Цитогенетические механизмы оплодотворения. Механизм оплодотворения и зачатия, его этапы

Оплодотворение - соединение двух гамет, в результате чего образуется оплодотворенное яйцо - зигота - начальная стадия развития нового организма.

Зигота содержит материнскую и отцовскую гаметы. В зиготе возрастает ядерно-плазменное соотношение. Резко усиливаются обменные процессы. Зигота способна к дальнейшему развитию.

Сущность оплодотворения состоит во внесении сперматозоидом отцовских хромосом. Сперматозоид оказывает стимулирующее влияние, вызывающее начало развития яйцеклетки.

Оплодотворению предшествует осеменение, обеспечивающее встречу мужских и женских гамет. Осеменение может быть наружным и внутренним.

Оплодотворение может произойти лишь при определенной концентрации сперматозоидов в семенной жидкости. Обычно в 1 мл семенной жидкости мужчины содержится около 350 млн. сперматозоидов.

Искусственное осеменение и оплодотворение в пробирке с последующей трансплантацией позволило женщинам, которые ранее не могли иметь детей, испытать счастье материнства.

После осеменения происходит оплодотворение

Яйцеклетки животных и растений выделяют в окружающую среду вещества, активирующие сперматозоиды. Сперматозоиды двигаются по направлению к яйцеклетке. Вещества, выделяемые яйцеклеткой, вызывают склеивание сперматозоидов, что способствует удержанию их вблизи яйцеклетки. К яйцеклетке подходит множество сперматозоидов, но проникает один. Проникновению сперматозоида в яйцеклетку способствуют ферменты - гиалуронидаза и др. Ферменты выделяются акросомой. Оболочка яйцеклетки растворяется, и через отверстие в ней сперматозоид проникает в яйцеклетку. На поверхности яйца образуется оболочка оплодотворения, которая защищает яйцо от проникновения других сперматозоидов. Между этой оболочкой и поверхностью яйца есть свободное пространство, заполненное жидкостью.

Проникновение сперматозоида способствует завершению второго деления мейоза, и овоцит 2-го порядка становится зрелым яйцом. В яйце усиливается метаболическая активность, увеличивается потребление кислорода и происходит интенсивный синтез белка.

Ядра сперматозоида и яйцеклетки сближаются, их мембраны растворяются. Ядра сливаются и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Это самое основное в процессе оплодотворения. Оплодотворенное яйцо называют зиготой. Зигота способна к дальнейшему развитию.

При оплодотворении сперматозоид вносит свой хромосомный материал в яйцеклетку и оказывает стимулирующее влияние, вызывая развитие организма.

Таким образом, важнейшие этапы процесса оплодотворения включают:1.Проникновение сперматозоида в яйцеклетку;2.Активацию в ядре метаболических процессов;

3. ядер яйцеклетки и сперматозоида и восстановление диплоидного набора хромосом.

37.Ранние этапы развития зародыша. Бластула. Гаструла.

ДРОБЛЕНИЕ

В результате оплодотворения образуется зигота, которая начинает дробиться. Дробление сопровождается митотическим делением. Нет роста клеток, и объем зародыша не изменяется. Это происходит потому, что между делениями в короткой интерфазе отсутствует постмитотический период, а синтез ДНК начинается в телофазе предшествующего митотического деления. Клетки, образующиеся в процессе дробления, называются бластомерами, а зародыш -бластулой.

Типы дробления зависят от количества и распределения желтка в яйцеклетках. Дробление может быть:

полным равномерным;

полным неравномерным;

неполным дискоидальным;

неполным поверхностным.

Полное равномерное дробление характерно для изолецитальных яиц

Борозда дробления проходит по меридиану, образуя два бластомера. Затем снова делится ядро, и на поверхности зародыша появляется вторая борозда дробления, идущая по меридиану перпендикулярно первой. Образуются четыре бластомера. Третья борозда проходит по экватору и делит его на восемь частей. Затем происходит чередование меридионального и экваториального дроблений. Число бластомеров увеличивается. Зародыш на стадии 32 бластомеров называют морулой. Дробление продолжается до образования зародыша, похожего на пузырек, стенки которого образованы одним слоем клеток, называемом бластодермой. Бластомеры расходятся от центра зародыша, образуя полость, которая называется первичной или бластоцелью. Бластомеры имеют одинаковые размеры. В результате такого дробления образуется целобластула

ГАСТРУЛЯЦИЯ

По окончании периода дробления у многоклеточных животных начинается период образования зародышевых листков - гаструляция. Гаструляция связана с перемещением эмбрионального материала. Сначала образуется ранняя гаструла, имеющая два зародышевых листка (эктодерму и энтодерму), затем поздняя гаструла, когда формируется третий зародышевый листок - мезодерма. Образующийся зародыш называют гаструлой.

