3.Представление о биологических процессах, лежащих в основе развития зародыша – индукция, детерминация, деление, миграция клеток, рост, дифференцировка, взаимодействие клеток, гибель клеток.
Медицинская эмбриология изучает закономерности развития зародыша человека. Особое внимание в курсе гистологии с эмбриологией обращается на источники и механизмы развития тканей, метаболические и функциональные особенности системы мать — плацента — плод, позволяющие устанавливать причины отклонений от нормы, что имеет большое значение для медицинской практики.
Эмбриональная индукция — это взаимодействие частей развивающегося зародыша, при котором один участок зародыша влияет на судьбу другого участка одна часть — индуктор, приходя в контакт с другой частью — реагирующей системой, определяет направление развития последней слуховой пузырек выступает не только в роли индуктора слухового аппарата, но и является активатором различных морфогенетических процессов.
ДЕТЕРМИНАЦИЯ – генетически запрограммированное направление дифференциации клеток. Детерминация обнаруживается на ранних стадиях эмбриогенеза животных, когда зачаток какого-либо органа при пересадке в другую область тела дифференцируется в тот орган, который должен из него формироваться в норме. Например, у дрозофилы зачаток глаза при пересадке его в брюшную полость личинки образует дополнительный глаз.
ДЕЛЕНИЕ, форма размножения некоторых организмов и многих клеток, входящих в состав тела многоклеточных. У многоклеточных организмов деление клеток лежит в основе индивидуального развития (митоз) и полового размножения (мейоз).
Миграция- активное перемещение клеток в составе развивающегося организма. Способностью к миграции обладают различные эмбриональные зачатки , особенно клетки полового зачатка(гоноциты) и клетки ганглиозной пластинки.
Клеточный рост сопровождается преимущественным увеличением объема цитоплазмы, тогда как величина ядра изменяется в меньшей степени. На протяжении онтогенеза строение клеток непрерывно изменяется. Различают два типа роста: ограниченный и неограниченный.
Дифференцировка — это процесс, в результате которого клетка становится специализированной, т.е. приобретает химические, морфологические и функциональные особенности. В самом узком смысле это изменения, происходящие в клетке на протяжении одного, нередко терминального, клеточного цикла, когда начинается синтез главных, специфических для данного клеточного типа, функциональных белков. Примером может служить Дифференцировка клеток эпидермиса кожи человека, при которой в клетках, перемещающихся из базального в шиповатый и затем последовательно в другие, более поверхностные слои, происходит накопление кератогиалина, превращающегося в клетках блестящего слоя в элеидин, а затем в роговом слое — в кератин. При этом изменяются форма клеток, строение клеточных мембран и набор органоидов. На самом деле дифференцируется не одна клетка, а группа сходных клеток.
Гибель двух-трёх клеток в начале развития зародыша может обернуться в дальнейшем недоразвитием, а то и отсутствием какого-нибудь органа. Отклонения от нормального развития плода в случае, если женщина даже очень умеренно употребляет спиртное во время беременности, имеют место обязательно. Иногда эти отклонения приводят к отсутствию жизненно важных органов, тогда плод погибает (выкидыш) или рождается нежизнеспособный ребёнок запрограммированная гибель клеток, или апоптоз. По своему знанию клеточная гибель не менее важна для гистогенетических процессии, чем деление клеток. В результате апоптоза регулируется число клеток в развивающейся ткани, происходит ее перестройка, исчезают рудиментарные зачатки, элиминируются мутировавшие и дефектные клетки. Любопытно, что в некоторых случаях в ходе гистогенеза сразу образуется заведомо больше клеток, чем их необходима для развития ткани, и что создает определенный материальный базис гистогенеза. В последующем лишние клетки погибают, причем уничтожаются менее полноценные или дефектные клетки. Особенности явление выражено в нервной ткани, где в ходе гистогенеза гибнет от 50 до 85 % всех нейронов.
Говоря о клеточных взаимодействиях, необходимо особо упомянуть клетки нервной системы, координирующей деятельность всех частей организма и обеспечивающей контакт с внешней средой. Нервные клетки передают друг другу сигналы как с помощью прямого электрического взаимодействия через специальные клеточные контакты , так и через химические вещества - медиаторы (лат. mediator - посредник), вырабатываемые нервными и рецепторными клетками.
Прогенез. Сперматогенез, овогенез. Особенности строения половых клеток.
ПРОГЕНЕЗ - процесс образования половых клеток. Сперматогенез и оогенез.
В результате прогенеза в зрелых половых клетках возникает гаплоидный набор хромосом, формируются структуры обеспечивающие их способность к оплодотворению и развитию нового организма.
Развитие половых клеток в эмбриогенезе человека начинается рано. Первичные половые клетки –гоноБЛАСТЫ – определяются во внезародышевой желточной энтодерме в конце 3-й недели эмбриогенеза. Эти клетки индифферентные(половая система обоих полов развивается по одной генетической программе).
