Fáze hnojení. Oplodnění. Fáze oplodnění. Jak se spojují zárodečné buňky?

Jak vznikl život na naší planetě? Můžete věřit v teorii velkého třesku, božský princip nebo učení Charlese Darwina o evoluci. Jisté je, že všechny druhy organismů na Zemi nadále existují prostřednictvím rozmnožování. Což je zase bez hnojení nemyslitelné. Co je to hnojení, jeho typy a typy, význam a fáze, stejně jako další zajímavé detaily, budeme zvažovat v tomto článku [foto1].

Spojení dvou buněk různého pohlaví, mužské a ženské, v důsledku čehož vzniká počáteční stádium nového organismu, je oplodnění. Mužská buňka (spermie) má stimulační účinek na ženskou buňku (vajíčko) a způsobuje začátek jejího vývoje. Zavedení sady otcovských chromozomů do mateřského vajíčka odráží podstatu oplodnění. Jeho biologický význam spočívá ve vzniku zygoty – buňky, která kombinuje vlastnosti obou rodičů v různých poměrech a kombinacích. Spojují se tak dědičné sklony mateřského a otcovského organismu a odměňují jimi své potomky. To vytváří mnoho genetických variací, které ovlivňují evoluční proces druhu a jeho přirozený výběr.

Druhy hnojení

Poté, co jste se rozhodli, co je hnojení, měli byste porozumět jeho typům. V závislosti na počtu organismů zapojených do procesu pohlavního rozmnožování se rozlišuje křížové oplodnění a samooplodnění. Na křížovém oplodnění se podílejí různí jedinci. Jeho podstatu si lze snadno představit na příkladu květu: pyl z pestíku jedné rostliny se přenese na bliznu úplně jiné rostliny. Křížové oplodnění rostlin se nazývá opylení. Přímo závisí na vnějších faktorech, které přispívají k jeho realizaci. Křížové oplodnění je vlastní všem savcům a lidem. Samooplodnění je proces, kterého se účastní buňky téhož jedince. Vyskytuje se ve světě zvířat u bisexuálních organismů, ve kterých se spojují jejich vlastní ženské a mužské buňky. Pozoruhodným příkladem jsou tasemnice. Samoopylení je charakteristické i pro neotevíravé květy, které jsou schopné samosprašování.

Druhy hnojení

V závislosti na tom, kde přesně probíhá proces hnojení, existuje několik typů:

• Vnější hnojení.
  Je charakteristický pro ty obojživelníky, měkkýše, ryby a obojživelníky, u kterých k oplodnění dochází mimo tělo jejich samice. Obvykle se vyskytuje ve vodním prostředí, kde zástupci samců a samiček ukládají své heterosexuální buňky. Protože jejich setkání přímo závisí na vnějších faktorech, organismy produkují obrovské množství vajíček a spermií, od několika tisíc do několika milionů. Při vnějším typu oplodnění totiž většina zárodečných buněk umírá a právě tento přístup zajišťuje přežití druhu.
• Vnitřní oplodnění.
  Vyskytuje se u všech druhů suchozemských živočichů. Nachází se také u některých vodních druhů. K setkání a splynutí mužských a ženských buněk v tomto případě dochází v těle ženy, přesněji v jejím reprodukčním traktu. To zajišťuje nejvyšší pravděpodobnost oplodnění, takže k účasti na procesu je potřeba mnohem méně buněk různého pohlaví. Dále se embryo vyvíjí v těle matky a možnost jeho smrti je minimalizována. Zvířata mívají málo potomků, a proto se o ně starají a vykazují známky složitého rodičovského chování. K oplodnění potřebuje člověk 1 vajíčko a 1 spermii, která však může překonat velkou vzdálenost, aby se s ní setkala.
• Dvojité hnojení.
  Nachází se v krytosemenných rostlinách a kvetoucích rostlinách. Proces je zajištěn přítomností 2 mužských spermií a 8 ženských jader. Jedna spermie oplodní vajíčko, ze kterého se následně vytvoří embryo, druhá splyne s velkým jádrem centrální buňky a vytvoří živné médium nezbytné pro vznik nového organismu.
• Umělé oplodnění. Tento typ je široce používán v chovu zvířat a zemědělství, kdy se pro získání požadované kombinace vlastností používá předem plánované umělé křížení nebo inseminace. Tímto způsobem se získá další potomstvo od vynikajícího producenta nebo se vyvinou odrůdy rostlin s určitými kvalitami. U lidí se umělé oplodnění používá při léčbě neplodnosti. Říká se tomu mimotělní, mimotělní nebo IVF.
  Jeho princip spočívá v tom, že k oplodnění vajíčka spermií dochází mimo ženské tělo. Teprve poté, co se buňky spojí do jediného, ​​oplodněného vajíčka se umístí do dělohy. Metoda výroby „dítě ze zkumavky“ si získává nesmírnou oblibu a dává šanci stát se rodiči těm párům, kterým se nedaří počít dítě přirozenou cestou. Často se v tomto případě používají dárcovské mužské nebo ženské zárodečné buňky.

Některé organismy jsou schopny reprodukce bez procesu oplodnění. Včely, mšice, někteří ptáci a obojživelníci jsou schopni partenogeneze. Zde se pro vývoj buňky použije genetický materiál pouze jednoho rodiče a produkují se potomci stejného pohlaví.
Kromě výše uvedených typů oplodnění se dělí na monospermii - kdy do vajíčka pronikne pouze jedna spermie a polyspermii - v tomto případě se do ženské buňky dostane několik mužských současně. Ale i v tomto případě dochází k jednojaderné fúzi, zatímco zbývající jádra jsou zničena. Většina zástupců živočišného a rostlinného světa podléhá první variantě hnojení, zatímco druhá je charakteristická pouze pro určité skupiny zvířat a určité druhy rostlin.

