Зачет эмбр. Периоды онтогенеза
 Скачать 87.76 Kb.
|
|
Основные особенности развития. Основные процессы оплодотворения. Строение гамет. А) Особенности Развитие организма – онтогенез. Выделяют периоды онтогенеза: -эмбриональный (эмбриогенез) -постэмбриональный Стадии эмбриогенеза: Начальная (1 неделя, до имплантации зародыша в слизистую матки) Эмбриональная(2-8 нед) – гаструляция, бластуляция, нейруляция Предплодный(9-12 нед) – анатомическая закладка органов Плодный(13 нед – рождение) – формирование плода внутри плодных оболочек Периоды эмбриогенеза (или основные процессы): -Слияние гамет – оплодотворение. В рез-ту образуется зигота (1-о клеточная стадия) -Дробление – митотическое деление зиготы на мелкие клетки – бластомеры, с дальнейшим образованием бластулы. Деление происходит до тех пор, пока бластомеры не достигнут нормального соотношения размеров ядра и цитоплазмы. Между делениями не происходит роста клеток, но синтезируется ДНК, это способствует ускорению деления. Затем центральный клетки оттесняются к периферии и образуют полость с жидкостью – бластоцель. Однослойный слой клеток на поверхности бластулы – бластодерма. В результате размер зародыша не больше размеры зиготы. -Гаструляция – образование зародышевых листков, сначала энто- и эктодермы, а затем – мезодермы. 1-ослойный зародыш превращается в многослойный – гаструлу. У высших позвоночных способ гаструляции – иммиграция. Т.е. перемещение групп или отдельных клеток. Во время гаструляции продолжается митотическое деление клеток, но при этом имеет место уже цитодифференцировка. -Органо- и гистогенез – зародышевые листки, взаимодействуя определенными группами, стимулируют развитие различных органов в дальнейшем – эмбриональная индукция. В самом начале – нейруляция – формирование нервной пластинки и замыкание ее в нервную трубку. После этого происходит дальнейшая дифференцировка. При оплодотворении сперматозоид проникает в шейку матки, а затем в саму матку. Это должно произойти в течение 2-х часов, т.к. рН влагалища является губительной для сперматозоида. Барьером для микроорганизмов влагалища является слизь шейки матки, но при повышенной вязкости она же может стать и барьером для сперматозоидов. Сперматозоиды двигаются от матки в сторону яичника через фаллопиевы трубы. Оплодотворение происходит в ампулярной части фаллопиевой трубы. Чтоб слиться с яйцеклеткой сперматозоид должен пройти две оболочки: 1) лучистый венец, 2) прозрачная оболочка (zona pellucida). Для преодоления лучистого венца — слоя фолликулярных клеток, окружающих яйцеклетку, сперматозоид использует фермент гиалуронидазу, расположенный на поверхности головки и расщепляющий внеклеточный матрикс, соединяющий клетки лучистого венца[5]. Один сперматозоид не способен разрушить лучистый венец, требуется воздействие большого количества сперматозоидов для разрыхления и рассеивания клеток лучистого венца. Сперматозоид, который первым доберется до блестящей оболочки, вероятнее всего осуществит оплодотворение. Для преодоления блестящей оболочки zona pellucida сперматозоид использует ферменты, содержащиеся в акросоме. Акросома представляет собой видоизмененную лизосому — мембранный пузырек, заполненный различными литическими ферментами. Акросома располагается на переднем конце головки сперматозоида. После достижения сперматозоидом блестящей оболочки рецепторы на головке сперматозоида взаимодействуют с лигандами на блестящей оболочке. После такого взаимодействия (узнавания) акросома сливается с внешней мембраной сперматозоида, и её содержимое оказывается снаружи. Ферменты акросомы локально разрушают блестящую оболочку, что в совокупности с движением сперматозоида позволяет ему проникнуть под блестящую оболочку и оказаться в непосредственной близости к оолемме — цитоплазматической мембране яйцеклетки. Существуют специфические рецепторы на поверхности сперматозоида и яйцеклетки, которые служат для осуществления слияния половых клеток. После слияния ядро сперматозоида, центриоль и его митохондрия оказываются внутри яйцеклетки. В течение короткого времени в яйцеклетке развивается так называемая кортикальная реакция[en] — высвобождение содержимого кортикальных гранул, или везикул, во внешнюю среду яйцеклетки. Кортикальные гранулы