Образование ранней гаструлы происходит следующим образом:

иммиграцией (выселением клеток), как у кишечнополостных;

инвагинацией (впячиванием), как у ланцетника;

эпиболией (обрастанием), как у лягушки;

деляминацией (расщеплением), как у некоторых кишечнополостных.

При иммиграции (выселении) часть клеток бластодермы с поверхности зародыша уходит в бластоцель. Образуется наружный слой - эктодерма и внутренний - энтодерма. Бластоцель заполнена клетками. Такой способ образования гаструлы характерен для кишечнополостных.

Для ланцетника характерно образование гаструлы путем инвагинации (впячивания). При инвагинации определенный участок бластодермы (вегетативный полюс) прогибается внутрь и достигает анимального полюса. Образуется двухслойный зародыш - гаструла. Наружный слой клеток называют эктодермой, внутренний - энтодермой. Энтодерма выстилает полость первичной кишки (гастроцель). Отверстие, при помощи которого полость сообщается с внешней средой, называется первичным ртом - бластопором. У первичноротых животных (черви, моллюски, членистоногие) он превращается в ротовое отверстие. У вторичноротых - в анальное отверстие, а рот образуется на противоположном конце тела (хордовые).

Эпиболия (обрастание) характерна для животных, развивающихся из телолецитальных яиц. Образование гаструлы идет за счет быстрого деления микромеров, которые обрастают вегетативный полюс. Макромеры оказываются внутри зародыша. Образование бластопора не происходит и нет гастроцели.

Эпиболия характерна для амфибий.

Деляминация (расслоение) встречается у кишечнополостных, бластула которых похожа на морулу. Клетки бластодермы делятся на наружный и внутренний слои. Наружный слой образует эктодерму, внутренний - энтодерму.

У всех многоклеточных, кроме губок и кишечнополостных, образуется третий зародышевой листок - мезодерма. Формирование мезодермы происходит двумя способами:Телобластическим;Энтероцельным.

Телобластический способ характерен для первичноротых. На границе между эктодермой и энтодермой по бокам от бластопора клетки -- телобласты - начинают делиться и дают начало мезодерме.

Энтероцельный способ характерен для вторичноротых. Клетки, формирущие мезодерму, обособляются в виде карманов первичной кишки. Полости карманов превращаются в целом. Мезодерма делится на отдельные участки - сомиты, из которых образуются определенные ткани и органы.

Как известно, после достижения половой зрелости у каждой девушки, а затем женщины один раз в месяц происходит . Это довольно-таки сложный физиологический процесс, в ходе которого зрелая яйцеклетка выходит из яичника в маточную трубу. Именно в ней и происходит оплодотворение.

Особенности овуляции

Слияние сперматозоидов с яйцеклеткой происходит в течение двенадцати часов после того, как она выходит в маточную трубу. Время овуляции рассчитать несложно, и одним из самых достоверных методов его определения является , то есть температуры в прямой кишке. Эта процедура должна ежедневно проводиться в течение нескольких месяцев. Температура измеряется в одно и то же время, рано утром, не вставая в постели, с помощи самого обычного градусника.

Если занести данные в график, можно увидеть кривую созревания своей яйцеклетки. Перед началом менструации температура максимальное снижается, а момент овуляции наступает либо в последний день пониженной температуры, либо в первый день ее повышения. Самым благоприятным днем для оплодотворения яйцеклетки является тот, когда наступает овуляция, либо несколько дней до ее начала.

Это объясняется тем, что сперматозоиды, которые попали в полость маточной трубы, остаются жизнеспособными в течение нескольких суток. Зная день наступления овуляции, можно не только зачать ребенка, но также попробовать . Для этого существуют различные и календари зачатия.

Механизм оплодотворения

Оплодотворение яйцеклетки является длительным и сложным механизмом, во время которого происходит соединение мужской и женской половых клеток. Семенная жидкость, которая во время полового акта попадает в женское влагалище, содержит примерно от 60 до 150 млн. зрелых сперматозоидов. За счет того непрерывного сокращения матки, семенная жидкость ей активно захватывается, в связи с чем подвижные сперматозоиды продвигаются в полость матки в течение нескольких минут, а затем достигают дальних отделов маточной трубы, где располагается яйцеклетка.

Несмотря на то, что мужских половых клеток много, они встречают множество препятствий на своем пути (кислая среда влагалища, слизистое содержимое канала шейки матки и так далее), и только один самый быстрый сперматозоид сможет оплодотворить яйцеклетку. Правда, многочисленными исследованиями доказано, что в яйцеклетку могут проникнуть и несколько сперматозоидов, но ядро с наследственной информацией яйцеклетки может соединиться с ядром только одного сперматозоида, в результате чего образуется только один эмбрион. Конечно, бывают случаи, когда в процессе оплодотворения получается несколько эмбрионов, и в итоге рождаются близнецы.

Сперматозоид проходит через прочные оболочки женской клетки благодаря растворению ферментами, которые содержатся в акросомной капсуле его головки. Вступая с контакт с яйцеклеткой, капсула разрывается, и из нее к оболочкам начинает прикрепляться акросомная нить и выделяться вещества, которые разрушают оболочку яйцеклетки. Растворив небольшой участок, акросомная нить проникает вглубь яйцеклетки и плотно соединиться с ее внутренним содержимым. Потом ядро и внутреннее содержимое головки сперматозоида всасывается внутрь женской половой клетки.

Изменения в яйцеклетке

Полное проникновение сперматозоида в женскую половую клетку запускает процесс существенного изменения физиологических процессов в ней. Оболочки яйцеклетки становятся намного более проницаемыми, что очень важно для активного накопления питательных веществ, при помощи которых станет развиваться эмбрион. Начинают более активно вырабатываться белки, кальций и углеводы, впитывается максимальное количество кальция и фосфора - в общем, ведется подготовка к развитию плода.

Наиболее важные и значительные для будущего ребенка события происходят в течение примерно двенадцати часов после проникновения сперматозоида в яйцеклетку. В это время ядра мужской и женской клеток, несущие в себе всю наследственную информацию, соединяются. Образуется новая клетка с полным набором хромосом, из которой потом разовьется эмбрион и в итоге родится новый человек.

Оплодотворение - это процесс слияния половых клеток. Образующаяся в результате оплодотворения диплоидная клетка - зигота - представляет собой начальный этап развития нового организма.

Процесс оплодотворения складывается из трех последовательных фаз: а) сближения гамет; б) активации яйцеклетки; в) слияния гамет, или сингамии.

1. Сближение сперматозоида с яйцеклеткой обеспечивается совокупностью неспецифических факторов, повышающих вероятность их встречи и взаимодействия. К ним относят скоординированность наступления готовности к оплодотворению у самца и самки, поведение самцов и самок, обеспечивающее совокупление и осеменение, избыточную продукцию сперматозоидов, крупные размеры яйцеклетки, а также вырабатываемые яйцеклетками и сперматозоидами химические вещества, способствующие сближению и взаимодействию половых клеток. Эти вещества, называемые гамонами (гормоны гамет), с одной стороны, активируют движение сперматозоидов, а с другой - их склеивание. В особой структуре сперматозоида - акросоме -локализуются протеолитические ферменты. У млекопитающих большое значение имеет пребывание сперматозоидов в половых путях самки, в результате чего мужские половые клетки приобретают оплодотворяющую способность (капацитация), т.е. способность к акросомной реакции.

В момент контакта сперматозоида с оболочкой яйцеклетки происходит акросомная реакция, во время которой под действием протеолитических ферментов акросомы яйцевые оболочки растворяются. Далее плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются и через образующийся вследствие этого цитоплазматический мостик цитоплазмы обеих гамет объединяются. Затем в цитоплазму яйца переходят ядро и центриоль сперматозоида, а мембрана сперматозоида встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида у большинства животных тоже входит в яйцо, но потом отделяется и рассасывается, не играя какой-либо роли в дальнейшем развитии.

2. В результате контакта сперматозоида с яйцеклеткой происходит ее активация. Она заключается в сложных структурных и физико-химических изменениях. Благодаря тому что участок мембраны сперматозоида проницаем для ионов натрия, последние начинают поступать внутрь яйца, изменяя мембранный потенциал клетки. Затем в виде волны, распространяющейся из точки соприкосновения гамет, происходит увеличение содержания ионов кальция, вслед за чем также волной растворяются кортикальные гранулы. Выделяемые при этом специфические ферменты способствуют отслойке желточной оболочки; она затвердевает, это оболочка оплодотворения. Все описанные процессы представляют собой так называемую кортикальную реакцию. Одним из значений кортикальной реакции является предотвращение полиспермии, т.е. проникновения в яйцеклетку более одного сперматозоида. У млекопитающих кортикальная реакция не вызывает образования оболочки оплодотворения, но суть ее та же.

У таких животных, как морской еж, костистые рыбы и земноводные, все изменения цитоплазмы сопровождаются видимыми морфологическими перестройками. Эти явления получили название расслоения или сегрегации плазмы. Значение ее для дальнейшего эмбрионального развития будет рассмотрено ниже.

Активация яйцеклетки завершается началом синтеза белка на трансляционном уровне, поскольку мРНК, тРНК, рибосомы и энергия были запасены еще в овогенезе. Активация яйцеклетки может начаться и протекать до конца без ядра сперматозоида и без ядра яйцеклетки, что доказано опытами по энуклеации зиготы.

3. Яйцеклетка в момент встречи со сперматозоидом обычно находится на одной из стадий мейоза, заблокированной с помощью специфического фактора. У большинства позвоночных этот блок осуществляется на стадии метафазы II; у многих беспозвоночных, а также у трех видов млекопитающих (лошади, собаки и лисицы) блок происходит на стадии диакинеза. В большинстве случаев блок мейоза снимается после активации яйцеклетки вследствие оплодотворения. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро сперматозоида, проникшее в нее, видоизменяется. Оно принимает вид интерфазного, а затем профазного ядра. За это время удваивается ДНК и мужской пронуклеус получает количество наследственного материала, соответствующего п2с, т.е. содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом.

Ядро яйцеклетки, закончившее мейоз, превращается в женский пронуклеус, также приобретая п2с. Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения, затем сближаются и сливаются (синкарион), образуя общую метафазную пластинку. Это, собственно, и есть момент окончательного слияния гамет - сингамия. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух клеток зародыша (бластомеров) с набором хромосом 2n2c в каждом.

23. Эмбриональное развитие организма. Дробление. Типы дробления, Гаструляция, способы гаструляции.

Дробление

Сущность стадии дробления. Дробление - это ряд последовательных митотических делений зиготы и далее бластомеров, заканчивающихся образованием многоклеточного зародыша - бластулы. Первое деление дробления начинается после объединения наследственного материала пронуклеусов и образования общей метафазной пластинки. Возникающие при дроблении клетки называют бластомерами (от греч. бласте-росток, зачаток). Особенностью митотических делений дробления является то, что с каждым делением клетки становятся все мельче и мельче, пока не достигнут обычного для соматических клеток соотношения объемов ядра и цитоплазмы. У морского ежа, например, для этого требуется шесть делений и зародыш состоит из 64 клеток. Между очередными делениями не происходит роста клеток, но обязательно синтезируется ДНК.

Все предшественники ДНК и необходимые ферменты накоплены в процессе овогенеза. В результате митотические циклы укорочены и деления следуют друг за другом значительно быстрее, чем в обычных соматических клетках. Сначала бластомеры прилегают друг к другу, образуя скопление клеток, называемое морулой. Затем между клетками образуется полость - бластоцель, заполненная жидкостью. Клетки оттесняются к периферии, образуя стенку бластулы - бластодерму. Общий размер зародыша к концу дробления на стадии бластулы не превышает размера зиготы.

Главным результатом периода дробления является превращение зиготы в многоклеточный односменный зародыш.

Морфология дробления. Как правило, бластомеры располагаются в строгом порядке друг относительно друга и полярной оси яйца. Порядок, или способ, дробления зависит от количества, плотности и характера распределения желтка в яйце. По правилам Сакса - Гертвига клеточное ядро стремится расположиться в центре свободной от желтка цитоплазмы, а веретено клеточного деления - в направлении наибольшей протяженности этой зоны.

