≡× MENY

• Hälsa
• Graviditet
• Barn
• Relation
• Förlossning

Sexuell process. Befruktning Hur du ökar dina chanser till framgångsrik befruktning

Befruktning- processen för fusion av manliga och kvinnliga gameter, vilket leder till bildandet zygoter. Under befruktning interagerar manliga och kvinnliga haploida könsceller, och deras kärnor smälter samman (pronuclei), kromosomerna förenas, och den första diploida cellen i en ny organism dyker upp - zygot. Början av befruktningen är ögonblicket för sammansmältning av membranen av spermierna och ägget, slutet av befruktningen är ögonblicket för föreningen av materialet i de manliga och kvinnliga pronukleierna.

Befruktning sker i den distala delen av äggledaren och går igenom 3 steg:

Steg I – avlägsen interaktion, inkluderar 3 mekanismer:

· kemotaxi – riktad rörelse av spermatosider mot ägget (ginigamoner 1,2);

· reotaxi – rörelse av spermier i könsorganen mot vätskeflödet;

· kapacitation – ökad motorisk aktivitet av spermier under påverkan av faktorer i den kvinnliga kroppen (pH, slem och andra).

Steg II - kontaktinteraktion, på 1,5–2 timmar närmar sig spermierna ägget, omger det och leder till rotationsrörelser med en hastighet av 4 varv per minut. Samtidigt frigörs spermatosiliner från spermiernas akrosom, som lossar äggets hinnor. På den plats där äggets skal blir tunnare sker befruktning så mycket som möjligt, ovolemma sticker ut och spermiernas huvud penetrerar äggets cytoplasma och för med sig centrioler, men lämnar svansen utanför.

Steg III - penetration, den mest aktiva spermien penetrerar ägget med huvudet, omedelbart efter detta bildas ett befruktningsmembran i äggets cytoplasma, vilket förhindrar polyspermi. Då sker sammansmältningen av de manliga och kvinnliga pronuklei, denna process kallas synkaryon. Denna process (syngami) är befruktningen i sig och uppträder diploid zygot(en ny organism, fortfarande encellig).

Förutsättningar som krävs för befruktning:

· koncentration av spermier i ejakulatet, inte mindre än 60 miljoner per 1 ml;

· öppenhet i det kvinnliga könsorganet;

normal kroppstemperatur hos en kvinna;

· lätt alkalisk miljö i det kvinnliga könsorganet.

Den biologiska betydelsen av befruktning är att med sammansmältningen av manliga och kvinnliga könsceller, vanligtvis härrörande från olika organismer, bildas en ny organism som bär faderns och moderns egenskaper. När könsceller formas till könsceller med olika kombinationer av kromosomer, kan därför nya organismer efter befruktning kombinera båda föräldrarnas egenskaper i en mängd olika kombinationer. Som ett resultat sker en kolossal ökning av den ärftliga mångfalden av organismer.

37. Egenskaper och betydelse för de viktigaste stadierna av embryonal utveckling. Beroende av typerna av zygotfragmentering på äggets struktur. Metoder för gastrulation.

Den embryonala perioden börjar med bildandet av zygoten. Efteråt går zygoten in i klyvningsstadiet.

Klyvning är den mitotiska uppdelningen av zygoten, där blastomererna inte ökar i storlek. Som ett resultat av krossning bildas en flercellig organism (blastula), som har en blastoderm och en blastocoel.

Typer av krossning.

Krossning kan vara:

· Komplett - globalistisk (lansletter, amfibier, däggdjur) - zygoten är helt uppdelad i blastomerer.

· Partiell - meroblastisk (reptiler, fåglar) - endast en del av zygoten krossas.

Kanske:

· Uniform - blastomerer av samma storlek.

· Ojämna – blastomerer i olika storlekar.

Kanske:

· Synkron

· Asynkron

Fullständig krossning beroende på platsen för blastomererna kan vara:

· Radiell - blastomerer är placerade ovanför varandra.

· Spiral - Överliggande blastomerer blandas i förhållande till de underliggande.

· Bilateral - belägen enligt lagen om bilateral symmetri.

· Kaotiskt.

Partiell krossning kan vara:

· Discoidal - endast en del av cytoplasman vid djurpolen är uppdelad i blastomerer.

· Ytligt – endast ytskiktet av cytoplasman krossas.

Typen av klyvning bestäms av äggets struktur.

Med alicicetal (utan äggula eller en liten mängd jämnt fördelad i cytoplasman, kärnan i mitten) och isolicetal (en liten mängd jämnt fördelad genom cytoplasman, kärnan i mitten) - uppstår fullständig enhetlig eller ojämn delning.

Med telofacetaltypen (en betydande mängd äggula, majoriteten ligger nära den vegetativa polen, kärnan förskjuts till djurpolen) - krossningen är fullständig, ojämn eller delvis diskoidal.

Med centrolycetaltypen (en betydande mängd äggula är jämnt placerad i cytoplasman, men ytskiktet av cytoplasman är mestadels fritt) - partiell ytlig krossning.

Gastrulation är processen för bildandet av ett tvåskikts embryo. Denna process kännetecknas av förflyttning av embryonala celler. Kärnan ligger i bildandet av ett tvålagers embryo från ett enlagers embryo.

Metoder för gastrulation.

1. Invagination - invagination av en del av blastoderm inåt som ett helt lager (lanslett)

2. Epiboly – överväxt av små celler i djurpolen, större celler i den vegetativa polen (amfibier)

3. Delaminering - separering av blastodermceller i 2 lager som ligger ovanpå varandra (reptiler, fåglar)

4. Immigration - förflyttning av grupper eller enskilda celler som inte är förenade i ett lager (högre ryggradsdjur)

5. Blandat – (första fasens dilaminering andra immigration)

Befruktning av ett ägg är en fantastisk process som har studerats av specialister runt om i världen i många år. Vi känner till alla stadier som sexceller går igenom före och efter det omhuldade mötet. Vid befruktningsögonblicket bildas något nytt från föräldracellerna, som kombinerar genetisk information från mamman och pappan. Denna mikroskopiska unika cell är avsedd att bli en fullfjädrad person i framtiden.