располагаются под поверхностью наружной мембраны яйцеклетки и содержат различные литические ферменты. После проникновения сперматозоида кортикальные везикулы сливаются с оолеммой (наружной мембраной яйцеклетки), и выделенные яйцеклеткой ферменты модифицируют блестящую оболочку таким образом, что она становится непроницаемой для других сперматозоидов. Таким образом, после проникновения первого сперматозоида остальные сперматозоиды не способны оплодотворить яйцеклетку. Иными словами, кортикальная реакция служит для обеспечения так называемого блока (предотвращения) полиспермии, то есть механизма, препятствующего проникновению в яйцеклетку более одного сперматозоида. У млекопитающих блок полиспермии развивается в течение нескольких минут. После проникновения сперматозоида в яйцеклетку образуется зигота — оплодотворенная яйцеклетка, одноклеточная стадия развития эмбриона. У человека стадия зиготы продолжается первые 26-30 часов развития. Зигота приступает к формированию ядер. Сперматозоид проникает в яйцеклетку, когда она находится на стадии второго деления мейоза (после овуляции мейоз в яйцеклетке останавливается на стадии метафазы II и возобновляется после проникновения сперматозоида). Зигота завершает мейоз и как следствие выделяет 2-е полярное тельце и формирует женский пронуклеус (женское ядро). Параллельно из материала ядра сперматозоида зигота формирует мужской пронуклеус (мужское ядро). Каждый из пронуклеусов зиготы имеет одинарный (гаплоидный) набор хромосом, в мужском пронуклеусе располагаются отцовские хромосомы, в женском пронуклеусе — материнские хромосомы. В микроскоп пронуклеусы в зиготе становятся видны спустя 13-15 часов после проникновения сперматозоида и исчезают спустя 20-21 час после проникновения сперматозоида. Сформировавшись на разных концах зиготы, пронуклеусы движутся навстречу друг другу (так называемое «сближение пронуклеусов»), после чего их оболочки растворяются и хромосомы выстраиваются в метафазную пластинку первого деления митоза. Таким образом, объединение отцовских и материнских хромосом происходит на стадии метафазы митоза зиготы. В процессе оплодотворения яйцеклетка, а в последующем зигота, продолжает своё продвижение по маточной трубе в сторону матки. Этому способствуют сокращения мышечного слоя трубы и движения ресничек её эпителия. Для лучшего контакта с эндометрием бластоциста освобождается от блестящей оболочки (так называемый хэтчинг). После этого клетки трофобласта, поверхностного слоя бластоцисты, выбрасывают пальцевидные отростки для погружения в эндометрий, железы которого богаты питательным секретом. В то же время эндометрий продолжает утолщаться под влиянием прогестерона и в итоге окружает бластоцисту со всех сторон. Процесс имплантации происходит при тесном химическом и физическом взаимодействии бластоцисты и эндометрия. Хорионический гонадотропин, выделяемый клетками трофобласта, влияет также на жёлтое тело яичника, стимулируя выработку им прогестерона и препятствуя наступлению менструации. Строение гамет: Спермий: · Ядро · Жгутик · Акросома Яйцо: · Ооцит 1 и 2 порядка · Плазматическая мембрана (регулирует поступление ионов натрия и сливается со спермием) · Лучистый венец (фолликулярные клетки) · Прозрачная оболочка · Кортикальные гранулы (защита яйца, после оплодотворения, чтобы не прошло больше спермиев) Узнаванием спермием яйца и тд Встреча: Яйцеклетка способна продуцировать т. н. гиногамоны или фертилизины, а сперматозоид - андрогомоны. Гиногамон I – низкомолекулярное вещество небелковой природы, которое активирует движение сперматозоидов, повышая вероятность их встречи с яйцом. Гиногамон II – вещество белковой природы (гликопротеин), которое вызывает связывание сперматозоидов при взаимодействии с комплементарным ему андрогомоном II, встроенным в поверхностную оболочку спермия. Андрогомон I подавляет подвижность спермия. Андрогомон II разжижает студенистое вещество и растворяет оболочку яйца, поэтому его зачастую отождествляют с гиалуронидазой. У морского ежа ее инициируют сульфатированные полисахариды студенистой оболочки, вызывая поступление Ca2+ в головку спермия. Это приводит к запуску процесса экзоцитоза, в результате которого акросомная мембрана сливается с цитоплазматической и