Гонобласты мигрируют в закладку половых желез на медиальной поверхности первичной почки (мезонефроса) и принимают участие в образовании гонад, дифференцируясь в спермато- или оогонии.
Строение половых клеток
Для начала скажем о тех особенностях мужских и женских половых клеток, которые отличают их от всех других клеток организма, т.е. от соматических клеток:
1. Все половые клетки имеют гаплоидный набор хромосом, т.е. каждая клетка имеет только 23 хромосомы, тогда как все соматические клетки имеют диплоидный набор хромосом, т.е. 23 пары или 46 хромосом.
2. Для всех половых клеток характерен низкий уровень обмена, поскольку основной их функцией является передача генетической информации потомству. Соматические же клетки, в большинстве своем, отличаются интенсивными обменными процессами.
3. Все половые клетки являются высокодифференцированными клетками, которые выполняют строго специфическую функцию – передают генетическую информацию потомству и обеспечивают развитие дочернего организма на самом раннем этапе. Что касается соматических клеток, то они могут быть как высокодифференцированными (нейроны), так и низкодифференцированными (клетка- предшественник лейкоцитов) или вовсе недифференцированными (стволовая клетка).
4. Половые клетки отличаются от соматических по своим размерам, форме, они содержат малое количество цитоплазмы.
Мужские и женские гаметы
Теперь скажем об отличиях женской половой клетки – яйце клетки, и мужской половой клетки – сперматозоида:
Яйцеклетка имеет овальную форму, неподвижна. Сперматозоид имеет вытянутую форму, подвижен.
2. Яйцеклетка содержит большое количество запасных питательных веществ, которые призваны обеспечить жизнедеятельность зародыша сразу после его появления. Сперматозоид почти не содержит питательных веществ, зато содержит большое количество митохондрий, которые обеспечивают сперматозоид энергией, нужной для передвижения. Если же говорить в общем, то обе половые клетки содержат все типичные органеллы.
3. Яйцеклетка характеризуется низким ядерно-цитоплазматическим индексом, поскольку в ней содержится большое количество питательных веществ (в цитоплазме). Сперматозоид же напротив характеризуется высоким ядерно-цитоплазматическим индексом, поскольку практически не содержит цитоплазмы, зато несет в себе довольно большое ядро с гаплоидным набором хромосом.
Таким образом, половые клетки отличаются по своему строению не только от соматических клеток, но и между собой, но именно эти отличия обеспечивают способность выполнения ими специфических функций - полового размножения.
Оплодотворение. Биологическое значение оплодотворения, особенности и хронология процесса.
Оплодотворение — это процесс слияния половых клеток. Образующаяся в результате оплодотворения диплоидная клетка — зигота — представляет собой начальный этап развития нового организма.
Процесс оплодотворения складывается из трех последовательных фаз: а) дистантное и сближения гамет; б) контактное взаимодействие и активации яйцеклетки; в) слияния гамет, или сингамии.
1. Сближение сперматозоида с яйцеклеткой обеспечивается совокупностью неспецифических факторов, повышающих вероятность их встречи и взаимодействия. Обеспечивается хемотаксисом. Эти вещества, называемые гамонами (гормоны гамет), с одной стороны, активируют движение сперматозоидов, а с другой — их склеивание. В особой структуре сперматозоида — акросоме —локализуются протеолитические ферменты. У млекопитающих большое значение имеет пребывание сперматозоидов в половых путях самки, в результате чего мужские половые клетки приобретают оплодотворяющую способность (капацитация), т.е. способность к акросомной реакции.
В момент контакта сперматозоида с оболочкой яйцеклетки происходит акросомная реакция, во время которой под действием протеолитических ферментов акросомы яйцевой оболочки растворяются. Далее плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются и через образующийся вследствие этого цитоплазматический мостик цитоплазмы обеих гамет объединяются. Затем в цитоплазму яйца переходят ядро и центриоль сперматозоида, а мембрана сперматозоида встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида у большинства животных тоже входит в яйцо, но потом отделяется и рассасывается, не играя какой-либо роли в дальнейшем развитии.
2. В результате контакта сперматозоида с яйцеклеткой происходит ее активация. Она заключается в сложных структурных и физико-химических изменениях. Благодаря тому что участок мембраны сперматозоида проницаем для ионов натрия, последние начинают поступать внутрь яйца, изменяя мембранный потенциал клетки. Затем в виде волны, распространяющейся из точки соприкосновения гамет, происходит увеличение содержания ионов кальция, вслед за чем также волной растворяются кортикальные гранулы. Выделяемые при этом специфические ферменты способствуют отслойке желточной оболочки; она затвердевает, это оболочка оплодотворения. Все описанные процессы представляют собой так называемую кортикальную реакцию. Одним из значений кортикальной реакции является предотвращение полиспермии, т.е. проникновения в яйцеклетку более одного сперматозоида. У млекопитающих кортикальная реакция не вызывает образования оболочки оплодотворения, но суть ее та же.
