Курс лекций в ворде, страница 4

1) Диакинез профазы I. Губки, плоские, круглые, кольчатые черви, моллюски, щетинкочелюстные, лиса, собака и лошадь.

2) Метафаза I - губки, немертины, кольчатые черви, моллюски, почти все насекомые.

3) Метафаза II – почти все хордовые. (У летучих мышей – анафаза II).

В состоянии метафазы II яйцеклетку удерживает белковый комплекс MPF, деградацию которого предотвращает циклин В. А его защищает от деградации pp39mos.

Поведение пронуклеусов и центриолей при оплодотворении.

Ионы кальция, попавшие в цитоплазму при активации яйцеклетки, активируют протеазу кальпин II. Последний инактивирует pp39mos, запускается обратный каскад, который выводит яйцеклетку из блока мейоза. Образуется зрелый женский пронуклеус.

При попадании в яйцеклетку сперматозоид разворачивается шейкой по ходу дальнейшего движения. Т.о., проксимальная центриоль (в яйцеклетку попадает чаще всего только она) занимает положение перед еще компактизированным ядром. На ней происходит сборка микротрубочек, что обеспечивает движение мужского ядра. В ядре, тем временем, лизируется ядерная оболочка, что предоставляет контакт между цитоплазмой яйцеклетки и хроматином. Под действием факторов цитоплазмы происходит замена протаминов на гистоны, что приводит к деконденсации хроматина. Теперь ядро называется мужским пронуклеусом.

Пронуклеусы сближаются, совершая «танец пронуклеусов». Сначала мужской пронуклеус движется внутрь яйца перепендикулярно поверхности – это «дорожка проникновения». Затем оба пронуклеуса движутся по «дорожке копуляции».

Синтез ДНК в пронуклеусах. Кариогамия.

Кариогамия – объединение хромосомных наборов пронуклеусов. Происходит только после завершения делений созревания яйцеклеткой.

При кариогамии или незадолго перед ней происходит репликация ДНК. Каждый пронуклеус – n2c. Кариогамия переходит непосредственно в первое деление зиготы. Центриоли веретена этого деления могут быть обе от сперматозоида, у некоторых видов – одна от матери, вторая от отца.

У животных, сперматозоид которых проникает в зрелую яйцеклетку, после кариогамии образуется интерфазное ядро зиготы. У остальных хромосомы выстраиваются в метафазную пластинку первого деления.

Определение пола при оплодотворении.

Определение пола при оплодотворении осуществляется на основании тех половых хромосом, которые достались зиготе и будущему организму от яйцеклетки и сперматозоида.

В таком случае есть два варианта определения пола:

1)в диплоидном наборе XX – ж,

XY (в редких случаях XO) – м.

То есть женский пол гомогаметен, мужской – гетерогаметен. Такое определение пола встречается у большинства млеков, амфибий, у нематод. моллюсков. иглокожих, большинства членистоногих.

2)У других видов гетерогаметен женский пол (ZW), гомогаметен мужской (ZZ). Птицы, пресмыкающиеся, тутовый шелкопряд.

Пол также может определяться не фактическим наличием Y-хромосомы, а соотношением X:аутосомы (у дрозофил). Чем больше Х, тем больше организм приобретает фенотип самки. Y хромосома на определение пола не влияет, но самцы без нее стерильны.

При оплодотворении осуществляется только хромосомное определение пола, тогда как существуют еще и генный (при различных мутациях гена SRY, например – при делеции участка с ним появляются XY женщины, при переносе на X или аутосому – ХХ мужчины) и геномный механизмы (у пчел), и некоторые другие.

Ооплазматическая сегрегация в разных типах яиц, ее морфогенетическая роль. Цитологические механизмы определения сагиттальной плоскости в яйцеклетке амфибий.

После проникновения сперматозоида начинаются процессы расслоения, отмешивания различных составных частей цитоплазмы яйцеклетки (ооплазмы) – ооплазматическая сегрегация.

Намечается радиальная (относительно анимально-вегетативной оси) симметрия.

