Что необходимо для образования зиготы

Зигота: что это и значение термина. Строение клетки

По данным словарей, существительное «зигота» возникло от греческого zygon — «ярмо» или zygotos — «объединенный, удвоенный».

Значение термина

Зиготой называют клетку, образовавшуюся в результате слияния двух гамет (яйцеклетки и сперматозоида) и содержащую полный двойной набор хромосом. Термин введен немецким ученым-ботаником польского происхождения Эдуардом Страсбургером, который был первооткрывателем деления и слияния ядер. Понятие определяет любое оплодотворенное яйцо животного или растения, а у простейших организмов — продукт слияния изогамет или оплодотворенную макрогамету.

Зигота является начальной стадией развития эмбриона, длится этот этап не более 48 часов. Затем начинается разделение на дочерние клетки. У некоторых водорослей и грибов зигота покрывается плотной оболочкой и становится зигоспорой.

Первые деления осуществляются путем дробления: образующиеся клетки становятся все меньше на каждом этапе раздвоения, клеточного роста не происходит. Зигота тотипотентна, то есть способна, раздваиваясь, породить любой клеточный тип организма.

У наземных споровых и голосеменных растений зигота зарождается и развивается в женской клетке, называемой архегонией. Оплодотворение человека протекает в фаллопиевой трубе. Стадия до первого деления длится от 24 до 28 часов.

Строение зиготы

Оплодотворенная клетка становится одной из самых больших в организме. Диаметр человеческой зиготы составляет около 0,10–0,12 мм. Она прозрачна, шарообразна, покрыта гликопротеиновой оболочкой. Внутри располагаются два ядра, называемые пронуклеусами, образованные от гаплоидных ядер гамет. Женский пронуклеус несет материнские хромосомы, мужской — отцовские.

Гаплоидные ядра изначально расположены на расстоянии друг от друга, затем начинают сближение, в результате которого происходит объединение хромосом отца и матери в единый генотип эмбриона.

Источник

Зиготы – это. Определение, стадии развития

Зигота – это что такое? Данным биологическим термином обозначается клетка человека, животного или растения, которая возникает как результат процесса оплодотворения. Она содержит в себе двойной хромосомный набор, который является полным. Поэтому она носит название диплоидной. Подробнее о том, что это – зигота, и пойдет речь в сегодняшнем обзоре.

Слияние двух клеток

Для возникновения новой жизни необходимо ее зачатие, то есть возникновение беременности. Это процесс, который происходит в результате акта оплодотворения. Он дает начало развитию нового организма в материнском теле. Нередко зачатие рассматривается как начальная стадия жизни человека. А такая начальная стадия – это зигота и есть.

Для того чтобы образовалась зигота, необходимо слияние двух половых клеток: женской – яйцеклетки и мужской – сперматозоида. Зигота является первой стадией в жизни эмбриона. Эта стадия продолжается не больше двух суток. После этого начинается быстрое деление.

За свое свойство порождать любые другие клетки зигота названа тотипотентной. Этот термин был введен в 19-м веке немецким ботаником Эдуардом Страсбургером, который открыл деление ядер и их слияние при оплодотворении у растений.

С самого начала деления зигота начинает быстрое движение вдоль маточных труб. Сама она подвижностью не обладает. Способствует ее перемещению то, что мышечный слой трубы сокращается, а реснички ее эпителия движутся. А также происходит ток жидкости в капиллярах от конца маточной трубы в направлении матки. Это происходит до тех пор, пока зигота не внедрится внутрь матки. Там она закрепляется, и начинается новая стадия ее жизни в качестве эмбриона.

Миотическое деление

Процесс деления клеток у человека называется митозом, от древнегреческого «нить». Это деление не прямое, такой способ является наиболее распространенным в воспроизводстве клеток, имеющих ядра (эукариатических). Биологическое значение данного способа состоит в том, что хромосомы зиготы распределяются между дочерними ядрами строго одинаково. Тем самым обеспечивается образование идентичных в генетическом отношении дочерних клеток и сохранение преемственности ряда клеточных поколений.

