ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ
Сущность стадии дробления. Дробление - это ряд последовательных митотических делений зиготы и далее бластомеров, заканчивающихся образованием многоклеточного зародыша - бластулы. Первое деление дробления начинается после объединения наследственного материала пронуклеусов и образования общей метафазной пластинки. Возникающие при дроблении клетки называют бластомерами (от греч. бласте- росток, зачаток). Особенностью митотических делений дробления является то, что с каждым делением клетки становятся все мельче и мельче, пока не достигнут обычного для соматических клеток соотношения объёмов ядра и цитоплазмы. У морского ежа, к примеру, для этого требуется шесть делений и зародыш состоит из 64 клеток. Между очередными делениями не происходит роста клеток, но обязательно синтезируется ДНК.
Все предшественники ДНК и необходимые ферменты накоплены в процессе овогенеза. В результате митотические циклы укорочены и деления следуют друг за другом значительно быстрее, чем в обычных соматических клетках. Сначала бластомеры прилегают друг к другу, образуя скопление клеток, называемое морулой. Затем между клетками образуется полость - бластоцель, заполненная жидкостью. Клетки оттесняются к периферии, образуя стенку бластулы - бластодерму. Общий размер зародыша к концу дробления на стадии бластулы не превышает размера зиготы.
Главным результатом периода дробления является превращение зиготы в многоклеточный односменный зародыш.
Морфология дробления. Как правило, бластомеры располагаются в строгом порядке друг относительно друга и полярной оси яйца. Порядок, или способ, дробления зависит от количества, плотности и характера распределения желтка в яйце. По правилам Сакса - Гертвига клеточное ядро стремится расположиться в центре свободной от желтка цитоплазмы, а веретено клеточного деления - в направлении наибольшей протяженности этой зоны.
В олиго- и мезолецитальных яйцах дробление полное, или голобластическое. Такой тип дробления встречается у миног, некоторых рыб, всех амфибий, а также у сумчатых и плацентарных млекопитающих. При полном дроблении плоскость первого деления соответствует плоскости двусторонней симметрии. Плоскость второго деления проходит перпендикулярно плоскости первого. Обе борозды первых двух делений меридианные, ᴛ.ᴇ. начинаются на анимальном полюсе и распространяются к вегетативному полюсу. Яйцевая клетка оказывается разделенной на четыре более или менее равных по размеру бластомера. Плоскость третьего деления проходит перпендикулярно первым двум в широтном направлении. После этого в мезолецитальных яйцах на стадии восьми бластомеров проявляется неравномерность дробления. На анимальном полюсе четыре более мелких бластомера - микромеры, на вегетативном - четыре более крупных - макромеры. Затем деление опять идет в меридианных плоскостях, а потом опять в широтных.
В полилецитальных яйцеклетках костистых рыб, пресмыкающихся, птиц, а также однопроходных млекопитающих дробление частичное, или мероб-ластическое, ᴛ.ᴇ. охватывает только свободную от желтка цитоплазму. Она располагается в виде тонкого диска на анимальном полюсе, в связи с этим такой тип дробления называют дискоидальным.
При характеристике типа дробления учитывают также взаимное расположение и скорость деления бластомеров. В случае если бластомеры располагаются рядами друг над другом по радиусам, дробление называют радиальным. Оно типично для хордовых и иглокожих. В природе встречаются и другие варианты пространственного расположения бластомеров при дроблении, что определяет такие его типы, как спиральное у моллюсков, билатеральное у аскариды, анархичное у медузы.
Замечена зависимость между распределением желтка и степенью синхронности деления анимальных и вегетативных бластомеров. В олиголецитальных яйцах иглокожих дробление почти синхронное, в мезолецитальных яйцевых клетках синхронность нарушена после третьего деления, так как вегетативные бластомеры из-за большого количества желтка делятся медленнее. У форм с частичным дроблением деления с самого начала асинхронны и бластомеры, занимающие центральное положение, делятся быстрее.
Рис. 7.2. Дробление у хордовых животных с разным типом яйцеклетки.
