Гаметогенез

Период Сперматогенез Оогенез

Сперматогонии О О оогонии

/ \ / \

Размножения О О 2n2с О О

/ \ / \ митоз / \ / \

О О О О О О О О

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Роста сперматоцит О 2n4с О ооцит

1-го порядка 1-го порядка

-------------------------------------------------/----\----------------------------/---------------\------------------

сперматоцит О О n2c Оооцит О редукционное

2-го порядка мейоз 2-го порядка тельце

Созревания / \ / \ / \ / \

сперматиды О О О О nc О О О О

яйцеклетка редукционные тельца

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Формирования сперматозоиды 0 0 0 0 nс

Овогенез - происходит в яичниках. Включает периоды:

1. Период размножения - происходит у человека в эмбриональный период и заканчивается еще до рождения девочки. Овогонии делятся митозом и количество их увеличивается (2n2с).

2. Период роста - овогонии к моменту рождения превращаются в овоциты первого порядка: удваивается ДНК (2n4с), увеличивается размер клеток, накапливаются белки, жиры, углеводы.

3. Период созревания - с наступлением половой зрелости овоциты первого порядка вступают в период созревания. Происходят 2 деления мейоза. В результате первого: из овоцита первого порядка образуется овоцит второго порядка (n2с) и редукционное тельце (n2с). В редукционное тельце уходит избыток хромосомного материала, а запас питательных веществ остается в овоците второго порядка. В результате второго деления образуется яйцеклетка (nс) и три редукционных тельца (nс).

Отличия сперматогенеза от овогенеза.

1. При сперматогенезе из одной исходной клетки (сперматогонии) образуется 4 сперматозоида, а при овогенезе из одной овогонии образуется одна яйцеклетка и три редукционных тельца.

2. При сперматогенезе период размножения длится в течение всей жизни мужчины, а при овогенезе - заканчивается еще до рождения девочки.

3. При сперматогенезе период роста относительно короткий, а при овогенезе - длинный (накапливается запас питательных веществ для будущего зародыша).

4. При сперматогенезе период формирования выражен, при овогенезе - не выражен.

Оплодотворение, онтогенез, эмбриональное развитие зародыша.

Оплодотворением называется процесс соединения двух гамет, в результате чего образуется диплоидная зигота. Оплодотворению предшествует осеменение. Осеменение - процесс, обеспечивающий встречу сперматозоидов и яйцеклеток. Различают:

1) наружное осеменение, когда сперматозоиды и яйцеклетки выбрасываются в воду, где происходит их слияние. Характерно для водных животных (рыбы).

2) внутреннее осеменение, при котором самцы с помощью копулятивных органов вводят сперматозоиды в половые пути самки (наземные животные).

Оплодотворение приводит к образованию диплоидной зиготы, которая побуждается к развитию.

У человека оплодотворение происходит в яйцеводах (маточных трубах). При соприкосновении с яйцеклеткой сперматозоид выделяет ферменты гиалуронидазу и муциназу, которые разрушают оболочки яйцеклетки, и сперматозоид проникает в яйцеклетку. После этого образуется оболочка оплодотворения, препятствующая проникновению других сперматозоидов.

После образования зиготы начинается онтогенез - индивидуальное развитие организма.

Онтогенез - процесс индивидуального развития организма с момента образования зиготы до смерти.

Онтогенез подразделяют на два периода: эмбриональный (с момента образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек или рождения) и постэмбриональный (от выхода из яйца или рождения до смерти).

Эмбриональное развитие включает три периода:

1. Дробление – начинается с образования зиготы и завершается стадией бластулы.

2. Гаструляция – начинается со стадии бластулы и заканчивается образованием гаструлы.

3. Гисто- и органогенез – начинается образованием осевого комплекса органов, а завершается выходом из яйцевых оболочек. Начальный этап гистогенеза – нейруляция – начинается со стадии гаструлы и завершается формированием осевого комплекса органов, формированием нейрулы.

