Центросома в делящихся оплодотворенных яйцеклетках аскариды
Обновлено: 25.04.2024
Дробление яйцеклетки. Этапы дробления яйцеклетки.
Дробление представляет собой серию митотических делений зиготы с образованием многих дочерних клеток (бластомеров) меньшего размера. Митотические деления зиготы, а в последующем — бластомеров происходят с увеличением числа клеток, но без увеличения их массы, поэтому именуются дроблением.
У человека дробление не имеет принципиальных отличий от такового у других представителей позвоночных, однако протекает гораздо медленнее. Дробление полное, или голобла-стическое (борозды дробления проходят через весь зародыш), неравномерное (в результате дробления образуются дочерние клетки — бластомеры неравной величины) и асинхронное (разные бластомеры дробятся с различной скоростью, поэтому зародыш на отдельных стадиях дробления содержит нечетное число клеток).
Первое деление дробления продолжается в среднем около 30 часов, последующие — более кратковременны (около 20-24 часов). В процессе дробления зародыш перемещается по маточной трубе и на 6-е сутки развития попадает в полость матки.
Бластомеры первой генерации у человека, как и зигота, тотипотентны (каждый бластомер способен развиться в полноценный организм). До стадии 8 бластомеров клетки зародыша формируют рыхлую неоформленную группу, и только после третьего деления устанавливают между собой плотные контакты, образуя компактный клеточный шар из 16 бластомеров, именуемый морулой. Компактизация создает условия для развития наружной клеточной массы и внутренней клеточной массы.
Последняя — это материал будущего тела зародыша (эмбриобласта) и внезародышевых органов. Бластомеры наружной клеточной массы — мелкие и многочисленные (их примерно в 10 раз больше, чем клеток внутренней клеточной массы), являются источником развития трофобласта.
Когда морула попадает в проксимальный отдел маточной трубы и далее — в полость матки, через ее прозрачную зону начинает проникать содержащаяся в маточной трубе и матке жидкость. Происходит кавитация морулы. Сначала жидкость накапливается между клетками и образует небольшие промежутки, которые затем сливаются в единую полость внутри морулы (бластоцель). В образовании жидкости и кавитации участвуют также клетки трофобласта, секретирующие жидкость.
С момента появления полости зародыш именуется бластоцистой. Клетки внутренней клеточной массы бластоцисты локализованы на одном из полюсов и обращены в полость. Клетки наружной клеточной массы уплощаются и, ограничивая полость, формируют оболочку бластоцисты — трофобласт. В период перемещения дробящегося зародыша по маточной трубе большое значение имеет тот факт, что сохраняющаяся прозрачная зона предотвращает прилипание бластоцисты к стенкам трубы и зародыш попадает в полость матки. Здесь он освобождается от прозрачной зоны и начинает имплантироваться (погружаться) в слизистую оболочку матки. Имплантация зародыша протекает параллельно с гаструляцией.
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Препарат представляет собой поперечный срез матки. Окрашенный железным гематоксилином (Микрофото 4).
При малом увеличении видно, что стенка матки выстлана эпителиальной тканью, колбообразные клетки которой выступают в ее полость. Эпителий подстилает соединительная ткань, под которой лежат гладкие мышцы. В полости матки множество оплодотворенных яйцеклеток – зигот, окруженной толстой оболочкой, нажодящихся на стадиях митотического деления и образования бластомеров.
При большом увеличении видно, что ядра- пронуклеусы окружены каждый оболочкой. Каждое из них содержит по две хромосомы (гаплоидный набор), который вследствие начавшейся конденсации имеет вид фрагментов тонких нитей. Около ядер иногда заметна центросома, или клеточный центр. Это образование состоит из одной или двух парных центриолей, представляющих собой мелкие, темноокрашенные зернышки.
Обозначения: 1 – ядро. 2 – ахроматиновое веретено. 3 – ценнтросомы.
Препарат № 16 Реснички эпителиальных клеток кишечника беззубки
Препарат представляет собой продольный срез кишечника беззубки. Окрашенный железным гематоксилином (Микрофото 16). (рис. 43)
При малом увеличении надо ориентировать препарат так, чтобы эпителиальный пласт, располагающийся по краю среза, имеющий вид темноокрашенной полосы различной ширины, находился в верхней части среза. Под эпителием располагается соединительная ткань. Надо выбрать наиболее светлый участок эпителиального пласта, изучить его строение и зарисовать при большом увеличении. Высокие, цилиндрические эпителиальные клетки располагаются в один слой на базальной мембране, которая имеет вид узкой черной полоски. Обращает на себя внимание выраженная полярная дифференциация клеток. Ядра овальной формы с зернистым хроматином и ядрышком находятся в базальной части клеток и лежат на различном уровне в разных клетках, благодаря чему образуют как бы несколько рядов. Свободная апикальная поверхность клеток обращена в мантийную полость и покрыта тесно расположенными ресничками. В подстилающей эпителий соединительной ткани видны ядра соединительнотканных клеток и межклеточное вещество.