Fáze oplodnění

Aby došlo k procesu buněčné fúze, musí projít několika fázemi:

1. Vajíčko a spermie se musí přiblížit a začít interagovat. Tomu napomáhá schopnost mužské buňky pohybovat se pouze proti látce, kterou ženská buňka vylučuje, tzv. chemotaxe. A také reotaxe, což znamená schopnost spermií pohybovat se dopředu a proti proudu tekutiny ve vejcovodech.
2. Buňky (nebo gamety) začnou kontaktní interakci. Poměrně velké množství spermií dosáhne vnější pellucidu vajíčka. Na vajíčko se přichytí pouze ten, kterému se jako prvnímu podaří překonat tyto vnější skořápky změkčením přilehlé oblasti.
3. Spermie proniká do vajíčka.
4. V lidském těle dochází v této fázi k pasivnímu a pomalému pohybu ženského vajíčka vejcovodem do dělohy. V těle zvířat se oplodněná buňka začíná připravovat na fragmentaci.

Základní princip hnojení

Hnojení musí probíhat výhradně v rámci druhu. Tomu odpovídá určitý počet a struktura mužských a ženských chromozomů a také jejich chemická afinita. Pokud dojde k oplodnění cizích zárodečných buněk, vývoj embrya probíhá abnormálně a zpravidla vede ke vzniku sterilních jedinců neschopných otěhotnět.

Proces vzniku života u lidí

Setkání a spojení mužské spermie a ženského vajíčka je prvním krokem ke zrození nového lidského života. Zygota, buňka vytvořená jako výsledek tohoto procesu, kombinuje sadu 46 rodičovských chromozomů obsahujících celý jejich genetický kód. Pohlaví nenarozeného dítěte je náhodné, jako výhra v loterii, ale je již v této fázi určeno. Proces hnojení na jednu stranu vypadá docela jednoduše. Ve skutečnosti se jedná o poměrně složitou a vícestupňovou reakci. Přes rychlý vývoj v oblasti reprodukčních technologií se proces oplodnění stále jeví jako jakýsi zázrak, záhada. Poté, co jsme pochopili, co je to oplodnění, je velmi důležité pochopit, jaký genetický kód my, lidé a obyvatelé celé naší planety jako celku předáme našim potomkům.

Konjugace gamet

Sexuální proces nebo oplodnění nebo amphimixis(starověká řečtina ἀμφι- - předpona s významem reciprocity, duality a μῖξις - míchání), popř syngamie- proces fúze haploidních zárodečných buněk neboli gamet vedoucí ke vzniku diploidní buňky zygoty. Tento pojem by se neměl zaměňovat se pohlavním stykem (setkání sexuálních partnerů u mnohobuněčných zvířat).

Sexuální proces se přirozeně vyskytuje v životním cyklu všech organismů, ve kterých je zaznamenána meióza. Meióza vede ke snížení počtu chromozomů na polovinu (přechod z diploidního stavu do haploidního stavu), sexuální proces vede k obnovení počtu chromozomů (přechod z haploidního stavu do diploidního stavu).

Existuje několik forem sexuálního procesu:

Biologický význam amphimixis přímo souvisí s biologickou podstatou určitých aspektů procesu oplodnění. Darwin, který objevil „velký přírodní zákon“, hovořil o progresivním významu výskytu sexuálního procesu v historii organického světa, přičemž považoval křížení za zdroj obohacení dědičnosti. Díky biparentální dědičnosti (mateřská z vajíčka a otcovská ze spermie) má amfimixis za následek životaschopnější organismy, které mají ve srovnání s apomiktickými rostlinami širší rozsah variability.

Další použití termínu[ | ]

Někdy pod sexuální proces neznamenají ani tak oplodnění, jako spíše rekombinaci genetické informace mezi jedinci stejného druhu, která nemusí být nutně spojena s reprodukcí. V tomto případě k odrůdám sexuální proces zahrnují konjugaci at

Oplodnění vajíčka je úžasný proces, který již mnoho let studují specialisté po celém světě. Známe všechny fáze, kterými pohlavní buňky procházejí před a po milovaném setkání. V okamžiku oplodnění vzniká z rodičovských buněk něco nového, spojujícího genetickou informaci od matky a otce. Tato mikroskopická unikátní buňka je předurčena stát se v budoucnu plnohodnotným člověkem.

Úspěšnost oplodnění závisí na mnoha faktorech. Tomuto procesu předcházejí stovky dalších, neméně důležitých. Koncepce nenastane, pokud je narušen proces zrání a pohybu zárodečných buněk: spermií a vajíček.

Postup spermií k vajíčku

Od okamžiku ejakulace do setkání zárodečných buněk uplyne 3 až 6 hodin. Spermie se neustále pohybují směrem k bodu kontaktu s vajíčkem. Ženské tělo je navrženo tak, aby mužské reprodukční buňky na své cestě narážely na mnoho překážek, které příroda zamýšlela jako ochranný mechanismus. Tímto způsobem jsou eliminovány slabé spermie, které jsou potenciálně nebezpečné a nevhodné pro vytvoření nového života.

Během jednoho sexuálního aktu se do pochvy dostane až 300 milionů spermií, ale pouze jedna dosáhne cíle. Cestou k vajíčku a přímo vedle něj umírají miliony mužských reprodukčních buněk. Většina buněk vytéká spolu se spermiemi téměř okamžitě po ejakulaci. Obrovské množství spermií umírá ve vagíně a cervikálním hlenu děložního čípku. Určitý počet spermií uvízne v záhybech děložního čípku, ale stanou se rezervou pro případ, že by se první skupina buněk nedostala.

