Развитие оплодотворенного яйца. Онтогенез.

Половой процесс

 

С оплодотворениембез оплодотворения

Конъюгация партеногенез (гиногенез и адрогенез)

Копуляция

 

Конъюгация характерна бактериям и инфузориям (повторить дома конъюгацию у инфузории)

Копуляция – ее сущность заключается в объединении генетического материала у родительских особей, именно процесс копуляции оказался наиболее выгоден с эволюционной точки зрения. В процессе эволюции возникло несколько форм копуляции.

- Гологамия – самая ранняя стадия. При этом сливаются родительские особы целиком, полностью объединяются их цитоплазма и генетический материал, наблюдается у простейших.

В дальнейшем сливаться стали уже не родительские особы, а их специализированные части – половые клетки, этот этап эволюции получил название мерогамия.

- Мерогамия в свою очередь эволюционировала. Ее первым этапом была изогамия – мужские и женские половые клетки не имели существенных отличий.

- Затем возникла анизогамия. Яйцеклетки стали утрачивать подвижность, накапливать питательные вещества. Спермии приобрели аппарат движения.

- Оогамия (последний этап эволюции) – женские гаметы имеют запас питательных веществ, но полностью неподвижны. Мужские гаметы приобрели совершенный аппарат движения, но полностью лишились цитоплазмы.

Партеногенез встречается у видов, у которых затруднена встреча особей разных полов. Например у скалистых ящериц в яйцеклетках спонтанно удваивается количество ДНК и они развиваются как диплоидная оплодотворенная яйцеклетка. В данном случаи речь идет о гиногенезе, т.е. развитии за счет генетического материала исключительно женской особы.

Андрогенез в природе не существует, но можно вызвать искусственно: ядро яйцеклетки предварительно уничтожают тем или иным способом, а на его место помещают ядро спермия. Если добиться удвоение его генетического материала то в дальнейшем такая клетка будет вести себя как оплодотворенная яйцеклетка.

 

Гаметогенез

Гаметогенез это процесс образования половых клеток. Разновидностями гаметогенеза являются сперматогенез и овогенез.

Сперматогенез идет в семенниках, которые представляют собой совокупность извитых канальцев. По мере прохождения стадий сперматогенеза клетки движутся от периферии к центру канальца, а в просвет канальца входят уже зрелые спермии.

 

 

В соответствии с этим в стенке канальца можно выделить зоны соответствующие разным этапам сперматогенеза.

- 1 зона размножения. Незрелые клетки – сперматогонии делятся путем митоза (многочисленно раз). Часть из них выходят из митотического цикла и переходят в следующую зону – зону роста.

- 2 зона роста – клетки увеличиваются в размерах. В них идет активный синтез РНК и белков, затем они удваивают количество ДНК и превращаются в сперматоциты 1-го порядка (2с ----4с).

- 3 зона созревания – идет деления путем мейоза.

4с

2с 2с

с с с с

- 4 зона формирования – в ядре сперматида идет конденсация генетического материала, большая часть цитоплазмы отбрасывается, комплекс Гольджи преобразуется в акросому и располагается впереди ядра, а одна из центриоль превращается в хвост. Зрелые спермии входят в просвет канальца и покидают организм.

Дома рисовать схему строения сперматозоида

 

Овогенез: это процесс образования женских гамет. Происходит в яичниках. Нет определенного порядка, нет зон, но стадии такие же.

- 1 стадия – размножения, не зрелые клетки овогонии делятся путем многочисленных митозов.

- 2 стадия роста после накопления РНК и белков, удвоение ДНК клетки превращаются в овогонии 1-го порядка.

-

3 стадия созревания – проходит по другому, если сперматозоиды освобождаются от цитоплазмы, то здесь наоборот, одна клетка получается с максимальным количеством цитоплазмы, а другая клетка почти не получает цитоплазму.

Овотида редукционные тельца

 

Существенным отличием сперматогенеза от овогенеза является то обстоятельство, что сперматогенез начинается с момента полового созревания и практически протекает до конца жизни мужчины и в семенниках половозрелого мужчины можно увидеть все стадии спермотогенеза одновременно.

Первые 2 стадии овогенеза протекают с 3-х до 7-ми месяцев внутриутробного развития девочки. Она рождается с готовым запасом будущих яйцеклеток, при рождении их около 400. В последствии начиная с периода полового созревания примерно по одной яйцеклетке в месяц проходят дальнейшие стадии овогенеза и выделяются из организма. Когда запас яйцеклеток заканчивается, наступает период климакса.

Вредные воздействие окружающей среды, нарушающие сперматогенез у мужчин с меньшой вероятностью приводят к появлению дефектного потомство, чем у женщин. Если женщина, беременная девочкой и вредный фактор воздействует во время 2-го триместра беременности, то дефект может проявится в следующем поколении, т.е. у внуков.

Дома нарисовать схему строения и типы яйцеклеток (телолецитальное, изолецитальное, центролецитальное).

 

 

 

Типы яйцеклеток

В зависимости от количество желтка яйцеклетки бывают:

- алецитальные

- олиголецитальные

- мезолецитальные

- полилецитальные.