В олиго- и мезолецитальных яйцах дробление полное, или голобластическое. Такой тип дробления встречается у миног, некоторых рыб, всех амфибий, а также у сумчатых и плацентарных млекопитающих. При полном дроблении плоскость первого деления соответствует плоскости двусторонней симметрии. Плоскость второго деления проходит перпендикулярно плоскости первого. Обе борозды первых двух делений меридианные, т.е. начинаются на анимальном полюсе и распространяются к вегетативному полюсу. Яйцевая клетка оказывается разделенной на четыре более или менее равных по размеру бластомера. Плоскость третьего деления проходит перпендикулярно первым двум в широтном направлении. После этого в мезолецитальных яйцах на стадии восьми бластомеров проявляется неравномерность дробления. На анимальном полюсе четыре более мелких бластомера - микромеры, на вегетативном - четыре более крупных - макромеры. Затем деление опять идет в меридианных плоскостях, а потом опять в широтных.

В полилецитальных яйцеклетках костистых рыб, пресмыкающихся, птиц, а также однопроходных млекопитающих дробление частичное, или мероб-ластическое, т.е. охватывает только свободную от желтка цитоплазму. Она располагается в виде тонкого диска на анимальном полюсе, поэтому такой тип дробления называют дискоидальным.

При характеристике типа дробления учитывают также взаимное расположение и скорость деления бластомеров. Если бластомеры располагаются рядами друг над другом по радиусам, дробление называют радиальным. Оно типично для хордовых и иглокожих. В природе встречаются и другие варианты пространственного расположения бластомеров при дроблении, что определяет такие его типы, как спиральное у моллюсков, билатеральное у аскариды, анархичное у медузы.

Замечена зависимость между распределением желтка и степенью синхронности деления анимальных и вегетативных бластомеров. В олиголецитальных яйцах иглокожих дробление почти синхронное, в мезолецитальных яйцевых клетках синхронность нарушена после третьего деления, так как вегетативные бластомеры из-за большого количества желтка делятся медленнее. У форм с частичным дроблением деления с самого начала асинхронны и бластомеры, занимающие центральное положение, делятся быстрее.

Гаструляция

Сущность стадии гаструляции заключается в том, что однослойный зародыш - бластула - превращается в многослойный - двух- или трехслойный, называемый гаструлой (от греч. гастер - желудок в уменьшительном смысле).

У примитивных хордовых, например у ланцетника, однородная однослойная бластодерма во время гаструляции преобразуется в наружный зародышевый листок -эктодерму -и внутренний зародышевый листок - энтодерму. Энтодерма формирует первичную кишку с полостью внутри-гастроцель. Отверстие, ведущее в гастроцель, называют бластопором или первичным ртом. Два зародышевых листка являются определяющими морфологическими признаками гаструляции. Их существование на определенной стадии развития у всех многоклеточных животных, начиная с кишечнополостных и кончая высшими позвоночными, позволяет думать о гомологии зародышевых листков и единстве происхождения всех этих животных.

У позвоночных помимо двух упомянутых во время гаструляции образуется еще третий зародышевый листок - мезодерма, занимающая место между экто- и энтодермой. Развитие среднего зародышевого листка, представляющего собой хордомезодерму, является эволюционным усложнением фазы гаструляции у позвоночных и связано с ускорением у них развития на ранних стадиях эмбриогенеза. У более примитивных хордовых животных, таких, как ланцетник, хордомезодерма обычно образуется в начале следующей после гаструляции фазы - органогенезе. Смещение времени развития одних органов относительно других у потомков по сравнению с предковыми группами является проявлением гетерохронии. Изменение времени закладки важнейших органов в процессе эволюции встречается не редко.

Процесс гаструляции характеризуется важными, клеточными преобразованиями, такими, как направленные перемещения групп и отдельных клеток, избирательное размножение и сортировка клеток, начало цитодифференцировки и индукционных взаимодействий. Перечисленные клеточные механизмы онтогенеза подробно разбираются в гл. 8.2.

Рис. 7.3. Презумптивные зачатки, гаструляция и нейруляция у ланцетника.

А - презумптивные зачатки на стадии бластулы (вид снаружи) и ранней гаструлы (вид на срезе); Б - поздняя гаструла и нейруляция на сагиттальном (левый ряд) и поперечном (правый ряд) разрезах; В - пластическая модель зародыша в конце периода нейруляции:

1-анимальный полюс, 2-вегетативный полюс, 3-бластоцель, 4-гастроцель, 5-спинная и брюшная губы бластопора, 6 - головной конец зародыша, 7- модулярная пластинка, 8 - хвостовой конец зародыша, 9-спинная часть мезодермы, 10-полость вторичной кишки. 11 -сегментированные сомиты, 12-брюшная часть мезодермы; а, б, в, г, д - обозначения презумптивных и развивающихся органов: а - эктодерма кожная, б - нервная трубка, в - хорда, г - эндотерма, эпителий кишки, д -мезодерма

Похожая информация.

Откопал старый текстик у себя в закромах, решил опубликовать здесь. Не знаю, насколько интересен этот вопрос моей аудитории, но то, что он интересен подавляющему большинству моих друзей и знакомых - это точно. Причем, как оказалось, не просто интересен, а еще и мало понятен. Видимо, в силу того, что с половым воспитанием в нашей стране полный ах.

Зачатие ребенка

Надеюсь, никому не надо объяснять, что непорочного зачатия все же не существует. Зачатию ребенка предшествует половой акт (кстати, по-латыни он называется коитус – coitus). Из-за особенностей строения женских половых путей сперма попадает большей частью в задний свод влагалища (условно можно сказать «ближе к позвоночнику»), где в это время ее уже поджидает так называемая «слизистая пробка» – сгусток слизи, «принимающий» в себя сперму и втягивающийся с нею обратно в матку. Эта пробка выделяется в момент возбуждения женщины, которое сопровождается сокращениями мускулатуры матки и открытием наружного зева ее шейки. Здесь хочу отметить одну занимательную вещь – вы можете сами определить момент появления пробки из шейки матки. Думаю, многие замечали, что во время полового акта зачастую из влагалища женщины доносятся, извините за выражение, «пердящие» звуки. Дамы, бывает, этого смущаются, а зря. Ведь именно такие звуки и говорят о том, что слизистая пробка появилась и готова к приему спермы. Попутно хочу заметить, что в задний свод влагалища попадает только 2-3 мл спермы, остальная часть благополучно вытекает из влагалища.

Строение сперматозоида и яйцеклетки

Давайте немного отойдем от повествования и посмотрим, что представляют собой основные его участники – сперматозоид и яйцеклетка. Яйцеклетка – это одинарная клетка, достаточно крупная. Срок ее жизни – 24 часа с момента выхода из яичника. Сперматозоиды же – «живчики», сохраняют способность к оплодотворению несколько суток (от трех до пяти). И именно из-за таких особенностей наиболее благоприятными сроками оплодотворения являются день овуляции и несколько суток до и после. Причем необходимо еще учесть, что сперматозоиды движутся не так уж и быстро по человеческим меркам – сутки и даже более требуются им, чтобы добраться до цели. На этих принципах основан метод предохранения от беременности. Вы можете и сами определить день овуляции и рассчитать благоприятные дни для наступления беременности с помощью измерения так называемой базальной температуры – температуры в прямой кишке. Во время овуляции она на градус выше нормы. Но этот метод очень ненадежен, так как температура может повышаться из-за множества причин – стрессов, физической активности, различных заболеваний (особенно простудных).

Сперматозоид намного меньше яйцеклетки и в отличие от нее подвижен. Грубо говоря, сперматозоид – это узкоспециализированная клетка, имеющая ядро с хромосомами и жгутик, с помощью которого он передвигается. Причем скорость передвижения по нашим меркам ничтожна – 30-50 мкм/с (один микрометр – одна миллионная доля метра), однако сам сперматозоид тратит очень много энергии для того, чтобы передвигаться с такой скоростью. Как же он находит яйцеклетку? Дело в том, что яйцеклетка выделяет особые вещества, которые «привлекают» сперматозоиды, а сперматозоиды, в свою очередь, обладают хемотаксисом – способность целенаправленно двигаться в направлении «пахнущей» яйцеклетки. Попав в половые пути женщины, сперматозоиды сохраняют способность к оплодотворению в среднем 3-5 суток.

Оплодотворение яйцеклетки

Но вернемся к моменту оплодотворения яйцеклетки. После того, как слизистая пробка втянулась в матку, сперматозоиды продолжают движение уже самостоятельно.

В нормальных условиях примерно через полчаса-час сперматозоиды попадают в матку, а через полтора-два часа – в ампулу маточной трубы, где их уже поджидает яйцеклетка. Хотя нет, не поджидает – ожидания никакого не предусмотрено. Либо яйцеклетка оплодотворяется и дальше по трубам движется уже зародыш, либо неоплодотворенная яйцеклетка погибает.

Конечно, яйцеклетку находят сразу много сперматозоидов. Они внедряются в ее оболочку и своими движениями начинают раскручивать, разрыхляя ее таким образом. А оболочка у нее состоит из нескольких слоев, или зон. Поэтому сперматозоиды вынуждены еще и растворять ее специальными веществами. И ведь насколько интересно все устроено – в сперме миллионы сперматозоидов и только один достигнет в итоге цели. Остальные же просто играют роль помощников – одни гибнут в кислой среде влагалища, тем самым позволяя своим собратьям двигаться буквально по их телам вперед, а другие, раскручивая яйцеклетку и растворяя ее оболочки, помогают единственному призеру попасть внутрь. А вот кто будет тем самым призером – это решает его величество случай. Все спекуляции на тему «вы появились от самого быстрого и сильного сперматозоида» не верны, так как сперматозоиды, достигшие яйцеклетки, все одинаково сильные и быстрые. Просто ваш – самый удачливый.

Как только тот самый удачливый сперматозоид проник внутрь и оплодотворил яйцеклетку, ее оболочка становится невосприимчива к попыткам остальных попасть внутрь. Джекпот выигран, остальные остались не у дел.

Образование и развитие зародыша

После проникновения сперматозоида внутрь яйцеклетки их ядра сливаются и образуют первую клетку будущего организма – зиготу. При этом материнские хромосомы и отцовские образуют полный генный набор будущего организма. В среднем через сутки зигота начинает делиться, двигаясь одновременно по маточной трубе к полости матки. Сначала зигота делится на 2 клетки, потом на 4, затем на 8 и так далее. Ниже на фото как раз и показаны эти стадии. В итоге из одной клетки получаются целые триллионы!

Первые 3-5 суток зародыш получает питание из тех веществ, которые содержались в самой яйцеклетке. Далее она уже имплантируется в матку (в ее внутренний слой – эндометрий) и образует плаценту, питающую будущего ребенка вплоть до момента рождения. Соответственно, примерно через две недели при отсутствии менструации женщина может предположить, что беременна.

Надо отметить, что иногда при овуляции в маточные трубы выходят две яйцеклетки, каждая из которых может оплодотвориться отдельным сперматозоидом. В таком случае получаются разнояйцевые близнецы (яйцеклетку еще называют просто «яйцом», «ovo» по-гречески. Отсюда и пошло слово «овуляция»). Однояйцевые же получаются, соответственно, из одной яйцеклетки, но разделенной в момент первого деления на две самостоятельных зиготы. Поэтому и получается, что однояйцевые близнецы – копия друг друга, а разнояйцевые – нет.

В мире хромосом и генов

Как мы уже выяснили, при зачатии случайным образом закладываются все передающиеся по наследству характеристики ребенка – физические данные, пол, группа крови, цвет глаз, волос и так далее. Причем ребенку генов достается поровну – по 23 хромосомы от отца и матери (гены располагаются в хромосомах). Развитие ребенка во время беременности, в младенчестве, детстве и далее во многом будет подчинено именно этой программе.

Однако только лишь одна пара хромосом определяет пол ребенка. Мужчины имеют пару ХУ, а женщины – ХХ. Это последняя, 23 пара хромосом. Соответственно, выходит, что одна Х-хромосома у будущего ребенка обязательно от матери. Вторая же хромосома зависит от того, какой сперматозоид первым достиг яйцеклетки. Если он нес в себе Х-хромосому – будет девочка (ХХ). Если же У – будет мальчик (ХУ). Причем интересно, что сперматозоиды, несущие Х-хромосому, передвигаются медленнее несущих У-хромосому, но они более живучие. Поэтому если оплодотворение произошло через двое-трое суток после полового акта, то высока вероятность рождения мальчика. Если же позднее – то девочки. На этом основан метод планирования пола будущего ребенка.

Вот вроде и все. Если что-то не понятно или появились вопросы – пишите в комментах.

