Шпаргалка по эмбриологии. 1 Представление о первичных половых клетках
 Скачать 321.27 Kb.
|
|
1) Представление о первичных половых клетках. Первичные половые клетки, ППК – предшественники линии половых клеток. Первичные половые клетки (ППК) — родоначальники половых клеток (гамет). У многих видов, например мушек Drosophila, рыбок Danio rerio и червей С. elegans, половые клетки образуются из герминативной плазмы, которая в свою очередь является производной цитоплазмы, содержащей детерминанты герминативных клеток. В отличие от них, у млекопитающих судьба ППК определяется характером межклеточного взаимодействия, для которого необходимы молекулы адгезии Е-кадгерин и сигналы от окружающих тканей. Первичные половые клетки (ППК) начинают четко визуализироваться с 7,5 дня после оплодотворения (дпк — единица измерения возраста эмбриона, в частности, у мышей) во время гаструляции благодаря повышенной экспрессии ими щелочной фосфатазы и Oct-4:GFP. В это время ППК становятся видны в дне аллантоиса, откуда они пассивно мигрируют вдоль эндодермы, достигая эпителиального слоя задней кишки к 8 дпк. Затем с приобретением подвижности за счет образования длинных псевдоподий, на 9-й дпк они активно проходят через стенку задней кишки. Половые клетки не входят в состав какого-либо одного из листков, могут возникать из разных листков у разных таксонов. Но все же чаще всего ППК закладываются независимо, до образования листков. Часто количество закладывающихся половых клеток видоспецифично. В случае нематоды C. elegans количество ППК строго фиксировано, причем их число можно регулировать, влияя на P- гранулы путем экспериментального вмешательства. Характерные особенности миграции ППК: 1) Активная миграция. ППК очень подвижны. Они закладываются независимо от гонады и впоследствии активно мигрируют в нее. 2) Митотические деления. В процессе миграции из места закладки ППК происходят митотические деления. Количество делений видоспецифично. 3) Амебоидная форма. Активную миграцию обеспечивает способность ППК принимать амебоидную форму. Происходит благодаря согласованной работе тубулинов и белков движения кинезинов. 4) Адгезивность, способность «прилипать» к субстрату. Субстратом в случае ППК является фибронектин, выстилающий путь к гонадному валику. Закладка ППК может происходить рано, как в случае бесхвостых амфибий в виде гранул в определенных клетках. У птиц в бластодиске ППК возникают на стадии первичной полоски в области серпа, лишенного мезодермы. 2) Оогенез. Кратко о этапах. 3) Типы питания яйцеклеток. Период, в котором ППК мигрировали в гонаду с множественными делениями называется периодом размножения. После периода размножения наступает период созревания. При заселении гонады клетки половой линии называются гонии. В женской гонаде находятся оогонии, а в мужской сперматогонии. Это стволовые клетки, способные к дифференцировке в зрелые гаметы. У некоторых рыб каждый сезон размножения запас яйцеклеток пополняется благодаря делению гоний. У млекопитающих же деление гоний происходит только во внутриутробном периоде (примерно до 20 недели). На этом этапе в яичниках млекопитающих формируется максимальное количество половых клеток. При заселении гонад клетки теряют способность к митотическим делениям и вступают в мейоз становятся первичными ооцитами (ооцитами первого порядка). Ядерная формула ооцитов 2n4c, эти клетки прошли этап синтеза, но он будет один на два последующих деления. Вследствие двух делений созревания ооцит уменьшает свою плоидность в два раза. На стадии ооцита первого порядка (профаза первого мейоза) происходят два этапа роста, на этом этапе ооцит также называют ауксоцитом. Малый рост характерен развитием ядра и цитоплазмы с сохранением пропорций (ядерно- плазменного соотношения). На этапе большого роста или вителлогенеза происходит накопление большого количества желтка и вследствие этого увеличивается размер яйцеклетки. 3) Типы питания яйцеклеток 1) Фагоцитарный тип – клетка питается окружающими соматическими или похожими на нее первичными клетками (губки). 2) Солитарный тип – клетка сама синтезирует все необходимые компоненты, очень медленный (кишечнополостные). 3) Алиментарный тип – клетка использует вспомогательные клетки. Делится на: 1. Нутриментарный тип – вспомогательные клетки формируются при неполном делении оогония, связаны цитоплазматическими мостиками, фузомами (насекомые). Клетки, имеющее меньшее число связей с сестринскими, становятся клетками-кормилками (фагоциты), а наибольшее – половой. Если количество связей равное, половой будет выбрана та клетка, в чью сторону направлен цитологический ток веществ. Сестринские клетки-кормилки становятся полиплоидными и снабжают ооцит в основном иРНК. Такой тип питания также называется полигеномным, так как геномы сестринских клеток обслуживают один геном ооцита (в среднем 600 геномов на один). Для того, чтобы клетка имела шанс стать половой, необходимо, чтобы в ее состав при делении попали эктосомы. Эктосомы содержат иРНК генов Oscar, Nanos, Vasa, белки которых необходимы для формирования линии половых клеток. 