Первое деление зиготы осуществляется приблизительно по прошествии 30 часов после того, как произошло оплодотворение. Это обусловлено сложным процессом подготовки к нему. В результате начального дробления зиготы образуются клетки под названием бластомеры. Деления на первой стадии называются делением дробления, так как при этом размер эмбриона в общей сложности не увеличивается. С каждым следующим делением размер дочерних клеток все более уменьшается. А в промежутки между делениями клеточный рост как таковой отсутствует.

Асинхронность дробления

На обеих стадиях – и образования зиготы, и ее дробления – размер человеческого эмбриона является одинаковым. Он составляет примерно 130 микрометров, что равняется 0,001 миллиметра. Как и у всех прочих млекопитающих, у человека дробление является равномерным и асинхронным.

А это значит, что деление дочерних клеток происходит не в одно и то же время. Поэтому в итоге человеческий эмбрион может состоять из клеток, число которых не совпадает со степенью числа 2. Тогда как у большинства животных, напротив, наблюдается синхронное дробление. Длительность периода дробления – около трех дней.

Схема дробления

Стадии развития зиготы можно отразить следующим образом:

Первоначальная однородность бластомеров

На первой стадии образования бластомеры у эмбриона человека являются идентичными. Это касается как их внешнего вида, так и детерминации, то есть перспектив развития зиготы на определенном этапе. Бластомеры никаким образом не взаимодействуют между собой. Вместе их удерживает блестящая оболочка. Если она по какой-нибудь причине повредится, то эмбрион просто рассыплется на обособленные группы клеток или на отдельные клетки.

Но существуют случаи, являющиеся весьма редкими, в которых происходит формирование двух и даже больше независимых друг от друга эмбрионов. При этом генетически они являются идентичными. Подобные эмбрионы дают начало двум или нескольким однояйцевым близнецам. Нужно отметить, что подобным образом однояйцевые близнецы рождаются примерно в одной трети случаев.

Дальнейшее развитие бластомеров

На четвертый день после образования зигота представляет собой эмбрион, который состоит примерно из 12-16 клеток. На этой стадии бластомеры становятся уже не однородными, а начинают дифференцироваться. Они образуют два слоя из клеток. Бластомеры, находящиеся снаружи, формируют собой субстанцию, называемую трофобластом. А немного позже те, что находятся внутри, образуют эмбриопласт.

Образование бластоциты

На пятый день, продолжая дробиться, эмбрион образует бластоциту. Эта стадия характерна лишь для млекопитающих, имеющих плаценту. Она представляет собой эмбриональный орган, который позволяет переносить материал между системами циркуляции матери и плода.

В состав бластоциты в начале ее развития входит около 30 клеток, а в конце – около 200. Это образование имеет форму полого шара, размер которого – от 130 до 200 микрометров. Этот шар сформирован из клеток, относящихся к трофобласту, а внутри него находится группа из клеток эмбриопласта. Она прикреплена к одной из стенок шара.

В редких случаях бластоцита может содержать два эмбриопласта. В результате подобный эмбрион дает начало однояйцевой двойне. Таким образом рождаются примерно две трети однояйцевых близнецов. Данная стадия развития эмбриона называется бластулой.

Имплантация в матку

Попадая в матку, эмбрион начинает внедряться в ее внутреннюю слизистую оболочку, которая носит название эндометрия, а также мукозного слоя. Он выстилает полость матки изнутри, имея большое число кровеносных сосудов.

Чтобы лучше контактировать с эндометрием, бластоцита избавляется от блестящей оболочки. Этот процесс носит наменование хэтчинга. После этого описанные выше клетки трофобласта (являющиеся поверхностным слоем бластоциты) выбрасывают похожие на пальцы отростки, чтобы погрузиться в эндометрий. При этом они тесно взаимодействуют с богатым питательным секретом, находящимся в его железах на химическом и физическом уровне.

Таким образом, зигота – это начало зачатия, которое часто интерпретируется как начало жизни каждого человека. Подобная точка зрения иногда вытекает из определенных религиозных представлений. Тем не менее результаты социологических опросов свидетельствуют о том, что не только верующие люди разделяют такое мнение.