Je pozoruhodné, že tyto uvíznuté spermie jsou příčinou těhotenství před ovulací. Každý ví, že oplodnění je možné až po ovulaci, ale existuje šance na otěhotnění v kterýkoli den cyklu. Když dojde k pohlavnímu styku před uvolněním vajíčka, tyto přilepené spermie čekají na ovulaci a pokračují v cestě do reprodukční buňky. Spermie mohou zůstat „živé“ až 7 dní, takže riziko otěhotnění zůstává před a po ovulaci.

Protože spermie imunitní systém ženy nezná, zaměňuje je za cizí prvky a ničí je. Pokud je imunitní systém ženy nadměrně aktivní, můžeme mluvit o imunologické inkompatibilitě, která může způsobit neplodnost páru.

Spermie, které přežijí imunitní útok, se přesunou do vejcovodů. Kontakt s mírně zásaditým hlenem cervikálního kanálu vyvolává zvýšení aktivity spermií, začnou se pohybovat rychleji. Svalové kontrakce pomáhají spermiím pohybovat se uvnitř dělohy. Jedna část jde do vejcovodu a druhá jde do děložní trubice, kde se nachází vajíčko. Ve zkumavce musí spermie odolávat průtoku tekutiny a některé buňky jsou zadrženy klky sliznice.

V této fázi se v horních částech traktu spouštějí reakce, které vyvolávají kapacitu (zrání) spermií. Jsou za to zodpovědné určité biochemické látky. Vlivem kapacity se membrána hlavičky spermie mění a připravuje se na průnik do vajíčka. Spermie se stávají hyperaktivní.

Zrání a vývoj vajíčka

Bez ohledu na délku cyklu konkrétní ženy dochází k ovulaci 14 dní před menstruací. Při standardním cyklu trvajícím 27-28 dní dochází k uvolnění vajíčka z folikulu uprostřed. Je pozoruhodné, že délka cyklu se u jednotlivých žen liší a může dosáhnout 45 dnů nebo více. Z tohoto důvodu odborníci doporučují vypočítat den ovulace na základě očekávaného nástupu menstruace. Od tohoto data musíte počítat dva týdny.

Podmínky hnojení:

1. 14 dní před menstruací se vajíčko uvolní z folikulu. Nastává ovulace. V tomto období je největší riziko otěhotnění.
2. Během 12-24 hodin po ovulaci může spermie oplodnit vajíčko. Toto období se nazývá plodné okno. Jeden den po ovulaci vajíčko odumře, ale tato doba může být zkrácena v závislosti na mnoha faktorech.
3. Pokud dojde k pohlavnímu styku poté, co vajíčko opustí folikul, oplodnění vyžaduje pouze 1-2 hodiny. Během této doby spermie urazí 17-20 cm z pochvy do vejcovodů, s přihlédnutím ke všem překážkám.
4. Pokud dojde k pohlavnímu styku před ovulací, je oplodnění možné do týdne. Je pozoruhodné, že spermie s chromozomem Y jsou rychlejší, ale žijí 1-2 dny a buňky s chromozomem X jsou pomalé, ale vydrží negativní vliv prostředí po dobu jednoho týdne. Z této skutečnosti vychází mnoho metod početí dítěte určitého pohlaví.

Ovulace je malá exploze folikulu. Do břišní dutiny se dostává vajíčko a tekutina, ve které oocyt dozrál. „Okraj“ vejcovodů zahrnuje řasinkový epitel, který jednosměrně pohání vajíčko směrem k výstupu z vaječníku. Tyto řasinky jsou aktivovány estrogenem, hormony uvolňovanými vaječníky po ovulaci.

V tomto období je vajíčko obklopeno kupovitými buňkami, které tvoří corona radiata. Tato korunka obsahuje folikulární buňky a je sekundární skořápkou vajíčka. Stává se překážkou pro spermie při přímém oplodnění.

Jak se spojují zárodečné buňky?

Fúze gamet

K přímému oplodnění dochází ve vejcovodu, blíže k vaječníku. Této fáze cesty dosahují desítky spermií ze stovek milionů: nejsilnější, nejodolnější a nejaktivnější spermie. Pouze jeden oplodní vajíčko a zbytek mu pomůže proniknout dovnitř buňky a zemřít.

Ty nejaktivnější pronikají přes corona radiata a přichycují se na receptory na vnější – průzračné – membráně vajíčka. Spermie vylučují proteolytické enzymy, které rozpouštějí proteinový obal. To oslabuje ochrannou vrstvu vajíčka, takže může proniknout jediná spermie.

Vnější plášť chrání vnitřní membránu. Spermie, které dosáhnou této membrány, se k ní nejprve připojí a pohlavní buňky se během několika minut spojí. „Absorpce“ spermie vajíčkem spouští řetězec reakcí, které způsobují změny v jeho membráně. Jiné spermie se již nemohou připojit, vajíčko vylučuje látky, které je odpuzují. Po splynutí s první spermií se vajíčko stává pro ostatní neproniknutelné.

Jakmile spermie pronikne do vajíčka, spustí se v těle ženy mechanismy, které informují ostatní systémy o oplodnění. Fungování orgánů je reorganizováno tak, aby byla zachována životně důležitá aktivita embrya. Vzhledem k tomu, že tělo může začít zaměňovat oplodněné vajíčko za cizí útvar, imunitní systém oslabuje a nemůže způsobit odmítnutí plodu.

Tvorba nového genomu

Ve spermiích je genetická informace pevně zabalena. Začíná se otevírat až uvnitř vajíčka a kolem něj vzniká pronukleus – předchůdce jádra zygoty. V pronukleu je genetický materiál přeskupován tak, že tvoří 23 chromozomů. Je pozoruhodné, že genetický materiál z matky se dokončuje až během procesu oplodnění.