2. Фолликулярный тип – клетка обеспечивается питанием благодаря соматическим фолликулярным клеткам. У птиц и рептилий фолликулярные клетки способные синтезировать некоторые виды РНК. Фолликулярные клетки в составе фолликула могут выполнять эндокринную функцию. 4) Классификация яйцеклеток по количеству и распределению желтка. Примеры. 5) Виды яйцевых оболочек. Примеры. 1. Первичные оболочки яйцеклетки — яйцо само образует их на своей поверхности. Примером может служить желточная мембрана на поверхности яйцеклеток беспозвоночных. Типы яйцеклеток по количеству желтка: 1) Полилецитальные — содержат большое количество желтка, сложно проходит деление, зачастую борозда не проходит всю яйцеклетку (членистоногие, рептилии, птицы, рыбы, кроме осетровых). 2) Мезолецитальные — содержат среднее количество желтка, борозда деления способна пройти до конца клетки (осетровые рыбы, амфибии). 3) Олиголецитальные — содержат мало желтка (моллюски, иглокожие, млекопитающие). 4) Алецитальные — не содержат желтка. Различают первичные (паразитические организмы) и вторичные алецитальные (плацентарные млекопитающие) яйцеклетки. Типы яйцеклеток по распределению желтка: 1) Телолецитальные — желток смещён к вегетативному полюсу яйцеклетки. Противоположный полюс называется анимальным. Сюда относятся некоторые полилецитальные (рыбы, кроме осетровых, рептилии, птицы) и все мезолецитальные яйца (осетровые рыбы, амфибии). 2) Гомо (изо)- лецитальные — желток распределён равномерно. Сюда относятся олиголецитальные яйца (моллюски, иглокожие, млекопитающие). 3) Центролецитальные — желток расположен в центре яйцеклетки. Сюда относятся некоторые полилецитальные яйца (членистоногие). Это совершенно особый тип яиц. Анимально-вегетативная полярность этих яиц не выражена. Вместо анимального и вегетативного полюсов у этих яиц говорят о переднем и заднем полюсах. В центре яйца расположено ядро, а по периферии — ободок свободной от желтка цитоплазмы. Оба этих района — центр и периферия яйца — связаны тонкими цитоплазматическими мостиками, а всё промежуточное пространство заполнено желтком. Дробление в этом случае происходит в центре, а ядра дочерних клеток по мостикам попадают на периферию. 2. Вторичные оболочки яйцеклетки — эти оболочки возникают благодаря деятельности оболочечных (фолликулярных) клеток, которые в фолликуле яичника покрывают непосредственно поверхность яйцеклетки. К ним относится блестящая оболочка (zona pellucida, ooлемма) — сравнительно толстый, прозрачный, мягкий слой, у человека и у млекопитающих вообще прилежащий непосредственно к поверхности яйца. Эта оболочка является продуктом жизнедеятельности окружающих фолликулярных клеток, располагающихся вокруг яйца в виде однослойного цилиндрического эпителия в слое, называемом лучистым венцом (corona radiata). Блестящая оболочка характеризуется нежной лучистой полосатостью, которая, благодаря прониканию тонких, лучисто располагающихся цитоплазматических выростов фолликулярных клеток, проникает в вещество оолеммы. Задачей данного слоя является обеспечение яйцеклетки питанием из окружающей среды. 3. Третичные оболочки яйцеклетки — у человека этот вид оболочек отсутствует, но зато они образуются у всех животных, развитие которых происходит вне тела матери. Третичные оболочки яйца являются продуктом жизнедеятельности эпителиальной выстилки выводных путей половых органов, чаще всего яйцевода (овидукта). К ним относится, например, студенистая прозрачная оболочка лягушечьих яичек, защищающая, во-первых, яйцо от вредных воздействий окружающей среды (воды), а во-вторых, удерживающая группу яйцеклеток вместе, но на определенном расстоянии друг от друга, необходимом для равновмерного поступления кислорода во все яйцеклетки. Подобные третичные оболочки, образуемые эпителием яйцеводов, имеют и птичьи яйца. Прежде всего это слой яичного белка, затем следует прочная известковая скорлупа, под которой находится тонкая мембрана, отделяющая скорлупу от белка и образующая на тупом полюсе воздушную камеру между скорлупой и мембраной. 6) Последовательность этапов фолликулогенеза у млекопитающих. Фолликулогенез – это процесс формирования, роста и созревания фолликулов. Ооцит и фолликулярные клетки образуют фолликул. Первичный фолликул – ооцит окружен одним слоем фолликулярных клеток, т.