содержимое акросомого пузырька (прежде всего литические ферменты) выделяется в окружающую среду. Помимо этого активируется Na+/H+ антипортер, что приводит к снижению внутриклеточной концентрации протонов. Результатом повышения внутриклеточного pH является усиление полимеризации глобулярного актина и формирования актиновых филаментов, т. е. образование акросомного выроста. Помимо этого, вы- 6 сокий уровень pH активирует динеиновую АТФ-азу в шейке спермия, что приводит к увеличению подвижности спермия. Второй этап контактного взаимодействия гамет связан с узнаванием спермия и яйца. На поверхности формирующегося акросомного выроста располагается белок биндин, ответственный за видоспецифичное узнавание у морских ежей. На желточной оболочке яйца находится гликопротеиновый комплекс способный образовывать связи с биндином. Контактные взаимодействия гамет у млекопитающих имеют ряд особенностей, связанных с наличием у них внутреннего оплодотворения. При этом половые пути самки принимают активное участие в процессе оплодотворения. Спермии млекопитающих сразу после эякуляции не способны к акросомной реакции, для этого они должны какое то время находится в половых путях самки. Так, лизин, содержащийся в сперматозоидах всех млекопитающих и разрушающий прозрачную оболочку (т. н. акролизин), активируется только под действием гликопротеина из половых путей самки. Условия, требующиеся для капацитации (приобретение спермием оплодотворяющей способности) варьируют в зависимости от вида. Природа процесса капацитации заключается в: •изменении структуры клеточной мембраны; •удалении с поверхности спермия особых факторов (т. н. “coating factors”), которые, оставаясь на поверхности препятствуют оплодотворению. Перестройки клеточной мембраны яйцеклетки связаны с изменением соотношения холестерин : фосфолипиды. Снижение этого соотношения в ходе капацитации обусловлено уменьшением содержания холестерина, т. к. молекулы альбумина, имеющиеся в половых путях самки, способны отнимать холестерин у спермия. Результатом будет дестабилизация мембраны акросомного пузырька и, как следствие, возможность осуществления акросомной реакции. Поверхность спермия содержит фермент, гликозилтрансферазу, способную узнавать концевые остатки N-ацетилглюкозамина (рис. 2). Вспермиях, не прошедших капацитации, активные центры этого фермента блокированы связанными с их поверхностью углеводами, включающими остатки N-ацетилглюкозамина (NАг) и галактозы (Гал). При капацитации эти углеводы отделяются от поверхности спермия, освобождая активные центры гликозилтрансфераз. Теперm гликозилтрансферазы могут узнавать N-ацетилглюкозаминовые остатки в молекуле гликопротеина, расположенного на поверхности прозрачной оболочки и представляющего, по сути, рецептор спермия. Прониконевение: Вслед за узнаванием спермия желточной (прозрачной) оболочкой яйца происходит лизис части этой оболочки в области головки спермия, в результате чего плазматические мембраны спермия и яйца сливаются. Поверхность яйца покрыта микроворсинками, контакт между сперматозоидом и яйцом вызывает полимеризацию актина и увеличение размеров микроворсинок которые формируют воспринимающий бугорок. Временно существующий воспринимающий бугорок, в значительной степени, гомологичен акросомному выросту. У морских ежей, воспринимающий бугорок может возникать в любой области яйца (рис. 3). У некоторых амфибий и многих беспозвоночных узнавание спермия и слияние с ним происходит в специализированных областях. Слияние представляет собой активный процесс, часто опосредуемый специфическими “фузогенными” белками. Известно, что такие белки, как НА-белок вируса гриппа и F-белок вируса Сендай, способствуют слиянию клеток. Не исключено, что биндин относится к белкам именно такого типа. Предотвращение полиспермии. При нормальном моноспермном оплодотворении гаплоидные ядра спермия и яйца соединяются, образуя диплоидное ядро зиготы. При этом восстанавливается присущее виду число хромосом. Полиспермия (проникновение множества спермиев) приводит, у большинства животных, к гибельным последствиям. Например, у морских ежей, при оплодотворении двумя спермиями, возникает триплоидное ядро, в котором каждая хромосома представлена тремя, а не двумя копиями. Вместо