что возникает в результате первого деления зиготы
Зигота
Зигота — это первая стадия жизни эмбриона и длится она не более двух суток. Зигота начинает очень быстро делиться и перемещается по маточным трубам, пока не попадет внутрь матки. Внутри матки зигота закрепляется.
Связанные понятия
Гаметы, или половые клетки, — репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие, в частности, в половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Гетерогамия (от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и γάμος — «брак»), анизогамия (от др.-греч. ἄνισος — «неравный» и γάμος) — форма полового процесса, при котором сливаются две морфологически разные (по форме) гаметы. При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские и обладают разным типом спаривания. У многих организмов различается меньшая по размеру микрогамета, которая считается мужской, и большая, менее активно двигающаяся — женская. Характерна для различных зелёных водорослей, мхов.
Зооспо́ра (др.-греч. ζῷον — животное и σπορά — посев, семя), или зоогони́дий, или бродя́жка — стадия жизненного цикла многих водорослей и некоторых низших грибов. Представляют собой жгутиконосцев, перемещающихся в жидкой среде с помощью биения одного или нескольких жгутиков. Многие водоросли на этой стадии обладают хроматофором, стигмой и сократительными вакуолями. Зооспоры некоторых желто-зелёных водорослей обладают многочисленными ядрами и несколькими парами жгутиков (синзооспоры).
Соматические клетки (др.-греч. σῶμα — тело) — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.
Плодовая мушка Drosophila melanogaster была введена в качестве модельного организма в генетические эксперименты Томасом Морганом в 1909 году и до настоящего времени является одним из самых любимых модельных организмов среди исследователей, изучающих эмбриональное развитие животных. Малый размер, быстрая смена поколений, высокая плодовитость, прозрачность эмбрионов — делают дрозофилу идеальным объектом для генетических исследований.
Дробление зиготы
Процесс, когда зигота преобразуется в многоклеточный организм, называется дроблением. Этот период является следующим после оплодотворения и включает в себя целый ряд многочисленных последовательных делений.
Процесс дробления зиготы занимает порядка шести дней. Все клетки, из которых состоит зародыш, в медицине называются бластомерами. Дробление зиготы характеризуется своими индивидуальными особенностями.
Интерфаза, как период, минимальна по своей длительности. Далее следуют два полноценных митоза, что и объясняет прогрессивное уменьшение зиготы. К концу шестых суток, после оплодотворения, сформировавшийся многоклеточный организм по своим размерам не превышает зиготу. Но заканчивается процесс дробления в тот момент, когда клетки зародыша становятся подобными соматическим клеткам человеческого организма.
Завершающий и начальный этап дробления зиготы уникальны по своей структуре. В процессе колоссальных изменений происходит полноценное асинхронное и субэквальное деление. Такие данные указывают на тот факт, что дробление касается всех участков зиготы, а бластомеры появляются одинакового размера. Если клетки различны по объему, то при дроблении зиготы происходит неодновременное митотическое деление.
Не слишком плотный конгломерат создается бластомерами примерно на восьмиклеточной стадии развития зиготы. Хотя на шестые сутки после оплодотворения, приблизительно после третьей ступени деления, клетки создают плотную структуру внутри зародыша. Такая работа именуется компактизацией и провоцирует отслойку внутренних бластомеров от наружных. Типы дробления зиготы различаются по своему периоду, и вышеупомянутая стадия – это морула. Такие центральные образования создают основную клеточную массу. А клетки, соединенные плотными контактами, служат своеобразным барьером, который призван защищать внутреннюю структуру морулы. То есть периферийные клетки создают трофобласт – клеточная масса внешнего типа.
Завершающие процессы дробления зиготы
Зародышевая часть плаценты формируется на основе трофобласта, именно он создает хорион. Примерно на четвертый день после оплодотворения клетки разрушают оболочку, то есть они изменяют прозрачную часть зародыша. Именно таким образом зигота готовится к следующему этапу своего преображения.