н. клеток гранулезы. Затем количество фолликулярных клеток растет, в фолликуле образуются полости (вторичный фолликул), лакуны, которые впоследствии сливаются в одну большую лакуну (третичный фолликул или Граафов пузырек). Фолликулярные клетки Граафова пузырька, находящиеся в непосредственном контакте с ооцитом, называются лучистый венец или corona radiata, а те, что соединяют его с оставшейся гранулезой - клетки яйценосного стебелька. Тип фолликула Компоненты Примордиальный Ооцит I порядка; один слой плоских клеток гранулезы. Первичный однолойный Ооцит I порядка; один слой кубических клеток гранулезы. Первичный многослойный Ооцит I порядка; несколько (2-3) слоев кубических клеток гранулезы, формирующийся слой клеток теки. Вторичный Ооцит I порядка; несколько слоев кубических клеток гранулезы, между которыми образуются лакуны. Формируются слои и клетки theca interna, и theca externa. Третичный Ооцит I или II порядка; клетки гранулезы: corona radiata вокруг ооцита; cumulus oophorus – яйценосный бугорок; клетки теки: theca interna, и theca externa. 7) Сперматогенез. Этапы. 1) Размножение – этап митотических делений гониев. Число делений видоспецифично (примерно от 1 до 14, у мыши 5). Гонии располагаются в базальном полюсе клеток Сертоли. Более крупный сперматогоний типа А1 – стволовая клетка, способная к двум типам делений: самовоспроизводительные деления и дифференцировка в сперматогоний типа А2. Происходят до четырех дифференцировочных делений, в результате появляются сперматогонии от типа А1 до типа А4. Сперматогоний А4 – последняя клетка, способная к митотическим делениям. При пятом делении сперматогонии типа А4 дают последний тип гониев, сперматогонии типа B. 2) Созревание – этап, при котором клетки теряют способность к митотическим делениям. Сперматоцит первого порядка или первичный сперматоцит, проходит синтетическую фазу клеточного цикла, немного растет, вступает в первое мейотическое деление и становится сперматоцитом второго порядка. Блоков мейоза, как в случае оогенеза, не происходит. Второе деление происходит также достаточно быстро, в результате чего появляется округлая сперматида, зрелая гаплоидная клетка. 3) Формирование или спермиогенез – отличительный этап сперматогенеза. Сперматозоид принимает окончательную форму, возникает головка, шейка и хвост. В момент формирования сперматида поляризуется: с одного конца находятся аппарат Гольджи и ядро, а на другом – центриоль и растущий от нее жгутик. Ядро сперматозоида отличается очень плотной упаковкой генетического материала (гистоны замещаются протаминами). Аппарат Гольджи преобразовывается в важный органоид сперматозоида, акросому (необходима для лизирования оболочки яйцеклетки). Митохондрии сперматиды собираются у полюса рядом с жгутиком и образуют спираль. Цитоплазма клетки начинает «стекать» в сторону жгутика, оставляя тонкую мембрану на акросоме и всей головке. Далее остатки лишней цитоплазмы в виде капли, резидуальная капля, уменьшается и скользит вдоль жгутика. В результате капля сбрасывается в просвет канальца. Резидуальные капли можно увидеть в просвете при окрашивании по Фельгену. В них содержится большое количество аминокислот и прочие органеллы, однако для дальнейшей жизни сперматозоида они не нужны. 8) Строение жгутикового сперматозоида. Головка сперматозоидов. Головки окрашенных сперматозоидов несколько меньше по размерам, чем головки живых сперматозоидов в сперме. В норме головка имеет овальную форму, длину около 4,0- 5,5 мкм и ширину около 2,5-3,5 мкм. Нормальное соотношение длины и ширины составляет 1,5-1,7. При микроскопии в светлом поле наиболее часто выявляемые аномалии головки — дефекты ее формы и размеров, включая увеличение, уменьшение, заострение головки, грушевидную форму головки, аморфную головку, вакуолизацию головки (когда более 20% ее поверхности занимают неокрашиваемые вакуоли), двойную головку, а также любые комбинации перечисленных дефектов. Акросома сперматозоидов представлена комплексом Гольджи и покрывает около 2/3 передней поверхности головки. Апикальное уплотнение, имеющееся у многих других видов, у человека отсутствует, однако видно равномерное утолщение/истончение к экваториальному сегменту, и в целом она покрывает 40-70% головки сперматозоида. При визуализации с помощью сканирующего электронного микроскопа видна окружающая головку (т.