Так, опрос, проведенный в 2012 году, показал, что среди верующих с ним согласны более двух третей опрошенных, а среди атеистов – больше половины. Что касается российских женщин, то большинство из них (74 %) думают именно так, а среди мужчин к этому склоняется 50 %.

Источник

Зигота

Процесс зарождения очень сложен и начинается он с момента оплодотворения яйцеклетки и образования зиготы. Большинство людей, не имеют представления, как на самом деле протекает данный процесс. Определение, что такое зигота, имеется во многих учебниках по биологии, но не всегда это объяснение звучит понятно для людей, не имеющих медицинского образования.

Эта клетка является единственной клеткой, которая способна переродится в любую другую специализированную клетку организма. Зигота образуется в процессе объединения в единое целое двух родительских половых клеток — гамет. Получается что зигота — это самая первая клетка будущего плода.

Оплодотворение

Процесс оплодотворения является одним из этапов размножения у всех организмов, разделенных по половому признаку. Природа разделила на два пола не только человека. Точно так же она поступила с животными и некоторыми видами растений и грибов.

По мнению ученых, такой подход к проблеме размножения позволил значительно разнообразить наследуемые потомством признаки. Половые клетки образуются в специальных органах мужского и женского организма. Все соматические клетки в организме имеют двойной набор хромосом, и лишь гаметы содержат одиночный набор. Соматические клетки не могут создать новой жизни, они имеют в своём наборе двадцать три пары хромосом. Половые клетки имеют половинный набор. Каждая клетка несёт свой набор хромосом, объединяясь, они, образуют новый организм с совершенно новыми признаками.

Новая клетка является уникальной, и она имеет уже двойной набор хромосом. Половина хромосом принадлежит отцу, а вторая матери. Поэтому новый организм будет нести признаки, доставшиеся ему в наследство и от отца и от матери.

Пол будущего ребёнка определяется набором хромосом яйцеклетки. Она имеет только Х хромосомы, между тем как сперматозоиды несут в себе как Y так и Х хромосомы.

Сперматозоид имеет такое специфическое строение, которое позволяет ему проникать через оболочку яйцеклетки. Сперматозоид растворяет оболочку, но сделать самостоятельно одна клетка не может, поэтому к процессу подключается сразу несколько клеток, но яйцеклетки проникает лишь один. После того как спермий проникает внутрь яйцеклетки, её оболочка становится непроницаемой, пройти через неё остальные сперматозоиды не могут.

Деление

Оплодотворение может быть осуществлено как естественным путем, так и искусственно. После этого яйцеклетка превращается в зиготу. Этой клетке необходимо тридцать часов для того чтобы приступить к процессу деления. Все это время зигота находится в состоянии покоя. У некоторых животных и растений этот период затягивается надолго.

В итоге после разделения зиготы получается две клетки разного размера. Одна клетка даёт начало всем тканям плода, вторая клетка, делясь дальше, образует плаценту. Интересным моментом в росте этой клетки является то, что она при первых делениях пропускает стадию роста. В итоге размер последующих клеток меньше, чем предыдущих.

Деление зиготы называется митотическим, оно происходит в момент её продвижения к матке. В отличие от сперматозоида, яйцеклетка является неподвижной, заставляет её двигаться специальный гормон — прогестерон. Имплантация зиготы происходит примерно на седьмой день от зачатия. Каждая такая клетка имеет своё ядро.

Какой набор хромосом имеет зигота? Внутри ядра находится полный набор хромосом. Зигота человека содержит всё те же двадцать три пары хромосом. Если посмотреть на плодное яйцо, то оно на этой стадии напоминает ягоду шелковицы.

Следующее дробление зиготы начинается через десять часов после первого. Делясь, она переходит на новый этап развития. Основная задача зиготы проникнуть в полость матки. Из зиготы развивается морула. Далее морула превращается в бластулу, которая уже является однослойным зародышем. Далее развиваясь, клетка превращается в трёхслойный зародыш — гаструлу. Из этих клеток в последующем разовьются все ткани будущего плода.

