Zapłodnienie i bruzdokowanie PDF

Preview

Summary

Download Zapłodnienie i bruzdokowanie PDF

Description

ZAPŁODNIENIE I BRUZDKOWANIE Rozwój organizmu zwierzęcego - złożoność budowy 7-tygodniowego zarodka ludzkiego świadczy o niezwykłej złożoności procesów rozwojowych. Organizmy modelowe w biologii rozwoju ● żaba - np. rzekotka drzewna ● kura - łatwy do obserwowania i wykorzystania rozwój zarodka ● jeżowiec ● nicień - Caenorhabditis elegans ● muszka owocowa Cechy świadczące o tym, że to są bardzo dobre organizmy modelowe: ● cykl rozwojowy krótki ● struktura zarodka w trakcie rozwoju łatwa do obserwowania U wielu różnych gatunków zwierząt rozwój zarodkowy obejmuje typowe stadia, które są wspólne i występują w określonej kolejności: 1. ZAPŁODNIENIE - fuzja plemnika i komórki jajowej. 2. BRUZDKOWANIE - stadium podziałów prowadzących do powstania wielokomórkowego zarodka - blastuli. 3. GASTRULACJA - komórki blastuli zagłębiają się, tworzą wielowarstwowy zarodek gastrula. 4. ORGANOGENEZA - ostatnie stadium rozwoju zarodkowego, następują miejscowe zmiany kształtu komórek oraz zachodzące na dużą skalę zmiany ich położenia, co prowadzi do wytworzenia zawiązków narządów, z których powstaną narządy organizmu dorosłego. ZAPŁODNIENIE Początek rozwoju organizmów zaczyna się od procesu zapłodnienia, w wyniku którego z haploidalnej komórki jajowej i plemnika powstaje diploidalna zygota Zapłodnienie i bruzdkowanie inicjują rozwój zarodkowy 1. wewnętrzne - ssaki, ptaki, gady, płazy 2. zewnętrzne - szkarłupnie, ryby Cząsteczki na powierzchni jaja odgrywają kluczową rolę w każdej fazie zapłodnienia: 1. plemniki penetrują osłonę wokół jądra 2. białka receptorowe na powierzchni jaja wiążą się z cząsteczkami obecnymi na główce plemnika 3. następuje depolaryzacja błony komórkowej jaja, chroniąc przed polispermią - fuzja innych plemników z błoną komórkową komórki jajowej PLEMNIK Główne funkcje plemników: 1. dotarcie do komórki jajowej

2. penetracja komórki jajowej 3. przekazanie materiału genetycznego Budowa plemnika: Głowką - zawiera jądro komórkowe z 23 chromosomami Akrosom - pokrywa ⅔ powierzchni główki, zawiera enzymy hydrolityczne trawiące osłonkę oocytu Częśc pośrednia - zawiera mitochondria, które dostarczają ATP do ruchu wici i centriole do produkcji mikrotubul witki Wić - najdłuższa część plemnika, mikrotubule ułożone w strukturę zwaną aksonemą

● ●

●

KOMÓRKA JAJOWA powstaje w trakcie oogenezy z komórki macierzystej zwanej oogonium otoczone błonami komórki zawierającymi liczne białka ➔ osłonka przejrzysta - zona pellucida ➔ wieniec promienisty - corona radiata najbardziej zewnętrzna warstwa nazywana warstwą witelinową lub galaretowatą

Budowa oocytu: ● Jądro komórkowe - zawiera 23 chromosomy ● Cytoplazma - zawiera mRNA i białko niezbędne do zapłodnienia ● Materiał matczyny - jąderka, mitochondria, rybosomy REAKCJA AKROSOMALNA Reakcja akrosomalna powstaje w wyniku zetknięcia się główki plemnika z komórką jajową: 1. Uwolnienie enzymów hydrolitycznych z akrosomu 2. Trawienie osłonki galaretowatej i przenikanie wyrostka akrosomalnego 3. Połączenie wyrostka akrosomalnego z receptorem komórki jajowej 4. Fuzja błony komórkowej plemnika i komórki jajowej 5. Depolaryzacja i blokowanie polispermii REAKCJA KOROWA Uwolnienie ziarnistości i tworzenie błony zapłodnienia 1. Po związaniu plemnika z komórką jajową, pęcherzyki zwane ZIARNAMI KOROWYMI łączą się błoną komórkową. 2. Zawartość ziaren korowych jest uwalniana do przestrzeni między błoną komórkową a osłonką żółtkową. 3. Enzymy z ziaren korowych wywołują reakcję korową, prowadząc do powstawania błony zapłodnienia, która chroni przed kolejnym zapłodnieniem.

● ● ●

ZAPŁODNIENIE U SSAKÓW wydzieliny w ssaczym żeńskim układzie rozrodczym zmieniają ruchliwość i strukturę plemników w cieśni jajowodu dochodzi do kapacytacji - proces umożliwiający plemnikom reakcje akrosomalną błona komórkowa komórki jajowej otoczona jest osłonką przejrzystą - zona pellicida

●

● ● ● ● ● ● ● ●

● ●

warstwa komórek folikularnych - corona radiata, odpowiedzialna za odżywianie komórki jajowej FUZJA GAMET błona komórkowa plemnika i komórki jajowej ulega fuzji jądro plemnika wnika do komórki jajowej fuzja jąder następuje po 4h chromosomy z obu gamet organizowane są na wrzecionie mitotycznym powstałe organella pochodzące z plemnika takie jako mitochondria są degradowane powstaje diploidalne jądro i zygota pierwszy podział komórki następuje po 12-36h pierwszy podział mitotyczny zygoty jest początkiem bruzdkowania BRUZDKOWANIE Zygota ulega serii szybkich podziałów komórkowych: podczas bruzdkowania cykl komórkowy składa się głównie z fazy S - syntezy DNA, oraz fazy M - mitozy zarodek nie powiększa się

Pierwsze 5-7 podziałów wytwarza kulisty twór zwany blastulą, która jest zbiorem komórek otaczających jamę wypełnioną płynem zwaną blastocelem. A. zygota B. stadium 4 blastomerów C. wczesna blastula D. późna blastula U żaby blastocel nie wypełnia całej struktury. U żaby i innych zwierząt zawartość materiału zapasowego żółtka determinuje rodzaj podziału jaj: ● Holoblastyczne ● Meroblastyczne W części wegetatywnej znajduje się materiał odżywczy.

● ● ● Typy: 1. 2. 3. 4.

Podział holoblastyczny = całkowity podział występuje u gatunków, które posiadają małe ilości żółtka przykład: jeżowiec, żaba, ssaki asymetryczny

bilaterny radialny rotacyjny spiralny

Radialny - symetryczne, podziały na pół, w osi pionowej, potem w poziomej.

Asymetryczny - u owadów - typ spiralny - komórki formują się w stożek, szczyt stożka zaczyna się dzielić. U człowieka - podział holoblastyczny, typ rotacyjny - komórka jak się dzieli to się obraca i dochodzi do podziału części wegetatywnej. U żaby - typ radialny - cała komórka się dzieli, a w pewnym momencie w części apikalnej lub radialnej nie dochodzi do zwiększenia liczby komórek. MEROBLASTYCZNY = NIEKOMPLETNY PODZIAŁ występuje u gatunków z dużą ilością żółtka podział nie jest możliwy na całej powierzchni komórki Przykłady: gady i ptaki

● ● ● Typy: 1. dyskoidalny - żółtko zostaje w części wegetatywnej, do podziału dochodzi na powierzchni i tworzy się dysk 2. powierzchniowy - nie wyodrębniają się bruzdy, cytoplazma oddzieliła się między sobą. Nie widać charakterystycznych komórkowatych struktur PODZIAŁ SPIRALNY I ROTACYJNY U zwierząt, u których występuje podział spiralny - kierunek podziału może nie być równoległy ani prostopadły do osi zarodka. Przemieszczanie się komórek stadium moruli prowadzi do powstania blastuli. morula - wczesny blastocyt - blastula OWODNIOWCE U owodniowców - przemieszczanie się komórek stadium moruli prowadzi do powstania kumulacji masy komórkowej na jednym końcu blastuli: ● warstwa wewnętrzna komórek - węzeł zarodkowy ● jama wypełniona płynem - blastocel ● warstwa zewnętrzna komórki - trofoblast (inwaginacja do błony śluzowej macicy) Zygota -> blastula -> gastrula Blastocysta człowieka Rozwój zarodkowy człowieka: ● pierwsze podziały prowadzą do powstania blastuli ● 3 dzień - powstaje 16-komórkowa morula ● 4-5 dzień - morula przekształca się w formę blastocysty ● 6 dzień - zarodek nazywa się blastocystą (7 podziałów - ok. 130 komórek) ● warstwa zewnętrzna blastocysty - trofoblast MORFOGENEZA I ORGANOGENEZA Morfogeneza u zwierząt obejmuje specyficzne zmiany kształtu, położenia i przeżycia - po bruzdkowaniu tempo podziału komórek zarodku znaczie spada, komórka powraca do normalnego cyklu. Morfogeneza - proces, w którym ciało zwierzęcia przybiera określony kształt

➔ zachodzi poprzez działanie czynników powodujących różnicowanie komórek tzw. morfogeny ➔ powoduje powstawanie gradientu komórek w zarodkach Morfogeneza obejmuje dwa procesy: 1. Gastrulację - proces, w którym zestaw komórek przemieszcza się do wnętrza, zostają ustalone warstwy komórek w zarodku 2. Organogeneza - proces tworzenia zarodków GASTRULACJA ➔ Jest całkowitą reorganizacją pustej w środku blastuli w dwuwarstwowy zarodek zwany gastrulą Warstwy komórek powstające podczas gastrulacji, nazywane są listkami zarodkowymi: ● w późnej gastruli ektoderma tworzy zewnętrzną warstwę komórek ● endoderma wyścieła kompatment trawienny ● mezoderma EKTODERMA (ZEWNĘTRZNA WARSTWA ZARODKA) 1. naskórek skóry i jego pochodne (w tym gruczoły potowe i mieszki włosowe) 2. układ nerwowy i czuciowy 3. przysadka, rdzeń nadnerczy 4. szczęki i zęby 5. komórki rozrodcze MEZODERMA (ŚRODKOWA WARSTWA ZARODKA) 1. układ szkieletowy i mięśniowy (bez nabłonka, który wyścieła układy) 2. układ krwionośny i limfatyczny 3. układ wydalniczy i rozrodczy (oprócz komórek rozrodczych) 4. skóra właściwa 5. kora nadnerczy ENDODERMA (WEWNĘTRZNA WARSTWA ZARODKA) 1. nabłonek wyściełający przewód pokarmowy i związane z nim narządy (wątroba, trzustka) 2. nabłonek wyściełający przewody: oddechowy, wydalniczy, rozrodczy 3. grasica, tarczyca, przytarczyce Gastrulacja - procesy: ➔ inwaginacja - wpuklenie do środka warstwy komórek - powstaje otwór gębowy, odbytowy i archenteron ➔ inwolucja - rozprzestrzenianie się warstwy komórek wewnątrz zarodka ➔ blastopor - otwarty koniec archenteronu staje się otworem odbytowym - punkt, z którego komórki zaczynają wędrować wewnątrz zarodka ➔ pierwouste - blastopor staje się otworem gębowym ➔ wtórouste - blastopor staje się otworem odbytowym

1. 2.

3. 4. 5. 6. 7.

1. 2. 3.

4. 5. 6. 7.

GASTRULACJA U JEŻOWCA grupa komórek mezenchymalnych migruje z bieguna wegetatywnego blastuli do blastocelu komórki na płytce wegetatywnej lekko się spłaszczają, powodując zagłębienie się bieguna wegetatywnego zarodka do wewnątrz. To wpuklenie do środka warstwy komórki nazywamy inwaginacją komórki endodermy tworzą archenteron nowe komórki mezenchymy na końcu archenteronu - wysuwają się cienkie wypustki - filopodia w kierunku ściany blastocelu Filopodia zakotwiczone w ścianie zarodka kurcząc się wciągają archenteron w głąb blastocelu Otwarty koniec archenteronu, który stanie się odbytem, nazywamy blastosporem Połączenie ścian archenteronu i blastocelu kończy tworzenie przewodu pokarmowego, który w tym momencie ma zarówno otwór gębowy jak i odbytowy GASTRULACJA U ŻABY gastrulacja się rozpoczyna, gdy komórki na grzbietowej stronie zarodka wgłębiają się tworząc mały blastopor częśc powyżej wgłębienia nazywamy wargą grzbietową podczas tworzenia blastoporu warstwa komórek zaczyna rozprzestrzeniać się na półkuli animalnej, rozwija się do wewnątrz nad krawędzią wargi grzbietowej (inwolucja) i przemieszcza się do wnętrza We wnętrzu zarodka komórki te tworzą endodermę i mezodermę z warstwą endodermalną komórek W międzyczasie komórki na biegunie animalnym zmieniają kształt i zaczynają rozciągać się na zewnętrznej powierzchni zarodka Blastopor rozszerza się na obie strony zarodka (czarne strzałki) W momencie, gdy końce warg blastopor po przeciwnej stronie spotykają się, w miarę jak ektoderma rozrasta się na powierzchniach zarodka

8. 9. IMPLANTACJA BLASTOCYSTY Blastocysta jest to forma blastuli, u ssaków skupienie na jednym końcu blastuli komórki zwane są węzłem zarodkowym. Trofoblast - zewnętrzny nabłonek blastocysty, nie uczestniczy w budowie samego zarodka. W czasie implantacji blastocysty węzeł zarodkowy tworzy płaską tarczkę komórek, której górna warstwa nosi nazwę epiblastu, a dolna hipoblastu. Po implantacji trofoblast rozrasta się w macicy i pojawiają się 4 błony płodowe: 1. omocznia 2. komsówka 3. owodna 4. woreczek żółtkowy

BŁONY PŁODOWE Cztery błony płodowe powstające wokół zarodka: ● wszystkie pochodzą z trofoblastu ● wykształcają się: 1. kosmówka - udział w wymianie gazowej, dwie warstwy - formuje się z mezodremy i trofoblastu, warstwa wewnętrzna styka się z owodnią 2. owodnia - zamyka płyn owodniowy, ochrona zarodka 3. woreczek żółtkowy - otacza żółtko, u gadów i ptaków największy, występuje również u ssaków 4. omocznia - unieszkodliwia produkty metabolizmu i przyczynia się do wymiany gazowej ➔ nie spotykamy błon płodowych u ryb i płazów ➔ wypełnione naczyniami krwionośnymi - transport O2 ➔ miejsce składowania pochodnych azotu ➔ łożysko ssaków - tworzy część pępowinową...