е. акро-сомальный и постакросомальный регионы) бороздка, которая делит ее на две неравные части. Экваториальный сегмент, за которым следует постакросомальный регион, визуализируется при этом нечетко. Максимальной толщины и ширины сперматозоид достигает именно в постакросомальном регионе Хвост сперматозоидов появляется на стадии сперматид. В процессе сперматогенеза центриоль дифференцируется на три части: средний, основной и концевой отделы. Митохондрии реорганизуются вокруг среднего отдела. Аксиальный стержень, состоящий из 2 центральных фибрилл, окружен концентрическим кольцом из 9 двойных фибрилл, которые тянутся до самого конца хвоста. Дополнительное наружное кольцо состоит из девяти грубоволокнистых фибрилл. Основной отдел включает 9 грубоволокнистых наружных фибрилл, толщина которых уменьшается, и в конце концов остаются лишь 11 внутренних фибрилл аксиального стержня, окруженных фиброзной оболочкой. Митохондриальная оболочка среднего отдела относительно короткая, но все же несколько превышает суммарную длину головки и шейки. Концевой отдел сперматозоидов плохо различим при световой микроскопии. Оболочка и грубоволокнистые филаменты отсутствуют. Хвост, содержащий двигательный аппарат, имеет длину 40-50 мкм и берет начало от центриоли сперматиды. Его волнообразные движения генерируются в районе шейки и распространяются в дистальном направлении по типу хлыстового удара. При световой микроскопии чаще всего выявляют следующие отклонения в строении шейки и среднего отдела: их отсутствие, искривление хвоста, удлиненный средний отдел, неправильная форма/искривление среднего отдела, истончение среднего отдела (отсутствие митохондриальной оболочки), а также различные сочетания указанных дефектов. Аномалии хвоста включают укорочение, удвоение/утроение, деформацию в виде шпильки, разрывы, неравномерную ширину, патологическую извитость с терминальными капельками, а также различные сочетания указанных дефектов. Цитоплазматические капли, занимающие более 1/3 объема головки сперматозоида, считают отклонением от нормы. Они обычно располагаются в области шейки/среднего отдела хвоста, хотя у некоторых незрелых сперматозоидов могут находиться и в других участках хвоста. Основной отдел сперматозоидов — самая длинная часть хвоста — представляет собой важнейшую часть аппарата движения. Девять грубоволокнистых фибрилл наружного кольца уменьшаются в толщине и в конце концов исчезают, оставляя только внутренние фибриллы на аксиальном стержне на протяжении почти всей длины основного отдела. Фибриллы основного отдела окружены фиброзной оболочкой хвоста, состоящей из разветвленных и анастомозирующих между собой полукруглых тяжей, или ребер, удерживаемых вместе за счет прикрепления к двум полоскам, тянущимся по обеим сторонам хвоста на всем его протяжении. Хвост заканчивается концевым отделом длиной 4-10 мкм и диаметром менее 1 мкм. Столь малый диаметр обусловлен отсутствием наружной фиброзной оболочки и дистальным истончением микротрубочек. 9) Оплодотворение: дистантные взаимодействия гамет. Дистантные взаимодействия или сближение гамет – происходят до клеточного контакта. Для гамет характерен хемотаксис, чувствительность гамет к определенным молекулам-аттрактантам. Яйцеклетка может выделять аттрактанты, а сперматозоиды – их чувствовать и двигаться по направлению градиента повышения их концентрации. Впервые аттрактанты обнаружены у гидроидных, однако присутствуют они даже у млекопитающих. У иглокожих это 10- и 14- аминокислотные пептиды. Также для сперматозоидов характерен реотаксис – движение против встречного тока жидкости в половых путях (маточные трубы млекопитающих) и термотаксис – направленное движение в зону оптимальной температуры. Также у животных с внутренним оплодотворением сокращение гладкой мускулатуры половых путей ускоряет продвижение сперматозоидов к ампулярному отделу яйцевода, где происходит оплодотворение. Несмотря на то, что сперматозоид, покидающий половые пути самца, уже генетически зрелый и фертильный (и был таким еще будучи на стадии округлой сперматиды), ему необходим ряд подготовительных процессов, носящих общее название «реакция капацитации». Капацитация происходит в ответ на контакт сперматозоидов с жидкостью половых путей самки. Реакция заключается в том, что из оболочки сперматозоида уходят лишние холестеролы (холистерины), а также становится активным фермент галтаза (способствует слиянию мембран и движению клеток по субстрату). До капацитации галтаза неактивна в результате блока галактазамингликана- N-ацетилглюкозамина. При капацитации блок снимается. В процессе капацитации увеличивается подвижность сперматозоидов, готовность к акросомной реакции. Капацитация происходит не одновременно со всеми сперматозоидами из эякулята, а периодически с небольшим количеством сперматозоидов. Оставшиеся могут некоторое время храниться в половых путях самки. Только капацитированные сперматозоиды могут пройти лучистый венец (окружающие яйцеклетку фолликулярные клетки гранулезы). При погружении сперматозоидов в лучистый венец (она же фолликулярная оболочка яйцеклетки), происходит процесс, сходный с диапедезом в миграции ППК птиц. Сперматозоиды раздвигают фолликулярные клетки, чтобы приблизиться к ооциту. 