Mikrotubuly přibližují obě pronuklea k sobě. Sady chromozomů se spojí a vytvoří jedinečný genetický kód. Obsahuje informace o stovkách vlastností, které budoucí člověk bude mít: od barvy očí až po charakterové vlastnosti. Tyto vlastnosti do značné míry závisí na dědičné informaci předávané z generace na generaci, ale také se vytvářejí jedinečné „bloky“.

Oplodnění vajíčka ve fázích

1. Spermie „útočí“ na vajíčko. Narážejí do něj ocasem, aby se roztočilo.
2. Spermie proniká dovnitř vajíčka.
3. Fúze otcovských a mateřských chromozomů, vznik nového genetického programu. Poté se oplodněné vajíčko nazývá zygota.
4. 30 hodin po oplodnění začíná dělení zygoty. Nové buňky se nazývají blastomery.
5. První den poté je zygota rozdělena na dvě a poté rozdělena na čtyři blastomery.
6. Třetí den je osm blastomer.
7. Čtvrtý den je ve znamení rozdělení zygoty na šestnáct buněk. Od této doby se embryo nazývá morula.
8. Drcení pokračuje, ale uvnitř moruly se tvoří kapalina. Formování je poslední fází vývoje embrya před přesunem do dělohy a implantací.
9. V této fázi je proces oplodnění dokončen, ale ještě nenastalo plnohodnotné těhotenství. Poté se zygota přesouvá vejcovody do dělohy, implantuje se a začíná se vyvíjet až do porodu.

Poté, co oplodněné vajíčko přejde do dělohy, proces dělení končí a začíná jeho zavedení do endometria. Místo uchycení embrya určuje polohu dítěte v břiše: při implantaci podél zadní stěny mají ženy malý žaludek a při implantaci podél přední stěny je větší.

Zavedení embrya do endometria spouští mnoho biochemických procesů, takže žena může v tomto období pociťovat nevolnost, horečku a bolesti hlavy. Specifickým znakem implantace je krvácení, indikující poškození stěn dělohy.

Jak začíná těhotenství?

První týden po oplodnění se zygota nachází ve vejcovodech. Sedmý den začíná sestupovat do dělohy a hledá místo k přisátí. U zdravé ženy v této fázi je endometrium dělohy zesílené, takže zygota je snadno fixována bez významného rizika odmítnutí. Nedostatečná tloušťka endometria často způsobuje ženskou neplodnost.

V období pohybu z vejcovodů do dělohy si vajíčko bere živiny ze žlutého tělíska, takže životní styl nastávající maminky v této fázi nehraje důležitou roli. Po připojení zygoty k endometriu se však situace mění: těhotná žena musí přehodnotit svůj životní styl a výživu, protože nyní vývoj plodu zcela závisí na jejím chování. Je důležité udržovat normální psychický a fyzický stav.

Zygota se zavrtává do endometria a začíná implantace. Tento proces trvá přibližně 40 hodin: buňky se dělí, pronikají do sliznice a poté rostou. Aktivně se tvoří krevní cévy, které se v budoucnu změní na placentu. Embryonální uzel začíná formovat tělo a povrchové buňky jsou části, které jsou potřebné pro vývoj plodu (plodový vak, placenta, pupeční šňůra). Dokončením implantace začíná období těhotenství, tedy porod.

Amnion neboli amniotický vak je vak bezbarvé plodové vody. Jsou potřebné k ochraně křehkého plodu před tlakem ze stěn dělohy, teplotními výkyvy, hlukem a vnějšími otřesy. Plodová voda navíc podporuje látkovou výměnu.

Placenta je jedinečný orgán. Poskytuje plodu vše potřebné pro růst, vývoj a život. V určité fázi plní placenta funkce plic, ledvin a trávení a také produkuje hormony a další prvky nezbytné pro plný vývoj dítěte. Transportuje čerstvou mateřskou krev do pupeční žíly a odvádí metabolické produkty z fetálních tepen. Placenta je druh filtru, který chrání plod před škodlivými mikroorganismy a látkami. Pupeční šňůra spojuje plod a placentu. Krev proudí tam a zpět cévami uvnitř.

3 fáze těhotenství

Těhotenství je rozděleno do tří fází: formování těla a orgánů pro podporu života plodu, úprava tělesných systémů a příprava na porod. Navzdory tomu, že těhotenství trvá 9 měsíců, v medicíně se toto období počítá na týdny. Od početí do objevení se nového života uplyne přibližně 40 týdnů, což se rovná 10 lunárním měsícům (na základě 28 dnů cyklu). Proto se těhotenský kalendář skládá z 10 měsíců. Pomocí tohoto kalendáře je snazší sledovat změny, ke kterým dochází v těle těhotné ženy. Těhotná žena přesně ví, jaký týden potřebuje podstoupit testy a podstoupit ultrazvuk.

Jak zvýšit své šance na úspěšné početí

Nejpříznivější období pro koncepci je dva dny po ovulaci. Pokud však vezmete v úvahu životaschopnost spermií po dobu 5 dnů, aktivní sex by měl začít 3-4 dny před ovulací. Spermie již budou „čekat“ na vajíčko v břišní dutině a vejcovodech.

Podle bazální teploty můžete přesně určit den ovulace, ale na takový kalendář je potřeba se spolehnout až po 6 měsících pravidelného měření. V laboratorních podmínkách lze ovulaci určit močí a slinami.

Pokud je ženský menstruační cyklus standardních 28 dní, pro úspěšné početí je třeba mít sex ve dnech 10-18 cyklu (nejlépe každý druhý den, kdy je prvním dnem cyklu den menstruace). Neměli byste být příliš pedantští ohledně početí; hlavní věcí v této věci je potěšení a relaxace.