А - ланцетник; Б - лягушка; В - птица; Г - млекопитающее:
I -два бластомера, II- четыре бластомера, III- восемь бластомеров, IV- морула, V- бластула;
1 -борозды дробления, 2 -бластомеры, 3- бластодерма, 4- бластоиель, 5- эпибласт, 6- гипобласт, 7-эмбриобласт, 8- трофобласт; размеры зародышей на рисунке не отражают истинных соотношений размеров
Рис. 7.2. Продолжение
К концу дробления образуется бластула. Тип бластулы зависит от типа дробления, а значит, от типа яйцеклетки. Некоторые типы дробления и бластул представлены на рис. 7.2 и схеме 7.1. Более подробное описание дробления у млекопитающих и человека см. разд. 7.6.1.
Особенности молекулярно-генетических и биохимических процессов при дроблении. Как было отмечено выше, митотические циклы в периоде дробления сильно укорочены, особенно в самом начале.
К примеру, весь цикл деления в яйцах морского ежа длится 30-40 мин при продолжительности S-фазы всего 15 мин. gi- и 02-периоды практически отсутствуют, так как в цитоплазме яйцевой клетки создан необходимый запас всех веществ, и тем больший, чем она крупнее. Перед каждым делением происходит синтез ДНК и гистонов.
Скорость продвижения репликационной вилки по ДНК в ходе дробления обычная. Вместе с тем в ДНК бластомеров наблюдается больше точек инициации, чем в соматических клетках. Синтез ДНК идет во всех репликонах одновременно, синхронно. По этой причине время репликации ДНК в ядре совпадает с временем удвоения одного, притом укороченного, репликона. Показано, что при удалении из зиготы ядра дробление происходит и зародыш доходит в своем развитии почти до стадии бластулы. Дальнейшее развитие прекращается.
В начале дробления другие виды ядерной активности, к примеру транскрипция, практически отсутствуют. В разных типах яиц транскрипция генов и синтез РНК начинаются на разных стадиях. В тех случаях, когда в цитоплазме много различных веществ, как, к примеру, у земноводных, транскрипция активируется не сразу. Синтез РНК у них начинается на стадии ранней бластулы. Напротив, у млекопитающих синтез РНК уже начинается на стадии двух бластомеров.
В периоде дробления образуются РНК и белки, аналогичные синтезируемым в процессе овогенеза. В основном это гистоны, белки клеточных мембран и ферменты, необходимые для деления клеток. Названные белки используются сразу же наравне с белками, запасенными ранее в цитоплазме яйцеклеток. Наряду с этим в период дробления возможен синтез белков, которых не было ранее. В пользу этого свидетельствуют данные о наличии региональных различий в синтезе РНК и белков между бластомерами. Иногда эти РНК и белки начинают действовать на более поздних стадиях.
Важную роль в дроблении играет деление цитоплазмы - цитотомия. Она имеет особое морфогенетическое значение, так как определяет тип дробления. В процессе цитотомии сначала образуется перетяжка с помощью сократимого кольца из микрофиламентов. Сборка этого кольца проходит под непосредственным влиянием полюсов митотического веретена. После цитотомии бластомеры олиголецитальных яиц остаются связанными между собой лишь тоненькими мостиками. Именно в это время их легче всего разделить. Это происходит потому, что цитотомия ведет к уменьшению зоны контакта между клетками из-за ограниченной площади поверхности мембран
Сразу после цитотомии начинается синтез новых участков клеточной поверхности, зона контакта увеличивается и бластомеры начинают плотно соприкасаться. Борозды дробления проходят по границам между отдельными участками овоплазмы, отражающим явление овоплазматической сегрегации. По этой причине цитоплазма разных бластомеров различается по химическому составу.
Дробление - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Дробление" 2017, 2018.
В конце XII – начале XIII в. на основе общего социального и экономического оживления Германии в политической структуре империи обозначились важные изменения: прежние феодальные области (герцогства, архиепископии) превращались в почти полностью самостоятельные государства.... .
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ Лекция 8 Оплодотворение - это вызываемое сперматозоидом побуждение яйца к развитию с одновременной передачей яйцеклетке наследственно го материала отца. В процессе оплодотворения сперматозоид сливается с яйцом, при этом гаплоидное ядро... .
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕСЫ ЛЕКЦИЯ № 4 Промывка полезных ископаемых Промывка используется при обогащении россыпных месторождений редких и благородных металлов, руд чёрных металлов, фосфоритов, каолинов, стройматериалов (песка, щебня),...
После сближения женского и мужского пронуклеусов, которое продолжается у млекопитающих около 12 ч, образуется зигота - одноклеточный зародыш. Уже на стадии зиготы выявляются презумптивные зоны (лат. presumptio - вероятность, предположение) как источники развития соответствующих участков бластулы, из которых в дальнейшем формируются зародышевые листки.
Рис. Зигота человека в стадии сближения мужского и женского ядер (пронуклеусов): (по Б.П.Хватову).
1 - женское ядро; 2 - мужское ядро.
Дробление и образование бластулы
Дробление - последовательное митотическое деление зиготы на клетки (бластомеры) без роста дочерних клеток до размеров материнской.
Образующиеся бластомеры остаются объединенными в единый организм зародыша. В зиготе образуется митотическое веретено между отдаляющимися к полюсам центриолями, внесенными сперматозоидом. Пронуклеусы вступают в стадию профазы с формированием объединенного диплоидного набора (Метод выявления презумптивных зон предложен немецким эмбриологом Фогтом) хромосом яйцеклетки и сперматозоида. Пройдя все остальные фазы митотического деления, зигота разделяется на две дочерние клетки - бластомеры. Вследствие фактического отсутствия G 1 -периода, во время которого происходит рост клеток, образовавшихся в результате деления, клетки гораздо меньше материнской, поэтому и величина зародыша в целом в этот период независимо от числа составляющих его клеток не превышает величину исходной клетки - зиготы. Все это позволило назвать описываемый процесс дроблением (т.е. измельчением), а клетки, образующиеся в процессе дробления, - бластомерами.
Дробление зиготы человека начинается к концу первых суток и характеризуется как полное неравномерное асинхронное. В течение первых суток оно происходит медленно. Первое дробление (деление) зиготы завершается через 30 ч, в результате образуется 2 бластомера, по- крытых оболочкой оплодотворения. За стадией двух бластомеров следует стадия трех бластомеров.
С первых же дроблений зиготы формируются два вида бластомеров - «темные» и «светлые». «Светлые», более мелкие, бластомеры дробятся быстрее и располагаются одним слоем вокруг крупных «темных», которые оказываются в середине зародыша. Из поверхностных «светлых» бластомеров в дальнейшем возникает трофобласт, связывающий зародыш с материнским организмом и обеспечивающий его питание. Внутренние, «темные», бластомеры формируют эмбриобласт, из которого образуются тело зародыша и некоторые внезародышевые органы (амнион, желточный мешок, аллантоис).
Начиная с трех суток, дробление идет быстрее, и на 4-е сутки зародыш состоит из 7-12 бластомеров. Уже через 50-60 ч образуется плотное скопление клеток - морула, а на 3-4-е сутки начинается формирование бластоцисты - полого пузырька, заполненного жидкостью (рис).
Рис. Зародыш человека на ранних стадиях развития (по Гертигу и Рокку).
А - стадия двух бластомеров; Б - бластоциста; I - эмбриобласт, 2 - трофобласт; 3 - полость бласто цисты.
Бластоциста в течение 3 сут перемещается по яйцеводу к матке и через 4 сут. попадает в матку. Бластоциста находится в полости матки в свободном виде в течение 2 дней (5-е и б-е сутки), и эта стадия обозначается как свободная бластоциста. К этому времени бластоциста увеличивается благодаря росту числа бластомеров - клеток эмбриобласта и трофобласта - до 100 и более вследствие усиленного всасывания трофобластом секрета маточных желез, а также вследствие активной выработки жидкости самим трофобластом (рис).
Эмбриобласт располагается в виде узелка зародышевых клеток («зародышевый узелок»), который прикрепляется изнутри к трофобласту на одном из полюсов бластоцисты и начинается имплантация.
Рис. 37. Дробление, гаструляция и имплантация зародыша человека (схема).
1 - дробление, 2 - морула; 3 - бластоциста; 4 - полость бластоцисты; 5 - эмбриобласт; 6 - трофобласт; 7 - зародышевый узелок: а - эпибласт, б - гипобласт: 8 - оболочка оплодотворения; 9 - амниотический (эктодермальный) пузырек; 10 - внезародышевая мезодерма; II - эктодерма; 12 - энтодерма; 13 - цитотрофобласт; 14 - симпластотрофобласт; 15 - зародышевый диск; 16 - лакуны с материнской кровью; 17 - хорион; 18 - амниотическая ножка; 19 - желточный пузырек; 20 - слизистая оболочка матки; 21 - яйцевод.