10) Оплодотворение: контактные взаимодействия гамет (на примере морского ежа). Контактные взаимодействия – характеризуются активацией сперматозоида и яйцеклетки. Происходят частично на следующем этапе. Для активации сперматозоида характерна акросомная реакция, по своему принципу сходная с экзоцитозом. В выемке под акросомой располагается глобулярный актин. Акросома, образованная аппаратом Гольджи, представляет собой вакуоль с собственной мембраной. Таким образом, на переднем конце сперматозоида находятся две мембраны: собственная мембрана сперматозоида и мембрана вакуоли акросомы. При контакте внешняя мембрана апикального конца распадается на множество мембранных пузырьков. Внутренняя мембрана (мембрана акросомы) смыкается с оставшейся внешней становится ее продолжением. Таким образом, содержимое акросомы изливается на поверхность яйцеклетки, при этом сама мембрана сперматозоида остается целой. В акросоме содержится фермент гиалуронидаза, способный растворить оболочку яйцеклетки, а также способствующие слиянию мембран. 11) Механизмы быстрого и медленного блока полиспермии. После слияния клеток, мембрана сперматозоида встраивается в мембрану образующейся зиготы и постепенно передает ей свои свойства. Так, например, в этом месте на мембране присутствует слабоположительный заряд (-10 мВ) в то время, как на яйцеклетке сохраняется примерно (-70 мВ). [мВ – единица измерения мембранного потенциала ]. Такой процесс называется «быстрый блок полиспермии» и предохраняет яйцеклетку от проникновения лишнего сперматозоида (есть виды животных, для которых характерно проникновение нескольких сперматозоидов). Начиная от места слияния, по яйцеклетке идет волна быстрой смены мембранного потенциала, вызывая ее активацию. Активация яйцеклетки также включает в себя механизмы рецепции сперматозоида. На мембране яйцеклетки присутствует G-белок (древний рецептор), при действии которого активируется фосфолипаза C. Фосфолипаза в свою очередь активирует встроенную в мембрану т.н. инозитольную систему. В данной системе происходит распад фосфоинозитолдифосфата (PIP2) на два компонента: фосфоинозитол-3 (IP3) и диацилглицерол (DAG). Инозитол-3-фосфат выделяется в цитоплазму, где оказывается главным внутриклеточным мессенджером. Диацилглицерол остается в мембране, где под действием фосфолипазы С активирует действие ионных каналов (натрий-водородных обменников). Под действием инозитол-3-фосфата в клетке высвобождаются ионы кальция (Ca 2+ ), которые могут быть как эндогенного происхождения (кальций содержится во внутренних клеточных депо эргастоплазмы и высвобождается после сигналов внутриклеточных мессенджеров), так и внешнего (благодаря ионофорам, переносящим кальций в клетку через мембрану). В яйцеклетке он хранится в ЭПР. Кальций высвобождается волнами по яйцеклетке (одна или несколько волн, видоспецифический признак, визуализируется красителем экварином, благодаря которому кальций светится). После изменения мембранного потенциала и высвобождения кортикальных гранул запускается кортикальная реакция, с высвобождением содержимого кортикальных гранул путем экзоцитоза. Кортикальные гранулы располагаются под мембраной яйцеклетки. При этом под желточную оболочку начинает закачиваться вода из цитоплазмы благодаря осмоактивному компоненту, образуя перивителлиновое пространство. При этом происходит разрушение белковых ножек, на которых держалась желточная оболочка. Вместе с этим разрушаются кортикальные гранулы. При выкачивании воды в перивителлиновое пространство, сама яйцеклетка сжимается. Кортикальная реакция осуществляет «медленный блок полиспермии». 12) Дробление: особенности делений дробления. Для делений дробления характерно отсутствие G1 и G2 фаз. Остается только синтетическая фаза и сам митоз. Субъединицы MPF, киназа и циклин, синтезируются в ооците в процессе оогенеза. Количество синтезированных компонентов определяет последующие первые деления зиготы. В дальнейшем цикл делений регулируется уже компонентами MPF, синтезированными с генома зародыша. В результате дробления развивающийся эмбрион называется бластула, а клетки, возникающие в процессе дробления называются бластомеры. У большинства животных включение собственного генома зародыша происходит на этапе средней бластулы (mid- blastula transition). Именно с этого момента синтезируются и накапливаются белки организма, определяющие его дальнейший рост и дифференцировку. Так, например, если не включились гены, отвечающие за синтез белков и факторов, необходимых для гаструляции, зародыш погибнет при попытке бластулы «гаструлировать». Гаструляция – важный этап жизни зародыша, один из критических моментов онтогенеза. У млекопитающих