Если оплодотворение происходит искусственным путём, то подсаживаемая в матку зигота должна иметь от шести до десяти клеток. Оплодотворенную яйцеклетку помещают в питательную среду. Причем при процедуре ЭКО оплодотворяется сразу несколько яйцеклеток и отслеживается их развитие.

Не всегда развитие зиготы проходит идеально. Клетки, в которых процесс проходит с нарушениями, сразу отбраковываются. В стадии морулы бывшая зигота имеет уже шестнадцать клеток. В матке деление клеток продолжается.

Весь процесс превращения зиготы в полноценного ребёнка растянется на девять месяцев. Повлиять на развитие зиготы неблагоприятным образом может употребление алкоголя, курение, а так же работа во вредных условиях. Под их влиянием зигота подвергается мутациям. Измениться может как отдельный участок хромосомы, так и вся хромосома.

Источник

Зигота

Зигота — это первая стадия жизни эмбриона и длится она не более двух суток. Зигота начинает очень быстро делиться и перемещается по маточным трубам, пока не попадет внутрь матки. Внутри матки зигота закрепляется.

Связанные понятия

Гаметы, или половые клетки, — репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие, в частности, в половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Гетерогамия (от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и γάμος — «брак»), анизогамия (от др.-греч. ἄνισος — «неравный» и γάμος) — форма полового процесса, при котором сливаются две морфологически разные (по форме) гаметы. При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские и обладают разным типом спаривания. У многих организмов различается меньшая по размеру микрогамета, которая считается мужской, и большая, менее активно двигающаяся — женская. Характерна для различных зелёных водорослей, мхов.

Зооспо́ра (др.-греч. ζῷον — животное и σπορά — посев, семя), или зоогони́дий, или бродя́жка — стадия жизненного цикла многих водорослей и некоторых низших грибов. Представляют собой жгутиконосцев, перемещающихся в жидкой среде с помощью биения одного или нескольких жгутиков. Многие водоросли на этой стадии обладают хроматофором, стигмой и сократительными вакуолями. Зооспоры некоторых желто-зелёных водорослей обладают многочисленными ядрами и несколькими парами жгутиков (синзооспоры).

Соматические клетки (др.-греч. σῶμα — тело) — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.

Плодовая мушка Drosophila melanogaster была введена в качестве модельного организма в генетические эксперименты Томасом Морганом в 1909 году и до настоящего времени является одним из самых любимых модельных организмов среди исследователей, изучающих эмбриональное развитие животных. Малый размер, быстрая смена поколений, высокая плодовитость, прозрачность эмбрионов — делают дрозофилу идеальным объектом для генетических исследований.

Источник

Оплодотворение и образование зиготы

Цель: изучить стадии процесса оплодотворения и образования зиготы.

¨ Задание:

1. Прочитайте статью «Оплодотворение и образование зиготы». Укажите в таблице 16 фазы оплодотворения, отметив знаком «+» факторы, обуславливающие их.

Оплодотворение и образование зиготы

В процессе оплодотворения различают три фазы: 1) дистантное взаимодействие и сближение гамет; 2) контактное взаимодействие и активизация яйцеклетки; 3) вхождение сперматозоида в яйцо и последующее слияние — сингамия.

Первая фаза — дистантное взаимодействие — обеспечивается хемотаксисом — совокупностью специфических факторов, повышающих вероятность столкновения половых клеток. Важную роль в этом играют гормоны, вырабатываемые половыми клетками.

В механизме капацитации большое значение принадлежит гормональным факторам, прежде всего прогестерону (гормон желтого тела), активизирующему секрецию железистых клеток яйцеводов. Во время капацитации происходят связывание холестерина цитолеммы спермия альбуминами женских половых путей и обнажение рецепторов половых клеток. Оплодотворение происходит в ампулярной части яйцевода. Оплодотворению предшествует осеменение — взаимодействие и сближение гамет (дистантное взаимодействие), обусловленное хемотаксисом.