Framgången med befruktning beror på många faktorer. Denna process föregås av hundratals andra, inte mindre viktiga. Befruktning kommer inte att inträffa om processen för mognad och rörelse av könsceller: spermier och ägg störs.

Avancemang av spermier till ägget

Från utlösningsögonblicket tills könscellerna möts går det 3 till 6 timmar. Spermier rör sig ständigt och rör sig mot kontaktpunkten med ägget. Kvinnokroppen är utformad på ett sådant sätt att en mans fortplantningsceller möter många hinder på vägen, av naturen avsedda som en skyddsmekanism. På så sätt elimineras svaga spermier, som är potentiellt farliga och inte lämpar sig för bildandet av ett nytt liv.

Under en sexuell handling kommer upp till 300 miljoner spermier in i slidan, men bara en når målet. Miljontals manliga könsceller dör på vägen till ägget och direkt bredvid det. De flesta av cellerna flyter ut tillsammans med spermierna nästan omedelbart efter utlösning. Ett stort antal spermier dör i slidan och livmoderhalsslemmet i livmoderhalsen. Ett visst antal spermier fastnar i livmoderhalsens veck, men de blir en reserv ifall den första cellgruppen inte når.

Noterbart är att dessa fastnade spermier är orsaken till graviditet före ägglossning. Alla vet att befruktning blir möjlig först efter ägglossning, men det finns en chans att bli gravid vilken dag som helst i cykeln. När samlag sker innan ägget släpps, väntar dessa fastnade spermier tills ägglossningen och fortsätter på vägen till fortplantningscellen. Spermier kan förbli "levande" i upp till 7 dagar, så risken för graviditet kvarstår före och efter ägglossningen.

Eftersom spermier inte är bekanta med kvinnans immunsystem, misstar det dem för främmande element och förstör dem. Om en kvinnas immunsystem är överaktivt kan vi prata om immunologisk inkompatibilitet, vilket kan orsaka infertilitet hos ett par.

Spermier som överlever immunattacken flyttar in i äggledarna. Kontakt med det lätt alkaliska slemmet i livmoderhalskanalen provocerar en ökning av spermieaktivitet, de börjar röra sig snabbare. Muskelsammandragningar hjälper spermier att flytta in i livmodern. En del går in i äggledaren, och den andra går in i livmodertappen, där ägget ligger. I röret måste spermier stå emot vätskeflödet, och vissa celler hålls kvar av villi i slemhinnan.

I detta skede utlöses reaktioner i de övre delarna av kanalen som provocerar kapacitering (mognad) av spermier. Vissa biokemikalier är ansvariga för detta. På grund av kapacitation förändras spermiehuvudets membran, vilket förbereder sig för penetrering i ägget. Spermier blir hyperaktiva.

Mognad och avancemang av ägget

Oavsett längden på en viss kvinnas cykel sker ägglossningen 14 dagar före menstruationen. Med en standardcykel som varar 27-28 dagar sker frisättningen av ägget från follikeln i mitten. Det är anmärkningsvärt att cykelns längd varierar från kvinna till kvinna och kan nå 45 dagar eller mer. Av denna anledning rekommenderar experter att beräkna ägglossningsdagen baserat på förväntad menstruationsstart. Du måste räkna två veckor från detta datum.

Villkor för befruktning:

1. 14 dagar före menstruationen frigörs ägget från follikeln. Ägglossning inträffar. Under denna period är risken att bli gravid störst.
2. Inom 12-24 timmar efter ägglossningen kan en spermie befrukta ett ägg. Denna period kallas det fertila fönstret. En dag efter ägglossningen dör ägget, men denna tid kan förkortas beroende på många faktorer.
3. Om samlag inträffar efter att ägget lämnat follikeln, kräver befruktningen endast 1-2 timmar. Under denna tid reser spermier 17-20 cm från slidan till äggledarna, med hänsyn till alla hinder.
4. Om samlag sker före ägglossningen är befruktning möjlig inom en vecka. Det är anmärkningsvärt att spermier med Y-kromosomen är snabbare, men lever 1-2 dagar, och celler med X-kromosomen är långsamma, men kan motstå negativ påverkan från miljön i en vecka. Många metoder för att föreställa ett barn av ett visst kön är baserade på detta faktum.

Ägglossning är en liten explosion av follikeln. Ägget och vätskan i vilken oocyten mognat kommer in i bukhålan. Äggledarnas "fransar" inkluderar cilierade epitel, som i en riktning driver ägget mot utgången från äggstocken. Dessa flimmerhårar aktiveras av östrogen, hormoner som frigörs av äggstockarna efter ägglossningen.

Under denna period är ägget omgivet av cumulusceller, som bildar corona radiata. Denna krona innehåller follikulära celler och är äggets sekundära skal. Det blir ett hinder för spermierna vid direkt befruktning.

Hur förenas könsceller?

Fusion av gameter

Direkt befruktning sker i äggledaren, närmare äggstocken. Detta skede av resan nås av dussintals spermier av hundratals miljoner: den starkaste, härdigaste och mest aktiva spermien. Endast ett befruktar ägget, och resten hjälper det att tränga in i cellen och dö.

De mest aktiva penetrerar genom corona radiata och fäster sig på receptorer på äggets yttre membran. Spermier utsöndrar proteolytiska enzymer som löser upp proteinhöljet. Detta försvagar äggets skyddande lager så att en enda spermie kan penetrera.

Det yttre skalet skyddar det inre membranet. Spermierna som når detta membran fäster sig först vid det, och könscellerna smälter samman på några minuter. "Absorptionen" av spermier av ägget utlöser en kedja av reaktioner som orsakar förändringar i dess membran. Andra spermier kan inte längre fästa, dessutom utsöndrar ägget ämnen för att stöta bort dem. Efter att ha gått samman med den första spermien blir ägget ogenomträngligt för andra.

Så snart spermierna har trängt in i ägget lanseras mekanismer i kvinnans kropp som meddelar andra system om befruktning. Organens funktion omorganiseras på ett sådant sätt att embryots vitala aktivitet bevaras. Eftersom kroppen kan börja missta det befruktade ägget för en främmande formation, försvagas immunförsvaret och kan inte orsaka avstötning av fostret.