собственный геном зародыша включается уже на двуклеточной стадии. Этот момент также является критическим. Некоторая часть эмбрионов гибнет на этом этапе (зиготический геном не включился или работает с ошибкой). Цитокенез (процесс деления цитоплазмы) происходит благодаря тубулину, создающему веретено деления, и микрофиламентарному контрактильному сократительному кольцу, осуществляющему стягивание мембраны в локализации деления (Рис.26). Во время цитокинеза выполняются некоторые правила. Во-первых, ядра делящихся клеток располагаются по центру активной цитоплазмы. Во- вторых, веретена деления стремятся расположиться на максимальном расстоянии друг от друга. В- третьих, контрактильное кольцо находится в перпендикулярной плоскости относительно линии, на которой располагаются веретена деления. Все яды, действующие на тубулин, например, цитохалазин B, колхицин или винбластин, не дают пройти митозу, разрушая микротрубочки (так можно получить искусственно многоядерную клетку). 13) Синхронное и асинхронное дробление. Синхронное. Бластомеры делятся одновременно. Образуется четное число бластомеров. Характерно для яиц ланцетника, иглокожих. Асинхронное. Бластомеры делятся не одновременно. При этом может быть стадия с нечетным числом бластомеров. Например, у земноводных бластомеры анимального полюса делятся быстрее, чем бластомеры вегетативного полюса. Первые дробления у большинства яиц проходят строго синхронно, а затем длительность клеточных циклов бластомеров изменяется и дробление идет асинхронно. Характерно для яиц земноводных, млекопитающих. 14) Типы дробления в зависимости от количества желтка в яйце и характера его распределения. Правила Гертвига-Сакса. Правила Гертвига-Сакса: 1) Клеточное ядро стремится расположиться в центре активной, свободной от желтка цитоплазмы. 2) Веретено клеточного деления стремится расположиться по направлению наибольшего протяжения свободной от желтка цитоплазмы. Из этих правил следует, что чем больше в яйцеклетке желтка, тем медленнее в нее врезается борозда дробления. По правилам Гертвига-Сакса возникла классификация типов яйцеклеток по количеству и типу распределения желтка: • Полилецитальные (многожелтковые): Телолецитальные (желток распределяется по цитоплазме неравномерно, полярно. На одном полюсе (вегетативном) располагается желток, а на другом полюсе (анимальном) – ядро и органоиды) - птицы, рептилии, костистые рыбы; Центролецитальные (желток в виде узкого пояска сосредоточен вокруг ядра) - насекомые; • Мезолецитальные (со средним количеством желтка): Телолецитальные - амфибии, осетровые рыбы; • Олиголецитальные (маложелтковые): Изолецитальные (равномерное распределение желтка по всей цитоплазме) - черви, моллюски, иглокожие; Алецитальные (практически не содержат желтка) – плацентарные млекопитающие. 15) Типы бластул. • Целобластула характерна для иглокожих и ланцетника. Этот тип бластул отличается тем, что бластомеры на анимальном и вегетативном полюсе абсолютно одинаковы по размеру, тонкую бластодерму формирует один слой клеток. Полость внутри - бластоцель. Выделяют в целобластуле следующие зоны: крыша на анимальном полюсе, краевая (промежуточная) зона, дно на вегетативном полюсе. • Бластоциста характерна для млекопитающих. Образуется после прохождения стадии морулы. Она представлена в виде пузырька. Причем в составе этого пузырька имеются две части. Стенку формирует один слой клеток - трофобласт. Клетки эти очень светлые, другая часть - темноокрашенные клетки эмбриобласта. Трофобласт обеспечивает питание, а эмбриобласт идет на построение тела зародыша. • Амфибластула характерна для амфибий и известковых губок. В отличие от целобластулы бластоцель в амфибластуле смещена к анимальному полюсу вследствие большего количества желтка на вегетативном полюсе. На анимальном полюсе находятся меньшие по размеру клетки - микромеры. В области вегетативного полюса располагаются макромеры. Так же как и в целобластуле в амфибластуле выделяют крышу, дно и промежуточную (краевую) зону. • Дискобластула характерна для костистых рыб, рептилий и птиц. В результате дискоидального дробления образуется однослойная бластодерма (бластодиск), из которого затем возникает 3- х или 4-х клеточный пласт. Бластодерма дискобластулы несколько выгибается над желтком и между ними формируется подзародышевая полость. На этой стадии чётко различимы две области бластодиска: - светлое поле– соответствует той его части, которая располагается над полостью, - темное поле – состоящим из клеток, расположенных по краю бластодиска и прилежащих к желтку. К моменту откладки яйца некоторые из клеток бластодермы выселяются в подзародышевую полость, где образуют второй слой. Таким образом, на данной стадии зародыш состоит из эпибласта (наружный слой клеток) и лежащего под ним гипобласта. Между ними находится бластоцель. • Перибластула характерна для насекомых и представляет собой заключительную стадию поверхностного дробления. Энергиды (ядра с окружающими их островками цитоплазмы) мигрируют на поверхность яйца, где они окружаются новыми плазматическими мембранами. Первыми изменения претерпевают ядра, мигрировавшие к заднему полюсу яйца и образующие полярные клетки зародыша, которые дают начало половым клеткам взрослого организма. 