Рис. 43. Митохондрии в клетках эпителия кишечника аскариды. 1 – эпителиальные клетки, 2 – базальная мембрана, 3 – клеточные границы, 4 – кутикула, 5 – цитоплазма, 6 – слабоокрашенные ядра, 7 - митохондрии в виде зерен.
Обозначения: 1 – ядро. 2 – эпителиальные клетки. 3 –базальная мембрана. 4- апикальная мембрана. 5 – реснички.
Задания
1.Изучите немембранные органоиды эукариотической клетки.
Стадия образования двух бластомеров(рис. 12, Б, В, Г). На поперечном срезе матки аскариды часто заметны эмбрионы на стадии двух бластомеров.
Рис. 11. Схема созревательных делений в яйцеклетках аскариды (Новиков, Святенко, 1984). 1 – пенистая цитоплазма; 2 – сперматозоид; 3 – хромосомы; 4 – хромосомная структура женского ядра в виде двух тетрад; 5 – центральное ахроматиновое веретено; 6, 7 – хромосомы; 8 – хромосомная структура женского ядра в виде диады; 9 –перивителлиновое пространство; 10 – первое редукционное тельце; 11, 12 – расходящиеся хроматиды; 13 – оболочка яйцеклетки.
Занятие 4 Дробление и бластуляция
Дробление – самый ранний период развития зародыша, во время которого оплодотворенное яйцо делится на большое количество клеток. В период дробления митотический цикл имеет малую продолжительность, в нем не наблюдаются пре- и постсинтетические фазы, отсутствует постмитотический рост клеток. Умножение числа мелких клеток приводит к огромному увеличению их общей площади. В ходе митотического дробления в геометрической прогрессии увеличивается содержание и синтез ДНК, восстанавливается ядерно-цитоплазматическое соотношение, которое нарушается в период вителлогенеза ооцита.
Дочерние клетки, образующиеся в период дробления, называются бластомерами, а делящие их плоскости –бороздами дробления.Борозды, проходящие через анимальный и вегетативный полюса зиготы, называютсямеридиональными. Борозды, проходящие перпендикулярно к полярной оси зиготы, проходящей через ее середину, называютсяэкваториальными. Борозды, смещенные к анимальному полюсу, получили названиеширотных; а борозды, проходящие параллельно поверхности зародыша, называютсятангенциальными.
На начальных этапах дробления происходит синхронное деление всех бластомеров. Впоследствии появляется и нарастает асинхронность. На расположение ядер, веретен дробления и бластомеров влияют количество и расположение желтка в цитоплазме яйцеклеток. Желток, будучи необходимым питательным материалом для развития зародыша, является и пассивным балластом, задерживающим деление зиготы и бластомеров. Чем больше желточных гранул, тем медленнее делится эта часть цитоплазмы. Правила зависимости между расположением желтка и положением ядер и веретен были сформулированы немецким ученым О. Гертвигом на основе правил, предложенных ранее ботаником Ю. Саксом для растительных меристем. Суть этих правил состоит в следующем:
ядро стремится расположиться в центре свободной от желтка цитоплазмы;
веретено деления располагается перпендикулярно к наибольшему протяжению свободной от желтка цитоплазмы.
На таблице 1 показана связь типов дробления яиц с количеством и распределением в них желтка. Каждый тип дробления следует рассматривать на конкретном примере: полное, более или менее равномерное встречается у морского ежа; полное неравномерное – у амфибий и хрящевых ганоидов; неполное дискоидальное – у костистых рыб, рептилий и птиц. Яйцеклетки с небольшим и средним количеством желтка (олиго- и мезолецитальные) претерпевают полное (голобластическое) дробление. При этом содержимое зиготы входит в состав бластомеров и зародыш развивается за счет внутриклеточной утилизации желтка. Полное дробление может быть равномерным (олиголецитальные яйца) и неравномерным (мезолецитальные яйца). Яйцеклетки с большим количеством желтка (полилецитальные) претерпевают неполное (меробластическое) дробление. Меробластический тип дробления характеризуется тем, что зародыш развивается лишь из небольшой части яйцеклетки, а остальная часть ее – питательный материал. Неполное дробление может быть дискоидальным (телолецитальные яйцеклетки с большим количеством желтка) и поверхностным (центролецитальные яйцеклетки).
Характер дробления зависит не только от количества и расположения желтка, но и от ряда других факторов, в частности, от расположения кортикальных гранул в цитоплазме яйцеклетки. Так, дробление может быть радиальным, спиральным, билатеральным, анархичным и т.п.