У амфибий желтый (где вошел сперматозоид) и серый серпы. Через их середину проходит сагиттальная плоскость симметрии.

Искусственный и естественный партеногенез. Гиногенез. Андрогенез. Теоретический интерес и практическое применение этих явлений.

Развитие яйцеклетки без сперматозоида.

Стимулируется различными факторами: к-та/ температура и т. п. Которые похожи на реакции активации, идущие после контакта со сперм-ом. Обычно получаются диплоидные организмы.

Гиногенез: сперматозоид активирует яйцеклетку, но его ядро не участвует.

Андрогенез – развитие на базе мужского ядра и мужского пронуклеуса.

4. Дробление

Общая характеристика процесса дробления. Его биологический смысл. Особенности

клеточного цикла при дроблении.

Дробление начинается после оплодотворения и активации. Организм становится многоклеточным. Дробление – ряд непрерывно следующих друг за другом митотических делений, но рост отсутствует. Образуется полость внутри – бластоцель. Положение частей цитоплазмы не меняется, но они попадают в разные бластомеры. Ядерно-плазменное отношение в начале дробления достигает уровня, характерного для обычных соматических клеток.

Особенности клеточного цикла: 1. синтез ДНК начинается уже в пронуклеусах (все факторы инициации синтеза и репликации (полимеразы, гистоны и др) уже есть в яйце с оогенеза). 2. Клеточные циклы укорочены за счет G1 и G2 периодов (опять же потому, что все нужные продукты есть в яйце). 3. S период укорочен за счет полирепликонности клеток эукариот – каждый репликон может реплицироваться автономно.

Особенности синтетических процессов при дроблении. Моменты включения материнских и отцовских генов.

Переход к дроблению осуществляется активацией МРF. (протеаза кальпин II активируется высвобожденным при оплодотворении Ca2+, инактивирует цитостатин, блокировавший деградацию циклина В -> клетка входит в цикл деления дробления). Цикл двухфазный (M и S): в М активна МРF, состоящая из циклина В и cdc2. Белки, обеспечивающие деградацию и синтез циклина, транскрибированы еще в оогенезе. После того, как запасы расходуются, начинается их синтез в бластомерах => включаются материнские и отцовские гены, появляются G1 и G2, бластомеры начинают расти. Момент включения собственного генома связан с достижением определенного ядерно-плазменного отношения. Утрачивается синхронность делений. Регуляция цикла усложняется (циклины ABDE, киназы). Транскрибируется также новая иРНК, часть которой понадобится при гаструляции.

Пространственная организация дробления. Значение количества и распределения желтка.

Цитотомия осуществляется с помощью двух механизмов: 1. образование кольца из сократимых микрофиламентов 2. встраивание запасенных предшественников цитоплазмы. Кольцо образуется в кортикальном слое клетки, в плоскости, перпендикулярной прямой, соединяющей клеточные центры. Процесс деления цитоплазмы начинает первый способ, а заканчивает второй. У маложелтковых клеток ярче выражен первый способ, у многожелтковых – второй.

Правила Сакса - Гертвига.

Гертвиг: 1) ядро стремится занять центр активной цитоплазмы

2) активная ось веретена обычно совпадает с направлением наибольшей протяженности цитоплазмы, а деление обычно разделяет плазму по центру перпендикулярно длинной оси

(Сакс: 1) клетки имеют тенденцию делиться на равные дочерние

2) каждая новая борозда обычно врезается под прямым углом к предыдущей)

Принято считать, что характер дробления зависит от типа яйцеклетки.

(Классификация яйцеклеток

1. По количеству желтка

* Полилецитальные — содержат большое количество желтка (членистоногие, рыбы, кроме осетровых, рептилии, птицы).

* Мезолецитальные — содержат среднее количество желтка (осетровые рыбы, амфибии).

* Олиголецитальные — содержат мало желтка (моллюски, иглокожие).

* Алецитальные — не содержат желтка (млекопитающие, человек).