Bildandet av ett nytt genom

I spermier är genetisk information tätt packad. Den börjar bara öppnas inuti ägget, och en pronucleus bildas runt den - föregångaren till zygotkärnan. I pronucleus omarrangeras det genetiska materialet för att bilda 23 kromosomer. Det är anmärkningsvärt att det genetiska materialet från modern slutar bildas först under befruktningsprocessen.

Mikrotubuli för de två pronuklei närmare varandra. Uppsättningar av kromosomer kombineras för att bilda en unik genetisk kod. Den innehåller information om hundratals egenskaper som en framtida person kommer att ha: från ögonfärg till karaktärsdrag. Dessa egenskaper beror till stor del på ärftlig information som överförs från generation till generation, men unika "block" skapas också.

Befruktning av ett ägg i etapper

1. Spermier "anfaller" ägget. De slår den med svansen för att få den att snurra.
2. En spermie tränger in i ägget.
3. Sammanslagningen av faderns och moderns kromosomer, bildandet av ett nytt genetiskt program. Efter detta kallas det befruktade ägget för en zygot.
4. 30 timmar efter befruktningen börjar delningen av zygoten. De nya cellerna kallas blastomerer.
5. Den första dagen efter delas zygoten i två, sedan uppdelad i fyra blastomerer.
6. På den tredje dagen finns det åtta blastomerer.
7. Den fjärde dagen kännetecknas av uppdelningen av zygoten i sexton celler. Från och med denna tidpunkt kallas embryot en morula.
8. Krossningen fortsätter, men vätska bildas inuti morulan. Formning är det sista stadiet av embryonutveckling innan man flyttar in i livmodern och implanteras.
9. I detta skede är befruktningsprocessen avslutad, men en fullvärdig graviditet har ännu inte inträffat. Sedan rör sig zygoten genom äggledarna in i livmodern, implanterar och börjar utvecklas fram till födseln.

Efter att det befruktade ägget passerat in i livmodern, slutar delningsprocessen och dess införande i endometriet börjar. Embryots fäste bestämmer barnets position i buken: när de implanteras längs bakväggen har kvinnor en liten mage, och när den implanteras längs framväggen är den större.

Införandet av ett embryo i endometriet utlöser många biokemiska processer, så en kvinna kan uppleva illamående under denna period, feber och huvudvärk. Ett specifikt tecken på implantation är blödning, vilket indikerar skada på livmoderns väggar.

Hur börjar graviditeten?

Första veckan efter befruktningen sitter zygoten i äggledarna. På den sjunde dagen börjar den sjunka ner i livmodern och letar efter en plats att fästa. Hos en frisk kvinna i detta skede är livmoderns endometrium förtjockad, så zygoten fixeras lätt utan betydande risk för avstötning. Otillräcklig endometrietjocklek orsakar ofta kvinnlig infertilitet.

Under rörelseperioden från äggledarna till livmodern tar ägget näringsämnen från corpus luteum, så den blivande moderns livsstil spelar inte en viktig roll i detta skede. Men efter att zygoten fäster vid endometriet förändras situationen: den gravida kvinnan måste ompröva sin livsstil och näring, för nu beror fostrets utveckling helt på hennes beteende. Det är viktigt att upprätthålla ett normalt mentalt och fysiskt tillstånd.

Zygoten gräver sig in i endometriet och implantationen börjar. Denna process tar cirka 40 timmar: celler delar sig, tränger in i slemhinnan och växer sedan. Blodkärl bildas aktivt, som i framtiden kommer att förvandlas till moderkakan. Den embryonala knölen börjar bilda kroppen, och ytcellerna är de delar som behövs för fostrets utveckling (fostersäck, moderkaka, navelsträng). Slutförandet av implantationen markerar början av graviditetsperioden, det vill säga att föda ett barn.

Amnion eller fostersäck är en säck med färglöst fostervatten. De behövs för att skydda det ömtåliga fostret från tryck från livmoderns väggar, temperaturfluktuationer, buller och yttre stötar. Dessutom stödjer fostervatten ämnesomsättningen.

Moderkakan är ett unikt organ. Den förser fostret med allt som behövs för tillväxt, utveckling och liv. I ett visst skede utför moderkakan funktionerna i lungorna, njurarna och matsmältningen, och producerar även hormoner och andra element som är nödvändiga för barnets fulla utveckling. Det transporterar färskt moderns blod in i navelvenen och tar bort metaboliska produkter från fostrets artärer. Moderkakan är ett slags filter som skyddar fostret från skadliga mikroorganismer och ämnen. Navelsträngen förbinder fostret och moderkakan. Blod rinner fram och tillbaka genom kärlen inuti den.

3 stadier av graviditeten

Graviditeten är indelad i tre stadier: bildandet av kroppen och organen för att stödja fostrets liv, anpassningen av kroppssystemen och förberedelserna inför födseln. Trots att graviditeten varar i 9 månader, räknas denna period i medicin i veckor. Från befruktningen till uppkomsten av ett nytt liv går ungefär 40 veckor, vilket är lika med 10 månmånader (baserat på cykelns 28 dagar). Därför består graviditetskalendern av 10 månader. Det är lättare att spåra förändringar som sker i en gravid kvinnas kropp med den här kalendern. En gravid kvinna vet exakt vilken vecka hon behöver ta tester och genomgå ett ultraljud.

Hur du ökar dina chanser till framgångsrik befruktning

Den mest gynnsamma perioden för befruktning är två dagar efter ägglossningen. Men om du tar hänsyn till livsdugligheten för spermier i 5 dagar, bör aktivt sex börja 3-4 dagar före ägglossningen. Spermierna kommer redan att "vänta" på ägget i bukhålan och äggledarna.

Du kan exakt bestämma ägglossningsdagen genom basaltemperatur, men du måste lita på en sådan kalender först efter 6 månaders regelbundna mätningar. Under laboratorieförhållanden kan ägglossningen bestämmas av urin och saliv.