Navzdory skutečnosti, že časté ejakulace snižují objem semenné tekutiny, pravidelný sex je klíčem k dobré pohyblivosti spermií. Pro úspěšné oplodnění tedy stačí mít sex obden. Denní styk zaručuje početí o 25 %, zatímco jeden pohlavní styk týdně snižuje šanci na 10 %.

Žena může zvýšit pravděpodobnost početí, pokud si hned po sexu lehne na bok nebo zvedne pánev. Musíte však vzít v úvahu zvláštnosti struktury dělohy: když je ohnutá, je lepší ležet na břiše, mírně se ohýbat a s dvourohým tvarem zvednout pánev. Hlavní věc je, že spermie nevytékají z pochvy. Po pohlavním styku byste neměli používat hygienické výrobky nebo sprchy, protože to může změnit pH vagíny a ovlivnit spermie.

Pokud mají partneři potíže s početím, můžete jít na kliniku a pomocí diagnostického zařízení přesně sledovat zrání folikulu a dobu uvolnění vajíčka. Pro tyto účely je vhodná neškodná a nebolestivá ultrazvuková diagnostika.

Musíte pochopit, že oplodnění vajíčka není těhotenství. O úspěšném početí můžeme mluvit až poté, co se embryo dostane do dělohy a dostane se hlouběji do endometria. Od oplodnění vajíčka do těhotenství uběhne týden. Tato doba je potřebná pro aktivaci mechanismů, které neumožňují implantaci zygoty s nesprávnou sadou chromozomů. To je možné, ale nejčastěji „zlomené“ zygoty umírají před nebo bezprostředně po implantaci. Vycházejí spolu s menstruačním tokem, takže žena ani neví, jaké procesy v jejím těle probíhaly. Takové jevy se zpravidla nenazývají ztracené těhotenství.

Oplodnění - splynutí mužské reprodukční buňky (spermie) se samičí (vajíčkem), což vede ke vzniku zygoty, která dává vzniknout novému organismu. Oplodnění předchází složité procesy zrání vajíčka (oogeneze) a spermie (spermatogeneze). Na rozdíl od spermií nemá vajíčko samostatnou pohyblivost. Zralé vajíčko opouští folikul do dutiny břišní uprostřed menstruačního cyklu v době ovulace a díky svým sacím peristaltickým pohybům a blikání řasinek se dostává do vejcovodu. Nejpříznivější pro oplodnění je období ovulace a prvních 12-24 hodin po ní. Pokud se tak nestane, pak v následujících dnech nastává regrese a smrt vajíčka.

Během pohlavního styku se spermie (semenná tekutina) dostává do pochvy ženy. Vlivem kyselého prostředí pochvy některé spermie odumírají. Nejživotaschopnější z nich pronikají cervikálním kanálem do alkalického prostředí jeho dutiny a 1,5-2 hodiny po pohlavním styku se dostanou do vejcovodů, v jejichž ampulární části dochází k oplodnění. Mnoho spermií se řítí směrem ke zralému vajíčku, ale zpravidla pouze jedna z nich proniká přes zona pellucida, která ji pokrývá, jejíž jádro splývá s jádrem vajíčka. Od okamžiku, kdy se zárodečné buňky spojí, začíná těhotenství. Vzniká jednobuněčné embryo, kvalitativně nová buňka - zygota, ze které se v důsledku složitého vývojového procesu v těhotenství tvoří lidské tělo. Pohlaví nenarozeného dítěte závisí na tom, jaký typ spermie byl oplodněn ve vajíčku, které je vždy nositelem chromozomu X. Pokud bylo vajíčko oplodněno spermií s X (ženským) pohlavním chromozomem, vznikne ženské embryo (XX). Když je vajíčko oplodněno spermií s Y (mužským) pohlavním chromozomem, vyvine se mužské embryo (XY). Existují důkazy, že spermie obsahující chromozom Y jsou méně odolné a umírají rychleji než spermie obsahující chromozom X. Je zřejmé, že v tomto ohledu se pravděpodobnost početí chlapce zvyšuje, pokud během ovulace dojde k oplodnění pohlavnímu styku. Pokud k pohlavnímu styku došlo několik dní před ovulací, existuje větší šance, že dojde k oplodnění. vajíčka se spermiemi obsahujícími chromozom X, tj. je vyšší šance mít dívku.

Oplodněné vajíčko, pohybující se podél vejcovodu, prochází rozdrcením, prochází stádii blastuly, moruly, blastocysty a dostává se do děložní dutiny 5.-6. den od okamžiku oplodnění. V tomto okamžiku je embryo (embryoblast) zvenčí pokryto vrstvou speciálních buněk – trofoblastem, která zajišťuje výživu a implantaci (zabudování) do děložní sliznice, v těhotenství nazývanou deciduální. Trofoblast vylučuje enzymy, které rozpouštějí děložní výstelku, což usnadňuje ponoření oplodněného vajíčka do jeho tloušťky.

Oplodnění je splynutí haploidní spermie s haploidním vajíčkem, jehož výsledkem je spojení jejich jader do jediného diploidního jádra oplodněného vajíčka – zygoty. Během procesu oplodnění plní spermie dvě funkce. První je aktivace vajíčka, která ho povzbudí k zahájení vývoje. Tato funkce není specifická pro spermie: jako aktivační faktor může být nahrazen řadou fyzikálních nebo mechanických činidel, které mohou vyvolat vývoj embrya. Vývoj vajíčka bez účasti spermie se nazývá partenogeneze. Další funkcí spermie, pro kterou je již nepostradatelná, je vnesení otcova genetického materiálu do vajíčka.

Interakce zárodečných buněk (gamet) během procesu oplození lze rozdělit do tří fází: 1) vzdálená interakce, probíhající v určité vzdálenosti, dokud se gamety nedostanou do kontaktu; 2) kontaktní interakce, ke které dochází, když se povrchy gamet dostanou do přímého kontaktu; 3) procesy, ke kterým dochází poté, co spermie vstoupí do vajíčka (obr. 2.1).