нормального процесса разделения хромосом с помощью биполярного веретена между двумя дочерними клетками происходит распределение триплоидного набора между четырьмя клетками. В результате одни клетки получают лишние копии некоторых хромосом, тогда как у других эти хромосомы отсутствуют. Такие клетки либо погибают, либо развиваются атипично. Существуют механизмы защиты яйцеклетки от полиспермии: • Быстрый блок полиспермии. Сразу после контакта первого спермия с плазматической мембраной яйца, она (мембрана) должна утрачивать способность сливаться с плазматической мембраной спермия. Быстрый блок полиспермии достигает этой цели путем изменения электрического потенциала плазматической мембраны яйца В нормальном состоянии на мембране ооцита поддерживается потенциал –70 мВ. В течение 0,1 с после прикрепления первого спермия мембрана яйца деполяризуется, при этом мембранный потенциал достигает положительных величин (+20 мВ). Это является следствием резкого изменения Na+-проницаемости мембраны, в результате чего положительно заряженные ионы натрия поступают внутрь яйцеклетки по градиенту концентрации, и снижают отрицательный заряд внутренней стороны цитоплазматической мембраны, тем самым, уменьшая исходную (–70 мВ) разность потенциалов. Открывание натриевых каналов в яйце индуцируется, по видимости, прикреплением к нему спермия. В настоящее время из спермием морского ежа выделен акросомный белок, способный открывать натриевые каналы в неоплодотворенном яйце. • Медленный блок полиспермии. Быстрый блок полиспермии действует недолго. Мембранный потенциал яйца морского ежа остается положительным только около 1 мин. Это кратковременное смещение потенциала может быть недостаточно для предотвращения полиспермии. Удаление избыточных спермиев, прикрепленных к желточной оболочке, может осуществляется также посредством кортикальной реакции. Этот более медленный блок полиспермии начинает действовать примерно через 1 мин после прикрепления спермия к яйцу. В яйце морского ежа непосредственно под плазматической мембраной располагаются около 15000 кортикальных гранул. После контакта спермия с яйцом, в присутствии Ca2+ эти кортикальные гранулы сливаются с плазматической мембраной и выделяют свое содержимое Белки, связывающие желточную оболочку и поверхность яйца, разрушаются высвобождающимися пептидазами. Выделяемые мукополисахариды создают осмотический градиент, обуславливающий поступление воды в пространство между желточной оболочкой и плаз- матической мембраной (перивителлиновое пространство). В ре- зультате желточная оболочка отделяется от поверхности яйца и с этого момента называется оболочкой оплодотворения. В процессе кортикальной реакции претерпевает ряд изменений: •воздействие протеаз приводит к изменению свойств рецепторов или к их отделению вместе с прикрепленными к ним спермиями; •пероксидаза, содержащаяся в кортикальных гранулах, вызывает затвердевание оболочки путем образования поперечных связей между остатками тирозина соседствующих белков. Образование оболочки оплодотворения начинается в месте проникновения спермия (примерно через 20 с после прикрепления) и отсюда распространяется по всей поверхности яйца, завершаясь к концу первой минуты после прикрепления оплодотворяющего спермия. Одновременно происходит выделение гиалина – белка, запасенного в кортикальных гранулах, который образует сплошной слой вокруг яйца. Плазматическая мембрана слипается с этим белком, и образовавшийся гиалиновый слой поддерживает бластомеры в период дробления. У млекопитающих кортикальная реакция не вызывает образования оболочки оплодотворения, но результат ее оказывается тем же, что и морских ежей: рецепторы спермиев изменяются и они больше не удерживают сперматозоиды на поверхности яйца. Этот процесс изменения свойств рецепторов спермиев носит название реакции прозрачной оболочки или реакции zona pellucida. У млекопитаю- щих частота полиспермии бывает минимальной благодаря малому числу спермиев, достигающих места, где происходит оплодотворение. Механизмы защиты от полиспермии, наблюдаемой при оплодотворении богатых желтком яиц (некоторые птицы, рептилии, амфибии), когда в цитоплазму проникает несколько сперматозоидов – неясны. При этом все спермии за исключением