3. Яйцеклетка в момент встречи со сперматозоидом обычно находится на одной из стадий мейоза, заблокированной с помощью специфического фактора. У большинства позвоночных этот блок осуществляется на стадии метафазы II; В большинстве случаев блок мейоза снимается после активации яйцеклетки вследствие оплодотворения. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро сперматозоида, проникшее в нее, видоизменяется. Оно принимает вид интерфазного, а затем профазного ядра. За это время удваивается ДНК и мужской пронуклеус получает количество наследственного материала, соответствующего п2с, т.е. содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом.
Ядро яйцеклетки, закончившее мейоз, превращается в женский пронуклеус, также приобретая п2с. Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения, затем сближаются и сливаются (синкарион), образуя общую метафазную пластинку. Это, собственно, и есть момент окончательного слияния гамет —сингамия. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух клеток зародыша (бластомеров) с набором хромосом 2n2c в каждом.
Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии мужских и женских половых клеток, происходящих обычно из разных организмов, образуется новый организм, несущий признаки отца и матери. При образовании половых клеток в мейозе возникают гаметы с разным сочетанием хромосом, поэтому после оплодотворения новые организмы могут сочетать в себе признаки обоих родителей в самых различных комбинациях. В результате этого происходит колоссальное увеличение наследственного разнообразия организмов.
яйцеклетка разрушится за 12-48 часов. Большинство сперматозоидов погибнет в пути: во влагалище, шейке матки и матке, а также внутри фаллопиевой трубы. Сперматозоиды активны до 5-7 дней, поэтому шансы увеличиваются, если они уже добрались до нужного места, куда прибудет созревшая яйцеклетка.
Дробление. Морула. Бластула. Состояние матки к началу имплантации. Начало I – ой фазы гаструляции.
Дробление – процесс митотического деления зиготы на дочерние клетки (бластомеры). Дробление отличается от обычного митотического деления следующими особенностями:
1) бластомеры не достигают исходных размеров зиготы;
2) бластомеры не расходятся, хотя и представляют собой самостоятельные клетки.
Различают следующие типы дробления:
1) полное, неполное;
2) равномерное, неравномерное;
3) синхронное, асинхронное.
Дробление зиготы завершается образованием многоклеточной структуры, получившей название бластулы.
Происходит в маточной трубе деление соматических клеток без увеличения объема цитоплазмы.КЛЕТКИ – бластомеры. Через 30 часов.
КЛАССИФИКАЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ
по полноте деления зиготы
полное - зигота делится полностью и образуются две отдельные клетки
неполное - борозда деления не полностью разделяет дочерние клетки и не происходит образования отдельных клеток
по размерам образующихся бластомеров
равномерное - бластомеры имеют одинаковые размеры
неравномерное - бластомеры имеют разные размеры
по временным интервалам между делениями
синхронное - интервалы между делениями всех бластомеров одинаковые
асинхронное - интервалы между делениями всех бластомеров различные
У ЧЕЛОВЕКА - ПОЛНОЕ, НЕРАВНОМЕРНОЕ, АСИНХРОННОЕ ДРОБЛЕНИЕ
МОРУЛА (лат. morum тутовая ягода) — стадия развития зародыша, предшествующая образованию бластулы или бластоцисты и представляющая собой округлый комплекс клеток с незначительными промежутками между ними.
Бла́стула (зародышевый пузырь, бластосфера) — это многоклеточный зародыш, имеющий однослойное строение (один слой клеток), стадия в развитии зародыша, которую проходят яйца большинства животных — окончательный результат процесса дробления яйца. При своем дроблении яйцо рядом последовательных делений распадается на комплекс клеток, именуемых шарами дробления, сегментационными шарами, или бластомерами, относительная величина и взаимное расположение которых бывают различны, смотря по способу дробления, зависящему, в свою очередь, от количества питательного желтка, находящегося в яйце.
К концу первого месяца беременности произойдет внедрение (имплантация) плодного яйца в стенку Вашей матки. У некоторых женщин это сопровождается незначительным кровотечением. Когда имплантация произойдёт, шейка матки набухнет, станет мягче и в ней появится плотная слизистая пробка, предотвращающая попадание в матку инфекции.
В самом начале беременности, а именно — в период имплантации оплодотворенной яйцеклетки в матку, женщины может заметить у себя на белье бурые или кровянистые выделения в незначительных количествах, в эти самые первые дни беременности симптомы никакие более не появляются. Имплантационное кровотечение происходит, как правило, за 7-10 дней до предполагаемого начала менструации. Это один из ярких признаков произошедшего зачатия.