При радиальном дроблении плоскости последовательных дроблений проходят перпендикулярно друг к другу, и бластомеры располагаются симметрично относительно любой плоскости, проходящей через анимально-вегетативную ось яйца. При спиральном дроблении происходит смещение (поворот) бластомеров относительно оси яйца. Это вызывает скручивание веретена деления в анафазе. Плоскости веретен образуют спирали или участки спиралей, и бластомеры располагаются не правильными рядами, а более или менее чередуются друг с другом.
Заключительный этап дробления – бластуляция характеризуется появлением ряда новых морфологических особенностей зародыша – бластодермы, первичной полости тела (бластоцели); новых биохимических функций в зародышевых клетках: начало работы зародышевого генома, начало синтеза РНК, белка.
Бластоцель – это первый отсек внутренней среды организма, отличается по своему ионному составу от окружающей среды. Изоляция бластоцели от наружной среды обеспечивается формированием на боковых поверхностях соседних бластомеров специализированных плотных межклеточных контактов, непроницаемых для ионов. Проникновение ионов в бластоцель и обратно осуществляется через клетки бластодермы.
Цель занятия: изучение основных этапов процесса оплодотворения на примере лошадиной аскариды.
Яйца аскариды представляют собой очень удобный объект для изучения процесса оплодотворения и ранних этапов развития благодаря крупным размерам и небольшому числу хромосом (4 в диплоидном наборе). При окрашивании железным гематоксилином это позволяет наблюдать четкие картины изменений ядерного материала в ходе мейотических делений и далее при первом делении дробления зиготы.
Встреча гамет у аскариды происходит внутри половых путей самки (внутреннее оплодотворение). Вхождение сперматозоида в яйцеклетку у аскариды (а также у птиц и некоторых млекопитающих) происходит еще до делений созревания, на стадии ооцита I порядка. После проникновения сперматозоида внутрь появляется оболочка оплодотворения, препятствующая полиспермии. При раннем проникновении в яйцеклетку материал сперматозоида пребывает в ней в состоянии покоя до тех пор, пока не завершится мейоз.
Оплодотворенные ооциты от момента проникновения сперматозоида и до первых делений дробления находятся в матке аскариды, причем более поздние стадии – ближе к переднему концу матки.
Препараты для изучения процесса оплодотворения и дробления обычно представляют собой поперечные срезы матки аскариды (за исключением препарата 7). Общую картину среза следует изучить при малом и среднем увеличении, структуру зиготы – при большом увеличении.
Препарат 6. Деления созревания яйцеклеток аскариды. Железный гематоксилин.
Ооцит I порядка. Первое деление созревания. После попадания в яйцеклетку ядро сперматозоида быстро набухает и увеличивается в объеме. В области расположения головки сперматозоида (обычно ближе к центру зиготы) можно различить темное пятно – это та область ядра, ДНК которой еще не подверглась деконденсации; иногда в ней просматриваются 2 хромосомы. Вокруг этого участка располагается ореол уже деконденсированного материала. На периферии зиготы при удачном прохождении среза может быть видно веретено первого деления созревания в виде темного пятнышка, иногда видны хромосомы в виде двух тетрад, образованных попарно сближенными гомологами. На этом этапе созревания оболочка ооцита еще не отошла от плазматической мембраны (т.е. оболочка оплодотворения еще не сформирована), а пенистая цитоплазма содержит много относительно крупных вакуолей.
Ооцит II порядка. Второе деление созревания. На данном этапе оплодотворения деконденсация почти завершилась: темное пятно головки спермия уже не видно, а область хроматина мужского ядра большего диаметра и более плотная, чем на предыдущем препарате. На периферии по-прежнему видно веретено деления, но это уже веретено второго деления созревания. Иногда в его области просматриваются 2 хромосомы. На этом этапе уже образовалось перивителлиновое пространство, и оболочка оплодотворения уже отошла от плазматической мембраны зиготы. К оболочке оплодотворения прилегает первое редукционной тельце (полоцит) в виде темного мелкого образования. Его положение указывает на то, что первое мейотическое деление у аскариды заканчивается еще до отхождения оболочки оплодотворения. Цитоплазма зиготы на этом этапе содержит многочисленные мелкие вакуоли.
Кроме того, на препарате различим тонкий темный ободок, покрывающий оболочку оплодотворения снаружи. Это третичная оболочка – кутикула, которую секретируют клетки матки после оплодотворения. Сначала она тонкая, но на поздних этапах оплодотворения становится толстой и бугристой.
Рассмотреть при малом увеличении (х 8) поперечный срез матки аскариды и зарисовать его фрагмент (сектор примерно 1/3 – ¼ от общей площади среза).