Понятие «зарождение новой жизни», как правило, ограничивается исключительно ассоциациями о зачатии ребенка как о результате страстной встречи яйцеклетки и сперматозоида. Далее же, по мнению большинства, наступает беременность, плод развивается и у будущей мамочки вырастает большой живот. Чего уж тут мудрить, все банально просто… На самом же деле пренатальное развитие человека – очень важный и тонкий процесс, требующий глубокого изучения. Попробуем разобраться в тонкостях одного из его этапов – дробления зиготы.
Зигота – это оплодотворенная сперматозоидом яйцеклетка. Именно с оплодотворения, которое может происходить в течение 3-х дней после полового акта, начинается внутриутробное развитие человека. В результате проникновения сперматозоида в яйцеклетку происходит слияние их ядер с хромосомными наборами из 23 отцовских и 23 материнских хромосом и образуется ядро с присущим всем клеткам организма, за исключением половых, полным набором из 46 хромосом. После этого происходит дробление зиготы.
Дробление зиготы человека – 3-4-дневный процесс деления эмбриона на мелкие части-клетки путем воспроизведения их структуры аналогично структуре материнской клетки (митоза или деления по типу клонирования) с сохранением ее общего размера (около 130 мкм). Бластомеры – клетки, образовавшиеся при дроблении зиготы, также делятся, причем разными темпами, иными словами их деление не синхронно.
В результате первого деления зиготы выходит два дифференцированных бластомера. Один, более крупный, «темный», является основой для развития тканей и органов эмбриона. Совокупность полученных при последующих делениях крупных бластомеров называется эмбриобластом. Второй, мелкий и «светлый» вид бластомера, деление которого происходит быстрее, образует совокупность себе подобных – трофобласт. С его помощью возникают пальцевидные ворсинки, необходимые для последующего крепления зиготы к полости матки. Бластомеры, не взаимодействуя друг с другом, удерживаются с помощью лишь блестящей оболочки яйцеклетки. Ее разрыв может привести к развитию генетически идентичных эмбрионов, например, однояйцевых близнецов.
Появление многоклеточного зародышаВ результате дробления зиготы образуется многоклеточный зародыш, состоящий из клеточных слоев эмбриобласта (внутри) и трофобласта (по периферии). Это стадия морула – период эмбрионального развития, при котором в зародыше насчитывается до сотни клеток, дробление и 
образование которых осуществляется по мере передвижения эмбриона по яйцеводу в полость матки. В виду отсутствия самостоятельной подвижности, перемещение дробящейся яйцеклетки происходит под влиянием гормонов прогестерона и эстрогена за счет перестальтики мускулатуры яйцевода, движения ресничек его эпителия, а также при перемещении секрета желез в маточной трубе. Где-то на 6-е сутки после оплодотворения попадание морулы в матку приводит к началу процесса бластуляции – образования бластоцисты, представляющей собой полый пузырек, наполненный жидкостью, из хорошо развитых слоев трофобласта и эмбриобласта.
Приблизительно на 9-10 день происходит врастание (имплантация) эмбриона в стенку матки, который уже находится в полном окружении ее клеток. С этого момента у женщины прекращается менструальный цикл, и можно определить наступление беременности.
1. неполное, асинхронное, неравномерное
2. полное, синхронное, равномерное
3. полное, асинхронное, неравномерное
4. неполное, синхронное, равномерное
5. полное, асинхронное, равномерное
Итогом дробления зиготы человека является стадия...
1. гаструлы 3. Нейрулы 5. бластоцисты
2. морулы 4. зиготы
Морула человека представляет собой...
1. скопление 8-16 бластомеров, связанных адгезивными контактами
2. яйцеклетку после оплодотворения
3. однослойный зародыш, имеющий бластоцель
4. двухслойный зародыш, имеющий экто- и энтодерму
5. зародыш на стадии двух бластомеров
Бластула человека называется...
1. нейрулой 3. дискобластулой 5. амфибластулой
2. трофобластом 4. бластоцистой
В бластуле человека выделяют...
1. эмбриобласт, трофобласт, нейроцель 4. эпибласт, трофобласт, бластоцель
2. эмбриобласт, трофобласт, бластоцель 5. эпибласт, гипобласт, гастроцель
3. эмбриобласт, трофобласт, гастроцель
*60) Полость бластоцисты называется...
