружаются цитоплазмой и образуют бластодерму (ядра, оставшиеся внутри желтка, возможно, перерабатывают запас питательных в-в). Например,
членистоногие и насекомые в частности.

1-стадия нескольких ядер, 2-правильное их расположение, 3-перемещение к наружной поверхности, 4 - образование бластодермы из отдельных бластомеров

Слайд 16

Радиальное дробление (иглокожие, хордовые) - после первых делений зиготы бластомеры анимального

Радиальное дробление (иглокожие, хордовые) - после первых делений зиготы бластомеры анимального

полушария лежат строго над бластомерами вегетативного полушария.

Спиральное дробление (кольчатые черви, моллюски, членистоногие) - бластомеры смещены друг относительно друга.

Слайд 17

Билатеральное дробление (нематоды, а также для многих низшие хордовые, в том

Билатеральное дробление (нематоды, а также для многих низшие хордовые, в том

числе для асцидии, аппендикулярии). Характерной особенностью является раннее проявление билатеральной симметрии. Замечательная особенность заключается в том, что плоскость первого деления устанавливает единственную плоскость симметрии зародыша. Каждое последующее деление ориентируется по отношении к этой плоскости симметрии так, что половина зародыша по одну сторону от первой борозды представляет зеркальное отражение половины зародыша по другую сторону.

А, Б, В - голобластическое дробление и Г - образование плакулы (бластула)

Слайд 18

При радиальном и спиральном дроблениях обычно различаются и сроки определения будущей

При радиальном и спиральном дроблениях обычно различаются и сроки определения будущей

«судьбы» клеток, т. е. того, какая ткань разовьется в конечном счете из той или иной их группы.
При радиальном дроблении развитие регуляционное, «судьба» клеток определяется на относительно поздней стадии, и разделив в экспериментальных условиях четырехклеточный зародыш (например, морской звезды) на отдельные клетки, можно вырастить каждую из них в целую особь.
И наоборот, если «судьба» клеток определяется очень рано, то экспериментальное разделение четырехклеточного зародыша (например, кольчеца) приведет к образованию только четырех его «четвертушек». Такое развитие называют мозаичным; оно характерно для спирального дробления.
Слайд 19

Типы бластулы Целобластула (образуется при полном дроблении) – полый шар, стенка

Типы бластулы

Целобластула (образуется при полном дроблении) – полый шар, стенка которого

(бластодерма) состоит из одного слоя клеток; внутри – полость (бластоцель).

Перибластула (насекомые) – бластодерма однослойная, бластоцель заполнена желтком.

Амфибластула (рыбы, амфибии, рептилии, птицы) – бластодерма многослойная; бластомеры на полюсах различаются размерами.

Стерробластула (некоторые членистоногие) –большие бластомеры в стенке располагаются в один ряд. Бластоцель значительно сокращается, а иногда совсем вытесняется

Дикобластула
(костистые рыбы, пресмыкающиеся и птицы). Образуется при неполном дискоидальном дроблении. Бластоцель в виде узкой щели находится между зародышевым диском и желтком. Крыша бластулы представлена бластодермой, а дно – желтком.

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Классификация иц по количеству желтка Полилецитальные — большое количество желтка (членистоногие,

Классификация иц по количеству желтка

Полилецитальные — большое количество желтка (членистоногие, рептилии, птицы,

рыбы, кроме осетровых)

Мезолецитальные — среднее количество желтка (осетровые, амфибии)

Олиголецитальные — малое количество желтка (моллюски, иглокожие, млекопитающие)

Алецитальные 
— не содержат желтка (плацентарные млекопитающие)

Слайд 23

Классификация яиц по расположению желтка Телолецитальные желток смещен к вегетативному полюсу.

Классификация яиц по расположению желтка

Телолецитальные 
желток смещен к вегетативному полюсу. Противоположный полюс

- анимальный (некоторые полилецитальные и все мезолецитальные яйца)

Гомолецитальные  (изолецитальные) —желток распределен равномерно (олиголецитальные яйца)

Центролецитальные 
—желток расположен в центре (некоторые полилецитальные - членистолногие). Анимально-вегетативная полярность не выражена, т.к. место выделения редукционных телец м.б. различным. По переферии находится ободок свободной от желтка цитоплазмы. Центр и периферия связаны цитоплазматическими мостиками, все промежуточное пространство занято желтком