Рис 1. Фрагмент поперечного среза матки лошадиной аскариды. Железный гематоксилин. Об. х 8.
Обозначения: 1 – колбовидные фолликулярные клетки стенки матки;
При большом увеличении (х 40) найти зиготы в состоянии первого и второго мейотических делений и зарисовать их, обратив внимание на морфологические различия.
Рис. 2. Первое деление созревания яйцеклетки лошадиной аскариды. Железный гематоксилин. Об. х 40.
Обозначения: 1 – конденсированная часть ядра сперматозоида;
2 – деконденсированная часть ядра сперматозоида;
3 – веретено первого деления созревания ядра яйцеклетки (если видно);
4 – крупные вакуоли;
5 – желточная (первичная) оболочка;
6 – цитоплазматическая мембрана.
Рис 3. Второе деление созревания яйцеклетки лошадиной аскариды. Железный гематоксилин. Об. х 40.
Обозначения: 1 – полностью деконденсированное ядро сперматозоида;
2 – веретено второго деления созревания яйцеклетки (если видно);
3 – первое редукционное тельце;
4 – мелкие вакуоли;
5 – цитоплазматическая мембрана;
6 – перивителлиновое пространство;
7 – оболочка оплодотворения (желточная);
8 – кутикулярная оболочка.
Примечание: Первое деление созревания (реже второе) можно также наблюдать на препарате 7. Оплодотворение у лошадиной аскариды. Отличия от предыдущего препарата заключаются в другой окраске (гематоксилином-эозином), а также в том, что на нем яйцеклетки и сперматозоиды лежат свободно (вне матки) и в небольших количествах. Однако, сохранность этих препаратов и четкость наблюдаемой картины состояния содержимого зиготы несколько хуже.
Препарат 8. Синкарион. Поперечный срез матки лошадиной аскариды. Железный гематоксилин.
Этот препарат, как и 6-й, представляет собой поперечный срез матки аскариды, но расположенный ближе к влагалищу. На нем, как правило, можно наблюдать последующие этапы процесса оплодотворения (стадию пронуклеусов, метафазу, анафазу и телофазу первого деления дробления, стадию двух бластомеров).
Метафаза первого деления дробления. На срезе матки следует найти зиготу, срез которой прошел через оба полюса веретена первого деления дробления. Оболочки пронуклеусов к моменту соприкосновения разрушаются и хромосомы объединяются в единую группу. Стадия метафазы легко идентифицируется по наличию метафазной пластинки, образованной хромосомами обоих пронуклеусов, которые выстроились по экватору веретена. Всего хромосом в диплоидном наборе 4, и каждая к этому моменту состоит из двух хроматид. Центриоли и их лучистые сияния из микротрубочек располагаются на периферии зиготы друг напротив друга в виде довольно темных пятнышек расплывчатой формы, к которым сходятся отчетливо видные нити веретена деления. Состояние оболочек и редукционных телец прежнее.
Анафаза и телофаза первого деления дробления.
Анафаза, в силу кратковременности существования встречается редко. В этой фазе сестринские хромосомы расходятся к противоположным полюсам зиготы. В конце анафазы в центральной части клетки снаружи появляется борозда, которая постепенно углубляется и в телофазе делит клетку на две дочерние. Одновременно идет реконструкция дочерних ядер (деконденсируются хромосомы, образуются ядрышко и ядерная оболочка).
Стадия образования двух бластомеров. Эту стадию нужно уметь отличать от поздней телофазы. На двуклеточной стадии бластомеры полностью отделены друг от друга и часто лежат в разных оптических плоскостях, а на стадии телофазы обычно хорошо видны борозда дробления и контрактильное кольцо.
Найти на препарате зиготу на стадии пронуклеусов и зарисовать ее при большом увеличении.
Рис. 4. Стадия пронуклеусов ( синкарион) у лошадиной аскариды. Железный гематоксилин. Об. х 40.
Обозначения: 1 –третичная кутикулярная оболочка;
2 – оболочка оплодотворения;
3 – перивителлиновое пространство;
4 – плазматическая мембрана;
6 – первое редукционное тельце (если есть);
7 – второе редукционное тельце (если есть).
При наличии достаточного времени следует найти и зарисовать метафазу, анафазу и телофазу первого деления дробления (структуры, которые необходимо обозначить, выделены в тексте курсивом).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
По каким признакам можно отличить первое деление созревания яйцеклетки аскариды?
По каким признакам можно отличить второе деление созревания яйцеклетки аскариды?
Как выглядит стадия пронуклеусов у лошадиной аскариды?
Каково происхождение кутикулы у яйца аскариды? К какому типу яйцевых оболочек она относится?
Читайте также: