Kako je nastao život na našoj planeti? Možete vjerovati u teoriju veliki prasak, božanski princip ili učenje Charlesa Darwina o evoluciji. Ono što je sigurno je da sve vrste organizama na Zemlji nastavljaju da postoje kroz reprodukciju. Što je, pak, nezamislivo bez oplodnje. Šta je oplodnja, njene vrste i vrste, značenje i faze, kao i drugo zanimljivi detalji, razmotrit ćemo u ovom članku.[foto1]
Spajanje dvije ćelije različitog spola, muške i ženske, rezultira formiranjem početna faza novi organizam i dolazi do oplodnje. Muška stanica (sperma) stimulativno djeluje na žensku ćeliju (jajnu ćeliju) i uzrokuje početak njenog razvoja. Uvođenje skupa očevih hromozoma u majčino jaje odražava suštinu oplodnje. Njegovo biološki značaj sastoji se u formiranju zigote - ćelije koja kombinuje karakteristike oba roditelja u različitim omjerima i kombinacijama. Tako se kombinuju nasljedne sklonosti majčinih i očinskih organizama i njima nagrađuju svoje potomstvo. Ovo stvara mnoge genetske varijacije koje utječu na evolucijski proces vrste i njenu prirodnu selekciju.
Vrste oplodnje
Nakon što ste odlučili šta je oplodnja, trebali biste razumjeti njene vrste. U zavisnosti od broja organizama uključenih u proces polne reprodukcije razlikuju se unakrsna oplodnja i samooplodnja. U unakrsnoj oplodnji učestvuju različite osobe. Njegovu suštinu je lako zamisliti na primjeru cvijeta: polen s tučka jedne biljke prenosi se na stigmu sasvim druge. Unakrsna oplodnja biljaka naziva se oprašivanje. To direktno zavisi od vanjski faktori koji doprinose njegovoj implementaciji. Unakrsna oplodnja je svojstvena svim sisarima i ljudima. Samooplodnja je proces u kojem učestvuju ćelije iste jedinke. Javlja se u životinjskom svijetu kod biseksualnih organizama u kojima se ujedinjuju vlastite ženske i muške stanice. Upečatljiv primjer – trakavice. Samooplodnja je karakteristična i za cvjetove koji se ne otvaraju koji su sposobni za samooprašivanje.
Vrste oplodnje
U zavisnosti od toga gde se tačno odvija proces oplodnje, postoji nekoliko vrsta:
- Vanjska oplodnja.
Karakteristično je za one vodozemce, mekušce, ribe i vodozemce kod kojih se oplodnja dešava izvan tijela njihove ženke. Obično se javlja u vodena sredina, gdje predstavnici muških i ženskih jedinki deponuju svoje heteroseksualne ćelije. Pošto njihov susret direktno zavisi od spoljnih faktora, organizmi proizvode ogroman broj jajnih ćelija i spermatozoida, od nekoliko hiljada do nekoliko miliona. Zaista, s vanjskim tipom oplodnje, većina zametnih stanica umire, a upravo ovaj pristup osigurava opstanak vrste. - Unutrašnja oplodnja.
Javlja se kod svih vrsta kopnenih životinja. Također se nalazi u nekim vodenim vrstama. Do susreta i spajanja muških i ženskih ćelija u ovom slučaju dolazi u tijelu žene, tačnije u njenom reproduktivnom traktu. Ovo obezbeđuje najveća vjerovatnoća oplodnja, stoga je potrebno mnogo manje ćelija različitih spolova da bi učestvovale u procesu. Zatim, embrion se razvija u majčinom tijelu i mogućnost njegove smrti je svedena na minimum. Životinje obično imaju malo potomstva i stoga se brinu o njima i pokazuju znakove složenog roditeljskog ponašanja. Da bi se postigla oplodnja, osobi je potrebno 1 jaje i 1 spermatozoid, koji, međutim, može preći veliku udaljenost da bi je dočekao. - Dvostruko đubrenje.
Nalazi se u kritosjemenjačama i cvjetnicama. Proces je osiguran prisustvom 2 muške sperme i 8 ženskih jezgara. Jedan spermij oplodi jaje koje se potom formira u embrion, drugi se spaja s velikim jezgrom centralne ćelije i formira hranljivi medij neophodan za formiranje novog organizma. - Vještačka oplodnja. Ovaj tip je dobio najšira primena u stočarstvu i poljoprivreda kada se koristi unaprijed planirano umjetno ukrštanje ili oplodnja da bi se dobila potrebna kombinacija svojstava. Na ovaj način se dobijaju dodatni potomci od izvanrednog proizvođača ili se razvijaju biljne sorte određenih kvaliteta. U ljudima vještačka oplodnja koristi se u liječenju neplodnosti. Zove se ekstrakorporalna, vantjelesna ili IVF.