Зигота: что это и значение термина. Строение клетки
По данным словарей, существительное «зигота» возникло от греческого zygon — «ярмо» или zygotos — «объединенный, удвоенный».
Значение термина
Зиготой называют клетку, образовавшуюся в результате слияния двух гамет (яйцеклетки и сперматозоида) и содержащую полный двойной набор хромосом. Термин введен немецким ученым-ботаником польского происхождения Эдуардом Страсбургером, который был первооткрывателем деления и слияния ядер. Понятие определяет любое оплодотворенное яйцо животного или растения, а у простейших организмов — продукт слияния изогамет или оплодотворенную макрогамету.
Зигота является начальной стадией развития эмбриона, длится этот этап не более 48 часов. Затем начинается разделение на дочерние клетки. У некоторых водорослей и грибов зигота покрывается плотной оболочкой и становится зигоспорой.
Первые деления осуществляются путем дробления: образующиеся клетки становятся все меньше на каждом этапе раздвоения, клеточного роста не происходит. Зигота тотипотентна, то есть способна, раздваиваясь, породить любой клеточный тип организма.
У наземных споровых и голосеменных растений зигота зарождается и развивается в женской клетке, называемой архегонией. Оплодотворение человека протекает в фаллопиевой трубе. Стадия до первого деления длится от 24 до 28 часов.
Строение зиготы
Оплодотворенная клетка становится одной из самых больших в организме. Диаметр человеческой зиготы составляет около 0,10–0,12 мм. Она прозрачна, шарообразна, покрыта гликопротеиновой оболочкой. Внутри располагаются два ядра, называемые пронуклеусами, образованные от гаплоидных ядер гамет. Женский пронуклеус несет материнские хромосомы, мужской — отцовские.
Гаплоидные ядра изначально расположены на расстоянии друг от друга, затем начинают сближение, в результате которого происходит объединение хромосом отца и матери в единый генотип эмбриона.
Как ведут себя хромосомы при первом делении зиготы
Ученые из Центра изучения регенеративной биологии при университете Джорджии (США), под руководством профессора Рабиндраната де ла Фуэнте (Rabindranath De La Fuente) впервые во всех подробностях пронаблюдали за первым делением мышиной зиготы (оплодотворенной яйцеклетки). Статью об этом, опубликованную в журнале Development, пересказывает сайт (e)Science News.
Первое деление зиготы происходит после того, как сперматозоид и яйцеклетка слились и объединили свои гаплоидные (одинарные) наборы хромосом в полноценный диплоидный (двойной). При последующем делении уже хромосомы этого нового набора в ядре расходятся к разным полюсам, чтобы удвоиться и затем перейти в дочерние клетки. Именно этот процесс расхождения хромосом и их выстраивания друг напротив друга и наблюдали исследователи из университета Джорджии.
При этом они заранее удалили из оплодотворенной яйцеклетки белок ATRX, играющий ключевую роль в центромере — центральном теле, которое как раз «дирижирует танцем» хромосом при делении клетки. Дисфункция ATRX приводит к нарушениям в расхождении хромосом и, как следствие, к развитию различных генетических заболеваний. Например, синдром Дауна развивается, когда в результате ошибки при делении в одну из дочерних клеток попадает лишняя хромосома. В данном случае, в лишенной ATRX мышиной зиготе тоже произошел сбой — участок одной хромосомы оторвался от нее и присоединился к другой хромосоме.
На основе своих наблюдений, де ла Фуэнте с коллегами впервые создали подробную модель процесса подготовки к делению клетки. Ожидается, что эта модель поможет ученым пролить свет на развитие многих генетических заболеваний, и не только. В клетках раковых опухолей при их делении тоже часто происходят ошибки при расхождении хромосом во время деления. В результате возникает мешанина клеток с разными генотипами — ученые называют это явление «хромосомной нестабильностью» раковой опухоли. Теперь в этом явлении тоже можно будет разобраться подробнее.
«Что нас действительно вдохновляет, так это открытия вроде этого, такие, которых еще никто в мире не видел», — без ложной скромности сказал де ла Фуэнте.