Rýže. 2.1. Proces hnojení.

A – fáze vzdálené interakce; B, C, D – fáze kontaktní interakce;

D, E, G, H – synkaryonová fáze. 1 – vaječná blána; 2 – želé; 3 – hlíza oplodnění; 4 - oplodňovací membrána; 5 – centriol.

1.1. Vzdálená interakce gamet zaměřené na zvýšení pravděpodobnosti setkání spermie s vajíčkem. Z velké části se tyto interakce provádějí prostřednictvím chemotaxe– pohyb spermií podél koncentračního gradientu určitých látek vylučovaných vajíčkem. Přítomnost chemotaxe byla spolehlivě prokázána u mnoha skupin zvířat, zejména bezobratlých: cnidarians, měkkýši, ostnokožci a polostrunatci.

Při pohybu savčích spermií horními částmi vejcovodu je zásadní fenomén reotaxe (schopnost pohybovat se proti proudění tekutiny ve vejcovodech).

1.2. Kontaktní interakce gamet začíná probíhat od okamžiku, kdy se spermie dostane do kontaktu s membránami vajíčka (obr. 2.2). První fáze těchto interakcí se nazývá akrozomová reakce. Někdy může být tato reakce způsobena nejen kontaktem se zona pellucida, ale také srážkou spermie s jakýmkoli tvrdým povrchem nebo zvýšením koncentrace Ca 2+. Vnějším projevem této reakce, viditelným při malém zvětšení, je uvolnění tzv. akrozomálního filamenta směrem k membráně vajíčka. Jemné elektronové mikroskopické studie spermií fixovaných během období ejekce akrozomálního filamenta ukázaly následující.

Rýže. 2.2. Po sobě jdoucí fáze spojení spermie s vajíčkem.

A. B – otevření akrozomálního váčku; C, D – uvolňování enzymů lýzujících akrozom;

D, E – vznik oplodňovacího tuberkula

Proces začíná fúzí membrány akrozomu s vnější membránou spermie. Srostlé membrány pak prasknou a dochází k exocytóze obsahu akrozomálního váčku. Zároveň se z něj uvolňují spermolyziny, enzymy, které rozpouštějí membránu vajíčka. Poté začne vnitřní část akrozomální membrány rychle vyčnívat, což má za následek vytvoření jednoho nebo celého svazku tzv. akrozomálních trubiček (neboli mikroklků), které při malém zvětšení vypadají jako vlákna. Akrozomální mikrovilus roste v důsledku rychlého sestavení fibrilárního kontraktilního proteinu aktinu, který tvoří jeho strukturální základ. Pro vzájemné rozpoznání vajíčka a spermie je rozhodující okamžik kontaktu akrozomálních mikroklků se zona pellucida.

Toto rozpoznání se provádí v případě „správného“ setkání spermie s vajíčkem stejného druhu díky komplementární interakci speciálního proteinu (bindinu) zabudovaného do membrány akrozomálního mikroklku (dříve vnitřního membrána akrozomálního váčku) s odpovídajícím receptorem na membráně vajíčka. I mezi druhy, které jsou si navzájem blízce příbuzné, se bindiny liší složením. Před akrozomální reakcí jsou tedy bindiny obsažené v akrozomálním vezikulu vystaveny (stanou se přístupnými) pro vazbu prostřednictvím receptorů v důsledku everze a růstu akrozomálních mikroklků.

Po rozpoznávací reakci (vznik komplexu mezi bindinem a jeho receptorem v zona pellucida) dochází k lýze vaječné skořápky, načež se na ní vytvoří oplodňovací tuberkula směřující k akrozomálnímu mikroklku. Tento okamžik je považován za začátek procesu aktivace vajíčka. Tvorba oplodňovacího tuberkulu, stejně jako akrozomálních mikroklků, je doprovázena polymerací aktinu. Membrány apexu akrozomálních mikroklků a oplodňovacího tuberkulu se vzájemně spojují a vzniklým průchozím kanálkem obsah spermií (především jádro a alespoň jeden z centriol, ale často i ocas) přechází do ocasu. vejce. Část membrány spermatu je uložena ve vaječné membráně a může přetrvávat po dlouhou dobu, někdy je detekována imunologickými metodami až do stádia larvy (u mořského ježka).

Rychlé zvýšení koncentrace Ca 2+ se také podílí na stimulaci syntézy proteinů a DNA a způsobuje nejzřetelnější známku aktivační reakce vajíčka – exocytózu tzv. kortikálních alveolů (obr. 2.3). Jedná se o četné vezikuly obsažené v kortikální (povrchové) vrstvě neoplodněného vajíčka. Se stimulací procesů exocytózy Ca 2+ ionty jsme se již seznámili na příkladu exocytózy akrozomálního vezikula.

Při exocytóze kortikálních alveolů se z nich do úzkého prostoru mezi plazmatickou membránou vajíčka a k ní těsně přiléhající vitelinní membránou uvolňují tyto látky: 1) proteolytický enzym, který štěpí vazby mezi plazmatickou membránou a vitelinem. membrána - vitellin delamináza; 2) proteolytický enzym, který uvolňuje spermie uložené na zona pellucida z vazeb s touto membránou - hydroláza receptoru spermatu; 3) glykoprotein, který nasává vodu do prostoru mezi vitelinní membránou a plazmatickou membránou a tím způsobuje jejich oddělení: v důsledku toho se mezi vitelinní membránou a plazmatickou membránou vajíčka objeví obrovský prostor, tzv. perivitální. Nejvýraznějším znakem aktivace vajíčka je tvorba perivitelinního prostoru; 4) faktor podporující otužování oplodňovací membrány; 5) strukturální protein hyalin, který se podílí na tvorbě hyalinní vrstvy, umístěné v mnoha vejcích (například mořského ježka) nad plazmatickou membránou.