Процесс дробления характеризуется быстро следующими друг за другом митотическими делениями. Образующиеся клетки носят название бластомеры. Образуется 2-4-8-16-32 и т.д. бластомеров. Интерфаза между делениями очень короткая, поэтому клетки не успевают вырастать до прежних размеров, в результате чего происходит постепенное уменьшение размеров бластомеров. Дробление бывает полное, когда дробится вся яйцеклетка (в яйцах, содержащих мало желтка -млекопитающие) и неполное, когда дробится только часть яйцеклетки, содержащая ядро и диск цитоплазмы, а желток остается без изменений (в яйцах, содержащих большое количество желтка -птицы). Дробление у ланцетника полное, образующиеся бластомеры имеют одинаковые размеры. По достижению зародышем 128 бластомеров у ланцетника образуется бластула. Бластула – это однослойный зародыш с полостью внутри. Стенка бластулы называется бластодермой, а полость – бластоцель (первичная полость тела).

Дробление зиготы человека начинается к концу первых и длится в течение 3-4 суток после оплодотворения, когда зародыш продвигается по маточной трубе к матке. Дробление у человека полное. С первых делений у человека различают два вида бластомеров. Из поверхностно расположенных, более мелких, быстро дробящихся бластомеров впоследствии образуется трофобласт – оболочка, обеспечивающая питание зародыша. Более крупные внутренние бластомеры формируют эмбриобласт, из которого развивается сам зародыш. В результате дробления человека образуется заполненный жидкостью пузырек – бластоциста (бластула). Она включает в себя трофобласт, окружающий полость с жидкостью, и лежащий в полости зародышевый узелок – эмбриобласт.

Следующий этап - образование двухслойного, а затем трехслойного зародыша – гаструляция. У ланцетника гаструляция осуществляется путем впячивания бластодермы в полость бластоцели. Гаструла имеет два слоя клеток (зародышевые листки): наружный – эктодерма и внутренний – энтодерма. Полость гаструлы называется гастроцель (первичная кишка), а вход в кишку - бластопор (первичный рот). Животные (черви, моллюски), у которых на месте бластопора развивается ротовое отверстие, называются первичноротыми. Хордовых, иглокожих относят ко вторичноротым, поскольку на месте бластопора у них образуется анальное отверстие, а рот развивается на противоположном конце тела. На стадии двух зародышевых листков заканчивают свое развитие двухслойные животные (кишечнополостные). У остальных между экто- и энтодермой образуется третий зародышевый листок – мезодерма, и происходит формирование трехслойной гаструлы. У хордовых это происходит путем отшнуровывания от энтодермы мезодермальных карманов.

Рис. Эмбриональное развитие ланцетника:

а – оплодотворенное яйцо; б-е – дробление; ж – морула; з – бластула;

и – гаструляция; к – гаструла; л – нейруляция; м – нейрула.

1) формирование зиготы, 2) бластоцель, 3) эктодерма, 4) энтодерма,

5) кишечная трубка, 6) формирование мезодермы,

7) формирование нервной трубки, 8) формирование хорды.

У млекопитающих и человека одновременно с гаструляцией происходит имплантация - внедрение зародыша в стенку матки. Для этого трофобласт выделяет протеолитические ферменты, которые разрушают слизистую оболочку матки.

Позвоночные подразделяют на:

1) анамнии – низшие позвоночные (рыбы, земноводные), у которых в процессе эмбрионального развития не возникает зародышевой оболочки амниона. Размножение анамний происходит в воде. Из провизорных органов у них формируется только желточный мешок.

2) Амниоты – высшие позвоночные (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), для которых характерно образование зародышевых оболочек вокруг эмбрионов, в том числе и амниона.

Из части клеток зародыша у амниот формируются зародышевые оболочки - провизорные (временные) органы, обеспечивающие связь эмбриона с окружающей средой.

1. Желточный мешок - содержит запас желтка. Он хорошо развит у позвоночных, яйца которых богаты желтком (пресмыкающиеся, птицы). У млекопитающих функционирует только в начале беременности как кроветворный орган. Желточный мешок образуется также и у анамний (рыбы, земноводные).

2. Амнион (водная оболочка) - создает водную среду, необходимую для развития эмбриона, защищает зародыш от повреждений.

3. Хорион (ворсинчатая оболочка) - обеспечивает питание и дыхание зародыша.

4. Аллантоис - служит экскреторным органом (первичный мочевой пузырь). У птиц и пресмыкающихся в нем накапливаются продукты жизнедеятельности зародыша. У млекопитающих участвует в установлении связи эмбриона с формирующейся плацентой.

После завершения гаструляции у хордовых происходит образование осевого комплекса органов - нейруляция - начальный этап гисто- и органогенеза: на спинной стороне зародыша формируется из эктодермы нервная трубка, под ней из энтодермы - хорда и кишечная трубка.

Мезодерма дифференцируется на спинной и брюшной отделы. Спинной отдел мезодермы, лежащий по бокам от нервной трубки и хорды, разделяется на сегменты - сомиты. В сомите выделяют три отдела: внутренний (склеротом), центральный (миотом) и наружный (дерматом). В брюшном отделе мезодермы, неразделенном на сегменты, выделяют: ножку сомита (нефрогонотом) и спланхнотом. Спланхнотом образован двумя листками, между которыми образуется вторичная полость тела (целом).

Каждый зародышевый листок, на этапе гисто- и органогенеза, дает начало только определенным органам.

Так из эктодермы развиваются:

- спинной и головной мозг, периферические нервы, нервные узлы;

- эпидермис (эпителий) кожи и его производные (ногти, волосы, сальные и потовые железы, эмаль зубов, воспринимающие клетки органов зрения, слуха и др).

Из энтодермы развивается:

- эпителий пищеварительной (желудка, кишечника) и дыхательной (трахеи, бронхов, легких) систем;

- эпителий печени, поджелудочной и щитовидной желез.

Из мезодермы развиваются:

- дерматом дает начало собственно коже (дерме);

- миотом - скелетной мускулатуре;

- склеротом - костям, хрящам, связкам, образующим осевой скелет;

- нефрогонотом - органам выделения и половым железам;

- спланхнотом - плевре, брюшине, соединительной ткани внутренних органов, гладким мышцам внутренних органов, кровеносным сосудам;

- между наружным и внутренним листками спланхнотома образуется вторичная полость тела - целом.

Хорда у низших хордовых (у ланцетника) сохраняется в течение всей жизни, а у позвоночных замещается позвоночником.

Одновременно с образованием тканей (гистогенезом) и органов (органогенезом) у млекопитающих происходит плацентация - образование плаценты. В образовании плаценты участвует хорион вместе с подлежащей слизистой оболочкой матки. Плацента обеспечивает связь между организмом матери и плодом при внутриутробном развитии. Она осуществляет питание плода, его дыхание и выделение. Питательные вещества и кислород поступают через пуповину, которая соединяет плод с плацентой. Через плаценту проникают не только необходимые организму вещества, но и алкоголь, никотин, наркотики. Их воздействие может привести к формированию у плода врожденных пороков развития.

Органогенез завершается в основном к концу эмбрионального периода развития. Однако дифференцировка и усложнение органов продолжаются в постэмбриональном периоде.

Постэмбриональное развитие (прямое и непрямое).

Различают прямое и непрямое постэмбриональное развитие.

При прямом развитии появившийся организм похож на взрослую особь, но отличается от нее меньшими размерами и недоразвитием некоторых систем органов (например, половой). Этот тип развития встречается у животных, яйцеклетки которых содержат большое количество желтка (пресмыкающиеся, птицы), или при внутриутробном развитии (млекопитающие). У этих животных весь постэмбриональный период можно разделить на три этапа:

1. ювенильный (роста и формообразования);

2. зрелость (полностью формируется половая система, происходит половое размножение);

3. старость.

Непрямое развитие характеризуется наличием одной или нескольких личиночных стадий. Из яйца выходит личинка, резко отличающаяся по строению от взрослого организма. Она может жить в другой среде обитания, иметь другой тип питания по сравнению с взрослыми животными, что позволяет снизить интенсивность внутривидовой борьбы за существование. Такой тип развития характерен для организмов, яйцеклетки которых содержат малое количество желтка (насекомые, земноводные и др.).

В процессе превращения личинки во взрослую особь происходит перестройка всего организма (метаморфоз). У насекомых различают развитие с полным и неполным метаморфозом. Полный метаморфоз у насекомых характеризуется тремя последовательными стадиями: личинка, куколка, взрослая особь - имаго (отряды чешуекрылые, двукрылые, жесткокрылые, перепончатокрылые и др.). При неполном превращении личинки имеют общие черты строения с взрослыми особями, проходят только две стадии: личинка и имаго (отряды полужесткокрылые, прямокрылые, равнокрылые, стрекозы и др.). Стадия куколки отсутствует, личинка в процессе превращения во взрослую особь проходит несколько линек.

ГЕНЕТИКА