16) Способы гаструляции. • инвагинация — впячивание бластодермы (обычно на вегетативном полюсе) в бластоцель; • эпиболия — обрастание быстро делящимися клетками (микромерами) клеток, которые делятся медленнее (макромеров); • иммиграция — выселение части клеток бластодермы в бластоцель; • деляминация — расслоение бластодермы, которое осуществляется благодаря синхронизации расположения веретен деления в клетках таким образом, что цитокинез в них осуществляется параллельно поверхности зародыша; • инволюция — подворачивание пласта клеток. Перечисленные способы гаструляции редко встречаются в чистом виде. В зависимости от строения бластулы и систематического положения организма обычно наблюдается смешанные варианты. 17) Карты презумптивных зачатков амфибий. Карта презумптивных зачатков – формализованное описание пространственного расположения в раннем эмбрионе клеток или областей, которые в норме дают начало тем или иным частям организма. Гаструляционные процессы удобнее всего рассматривать на примере земноводных, причем у хвостатых и бесхвостых амфибий присутствуют большие различия. У хвостатых амфибий (тритон) все три зародышевых листка находятся на поверхности: крышу бластулы образует эктодерма, мезодерма опоясывает зародыш, а его дно образовано энтодермой. Инвагинацию инициируют так называемые колбовидные клетки, без которых невозможно начало гаструляции. В случае бесхвостых амфибий на поверхности находится только эктодерма, образующая верхнюю половину зародыша и энтодерма, образующая нижнюю половину. Образование мезодермы и другие гаструляционные процессы происходят под покровом этих клеток (Рис). Спрятанная мезодерма носит название внутренняя краевая зона. Для гаструляции бесхвостых амфибий характерна инвагинация (вворачивание) и эпиболия (обрастание). В районе внутренней краевой зоны отмечаются клетки, маркированные геном Cerberus, которые формируют глоточную энтодерму. Они первыми будут мигрировать при гаструляционной инвагинации. За ними тянется участок клеток, экспрессирующих ген Goosecoid, так называемая головная мезодерма. Последним вворачиванию подвергается участок хордомезодермы, экспрессирующий ген Xbra (brachyury of xenopus), задействованный в эмбриональной индукции. У бесхвостых амфибий, как и у хвостатых, присутствуют колбовидные клетки, однако они не являются «локомотивом» гаструляции. В случае бесхвостых амфибий роль играет вегетативный поворот. В результате этого поворота описанные выше участки зародыша подвергаются инвагинации через бластопор и перемещаются внутрь гаструлы с образованием так называемой щели Браше. В результате инвагинации возникает вторичная кишка. Завершается гаструляция формированием желточной пробки. 18) Гаструляция у бесхвостых амфибий, движения клеточных пластов, механизмы. Предгаструляионные движения. Вегетативная стенка сложена богатыми желтком макромерами, поэтому впячивание незначительно. Такие иммиграционные движения приводят к сокращению светлой вегетативной зоны и увеличению темной анимальной. Можно рассматривать как первую фазу эпиболии. Собственно гаструляция.Начинается в области серого серпа. Образуется линия выровненных клеточных стенок, а затем по этой линии формируется узкая щель – зачаток бластопора. Она углубляется, внутрь втягиваются все новые клетки поверхности, принимает вид серповидной бороздки. Анимальная область становится спинной (дорсальной) губой. Полость щелевидной бороздки расширяется и превращается в полость первичной кишки – архентерона (гастроцель). Подворачивание клеточного материала через дорсальную губу. Клетки анимальных районов перемещаются вегетопетально до губы бластопора, а затем подворачиваются через нее и формируют выстилку растущего архентерона. Является продолжением эпиболических процессов. Эпиболия. Основное движение эпиболии – интеркаляция клеток (переупаковка с утратой старых межклеточных контактов и образованием новых): Радиальная интеркаляция - протекает с самого начала гаструляции вдоль крыши бластоцеля; в ходе радиальной интеркаляции все слои кроме наружного смещаются радиально во встречных направлениях; крыша истончается, но ее общая площадь растет. Планарная конвергентная интеркалаяция – с начала видимой