Rýže. 2.3. Oplodnění.

1, 2, 3 – stadia akrozomové reakce; 5 – brilantní zóna; 6 – perivitelinní prostor;

7 – plazmatická membrána; 8 – kortikální granula; 9 – vhánění spermie do vajíčka;

10 – zónová reakce.

Současně dochází k sestavení a redistribuci cytoskeletálních elementů v kortikální vrstvě vajíčka. Výsledkem je, že kortikální vrstva získává kontraktilitu potřebnou k provádění štěpení. Tvorba oplodňovací membrány spolehlivě chrání vajíčko před průnikem přebytečné spermie – polyspermie.

V prvních sekundách po kontaktu gamet se propustnost plazmatické membrány vajíčka pro vnější Na + prudce zvyšuje, což vede k poklesu transmembránového potenciálu vajíčka z negativního (asi -60 mV) na mírně pozitivní (asi +10 mV). Tento pokles potenciálu se provádí tzv rychlý blok polyspermie, protože další spermie nemohou proniknout do vajíček s pozitivním transmembránovým potenciálem.

Aktivace vajíčka je tedy extrémně rychlá a rozsáhlá reakce, zahrnující doslova všechny složky vajíčka.

1.3. Spermie uvnitř vajíčka (synkarionová fáze).

U většiny zvířat spermie vstoupí do celého vajíčka, včetně ocasu; u některých druhů bičík zůstává na povrchu. Jakmile se však bičík spermie dostane do vajíčka, nehraje žádnou roli v dalším pohybu vajíčka. Spermie okamžitě otočí krk, když se pohybuje dále; Kolem centriolu se objevuje charakteristická „aurora“ tvořená mikrotubuly. Chromatin v jádru spermie despiruje. Nyní se nazývá jádro spermie mužský pronukleus. Po dokončení meiotických dělení také despiruje chromatin jádra vajíčka. Toto jádro se nazývá ženské pronukleus.

Než se pronuklei přiblíží, provádějí složité pohyby („tanec pronuklei“). Nejprve se mužské pronukleus přesune do vajíčka kolmo k povrchu a bez ohledu na polohu ženského pronuklea. Tato část cesty se nazývá „průniková cesta“. Poté se obě pronuklea pohybují směrem k sobě po „kopulační dráze“. Pohyb samčího pronukleu se zřejmě uskutečňuje v důsledku „odpuzování“ rostoucích mikrotubulů polární záře od povrchové vrstvy vajíčka.

Poté, co se zárodky k sobě přiblíží, karyogamie- sjednocení jejich chromozomových sad. Karyogamie nastává vždy až poté, co vaječná buňka dokončí svá dělení dozráváním (u většiny zvířat je to vstup spermie do vajíčka, který stimuluje dokončení těchto dělení). U těch několika druhů, kde spermie pronikne do již zralého vajíčka (například mořský ježek), je karyogamie vyjádřena přímou fúzí pronukleí; vzniká jediné jádro zygoty. V případech, kdy mezi vstupem spermie a karyogamií uplyne delší doba, se membrány pronukleí rozpustí ještě dříve, než se přiblíží, a chromozomy se spirálovitě zatočí. Pak je karyogamie vyjádřena tím, že chromozomy obou pronukleí jsou umístěny ve stejné rovině – rovině metafázové ploténky 1. mitotického dělení oplodněného vajíčka.

2. Ooplazmatická segregace– pohyb součástí vajíčka po oplození a vytvoření specifických oblastí („polí“), které určují další vývoj určitých částí embrya.

Ihned po průniku spermií (nebo vystavení partenogenetickému agens) začnou intenzivní pohyby cytoplazmy vajíčka (ooplazmy). Někdy to zahrnuje separaci a smíchání různých složek ooplazmy, což se označuje jako ooplazmatická segregace. Během tohoto procesu jsou nastíněny hlavní, i když zdaleka ne všechny prvky prostorové organizace embrya.

3. Partenogeneze.

Jak již bylo zmíněno, vajíčka mnoha zvířat lze aktivovat přirozeně nebo uměle, bez pomoci spermií. Vývoj bez účasti spermií se nazývá partenogeneze. Přirozená partenogeneze je typická pro letní generace některých korýšů a vířníků; vyskytuje se u včel, vos, řady Lepidoptera au obratlovců - u některých druhů ještěrek a hadů.

U savců se také vyskytly případy, kdy vajíčka vstoupila do dráhy partenogenetického vývoje, ať už spontánně nebo pod vlivem různých aktivačních činidel, např. elektrická stimulace, tepelný šok, etanol. Vývoj takových embryí se však vždy zastavil v raných fázích vývoje. V některých případech spontánní partenogeneze se fragmentovaná embrya stávají zdrojem ovariálních nádorů – teratomů, ve kterých se mohou vyvinout orgánové rudimenty. Plný rozvoj partenogenetiky u savců je nemožný, protože určité oblasti obsažené v mužských chromozomech jsou u ženských chromozomů blokovány (v důsledku metylace). To je důvod, proč nemůže být samec u savců nahrazen partenogenetickým agens.

Jen ve vzácných případech jsou partenogeneticky se vyvíjející organismy haploidy (např. samci včely medonosné). Ve většině případů se v něm po partenogenetické aktivaci vajíčka obnoví diploidní sada chromozomů.