Вторая фаза оплодотворения — контактное взаимодействие, во время которого сперматозоиды вращают яйцеклетку. Многочисленные спермин приближаются к яйцеклетке и вступают в контакт с ее оболочкой. Яйцеклетка начинает совершать вращательные движения вокруг своей оси. Эти движения обусловлены влиянием биения жгутиков сперматозоидов. В процессе взаимодействия мужской и женской половых клеток в спермиях происходит акросомальная реакция. Она заключается в слиянии наружной мембраны акросомы с передними 2/3 плазмолеммы спермия. Затем в области слияния мембраны разрываются, и ферменты акросомы выходят в окружающую среду.

Инициация второйфазы оплодотворения происходит под влиянием сульфатированных полисахаридов блестящей зоны, которые вызывают поступление ионов кальция и натрия в головку спермия, замещение ими ионов калия и водорода и разрыв мембраны акросомы. Прикрепление спермия к яйцеклетке происходит под влиянием углеводной группы фракции гликопротеинов прозрачной зоны яйцеклетки. Рецепторы спермия для прозрачной зоны представляют собой фермент гликозилтрансферазу, находящийся на поверхности акросомы головки, который «узнает» сахар N-ацетилглюкозамин — рецептор женской половой клетки. Плазматические мембраны в месте контакта половых клеток сливаются, и происходит плазмогамия — объединение цитоплазм обеих гамет.

Сперматозоиды при контакте с яйцеклеткой могут связывать десятки тысяч молекул гликопротеида Zp3. При этом отмечается запуск акросомальной реакции. Акросомальная реакция характеризуется повышением проницаемости плазмолеммы спермия к ионам Са2+, деполяризацией ее, что способствует слиянию плазмолеммы с передней мембраной акросомы. Блестящая зона оказывается в непосредственном контакте с акросомальными ферментами. Ферменты разрушают блестящую зону, спермин проходит через нее и входит в перивителлиновое пространство, расположенное между блестящей зоной и плазмолеммой яйцеклетки. Через несколько секунд изменяются свойства плазмолеммы яйцеклетки, и начинается кортикальная реакция, а через несколько минут изменяются свойства блестящей зоны — Zp (зонная реакция).

У млекопитающих при оплодотворении в яйцеклетку проникает лишь один сперматозоид. Такое явление называется моноспермией. Оплодотворению способствуют сотни других принимающих участие в осеменении сперматозоидов. Ферменты, выделяемые из акросом, — спермолизины (трипсин, гиалуронидаза) разрушают лучистый венец, расщепляют гликозаминогликаны прозрачной зоны яйцеклетки. Отделяющиеся фолликулярные клетки склеиваются в конгломерат, который вслед за яйцеклеткой перемещается по трубе благодаря мерцанию ресничек эпителиальных клеток слизистой оболочки.

Третья фаза. В ооплазму проникают головка и промежуточная часть хвостового отдела. После вхождения сперматозоида в яйцеклетку на периферии ооплазмы происходит уплотнение ее (зонная реакция) и образуется оболочка оплодотворения. Кортикальная реакция — слияние плазмолеммы яйцеклетки с мембранами кортикальных гранул, в результате чего содержимое из гранул выходит в перивителлиновое пространство и воздействует на молекулы гликопротеидов блестящей зоны. Вследствие этой зонной реакции молекулы Zp3 модифицируются и утрачивают способность быть рецепторами спермиев. Образуется оболочка оплодотворения, препятствующая полиспермии — проникновению других спермиев. Механизм кортикальной реакции включает приток ионов натрия через участок мембраны сперматозоида, встроенный в поверхность яйцеклетки после завершения акросомальной реакции.