одного разрушаются после того как женский пронуклеус сольется с мужским. Механизм кортикальной реакции сходен с механизмом акросом- ной реакции. Прикрепление спермия к плазматической мембране яйца через активацию находящегося в мембране G-белка стимулирует активность другого мембраносвязанного фермента – фосфолипазы С. Она в свою очередь расщепляет находящийся здесь же, фосфатидилино- зитол-4,5-бифосфат на диацилглицерол (ДАГ, остается связанным с мембраной) и инозитолтрифосфат (ИТФ, диффундирует в цитоплазму). ДАГ посредством протеинкиназы С активирует Na+/H+ антипортер, что приводит к увеличению внутриклеточного pH (натрий входит в клетку, а протон ее покидает) и, как следствие, активации белкового синтеза, репликации ДНК и перемещения морфогенетических детерминант в цитоплазме при участии Ca2+. ИТФ вызывает высвобождение Ca2+ из внутриклеточных депо (эндоплазматического ретикулума), что приводит к экзоцитозу кортикальных гранул и включению медленного блока полиспермии, а также образованию гиалинового слоя вокруг яйца. Слияние генетического материала: У морских ежей головка спермия проникает в яйцо перпендикулярно его поверхности. После слияния мембран сперматическое ядро и центриоль отделяются от митохондрий и жгутика, которые разрушаются и в цитоплазме развивающихся взрослых организмов не обнаруживаются. Таким образом, митохондрии зародышу передаются только от материнского организма. Ядро яйца после завершения второго деления созревания и приобретения пузыревидной формы называется женским пронуклеусом. Сперматическое ядро в цитоплазме яйца деконденсируется и преобразуется в мужской пронуклеус. Ядерная оболочка сперматического ядра распадается на мелкие пузырьки, что делает возможным воздействие цитоплазмы яйца на компактный хроматин спермия. После проникновения спермия в цитоплазму яйца мужской пронуклеус совершает поворот на 180о так, что центриоль спермия оказывается расположенной между мужским и женским пронуклеусом. Ее микротрубочки удлиняются, вступая в контакт с женским пронуклеусом, после чего пронуклеусы перемещаются навстречу друг другу. У морского ежа в результате слияния пронуклеусов возникает диплоидное ядро зиготы. Синтез ДНК инициируется на стадии пронуклеусов (в период их миграции), либо после образования ядра зиготы. У млекопитающих процесс сближения пронуклеусов (рис. 6) продолжается около 12 часов, тогда как у морского ежа – всего 1 час. Головка спермия у млекопитающих проникает не перпендикулярно поверхности яйца, а почти по касательной к ней, сливаясь с многочисленными микроворсинками. Пока ядро ооцита млекопитающего завершает второе мейотическое деление, мужской пронуклеус увеличивается в размерах. Затем оба пронуклеуса перемещаются навстречу друг другу, реплицируя ДНК в процессе миграции. Когда пронуклеусы приходят в контакт их ядерные оболочки разрушаются (рис. 7). Происходит конденсация хроматина в хромосомы, которые у большинства животных располагаются на общем митотическом веретене первого деления дробления. Таким образом, у млекопитающих истинно диплоидное ядро впервые появляется не у зиготы, а у двухклеточного зародыша Регуляция проникновения спермия в яйцо. Ответ на вопрос о регуляции находится в 1 и 2 ответах Дробление Про дробление - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_(%D1%8D%D0%BC%D0%B1%D1%80%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F) Компактизация Быть может, самое важное отличие дробления у млекопитающих от всех других типов дробления заключается в явлении компактизации. Как видно из рис. 3.23, бластомеры млекопитающего на 8-клеточной стадии располагаются рыхло, между ними остаются большие пространства. Однако после третьего деления поведение бластомеров резко изменяется. Они внезапно сближаются, площадь контакта между ними максимально увеличивается, и они образуют компактный клеточный шар (рис. .3.24). Эта тесная упаковка стабилизируется плотными контактами, которые образуются между клетками, расположенными на поверхности шара, и изолируют лежащие внутри клетки (рис. 3.25). Между клетками внутри шара возникают щелевые контакты, которые позволяют малым молекулам и ионам переходить из клетки в клетку. Клетки компактизированного зародыша делятся и образуют 16-клеточную морулу. Такая морула состоит из небольшого числа внутренних клеток, окруженных более многочисленными наружными клетками (Barlow et al.. 1972). Большая часть потомков наружных клеток становится клетками трофобласта (или трофэктодермы). Эта группа клеток не образует эмбриональных структур, а превращается в хорион, участвующий в образовании плаценты. Ткани плаценты обеспечивают получение плодом кислорода и питательных веществ от матери: секретируют гормоны, необходимые для того, чтобы материнская матка продолжала вынашивать плод: синтезируют регуляторы иммунного ответа, благодаря которым мать не отторгает зародыш, как это произошло бы с пересаженным органом. Однако клетки трофобласта неспособны образовать ни одной клетки самого зародыша. Они необходимы для имплантации зародыша в стенку матки (рис. 3.26). Зародыш формируется потомками внутренних клеток 16-клеточного зародыша, к которым иногда добавляется клетка, отделившаяся от трофобласта при переходе к 32-клеточной стадии (Pederson et al.. 1986; Fleming. 1987). Эти клетки образуют внутреннюю клеточную массу (ВКМ), которая и дает начало зародышу. Клетки ВКМ отличаются от клеток трофобласта не только по своему виду, но и по спектру белков, которые они синтезируют на этой ранней стадии. К стадии 64 клеток внутренняя клеточная масса и клетки трофобласта превращаются в полностью сформированные клеточные слои, ни один из которых не поставляет клеток другой группе ( Dyce et al., 1987). Таким образом, возникновение различий между бластомерами трофобласта и внутренней клеточной массы является первым процессом дифференцировки в развитии млекопитающих. Первоначально морула не имеет внутренней полости. Однако в процессе так называемой кавитации клетки трофобласта секретируют в морулу жидкость, что приводит к образованию полости бластоцисты. Внутренняя клеточная масса располагается на одной стороне стенки полого шара, образованного клетками трофобласта (рис 3.25 и 3.26). Эта структура называется бластоцистой, и ее образование является еще одной отличительной особенностью дробления млекопитающих. Компактизация создает условия, обеспечивающие первый шаг в процессе дифференцировки в развитии млекопитающих, а именно отделение трофобласта от внутренней клеточной массы. Как это происходит? Появляется все больше данных о том. что компактизация связана с явлениями, происходящими на клеточных поверхностях соседних бластомеров. Во-первых, до компактизации у каждого из восьми бластомеров наблюдаются далеко идущие изменения плазматической мембраны, известные под названием поляризации. Разные компоненты клеточной поверхности мигрируют в разные области клетки (Ziomck. Johnson. 1980). Это можно обнаружить, пометив определенные молекулы на клеточной поверхности флуоресцентными красителями. Мечение одним таким красителем, узнающим класс гликопротеинов, показывает, что на 4-клеточной стадии эти гликопротеины беспорядочно распределены по всей плазматической мембране (рис. 3.27. А). Однако на стадии незавершенного третьего деления меченые молекулы обнаруживаются преимущественно на полюсах бластомеров. наиболее удаленных от центра агрегата (рис. 3.27, Б). Это перемещение является, по-видимому, результатом межклеточных взаимодействий, так как оно наблюдается при выделении из зародыша двух связанных между собой бластомеров, но не бластомеров, изолированных поодиночке. Во-вторых, в процессе компактизации участвуют специфические белки клеточной поверхности. Клетки опухоли, называемой тератокарциномой, сходны с клетками внутренней клеточной массы. При инкубации 8-клеточных мышиных зародышей в антисыворотке к стволовым клеткам тератокарциномы компактизация подавляется (рис. 3.28) (Kemlerei al.. 1977; Johnson cl al.. 1979). Таким образом, в клетках тератокарциномы и в бластомерах 8-клеточного зародыша имеется молекула (или молекулы), которая необходима для того, чтобы произошла компактизация. Одной такой молекулой является увоморулин — гликопротеин с молекулярной массой 120 000 дальтон, который обнаруживается на плазматической мембране клеток этих двух типов. Антитела к молекуле увоморулина вызывают декомпактизацию морулы и подавляют прикрепление клеток тератокарциномы друг к другу (Hyafil el al., 1981; Рeуneras et al.. 1983). При осуществлении функции этого гликопротеина важную роль играет углеводная часть молекулы, поскольку туникамицин (вещество, подавляющее гликозилирование белков) также предотвращает компактизацию. В-третьих, плазматическая мембрана при компактизации может также изменяться вследствие реорганизации цитоскелета. На соседних клеточных поверхностях в результате образования актиновых микрофиламентов возникают микроворсинки, прикрепляющие клетки друг к другу. Именно на микроворсинках, по-видимому, функционирует увоморулин как медиатор межклеточной адгезии. Уплощение поверхностей соседних бластомеров в месте их контакта может вызываться укорочением микроворсинок путем деполимеризации актина (Pratt et al., 1982; Sutherland, Calarco-Gillam, 1983). Таким образом, представление, что причиной компактизации являются изменения архитектоники поверхности бластомеров, получает все больше подтверждений. Освобождение от прозрачной оболочки В то время, когда зародыш перемещается по яйцеводу по направлению к матке, бластоциста увеличивается в объеме. В плазматических мембранах клеток трофэктодермы имеется натриевый насос (Na+/К+-АТФаза), который переносит ионы натрия в центральную полость. Такое накопление ионов натрия вызывает поступление в полость воды осмотическим путем, в результате чего размеры полости бластоцисты увеличиваются (Borland. 1977; Wiley. 1984). В период перемещения зародыша большое значение имеет тот факт, что прозрачная оболочка предотвращает прилипание бластоцисты к стенкам яйцевода. Когда у человека такое прилипание происходит, наблюдается «трубная беременность». Это опасное явление, поскольку имплантация зародыша в яйцевод может вызвать угрожающее жизни кровотечение. Однако, когда зародыш достигает матки, он должен освободиться от прозрачной оболочки для того, чтобы прикрепиться к стенке матки. Бластоциста мыши освобождается от оболочки путем лизиса в ней небольшого отверстия, через которое она выдавливается при увеличении cвoего объема (рис. 3.31). Гистологические данные свидетельствуют о том, что одна из клеток трофобластической стенки (в части, не прилежащей к внутренней клеточной массе) образует вырост, который приходит в контакт с прозрачной оболочкой. На плазматической мембране этого выроста локализована трипсиноподобная протеаза, стрипсин, которая лизирует отверстие в фибриллярном матриксе оболочки (Perona. Wassarman. 1986). Освободившись от оболочки, бластоциста может вступить в непосредственный контакт с маткой. Здесь трофобласт будет секретировать другую трипсиноподобную протеазу, активатор плазминогена. Полагают, что этот расщепляющий белок фермент необходим для разрушения ткани матки, чтобы бластоциста могла погрузиться в ее стенку Гаметогенез и первичные половые клетки Гаметогенез - процесс формирования половых клеток, протекает в половых железах. Формирование мужских половых клеток назевается сперматогенезом, женских - овогенезом. Общим для этих процессов является смена четырех основных периодов. Период размножения первичных половых клеток гаметогониев, содержащих диплоидный набор хромосом. Период роста этих клеток заключается в накоплении массы цитоплазмы и питательных веществ, а также в удвоении ДНК. Клетки называются уже гаметоциты. Период созревания гамет, т.е. образование клеток с гаплоидным набором хромосом в результате мейотического деления. Период формирования зрелых гамет - образование оболочек у яйцеклетки и подвижности у сперматозоида. Центральным событием гаметогенеза является особая форма клеточного деления — мейоз. Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим делений, происходящих в периоде созревания. Удвоение ДНК для этих делений осуществляется однократно в периоде роста. Второе деление мейоза следует за первым практически сразу так, что наследственный материал не синтезируется в промежутке между ними. Из всех фаз наиболее продолжительна и сложна профаза 1. В ней различают 5 стадий. Лептотена - стадия длинных, тонких, слабо спирализованных хромосом. Зиготена - стадия конъюгации (сближения) гомологичных хромосом. Пахитена - стадия соединения гомологичных хромосом в пары - биваленты. Число бивалентов соответствует гаплоидному набору хромосом. На этой стадии видно, что каждая хромосома, входящая