В зависимости от распределения желтка в цитоплазме яйцеклетки бывают:

- изолецитальные: желтка мало и он распределен в цитоплазме равномерно. Такие яйцеклетки имеются у круглоротых, у плацентарных млекопитающих (в том числе и у человека). У плацентарных млекопитающих яйцеклетка вторичная изолецитальная, это связана с тем, что у предков млекопитающих яйцеклетки были конечно полилейцитальные, но поскольку в процессе эволюции у них возник новый тип снабжения кислородом и питательными веществами зародыша – через плаценту, то поэтому больших запасов желтка не требовалось и яйцеклетка у млекопитающих вторично стала изолецитальной.

- Центролецитальная яйцеклетка характерна членистоногим, тут среднее количество желтка и она распределена вокруг ядра по центру.

- Телолецитальная яйцеклетка: желтка много и занимает фактически все пространство яйцеклетки, а ядро и цитоплазма оказываются оттесненными желтком к одному из полюсов (анимальный полюс). Противоположный занятый желтком – вегетативный полюс. Телолецитальные яйцеклетки свою очередь бывают умерено и резко телолецитальные. Умерено телолецитальные у рыб, амфибий, в этом случаи в анимальном полюсе некоторое количество желтка обнаруживается, при резко телолецитальности в анимальном полюсе находится только цитоплазма и ядро, характерна для птиц.

Задачасказать разные типы яйцеклеток.

Оплодотворение

Это процесс слияния мужской и женской гамет. Биологический смысл оплодотворения восстановление диплоидного набора хромосом. При диплоидном наборе каждая хромосома имеет пару, что позволяет компенсировать многие генетические дефекты.

Различают наружное и внутреннее оплодотворение. При наружном оплодотворении слияние гамет происходит во внешней среде – например рыбы, амфибии. При этом способе более простом по механизму велика вероятность гибели зародышей от повреждающих факторов, поэтому у видов с таким типом оплодотворении вырабатываются огромное количество гамет.

Внутреннее оплодотворение происходит в организме матери, оно сложнее по механизмам но обеспечивает более надежную защиту от повреждающих факторов. При внутреннем оплодотворении наблюдается феномен селекции – отбора спермиев, единовременно их выделяется несколько миллионов, движение спермиев к яйцеклетке связана с преодолением ряда барьеров:

- противоток жидкости

- кислая среда

- атака антител и др.

это приводит к тому, что к яйцеклетке достигают самые полноценные спермии, остальные отсеиваются. Дойдя до яйцеклетки спермии окружают ее плотным кольцом, далее везет одному сперматозоиду, который оказывается напротив микропиле – небольшого отверстия в оболочке яйцеклетки. С помощью ферментов своей акросомы сперматозоид расширяет это отверстие и внутрь проникает головка спермия, а его остальные части отбрасываются. После этого вокруг яйцеклетки образуется оболочка оплодотворения препятствующая проникновению других сперматозоидов. Ядро проникающая в яйцеклетку набухает и становится соразмерным с ядром яйцеклетки, такие ядра называются женскими и мужскими пронуклеусами. Затем пронуклеусы сливаются образуя общее ядро – синкарион. А оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой.

Развитие оплодотворенного яйца. Онтогенез.

После короткого периода покоя зигота начинает дробления, она отличается от деления тем, что борозды дробления бистро следуют одна за другой и общий объем зародыша практически не изменяется.

 

Зигота стадия 2-х бластомер 4-х 8 бластомер морула

 

Смысл дробления заключается в том, чтобы довести размер бластомеров до размера обычной соматической клетки. Яйцеклетка значительно крупнее обычной клетки.

Морула – представляет собой комок клеток без полости внутри. Потом клетки продуцируют жидкость, которая скапливается внутри и раздвигает клетки по периферии, в конце концов образуется бластула – одноклеточный зародыш.

В дальнейшем происходит превращение однослойной бластулы в двухслойную гаструлу. Гаструляция может идти несколькими путями:

1. впячивание – инвагинация, в результате образуется двухслойный зародыш.

2. Деламинация клетки как будто по команде делятся образую два слоя

3. Эпиболия – обрастание

4. Иммиграция

эктодерма

энтодерма

гаструла

 

нейрула

Следующая стадия называется нейруляция, главное событие которой является образования нервной трубки, хорды, и зачатков органов и систем.

На спинной стороне появляется углубления, края которой постепенно смыкаются, и наконец отшнурирвается. В нейруле имеются зачатки важнейших осевых органов:

Нервная трубка – при дальнейшем развитии дает центральную нервную систему ЦНС – головной и спинной мозг. Головной мозг закладывается на переднем конце нервной трубки в виде мозгового пузыря. Мозговой пузырь делится на 3 части. Из передней развивается передний и промежуточный мозг, из средней – средний мозг, из задней части – мозжечок и продолговатый мозг.

Хорда зачаток осевого скелета. В процессе эволюции меняется позвоночником (хрящевые диски между телами позвонков).

Первичная кишка образует пищеварительную трубку и некоторые железы, как например выпячивание ее стенок – печень.

Мезодермальные карманы или сомиты. В свою очередь делятся на ряд зачатков:

- дерматом дает собственно кожу

- нефрогонотом мочеполовую систему

- склеротом кости.

Эктодерма дает при развитии эпидермис кожи и его производные: волосы, ногти, зубы.