1. гастроцелем 3. Бластоцелем 5. хорионом
2. невроцелем 4. амнионом
Эмбрион из маточной трубы попадает в полость матки...
1. на стадии ранней морулы 4. на стадии поздней бластоцисты
2. на стадии зиготы 5. на стадии поздней морулы или
3. после второго деления дробления ранней бластоцисты
Имплантация эмбриона человека в стенку матки осуществляется на...
3. 6-7-й день развития
Имплантация эмбриона человека завершается...
1. полным погружением эмбриона в эндометрий
2. прикреплением эмбриона к покровному эпителию
3. частичным погружением эмбриона в эндометрий
4. погружением эмбриона в эндометрий и миометрий
5. попаданием эмбриона из маточной трубы в полость матки
*64) Механизмы гаструляции...
1. инвагинация, иммиграция, имплантация, эпиболия
2. инвагинация, иммиграция, имплантация, деламинация
3. иммиграция, имплантация, деламинация, эпиболия
4. инвагинация, иммиграция, деламинация, эпиболия
5. инвагинация, эпиболия, имплантация, деламинация
Первая фаза гаструляции у эмбриона человека в норме протекает в...
1. матке после имплантации
3. матке одновременно с имплантацией
4. маточной трубе после имплантации
5. маточной трубе одновременно с имплантацией
Первая фаза гаструляции у эмбриона человека в норме протекает на...
1. 14-й день менструального цикла
2. 6-7-й день менструального цикла
3. 6-7-й день развития
4. 15-16-й день развития
5. 1-2-й день развития
*67) На первой фазе гаструляции у эмбриона человека преобладает механизм.. .
1. деламинации 3. Иммиграциии 5. имплантации
2. эпиболии 4. инвагинации
Итог первой фазы гаструляции у эмбриона человека это...
1. двухслойный зародыш, состоящий из эмбриобласта и трофобласта
2. двухслойный зародыш, состоящий из эпибласта и гипобласта
3. однослойный зародыш, состоящий из эмбриобласта
4. однослойный зародыш, состоящий из трофобласта
5. двухслойный зародыш, состоящий из эпибласта и эмбриобласта
Вторая фаза гаструляции у эмбриона человека протекает в...
1. матке до имплантации
2. маточной трубе до имплантации
3. маточной трубе после имплантации
4. маточной трубе одновременно с имплантацией
5. матке после окончания имплантации
Вторая фаза гаструляции у эмбриона человека в норме протекает на...
1. 14-й день менструального цикла 4. 15-16-й день развития
2. 6-7-й день менструального цикла 5. 1-2-й день развития
3. 6-7-й день развития
*71) На второй фазе гаструляции у человека преобладает механизм...
1. эпиболии 3. Инвагинации 5. иммиграции
2. деламинации 4. имплантации
Итог второй фазы гаструляции у эмбриона человека...
1. образование двухслойного зародыша
2. образование трехслойного зародыша
3. образование трехслойного зародыша и осевого комплекса зачатков
4. образование однослойного зародыша
5. имплантация зародыша
Компоненты нейрального зачатка...
1. нервная трубка, мезодерма, хорда
2. нервная пластинка, нервные гребни, плакоды
3. нервная пластинка, плакоды, мезодерма
4. нервная трубка, нервные гребни, плакоды
5. нервная трубка, нервные гребни, мезодерма
При дифференцировке мезодермы образуются следующие зачатки...
1. эктодерма, энтодерма
2. сомит, нефрогонотом, спланхнотом
3. эпибласт, гипобласт
4. эмбриобласт, трофобласт
5. сомит, нефрогонотом, нервная пластинка
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
В результате дробления зиготы клеточный организм превращается в зародыш. Только на четвертый день после оплодотворения зигота проникает в полость матки. В зародыше формируется своеобразная жидкостная полость – бластоцель. Теперь эмбрион представляет собой пузырек и носит имя - бластоцист. Внутри организма присутствует клеточный эмбриобласт – это внутренняя масса. Именно из этой «материи» образуется сам эмбрион и его некоторые наружные органы, которые визуализируются вне зародыша. Если внутренняя клеточная масса начнет свое деление, то такой факт приведет к образованию близнецов.
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.