Рост, созревание гамет и другие обстоятельства, приводящие к встрече мужских и женских половых клеток, имеют лишь предварительное значение на пути к их соединению. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку и происходящее в результате этого соединение ядерных веществ обеих клеток являются кульминационным моментом процесса оплодотворения и возвещают о начале жизни нового индивидуума.

Прямые наблюдения над соединением гамет у млекопитающих весьма незначительны и отрывочны. Тем не менее, сопоставляя эти наблюдения с более обширными данными, полученными при изучении водных животных, у которых оплодотворение протекает вне материнского организма, нетрудно представить себе весь ход событий.

Если половое сношение здоровых мужчины и женщины произошло примерно во время овуляции, потребуется лишь несколько часов на то, чтобы яйцеклетка, вступившая в бахромчатый конец маточной трубы, была окружена большим числом сперматозоидов, из которых всего лишь один проникает в яйцеклетку. Сразу же после внедрения сперматозоида яйцеклетка испытывает изменения, направленные на предотвращение проникновения в нее других сперматозоидов.

Это явление можно легко наблюдать под микроскопом у многих морских видов, проводя опыты в чашке с морской водой. Как только сперматозоиды будут введены в чашку, содержащую яйцеклетки, как сразу же можно увидеть, как они толпами окружают каждую яйцеклетку. Несмотря на относительно громадный объем яйцеклетки, она может быть даже приведена во вращение под влиянием объединенных усилий сперматозоидов.

Когда один сперматозоид проник в яйцеклетку, ее поверхностная оболочка тотчас же утолщается и остановится менее проницаемой; одновременно остальные сперматозоиды теряют свою направленную активность, и вскоре по соседству с оплодотворенной яйцеклеткой остаются только одиночные сперматозоиды. То, что эти изменения связаны с оплодотворением яйцеклетки, а не с потерей активности другими сперматозоидами, легко может быть доказано путем добавления в чашку неоплодотворенных яйцеклеток и наблюдения за их оплодотворением оставшимися сперматозоидами.

В яйцеклетку проникают лишь головка сперматозоида (которая состоит почти исключительно из ядерного вещества) и шейка (содержащая центросомный аппарат). Хвостик при внедрении сперматозоида отпадает. В яйцеклетке ядерное вещество, содержавшееся в головке сперматозоида, сразу же теряет свой компактный вид и в нем выявляются хромосомы. В таком состоянии оно называется мужским пронуклеусом.

Обычно у млекопитающих при овогенезе первое деление созревания наблюдается сразу же после овуляции, а второе деление созревания, вероятно, задерживается до проникновения в яйцеклетку сперматозоида. Однако как только сперматозоид проникает в яйцеклетку, все процессы быстро активируются и к моменту образования мужского пронуклеуса второе деление созревания заканчивается. Ядро яйцеклетки с этого момента называется женским пронуклеусом.

Оплодотворение заканчивается лишь тогда, когда хромосомы мужского и женского пронуклеусов сольются вместе. Так как каждый пронуклеус содержит гаплоидный набор хромосом, в оплодотворенной яйцеклетке восстанавливается полный диплоидный набор хромосом, характерный для данного вида.

В период между проникновением в яйцеклетку сперматозоида и объединением хромосом обоих пронуклеусов центросомный аппарат, доставленный сперматозоидом, образует митотическое веретено. Хромосомы в этот период готовятся к первому митотическому делению оплодотворенной яйцеклетки. Это деление обычно происходит вскоре после соединения пронуклеусов, но механизм его активации чрезвычайно сложен и его природа остается неизвестной.

Ясно, что он не ограничивается только соединением мужского и женского пронуклеусов , так как у некоторых из низших животных, обладающих легко доступными для экспериментирования гаметами, сперматозоиды могут начать деление в цитоплазме яйцеклеток с удаленными ядрами. В других случаях сперматозоид, ядерное вещество которого было необратимо повреждено лучами радия, мог еще проникать в яйцеклетку и побуждать ее к делению.

Больше того, яйцеклетки многих низших животных могут начать развитие в отсутствие сперматозоидов, под влиянием соответствующих механических или химических стимулов, что было названо искусственным партеногенезом. Однако, как правило, в таких случаях развитие оказывается гораздо слабее и продолжается недолго. Активация клеточного деления оказывается недостаточной без наличия полноцепного сперматозоида, необходимого для поддержания нормальной силы роста.