гаструляции, происходит в супрабластопоральной области. Клетки движутся во встречных направлениях к дорсомедиальной линии, где интердигитируют. Происходит растяжение супрабластопоральной области, которая становится спинной стороной. Бластопор продолжает рост. Он охватывает вегетативную зону сперва полукольцом, а затем и кольцом, которое постепенно уменьшается до узкого отверстия. Заключенный внутри бластопора светлый вегетативный материал называется желточной пробкой. Выделяются вентральная и боковые губы, через них тоже идет подворачивание, но более слабое. Бластоцельоттесняется продвигающейся внутрь стенкой архентерона в вентральном направлении. Это движение инвагинации, оно слагается из следующих компонентов: - закладка бластопора –возникновение группы колбовидных клеток с узкими апикальными шейками. Клетки способны менять форму, благодаря этому и происходит закладка; - клетки вершины гастрального впячивания активно ползут по стенке бластоцеля, на которой формируются направляющие волокна внеклеточного матрикса из фибронектина (по завершении инвагинации колбовидные клетки уплощаются и образуют выстилку передней части эмбрионального кишечника, а в будущем - печень); -клетки внутренних слоев губы бластопора при подворачивании из столбчатых эпителиальных превращаются в округлые разобщенные. Клеточный слой рассыпается (удобно для подворачивания); - смещение губы в вегетативном направлении (эпиболия быстрее подворачивания) - удлинение деламинационной борозды, разграничивающей вернувшийся и еще не вернувшийся клеточный материал. У бесхвостых амфибийколбовидные клетки инициируют начало движения, а затем могут быть удалены. 19) Нейруляция у амфибий. Для многих процессов в развитии позвоночных, в том числе и нейруляции характерно развитие по кранио-каудальному градиенту. Это означает, что развитие головных структур опережает развитие органов нижнего отдела тела. В ходе нейруляции возникают нервная трубка и ганглионарная пластинка. Последняя развивается из двух пластинок, которые вначале лежат по обеим сторонам от нервной пластинки, а при свертывании ее в трубку сливаются в одну. Из нервной трубки развивается спинной и головноймозг, а ганглионарная пластинка метамерно делится и дает начало ганглиям (нервные узлы). В образовании ганглионарной пластинки также заключается то новое, что не наблюдается у ланцетника. Наряду с преобразованием нервного зачатка края кишечной энтодермы смыкаются и возникает вторичная кишка, причем часть бластомеров как избыточный эмбриональный материал резорбируется (рассасывается) и используется в ходе развития. Мезодерма расчленяется на сегменты и дифференцируется на сомиты, сегментные ножкииспланхнотомы. Центральная часть сомитов дифференцируется в мышечную пластинку – миотом, из которой впоследствии развивается поперечнополосатая мышечная ткань скелетного типа. Часть сомита, прилежащая к хорде и нервной трубке, дифференцируется в скелетный листок – склеротом, из которого развивается осевой скелет и скелет конечностей. Верхнебоковая часть сомита, которая прилегает к эктодерме, превращается в кожную пластинку – дерматом, образующий основу кожи. Нефротомы участвуют в образовании канальцев почки, а спланхнотомы, расщепляясь на два листка – париетальный и висцеральный, образуют билатеральные целомические полости, которые затем сливаются во вторичную полость тела – целом. Висцеральный листок спланхнотома принимает участие в образовании стенки кишки, сердца, а париетальный – пристеночный листок серозных оболочек указанных полостей тела. Позже из мезодермы выделяются зачатки мезенхимы. 20) Нервный гребень и его производные. При смыкании нервной трубки в области нервных валиков между ней и кожной эктодермой с обеих сторон выделяются скопления клеток, образующие нервный гребень, называемый также ганглиозной пластинкой. Клетки нервного гребня утрачивают взаимные адгезивные связи и осуществляют миграцию в вентральном н латеральном направлениях в виде нескольких рассеивающихся потоков, которые дают многочисленные производные. Ход Последующей дифференпировки клеток нервного гребня, в соответствии с одними взглядами, запрограммирован еще до их миграции, согласно другим - определяется их микроокружением в течение миграции и в ее конечном участке, а также временем миграции. Производными нервного гребня являются нейроны вегетативных ганглиев и ганглиев некоторых черепно-мозговых нервов, клетки мозгового вещества надпочечников, диффузной эндокринной системы, паутинной и мягкой мозговой оболочек, пигментные клетки (меланоциты). В краниальной части он служит также источником эктомезенхимы, которая дает начало части скелетных и волокнистых соединительных тканей области головы и шеи, аорты и сердца. |