Typ partenogeneze je gynogeneze- oplodnění spermií jiného (příbuzného) druhu, které pouze aktivuje vajíčko, ale nevnáší jeho genetický materiál do genomu embrya. Například vajíčka zlaté rybky mohou být stimulována spermiemi kaprů; plotice, karas obecný. V populacích gynogenetických zvířat se vyskytují pouze samice. Existují důkazy, že gynogeneze může být uměle způsobena tepelným šokem za účelem ozáření vajíčka.

Androgeneze– jev opačný k partenogenezi, tzn. vývoj vajíčka za účasti pouze mužského jádra. Jsou známy případy přirozené androgeneze; androgenetika se nachází v tabáku a kukuřici a někdy v bourci morušovém.

Androgenezi lze vyvolat i uměle. Ještě na počátku 19. století byly prováděny experimenty s cílem oplodnit fragmenty vajíček mořského ježka, které postrádaly vlastní jádro. Tento typ umělé androgeneze, kdy dochází k oplodnění fragmentu vajíčka, se nazývá merogonie.

II. Pokyny pro provádění laboratorních prací.

1. Prostudujte si stadia oplodnění podle metodické příručky.

2. Seznamte se s mechanismy vzdálené a kontaktní interakce mezi spermií a vajíčkem.

2.1. Nakreslete diagram fáze vzdálené interakce (tableta č. 2.1 „Vzdálená a kontaktní interakce spermie a vajíčka“). Uveďte proces kapacitace spermie (nakreslete receptory hlavičky spermie, proces oddělování sacharidů z povrchu hlavičky, proces vazby receptorů spermie na NAG receptory).

2.2. Načrtněte fázi kontaktní interakce. Všimněte si procesu vazby receptorů spermií na receptory vajíčka, procesu pronikání spermie přes membránu vajíčka.

3. Seznamte se s fázemi akrozomální reakce spermie a kortikální reakce vajíčka podle metodické příručky.

3.1. Nakreslete diagram oplodnění s vyznačením fáze kontaktní interakce a synkaryonu (tableta č. 2.2 „Oplodnění; drcení“). Označte dobu zrání, označte redukční tělíska. Zvažte a popište vznik mužského a ženského pronukleu. Vyberte oplodňovací membránu.

4. Prostudujte si proces synkaryonu pomocí metodické příručky.

4.1. Prozkoumejte pod mikroskopem a skicu přípravu č. 5.

Přípravek č. 5. Oplodnění vajíčka. Vajíčko škrkavky se zapuštěnou spermií (obr. 2.4).

Obr.2.4. Oplodnění vajíčka škrkavky:

1 – hlavička spermie, která pronikla do vajíčka.

Drogou je skupina vajíček škrkavek. Vyberme při malém zvětšení a do středu zorného pole umístěme buňky, ve kterých je obsah jasně viditelný. Při změně malého zvětšení na velké zvětšení uvažujme jemnozrnnou cytoplazmu a dvě jádra: jedno je volnější, často ve stavu mitózy – toto ženské jádro(vajíčko), další kompaktnější, často si stále zachovává trojúhelníkový tvar - jedná se o ještě ne zcela oteklou hlavičku spermie - mužské jádro. Tato jádra se nazývají pronuklei. Zaznamenává se zde tedy okamžik bezprostředně po zavedení spermie do vajíčka. V jednotlivých vajíčkách je mezi vnějším okrajem protoplazmy a membránou ještě zachován drobný útvar - vodící tělísko.

Nakreslete několik buněk při velkém zvětšení.

4.2. Prozkoumejte pod mikroskopem a skicu přípravu č. 6.

Přípravek č. 6. Syncarion.Škrkavka děloha s oplozenými vajíčky (obr. 2.5).

Preparát je příčný řez dělohou škrkavky, naplněný vajíčky. Ty druhé jsou obklopeny silnými skořápkami. Některá vajíčka ještě nebyla oplodněna, zatímco jiná již spermie pronikly.

Zkoumaný lék zaznamenává další fázi oplodnění: sblížení a spojení ženských a mužských jader.

Rýže. 2.5. Tvorba synkaryonů ve vajíčku škrkavky:

1 – vaječná skořápka; 2 – druhé směrové těleso.

Při malém zvětšení a ještě zřetelněji při velkém zvětšení rozlišujeme v jednotlivých buňkách jádra, která se dotýkají, ale v jiných stále leží odděleně, obaly jader se již rozpustily a chromozomy se spojily do společné skupiny;

Načrtněte 2-3 nejtypičtější buňky při velkém zvětšení.

5. Seznamte se s mechanismem partenogeneze pomocí metodické příručky.

6. Odevzdejte zprávu vyučujícímu a obhájte ji.

III. Obsah zprávy.

Zpráva musí být předložena na samostatných listech formátu A4 nebo v albu.

Zpráva musí obsahovat:

1. Účel práce.

2. Stručný popis fází oplození.

3. Výsledky výzkumu (mikroskopické vyšetření preparátů) a jejich rozbor (s uvedením použitých mikroskopů, jejich zvětšení, dalších přístrojů a materiálů).

4. Výsledky splnění individuálního úkolu (definice a popis „slepého“ léku).

5. Závěry.

Protokol na listu A4 odevzdává vyučujícímu na konci práce.

IV. Kontrolní otázky.

1. Vyjmenujte fáze oplodnění.

2. Jaký je molekulární mechanismus akrozomové reakce?

3. Jaký je mechanismus kortikální reakce?

4. Co je ooplazmatická segregace.

5. Vysvětlete biologickou podstatu partenogeneze.

1. A.V.Belousov. Biologie individuálního rozvoje., 1983.

2. K.G.Ghazaryan. Biologie individuálního vývoje živočichů., 1983.

3. O.V.Volková. Atlas. Histologie, cytologie, embryologie, 1996.

4. S.L.Kuzněcov. Atlas embryologie, 2002.

LABORATORNÍ LEKCE č. 3.