2. По распределению желтка по объему яйца

* 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).

* Гомо (изо)- лецитальные — желток распределён равномерно. Сюда относятся олиголецитальные ядра (моллюски, иглокожие, млекопитающие).

* Центролецитальные — желток расположен в центре яйцеклетки. Сюда относятся некоторые полилецитальные яйца (членистоногие). 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.)

Основные закономерности спирального дробления.

Спиральное дробление – прогрессивное нарушение симметрии дробящегося яйца в результате спирального смещения завершающих деление бластомеров относительно друг друга. (характерно для первичноротых животных).

При этом типе дробления бластомеры, образовавшиеся в результате экваториальных делений, не располагаются один над другим: бластомеры верхнего ряда, как бы вклиниваются между бластомерами нижнего ряда. При спиральном дроблении веретена дроблений после третьего дробления направлены косо. Борозды дроблений проходят под углом в 45° к меридиану и экватору; следующие борозды проходят под прямым углом к предыдущим и, значит, опять-таки под углом в 45° к экватору. Такая ситуация создается благодаря тому, что в анафазе каждого деления дробления два дочерних бластомера отклоняются от оси веретена в противоположные стороны. После первых двух дроблений образуются четыре бластомера, которые называются основным квартетом и обозначаются А, В, С и D (затем – a, b, c, d итд).

Значение взаимодействия бластомеров для пространственной организации голобластического дробления.

Закономерность голобластического дробления – перпендикулярность первых трех борозд деления.

Расположение образующихся из зиготы бластомеров в пространстве друг относительно друга послужило основанием для определения типов дробления, исходя из расположения бластомеров. Выделяют радиальное (ланцетник), спиральное (моллюски), билатеральное, или двусторонне-симметричное (круглые черви), бисимметричное, или двусимметричное (гребневики), и анархичное (плоские черви) дробления. При радиальном дроблении борозды деления (митотические веретена) ориентированы параллельно или перпендикулярно анимально-вегетативной оси яйцеклетки. Через такую бластулу проходит несколько плоскостей (осей) симметрии. Спиральное дробление отличается нарушением такого соответствия (борозды деления располагаются наклонно к анимально-вегетативной оси), и дочерние бластомеры располагаются как бы по спирали. Образующаяся при спиральном дроблении бластула (стереобластула) не имеет ни полости, ни даже одной плоскости симметрии. Билатеральное дробление характеризуется наличием в формирующейся бластуле одной оси (плоскости) симметрии. При бисимметричном дроблении формирующаяся бластула имеет две оси (плоскости) симметрии. Анархичное деление резко выделяется от описанных выше неупорядоченным расположением бластомеров и отсутствием оси (плоскости) симметрии.

Ооплазматическая сегрегация при дроблении.

У многих беспозвоночных разные бластомеры дают начало строго определенным зачаткам. Видимо, это обусловлено ооплазматической сегрегацией при дроблении и взаимодействиями между бластомерами.

Движения цитоплазмы хорошо заметны в тех случаях, когда разные участки цитоплазмы содержат разноцветные гранулы (желток, темный пигмент и др.). Например, у гребневиков по периферии яйцеклетки располагается зеленая цитоплазма (до стадии 8 бластомеров). После деления становятся неравномерными: крупные бластомеры отпочковывают от себя микромеры, которые целиком состоят из зеленой эктоплазмы. Микро- и макромеры резко отличаются по своей будущей судьбе и не способны ее изменить.

При спиральном дроблении (например, кольчатые черви и моллюски) на вегетативном полюсе есть полярная плазма. После 3 деления она вся попадает в один бластомер (1D, вегетативное полушарие, спинная сторона). Позже она большей частью попадает в 2d и 4d, из которых развивается большая часть эктодермы и целомическая мезодерма. Те, при удалении полярной плазмы, возникают личинки, лишенные мезодермы и некоторых эктодермальных закладок.

Регуляционные способности бластомеров у зародышей различных систематических групп (кишечнополостные, моллюски, асцидии, иглокожие, амфибии).