Om en kvinnas menstruationscykel är standard på 28 dagar, för framgångsrik befruktning måste du ha sex på dagarna 10-18 av cykeln (helst varannan dag när den första dagen i cykeln är dagen för menstruationen). Du bör inte vara för pedantisk när det gäller befruktning; det viktigaste i denna fråga är njutning och avkoppling.

Trots det faktum att frekventa utlösningar minskar volymen av sädesvätska, är regelbundet sex nyckeln till god spermiemotilitet. Därför räcker det för en lyckad befruktning att ha sex varannan dag. Dagligt samlag garanterar befruktning med 25 %, medan ett samlag per vecka minskar chanserna till 10 %.

En kvinna kan öka sannolikheten för befruktning om hon ligger på sidan eller höjer bäckenet direkt efter sex. Du måste dock ta hänsyn till särdragen i livmoderns struktur: när den är böjd är det bättre att ligga på magen, böja sig lite och med en tvåhörnad form, höja bäckenet. Huvudsaken är att spermier inte läcker ut ur slidan. Efter samlag bör du inte använda hygienprodukter eller dusch, eftersom detta kan ändra pH i slidan och påverka spermier.

Om partners har svårt att bli gravida kan du gå till kliniken och med hjälp av diagnostisk utrustning spåra follikelns mognad och tidpunkten för frisättning av ägget exakt. Ofarlig och smärtfri ultraljudsdiagnostik är lämplig för dessa ändamål.

Du måste förstå att befruktning av ett ägg inte är graviditet. Vi kan prata om framgångsrik befruktning först efter att embryot når livmodern och går djupare in i endometriet. En vecka går från befruktning av ägget till graviditet. Denna tid behövs för att mekanismer ska aktiveras som inte tillåter en zygot med fel uppsättning kromosomer att implanteras. Detta är möjligt, men oftast dör "trasiga" zygoter före eller omedelbart efter implantation. De kommer ut tillsammans med menstruationsflödet, så kvinnan vet inte ens vilka processer som ägde rum i hennes kropp. Sådana fenomen kallas som regel inte en förlorad graviditet.

Hur uppstod livet på vår planet? Du kan tro på big bang-teorin, den gudomliga principen eller Charles Darwins läror om evolution. Vad som är säkert är att alla arter av organismer på jorden fortsätter att existera genom reproduktion. Vilket i sin tur är otänkbart utan befruktning. Vad är befruktning, dess typer och typer, betydelse och stadier, såväl som andra intressanta detaljer, kommer vi att överväga i den här artikeln. [foto1]

Föreningen av två celler av olika kön, manliga och kvinnliga, som ett resultat av vilket det första stadiet av en ny organism bildas, är befruktning. Den manliga cellen (spermier) har en stimulerande effekt på den kvinnliga cellen (ägget) och orsakar början av dess utveckling. Införandet av en uppsättning av faderns kromosomer i moderns ägg återspeglar kärnan i befruktningen. Dess biologiska betydelse ligger i bildandet av en zygot - en cell som kombinerar egenskaperna hos båda föräldrarna i olika proportioner och kombinationer. Således kombineras de ärftliga böjelserna hos moderns och faderns organismer och belönar deras avkomma med dem. Detta skapar många genetiska variationer som påverkar artens evolutionära process och dess naturliga urval.

Typer av befruktning

Efter att ha bestämt vad befruktning är, bör du förstå dess typer. Beroende på antalet organismer som är involverade i processen för sexuell reproduktion, särskiljs korsbefruktning och självbefruktning. Olika individer deltar i korsbefruktning. Dess väsen är lätt att föreställa sig med exemplet på en blomma: pollen från en växts pistill överförs till stigmatiseringen av en helt annan. Korsbefruktning av växter kallas pollinering. Det beror direkt på externa faktorer som bidrar till genomförandet. Korsbefruktning är inneboende i alla däggdjur och människor. Självbefruktning är en process där celler från samma individ deltar. Förekommer i djurvärlden i tvåkönade organismer där deras egna kvinnliga och manliga celler förenas. Ett slående exempel är bandmaskar. Självbefruktning är också kännetecknande för icke-öppnande blommor som är kapabla till självpollinering.

Typer av befruktning

Beroende på var exakt befruktningsprocessen sker, finns det flera typer:

• Extern befruktning.
  Det är karakteristiskt för de amfibier, blötdjur, fiskar och groddjur där befruktning sker utanför kroppen på deras hona. Förekommer vanligtvis i en vattenmiljö, där representanter för manliga och kvinnliga individer deponerar sina heterosexuella celler. Eftersom deras möte direkt beror på yttre faktorer, producerar organismer ett stort antal ägg och spermier, från flera tusen till flera miljoner. Med den yttre typen av befruktning dör faktiskt de flesta könscellerna, och det är detta tillvägagångssätt som säkerställer artens överlevnad.
• Inre befruktning.
  Förekommer hos alla arter av landlevande djur. Finns även i vissa vattenlevande arter. Mötet och sammansmältningen av manliga och kvinnliga celler sker i detta fall i kvinnans kropp, eller mer exakt, i hennes fortplantningsorgan. Detta säkerställer den högsta sannolikheten för befruktning, så mycket färre celler av olika kön behövs för att delta i processen. Därefter utvecklas embryot i moderns kropp och risken för dess död minimeras. Djur tenderar att ha få avkommor och bryr sig därför om dem och uppvisar tecken på komplext föräldrabeteende. För att uppnå befruktning behöver en person 1 ägg och 1 spermie, som dock kan täcka en lång sträcka för att möta det.
• Dubbel befruktning.
  Finns i angiospermer och blommande växter. Processen säkerställs av närvaron av 2 manliga spermier och 8 kvinnliga kärnor. En spermie befruktar ägget, som sedan formas till ett embryo, den andra smälter samman med centralcellens stora kärna och bildar det näringsmedium som är nödvändigt för bildandet av en ny organism.
• Artificiell insemination. Denna typ används i stor utsträckning inom djurhållning och jordbruk, när förplanerad konstgjord korsning eller insemination används för att erhålla den erforderliga kombinationen av egenskaper. På så sätt erhålls ytterligare avkomma från en enastående producent eller utvecklas växtsorter med vissa egenskaper. Hos människor används konstgjord insemination vid behandling av infertilitet. Det kallas extracorporeal, out-of-body eller IVF.
  Dess princip är att befruktning av ett ägg av en spermie sker utanför den kvinnliga kroppen. Först efter att cellerna har smält samman till ett enda, befruktat ägg placeras i livmodern. Metoden att producera en "provrörsbebis" vinner enorm popularitet och ger en chans att bli föräldrar till de par som inte kan bli gravida naturligt. Ofta används manliga eller kvinnliga donatorceller i detta fall.

Vissa organismer är kapabla att fortplanta sig utan befruktningsprocessen. Bin, bladlöss, vissa fåglar och groddjur är kapabla till partenogenes. Här, för utvecklingen av en cell, används genetiskt material från endast en förälder och samkönade avkommor produceras.
Förutom ovanstående typer av befruktning är den uppdelad i monospermi - när bara en spermie penetrerar ägget och polyspermi - i det här fallet kommer flera manliga in i den kvinnliga cellen samtidigt. Men även i detta fall inträffar en enkärnig fusion, medan de återstående kärnorna förstörs. Den första varianten av befruktning påverkar de flesta företrädare för djur- och växtvärlden, medan den andra endast är karakteristisk för vissa grupper av djur och vissa växtarter.

Stadier av befruktning

För att processen för cellfusion ska ske måste de gå igenom flera steg:

1. Ägget och spermierna måste komma närmare och börja interagera. Detta underlättas av den manliga cellens förmåga att endast röra sig mot ett ämne som honcellen utsöndrar, kallat kemotaxi. Och även reotaxi, vilket innebär spermiernas förmåga att röra sig framåt och mot flödet av vätska i äggledarna.
2. Celler (eller gameter) börjar kontaktinteraktion. Ett ganska stort antal spermier når äggets yttre pellucida. Endast den som lyckas bli den första att övervinna dessa yttre skal genom att mjuka upp det intilliggande området fäster vid ägget.
3. Spermierna penetrerar ägget.
4. I människokroppen sker i detta skede en passiv och långsam rörelse av det kvinnliga ägget genom äggledaren till livmodern. I djurkroppen börjar en befruktad cell förberedelse för fragmentering.

Grundprincipen för befruktning

Befruktning måste ske strikt inom arten. Detta motsvarar ett visst antal och struktur av manliga och kvinnliga kromosomer, såväl som deras kemiska affinitet. Om befruktning av främmande könsceller inträffar sker utvecklingen av embryot onormalt och leder som regel till uppkomsten av sterila individer som inte kan föda.

Processen för livets uppkomst hos människor

Mötet och föreningen av en manlig sperma och ett kvinnligt ägg är det första steget i födelsen av ett nytt mänskligt liv. En zygot, en cell som bildas som ett resultat av denna process, kombinerar en uppsättning av 46 föräldrarnas kromosomer som innehåller hela deras genetiska kod. Det ofödda barnets kön är slumpmässigt, som att vinna på lotteriet, men är redan bestämt i detta skede. Befruktningsprocessen ser å ena sidan ganska enkel ut. I själva verket är detta en ganska komplex reaktion i flera steg. Trots den snabba utvecklingen inom området reproduktionsteknologi verkar befruktningsprocessen fortfarande vara ett slags mirakel, ett mysterium. Efter att ha förstått vad befruktning är, är det mycket viktigt att förstå vilken genetisk kod vi, människor och invånarna på hela vår planet som helhet kommer att föra vidare till våra ättlingar.

Befruktning — Detta är föreningen av kärnorna i manliga och kvinnliga reproduktionsceller - gameter, vilket leder till bildandet av en zygot och den efterföljande utvecklingen av en ny (dotter) organism från den.

Den centrala punkten i denna process är sammansmältningen av de två kärnorna i föräldrarnas könsceller.

Som ett resultat bildas en dubbel (diploid - 2n) uppsättning kromosomer erhållna från manliga och kvinnliga organismer i zygoten. Kombinationen av två olika föräldrauppsättningar av gener (genotyper) i en zygot och bildandet av en ny genotyp i en dotterorganism är en enastående biologisk händelse i den levande världen, vilket ger en ökad variabilitet, och detta är viktigt för utvecklingen av den organiska världen.

Som ett resultat av kombinationen under befruktningen av faderns och moderns genuppsättningar uppstår i varje fall unika kombinationer av gener i dotterorganismerna. På så sätt upprätthålls den genetiska mångfalden hos organismer, vilket fungerar som material för naturligt urval och utveckling av populationen och arterna.

Beroende på miljön där processen att kombinera könsceller sker, finns det extern Och inre befruktning.

Extern befruktning utförs i miljön, vanligtvis under vattenförhållanden, där manliga och kvinnliga könsceller kommer in. Ett exempel är befruktning hos de flesta djur som lever eller reproducerar i vatten: annelider, musslor, mest fisk, svanslösa amfibier. De manliga och kvinnliga könscellerna som frigörs av dessa organismer kommer in i vattnet, där de möts och smälter samman - bildandet av en zygot.

Inre befruktning säkerställs genom överföring av spermier (eller spermier) från den manliga kroppen till den kvinnliga kroppen. Ett exempel på inre befruktning är befruktning hos fåglar och däggdjur. Man tror att under befruktningen tränger bara en spermie igenom ägget. Ett befruktat ägg ger upphov till en zygot, vars uppdelning säkerställer utvecklingen av embryot och sedan organismen. Material från sajten

Intern befruktning hos många djur (reptiler, fåglar) åtföljs av äggläggning i den yttre miljön, där små ungar utvecklas från äggen under en viss tidsperiod: kycklingar, sköldpaddor, krokodiler etc. Hos de flesta däggdjur genomgår zygoten och embryot som bildas av den inre utveckling i de kvinnliga könsorganen. Hos däggdjur (utom oviparösa - näbbdjur Och echidnas) för att odla embryot (embryot), bildas den så kallade babyns plats eller placenta i livmodern. Det finns i form av rudiment även hos pungdjur. Genom moderkakan upprättas en koppling mellan embryots och honans blodströmmar. Detta säkerställer gasutbyte i embryots kropp, dess näring och avlägsnande av sönderfallsprodukter och, naturligtvis, skydd av embryot från ogynnsamma miljöförhållanden.

Intern befruktning hos djur är en process som uppstod under evolutionen senare än extern befruktning, och är ett mycket mer progressivt morfobiologiskt fenomen. Detsamma bör noteras om placentans utseende i historien om utvecklingen av djurvärlden. De säkerställer reproduktionen av en frisk ung generation med betydande skydd, bevarande (och ekonomi) av könsceller från reproducerande organismer och moderns omsorg för utvecklingen av embryon.

Befruktning är sammansmältningen av en haploid spermie med ett haploid ägg, vilket resulterar i att deras kärnor förenas till en enda diploid kärna av ett befruktat ägg - zygoten. Under befruktningsprocessen utför spermierna två funktioner. Den första är aktiveringen av ägget, vilket uppmuntrar det att börja utvecklas. Denna funktion är inte specifik för spermierna: som en aktiverande faktor kan den ersättas av ett antal fysiska eller mekaniska medel som kan provocera utvecklingen av embryot. Utvecklingen av ett ägg utan deltagande av en spermie kallas partenogenes. En annan funktion hos spermierna, för vilken den redan är oumbärlig, är införandet av faderns genetiska material i ägget.

Interaktionen mellan könsceller (könsceller) under befruktningsprocessen kan delas in i tre faser: 1) avlägsen växelverkan, som sker på ett visst avstånd, tills könscellerna kommer i kontakt; 2) kontaktinteraktion som uppstår när könscellers ytor kommer i direkt kontakt; 3) processer som sker efter att spermierna kommit in i ägget (Fig. 2.1).

Ris. 2.1. Befruktningsprocess.

A – fas av avlägsen interaktion; B, C, D – kontaktinteraktionsfas;

D, E, G, H – synkaryonfas. 1 - äggmembran; 2 - gelé; 3 - befruktning tuberkel; 4 - befruktningsmembran; 5 – centriol.

1.1. Avlägsen interaktion mellan könsceller syftar till att öka sannolikheten för att spermier träffar ett ägg. För det mesta utförs dessa interaktioner genom kemotaxi– förflyttning av spermier längs koncentrationsgradienten av vissa ämnen som utsöndras av ägget. Förekomsten av kemotaxi har på ett tillförlitligt sätt fastställts för många grupper av djur, särskilt ryggradslösa djur: cnidarians, blötdjur, tagghudingar och hemichordates.

Vid förflyttning av spermier från däggdjur genom de övre delarna av äggledaren är fenomenet reotaxi (förmågan att röra sig mot det mötande flödet av vätska i äggledarna) väsentligt.

1.2. Kontaktinteraktion mellan könsceller börjar ske från det ögonblick som spermierna kommer i kontakt med äggets hinnor (fig. 2.2). Det första steget av dessa interaktioner kallas akrosomreaktionen. Ibland kan denna reaktion orsakas inte bara av kontakt med zona pellucida, utan också av spermiernas kollision med vilken hård yta som helst eller av en ökning av koncentrationen av Ca 2+. Den yttre manifestationen av denna reaktion, synlig vid låga förstoringar, är frisättningen av det så kallade akrosomala filamentet mot äggmembranet. Finelektronmikroskopiska studier av spermier fixerade under perioden för utstötning av det akrosomala filamentet visade följande.

Ris. 2.2. På varandra följande stadier av spermie-äggförening.

A. B – öppning av den akrosomala vesikeln; C, D – frisättning av akrosomlyserande enzymer;

D, E – bildning av befruktningsknölen

Processen börjar med fusionen av akrosommembranet med spermiernas yttre membran. De sammansmälta membranen brister sedan och exocytos av innehållet i den akrosomala vesikeln inträffar. Samtidigt frigörs spermolysiner från det, enzymer som löser upp äggets membran. Efter detta börjar den inre sektionen av akrosomalmembranet snabbt sticka ut, vilket resulterar i bildandet av ett eller ett helt knippe av så kallade akrosomala rör (eller mikrovilli), som ser ut som trådar vid låg förstoring. Den akrosomala mikrovillus växer som ett resultat av den snabba sammansättningen av det fibrillära kontraktila proteinet aktin, som utgör dess strukturella bas. Det ögonblick då de akrosomala mikrovilli kommer i kontakt med zona pellucida är avgörande för ömsesidigt erkännande av ägg och spermier.

Denna igenkänning utförs, i fallet med ett "korrekt" möte av en spermie med ett ägg av samma art, på grund av den komplementära interaktionen av ett speciellt protein (bindin) inbyggt i membranet av den acrosomala mikrovillus (tidigare den inre membranet i den akrosomala vesikeln) med motsvarande receptor på äggets membran. Även bland arter som är nära besläktade med varandra skiljer sig bindiner i sammansättning. Sålunda, före den akrosomala reaktionen, exponeras (blir tillgängliga) bindinerna i den akrosomala vesikeln för bindning av receptorer på grund av eversionen och tillväxten av de akrosomala mikrovilli.

Efter igenkänningsreaktionen (bildning av ett komplex mellan bindin och dess receptor i zona pellucida) lyseras äggskalet, varefter en befruktningstuberkel bildas på den, riktad mot acrosomal microvillus. Detta ögonblick anses vara början på processen för aktivering av ägget. Bildandet av befruktningstuberkeln, liksom de akrosomala mikrovilli, åtföljs av aktinpolymerisation. Membranen i spetsen av den akrosomala mikrovilli och befruktningstuberkeln smälter samman och genom den resulterande genomgående kanalen passerar innehållet i spermierna (främst kärnan och åtminstone en av centriolerna, men ofta även svansen) in i ägg. En del av spermiemembranet är inbäddat i äggmembranet och kan kvarstå under lång tid, ibland detekteras med immunologiska metoder fram till larvstadiet (i sjöborren).

En snabb ökning av Ca 2+-koncentrationen är också involverad i att stimulera protein- och DNA-syntesen och orsakar det mest uppenbara tecknet på äggaktiveringsreaktionen - exocytos av de så kallade kortikala alveolerna (Fig. 2.3). Dessa är många vesiklar som finns i det kortikala (ytskiktet) av det obefruktade ägget. Vi har redan blivit bekanta med stimuleringen av exocytosprocesser av Ca 2+-joner med exemplet exocytos av en akrosomal vesikel.

Under exocytos av de kortikala alveolerna frigörs följande ämnen från dem till det trånga utrymmet mellan äggets plasmamembran och vitellinemembranet tätt intill det: 1) ett proteolytiskt enzym som bryter bindningarna mellan plasmamembranet och vitellinet. membran - vitellin delaminas; 2) ett proteolytiskt enzym som frisätter spermier avsatta på zona pellucida från bindningar med detta membran - spermiereceptorhydrolas; 3) ett glykoprotein som drar in vatten i utrymmet mellan vitellinemembranet och plasmamembranet och därigenom orsakar deras separation: som ett resultat uppstår ett stort utrymme mellan vitellinemembranet och äggets plasmamembran, som kallas perivitellin. Bildandet av perivitellina utrymmet är det mest distinkta tecknet på äggaktivering; 4) faktor som främjar härdning membran av befruktning; 5) det strukturella proteinet hyalin, som är involverat i bildandet av det hyalina skiktet, som ligger i många ägg (till exempel sjöborre) ovanför plasmamembranet.

Ris. 2.3. Befruktning.

1, 2, 3 – stadier av den akrosomala reaktionen; 5 - lysande zon; 6 - perivitellina utrymme;

7 - plasmamembran; 8 - kortikal granulat; 9 – driva in spermierna i ägget;

10 – zonreaktion.

Samtidigt sker montering och omfördelning av cytoskelettelement i äggets kortikala skikt. Som ett resultat får det kortikala lagret den kontraktilitet som är nödvändig för att utföra klyvningsdelningar. Bildandet av befruktningsmembranet skyddar på ett tillförlitligt sätt ägget från penetration av överflödig sperma - polyspermi.

Under de första sekunderna efter kontakt med könsceller ökar permeabiliteten av äggets plasmamembran för extern Na + kraftigt, vilket leder till en minskning av äggets transmembranpotential från negativ (ca -60 mV) till något positiv (ca. +10 mV). Denna minskning av potentialen utförs av den sk snabb blockering av polyspermi, eftersom ytterligare spermier inte kan tränga in i ägg med en positiv transmembranpotential.

Således är aktivering av ägget en extremt snabb och omfattande reaktion, som involverar bokstavligen alla komponenter i ägget.

1.3. Sperma inuti ett ägg (synkaryonfas).

Hos de flesta djur kommer spermierna in i hela ägget, inklusive svansen; hos vissa arter finns flagellen kvar på ytan. Men väl inne i ägget spelar inte spermierna någon roll i den senares vidare rörelse. Spermien vänder omedelbart på halsen när den rör sig längre; En karakteristisk "norrsken" bildad av mikrotubuli visas runt centriolen. Kromatin i spermiekärnan despirals. Spermiekärnan kallas nu manlig pronucleus. Kromatinet i äggkärnan despirals också efter fullbordandet av meiotiska delningar. Denna kärna kallas kvinnlig pronucleus.

Innan de kommer närmare utför pronuklei komplexa rörelser ("pronucleidans"). Först rör sig den manliga pronucleus in i ägget vinkelrätt mot ytan och oavsett positionen för honpronucleus. Denna del av banan kallas "penetrationsvägen." Sedan rör sig båda prokärnorna mot varandra längs "kopulationsvägen". Rörelsen av den manliga pronucleus utförs tydligen på grund av "avstötningen" av de växande mikrotubulierna i norrskenet från äggets ytskikt.

När prokärnorna närmar sig varandra, karyogami- förening av deras kromosomuppsättningar. Karyogami inträffar alltid först efter att äggcellen har avslutat sina mognadsdelningar (hos de flesta djur är det inträdet av spermierna i ägget som stimulerar fullbordandet av dessa delningar). Hos de få arter där en spermie penetrerar ett redan moget ägg (till exempel en sjöborre), uttrycks karyogami i direkt sammansmältning av pronuclei; en enda zygotkärna bildas. I de fall där det går längre tid mellan spermiernas inträde och karyogamin, löses pronukleernas membran redan innan de närmar sig, och kromosomerna spiralerar. Då uttrycks karyogami i det faktum att kromosomerna i båda pronuklei är belägna i samma plan - planet för metafasplattan för den 1:a mitotiska uppdelningen av det befruktade ägget.

2. Ooplasmatisk segregation– förflyttning av äggkomponenter efter befruktning och bildandet av specifika områden ("fält") som bestämmer den vidare utvecklingen av vissa delar av embryot.

Omedelbart efter penetrering av spermierna (eller exponering för ett parthenogenetiskt medel), börjar intensiva rörelser av äggets cytoplasma (ooplasman). Ibland involverar detta separation och blandning av de olika komponenterna i ooplasmen, vilket kallas ooplasmisk segregation. Under denna process skisseras de viktigaste, men inte alls alla, delarna av embryots rumsliga organisation.

3. Partenogenes.

Som redan nämnts kan äggen hos många djur aktiveras naturligt eller artificiellt, utan hjälp av en spermie. Utveckling utan deltagande av spermier kallas partenogenes. Naturlig partenogenes är typisk för sommargenerationerna av vissa kräftdjur och hjuldjur; den finns hos bin, getingar, ett antal Lepidoptera och bland ryggradsdjur - hos vissa arter av ödlor och ormar.

Hos däggdjur har det också förekommit fall av ägg som kommit in på vägen för partenogenetisk utveckling, antingen spontant eller under påverkan av olika aktiverande medel, till exempel elektrisk stimulering, värmechock, etanol. Utvecklingen av sådana embryon stoppade dock alltid i de tidiga utvecklingsstadierna. I vissa fall av spontan partenogenes blir fragmenterade embryon källor till äggstockstumörer - teratom, i vilka organ rudiment kan utvecklas. Full utveckling av partenogenetik hos däggdjur är omöjlig eftersom vissa områden i manliga kromosomer blockeras i kvinnliga kromosomer (som ett resultat av metylering). Det är därför hanen inte kan ersättas hos däggdjur med ett partenogenetiskt medel.

Endast i sällsynta fall är partenogenetiskt utvecklande organismer haploider (som honungsbin av hankön), i de flesta fall, efter partenogenetisk aktivering av ägget, återställs den diploida uppsättningen kromosomer i det.

En typ av partenogenes är gynogenes- befruktning med spermier från en annan (besläktad) art, som bara aktiverar ägget, men inte för in dess genetiska material i embryots arvsmassa. Till exempel kan guldfiskägg stimuleras av karpspermier; mört, vanlig crucian karp. I populationer av gynogena djur finns endast honor. Det finns bevis för att gynogenes kan orsakas artificiellt av termisk chock för att bestråla ägget.

Androgenes– ett fenomen motsatt partenogenes, d.v.s. utveckling av ägget med deltagande av endast den manliga kärnan. Det finns kända fall av naturlig androgenes; androgenetik finns i tobak och majs, och ibland i silkesmasken.

Androgenes kan också induceras artificiellt. I början av 1800-talet gjordes experiment för att befrukta fragment av sjöborrars ägg, utan sin egen kärna. Denna typ av artificiell androgenes, när ett fragment av ett ägg befruktas, kallas merogoni.

II. Riktlinjer för att utföra laboratoriearbete.

1. Studera stadierna av befruktning enligt metodhandboken.

2. Bekanta dig med mekanismerna för distans- och kontaktinteraktion mellan spermier och ägg.

2.1. Rita ett diagram över fasen av avlägsen interaktion (tablett nr 2.1 "Fjärr- och kontaktinteraktion mellan spermier och ägg"). Ange processen för spermiekapacitet (rita spermiehuvudets receptorer, processen att separera kolhydrater från huvudets yta, processen att binda spermiereceptorer till NAG-receptorer).

2.2. Skissa fasen för kontaktinteraktion. Notera processen för bindning av spermiereceptorer till äggreceptorer, processen för spermiepenetration genom äggets membran.

3. Bekanta dig med stadierna av spermiers akrosomala reaktion och äggets kortikala reaktion enligt metodhandboken.

3.1. Rita ett diagram över befruktningen som indikerar kontaktens interaktionsfas och synkaryon (tablett nr 2.2 "Befruktning; krossning"). Markera mognadsperioden, ange reduktionskropparna. Betrakta och beskriv bildandet av den manliga och kvinnliga pronucleus. Välj befruktningsmembranet.

4. Studera processen för synkarion med hjälp av metodhandboken.

4.1. Undersök i mikroskop och skissa förberedelse nr 5.

Beredning nr 5. Befruktning av ägget. Spolmaskägg med inbäddade spermier (Fig. 2.4).

Fig.2.4. Befruktning av ett spolmaskägg:

1 – huvudet på spermierna som har penetrerat ägget.

Läkemedlet är en grupp av spolmaskägg. Låt oss välja vid låg förstoring och placera i mitten av synfältet de celler där innehållet är tydligt synligt. Genom att ändra låg förstoring till hög förstoring, låt oss överväga den finkorniga cytoplasman och två kärnor: en är lösare, ofta i ett tillstånd av mitos - detta kvinnlig kärna(ägg), en annan mer kompakt, ofta fortfarande triangulär form, är det ännu inte helt svullna huvudet av spermierna - manlig kärna. Dessa kärnor kallas pronuclei. Följaktligen registreras ögonblicket omedelbart efter införandet av spermier i ägget här. I enskilda ägg, mellan ytterkanten av protoplasman och membranet, finns fortfarande en liten formation bevarad - en styrkropp.

Skissa några celler med hög förstoring.

4.2. Undersök i mikroskop och skissa förberedelse nr 6.

Beredning nr 6. Syncarion. Spolmasklivmoder med befruktade ägg (Fig. 2.5).

Preparatet är ett tvärsnitt av spolmaskens livmoder, fylld med ägg. De senare är omgivna av tjocka skal. Vissa ägg har ännu inte befruktats, medan andra redan har penetrerats av spermier.

Läkemedlet som studeras registrerar det ytterligare stadiet av befruktning: närmandet och anslutningen av de kvinnliga och manliga kärnorna.

Ris. 2.5. Bildning av synkaryoner i ett spolmaskägg:

1 - äggskal; 2 – andra riktad kropp.

Vid låg förstoring, och ännu tydligare vid hög förstoring, urskiljer vi i enskilda celler kärnor som berör men fortfarande ligger separat, i andra har kärnornas skal redan lösts upp och kromosomerna har förenats till en gemensam grupp.

Skissa 2-3 av de mest typiska cellerna med hög förstoring.

5. Bekanta dig med partenogenesens mekanism med hjälp av den metodologiska manualen.

6. Lämna rapporten till läraren och försvara den.

III. Rapportens innehåll.

Rapporten ska presenteras på separata A4-ark eller i ett album.

Rapporten ska innehålla:

1. Syfte med arbetet.

2. Kort beskrivning av befruktningens faser.

3. Forskningsresultat (mikroskopisk undersökning av preparat) och deras analys (med angivande av använda mikroskop, deras förstoring, andra instrument och material).

4. Resultat av att slutföra en enskild uppgift (definition och beskrivning av ett "blindt" läkemedel).

5. Slutsatser.

Rapporten på A4-ark lämnas till läraren i slutet av arbetet.

IV. Kontrollfrågor.

1. Lista stadierna av befruktning.

2. Vilken är den molekylära mekanismen för akrosomreaktionen?

3. Vad är mekanismen för den kortikala reaktionen?

4. Vad är oplasmisk segregation.

5. Förklara den biologiska essensen av partenogenes.

1. A.V.Belousov. Individuell utvecklings biologi, 1983.

2. K.G.Ghazaryan. Biologi av individuell utveckling av djur., 1983.

3. O.V.Volkova. Atlas. Histologi, cytologi, embryologi, 1996.

4. S.L.Kuznetsov. Atlas of Embryology, 2002.

LABORATORIELektion nr 3.