в бивалент, состоит из 2-х хроматид. В это время между гомологичными хромосомами в биваленте происходит обмен участками, происходит кроссниговер. Диплотена - стадия, когда гомологичные хромосомы начинают отталкиваться друг от друга, но в ряде участков, где происходит кроссинговер, они еще связаны. Диакинез - стадия, на которой хромосомы в биваленте максимально спирализованы, укорочены и утолщены. Непосредственно после диакинеза ядерная оболочка растворяется, в цитоплазме сформировано веретено деления. В метафазе 1 биваленты располагаются по экватору. К ним прикрепляются нити веретена. В анафазе 1 начинают расходиться к полюсам целые хромосомы из каждой пары. Этим первое мейотическое деление принципиально отличается от митоза. Деление заканчивается телофазой 1. Таким образом, во время первого мейотического деления происходит расхождение гомологичных хромосом. В каждой дочерней клетки уже содержится гаплоидное число хромосом, но содержание ДНК еще удвоено, т.к. каждая хромосома состоит еще из 2-х хроматид. Вслед за короткой интерфазой, во время которой синтез ДНК не происходит, клетки вступают во второе мейотическое деление. Эквационное деление протекает по типу митоза. В анафазу 2 к противоположным полюсам клетки расходятся хроматиды каждой хромосомы. Развитие половых клеток.  В стадии размножения диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называют сперматогониями и овогониями. Эти клетки осуществляют серию последовательных митотических делений, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи. Размножение овогоний приурочено главным образом к периоду эмбриогенеза. У человека в женском организме этот процесс наиболее интенсивно протекает в яичниках между 2-м и 5-м месяцами внутриутробного развития. К 7-му месяцу большая часть овоцитов входит в профазу I мейоза. Так как способом размножения клеток-предшественниц женских и мужских гамет является митоз, то овогоний и сперматогонии, как и все соматические клетки, характеризуются диплоидностью. В ходе митотического цикла их хромосомы имеют либо однонитчатую (после митоза и до завершения синтетического периода интерфазы), либо двунитчатую (постсинтетический период, профаза и метафаза митоза) структуру в зависимости от количества биспиралей ДНК. Если в одинарном, гаплоидном наборе число хромосом обозначить как п, а количество ДНК — как с, то генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2п2с до S-периода и 2n4c после него. На стадии роста происходит увеличение клеточных размеров и превращение мужских и женских половых клеток в сперматоциты и овоциты I порядка, причем последние достигают больших размеров, чем первые. Одна часть накапливаемых веществ представляет собой питательный материал (желток в овоцитах), другая — связана с последующими делениями. Важным событием этого периода является репликация ДНК при сохранении неизменным числа хромосом. Последние приобретают двунитчатую структуру, а генетическая формула сперматоцитов и овоцитов I порядка приобретает вид 2n4с. Основными событиями стадии созревания являются два последовательных деления: редукционное и эквационное, которые вместе составляют мейоз. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты II порядка (формула n2с), а после второго — сперматиды и зрелая яйцеклетка (пс). В результате делений на стадии созревания каждый сперматоцит I порядка дает четыре сперматиды, тогда как каждый овоцит I порядка — одну полноценную яйцеклетку и редукционные тельца, которые в размножении не участвуют. Благодаря этому в женской гамете концентрируется максимальное количество питательного материала — желтка. Процесс сперматогенеза завершается стадией формирования, или спермиогенеза. Ядра сперматид уплотняются вследствие сверхспирализации хромосом, которые становятся функционально инертными. Пластинчатый комплекс перемещается к одному из полюсов ядра, образуя акросомный аппарат, играющий большую роль в оплодотворении. Центриоли занимают место у противоположного полюса ядра, причем от одной из них отрастает жгутик, у основания которого в виде спирального чехлика концентрируются митохондрии. На этой стадии почти вся цитоплазма сперматиды отторгается, так что головка зрелого сперматозоида практически ее лишена. Имплантация |