Из области цитологии (науки о живых клетках) регулярно приходят новые интересные открытия. Портал Научная Россия уже рассказывал о том, как ученые недавно смогли полностью изучить движение белков в клетке бактерии и добились успехов в изучении общих закономерностей развития клеток всех млекопитающих.
6. Строение и функции половых клеток (гамет)
6.4. Оплодотворение
Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка – зигота, это начальный этап развития нового организма. Оплодотворению предшествует выделение половых продуктов, т. е. осеменение. Существует два типа осеменения:
1) наружное. Половые продукты выделяются во внешнюю среду (у многих пресноводных и морских животных);
2) внутреннее. Самец выделяет половые продукты в половые пути самки (у млекопитающих, человека).
Оплодотворение состоит из трех последовательных стадий: сближения гамет, активации яйцеклетки, слияния гамет (синга-мии), акросомной реакции.
С)бусловлено совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи гамет: половой активностью самцов и самок, скоординированной во времени, соответствующим половым поведением, избыточной продукцией сперматозоидов, крупными размерами яйцеклеток. Ведущий фактор – выделение гаметами гамонов (специфических веществ, способствующих сближению и слиянию половых клеток). Яйцеклетка выделяет гиногамоны, которые обусловливают направленное движение к ней сперматозоидов (хемотаксис), а сперматозоиды выделяют андрогамоны.
Для млекопитающих также важна длительность пребывания гамет в половых путях самки. Это необходимо для того, чтобы сперматозоиды приобрели оплодотворяющую способность (происходит так называемая капацитация, т. е. способность к акросом-ной реакции).
Акросомная реакция – это выброс протеолитических ферментов (главным образом, гиалуронидазы), которые содержатся в акросоме сперматозоида. Под их влиянием происходит растворение оболочек яйцеклетки в месте наибольшего скопления сперматозоидов. Снаружи оказывается участок цитоплазмы яйцеклетки (так называемый бугорок оплодотворения), к которому прикрепляется только один из сперматозоидов. После этого плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуется цитоплазматический мостик, сливаются цитоплазмы обеих половых клеток. Далее в цитоплазму яйцеклетки проникают ядро и центриоль сперматозоида, а его мембрана встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида отделяется и рассасывается, не играя какой-либо существенной роли в дальнейшем развитии зародыша.
Активация яйцеклетки происходит закономерно в результате контакта ее со сперматозоидом. Имеет место кортикальная реакция, защищающая яйцеклетку от полиспермии, т. е. проникновения в нее более одного сперматозоида. Она заключается в том, что происходят отслойка и затвердевание желточной оболочки под влиянием специфических ферментов, выделяющихся из кортикальных гранул.
В яйцеклетке изменяется обмен веществ, повышается потребность в кислороде, начинается активный синтез питательных веществ. Завершается активация яйцеклетки началом трансляционного этапа биосинтеза белка (так как м-РНК, т-РНК, рибосомы и энергия в виде макроэргов были запасены еще в овогенезе).
У большинства млекопитающих на момент встречи яйцеклетки со сперматозоидом она находится в метафазе II, так как процесс мейоза в ней заблокирован с помощью специфического фактора. У трех родов млекопитающих (лошадей, собак и лисиц) блок осуществляется на стадии диакинеза. Этот блок снимается только после того, как в яйцеклетку проникает ядро сперматозоида. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро проникшего в нее сперматозоида приобретает другой вид – сначала интерфазного, а затем и профазного ядра. Ядро сперматозоида превращается в мужской пронуклеус: в нем удваивается количество ДНК, набор хромосом в нем соответствует n2c (содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом).
После завершения мейоза ядро превращается в женский про-нуклеус и также содержит количество наследственного материала, соответствующее n2c.
Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения внутри будущей зиготы, сближаются и сливаются, образуя синкарион (содержит диплоидный набор хромосом) с общей метафазной пластинкой. Затем формируется общая мембрана, возникает зигота. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух первых клеток зародыша (бластомеров), каждая из которых несет диплоидный набор хромосом 2n2c.