В результате отрицательный мембранный потенциал клетки становится слабоположительным. Приток ионов натрия обусловливает высвобождение ионов кальция из внутриклеточных депо и увеличение его содержания в гиалоплазме яйцеклетки. Вслед за этим начинается экзоцитоз кортикальных гранул. Высвобождающиеся из них протеолитические ферменты разрывают связи между блестящей зоной и плазмолеммой яйцеклетки, а также между спермиями и прозрачной зоной. Кроме того, выделяется гликопротеид, связывающий воду и привлекающий ее в пространство между плазмолеммой и блестящей зоной. Вследствие этого формируется перивителлиновое пространство. Наконец, выделяется фактор, способствующий затвердению прозрачной зоны и образованию из нее оболочки оплодотворения. Благодаря механизмам предотвращения полиспермии только одно гаплоидное ядро сперматозоида получает возможность слиться с одним гаплоидным ядром яйцеклетки, что приводит к восстановлению характерного для всех клеток диплоидного набора. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку через несколько минут значительно усиливает процессы внутриклеточного обмена, что связано с активизацией ферментативных ее систем. Взаимодействие сперматозоидов с яйцеклеткой может быть заблокировано при помощи антител против веществ, входящих в прозрачную зону. На этом основании изыскиваются способы иммунологической контрацепции.

После сближения женского и мужского пронуклеусов, образуется зигота — одноклеточный зародыш. Уже на стадии зиготы выявляются презумптивные зоны как источники развития соответствующих участков бластулы, из которых в дальнейшем формируются зародышевые листки.

2. Зарисуйте схему процесса взаимодействия гамет при оплодотворении (Рис.96).

Рис. 96. Взаимодействие гамет при оплодотворении:

1 — сперматозоид и его рецепторы на головке; 2 — отделение углеводов с поверхности головки при капацитации; 3 — связывание рецепторов сперматозоида с NAГ-рецепторами яйцеклетки (N-ацетил-глюкозамин-рецептор, заключенный в Zp3); 4 — Zp3 (третья фракция блестящей зоны); 5 — цитолемма яйцеклетки; ГГI, ГГII — гиногамоны; АГI, АГII — андрогамоны.

3. Зарисуйте процесс оплодотворения (по Вассерману) (Рис.97).

Рис. 97. Оплодотворение (по Вассерману с изменениями).1, 2, 3, 4 — стадии акросомной реакции; 5 — zona pellucida (блестящая зона); 6 — перивителлиновое пространство; 7 — плазматическая мембрана; 8 — кортикальная гранула; 8а — кортикальная реакция; 9 — вхождение спермия в яйцеклетку; 10 — зонная реакция.

4. Зарисуйте схему фаз оплодотворения и начала дробления (Рис.98).

Рис. 98. Фазы оплодотворения и начало дробления (схема):

1 — ооплазма; 1а — кортикальные гранулы; 2 — ядро; 3 — блестящая зона; 4 — фолликулярный эпителий; 5 — спермин; 6 — редукционные тельца; 7 — митотическое деление ооцита; 8 — бугорок оплодотворения; 9 — оболочка оплодотворения; 10 — женский пронуклеус; 11 — мужской пронуклеус; 12 — синкарион; 13 — первое митотическое деление зиготы; 14 — бластомеры.

5. Зарисуйте микрофотографию зиготы человека в стадии сближения мужского и женского ядер (пронуклеусов) (Рис.99).

Рис. 99. Зигота человека в стадии сближения мужского и женского ядер (пронуклеусов) (по Б.П. Хватову): 1 — женское ядро; 2 — мужское ядро

Рассмотрите микропрепараты:

а) «Оплодотворение яйцеклетки лошадиной аскариды (окраска гематоксилином)» (Атлас, фото 48). На малом увеличении найти отдельно лежащие яйцеклетки, между которыми расположены конусовидной формы (без жгутика) сперматозоиды.

При большом увеличении рассмотреть и зарисовать:

— яйцеклетку в момент внедрения спермия, когда происходит взаимодействие мембран клеток;

— яйцеклетку с внедрившимся сперматозоидом, ядро которого располагается в цитоплазме яйца и имеет вид треугольного тельца с расплывчатыми контурами;

б) «Оплодотворенная яйцеклетка млекопитающего с 2 пронуклеусами (окраска эозином)» (Атлас, фото 49).

Источник