Njegov princip je da se oplodnja jajne ćelije spermom odvija spolja žensko tijelo. Tek nakon što se ćelije spoje u jedno, oplođeno jaje se stavlja u matericu. Metoda proizvodnje "bebe iz epruvete" dobija ogromnu popularnost i daje šansu da postanu roditelji onim parovima koji nisu u mogućnosti da zatrudne dijete. prirodno. Često se u ovom slučaju koriste muške ili ženske zametne stanice donora.
Neki organizmi su sposobni za reprodukciju bez procesa oplodnje. Pčele, lisne uši, neke ptice i vodozemci su sposobni za partenogenezu. Ovdje se za razvoj ćelije koristi genetski materijal samo jednog roditelja i proizvodi istospolno potomstvo.
Pored navedenih tipova oplodnje, dijeli se na monospermiju - kada samo jedan spermij prodre u jajnu stanicu, i polispermiju - u ovom slučaju nekoliko muških ulazi u žensku ćeliju istovremeno. Ali čak i u ovom slučaju dolazi do jednonuklearne fuzije, dok su preostale jezgre uništene. Većina predstavnika životinjskog i biljnog svijeta podliježe prvoj varijanti oplodnje, a druga je svojstvena samo nekim grupama životinja i određene vrste biljke.
Faze oplodnje
Da bi došlo do procesa stanične fuzije, one moraju proći kroz nekoliko faza:
- Jajna ćelija i spermatozoid moraju da se približe i počnu da deluju. Tome pomaže sposobnost muške ćelije da se kreće samo protiv supstance koja luči ženski kavez, nazvana hemotaksa. A također i reotaksa, koja podrazumijeva sposobnost spermatozoida da se kreće naprijed i protiv protoka tekućine u jajovodima.
- Ćelije (ili gamete) počinju kontaktnu interakciju. Vanjski pellucidum jajeta doseže dovoljno veliki broj sperma. Za jaje se pričvršćuje samo onaj koji uspije prvi savladati ove vanjske ljuske omekšavanjem susjednog područja.
- Spermatozoid prodire u jaje.
- U ljudskom tijelu u ovoj fazi dolazi do pasivnog i sporog kretanja ženskog jajeta jajovoda do materice. U tijelu životinja, oplođena stanica počinje pripremu za fragmentaciju.
Osnovni princip oplodnje
Oplodnja se mora odvijati striktno unutar vrste. Ovo odgovara određeni broj i strukturu muških i ženskih hromozoma, kao i njihov hemijski afinitet. Ako dođe do oplodnje stranih zametnih stanica, razvoj embrija se odvija abnormalno i po pravilu dovodi do pojave sterilnih jedinki nesposobnih za rađanje.
Proces nastanka života kod ljudi
Susret i sjedinjenje muškog spermatozoida i ženske jajne ćelije prvi je korak u rađanju novog ljudskog života. Zigota, ćelija nastala kao rezultat ovog procesa, kombinuje skup od 46 roditeljskih hromozoma koji sadrže njihov čitav genetski kod. Pol nerođenog djeteta je nasumičan, kao dobitak na lutriji, ali je već određen u ovoj fazi. Proces oplodnje, s jedne strane, izgleda prilično jednostavno. Zapravo, ovo je prilično složena i višestepena reakcija. Uprkos brzom razvoju u ovoj oblasti reproduktivne tehnologije, do sada se proces oplodnje čini svojevrsnim čudom, sakramentom. Pošto smo shvatili šta je oplodnja, veoma je važno shvatiti kakav ćemo genetski kod mi, ljudi i stanovnici cele naše planete u celini, preneti na naše potomke.
Oplodnja je proces koji predstavlja fuziju muških i ženskih reproduktivnih stanica. Čini se da u tome nema ništa tako komplikovano, ali u stvarnosti je situacija nešto drugačija. Oplodnja nije jednokratan proces.
Koje su karakteristike zametnih ćelija i zašto su potrebne?
Ženske gamete nazivaju se jajima. Prilično su velike u odnosu na druge ćelije. Istovremeno, koliko je čudno, u smislu količine genetskog materijala, takva stanica je dvostruko inferiornija od običnih autozoma (ne zametnih stanica). To je zbog činjenice da se jajašca formiraju zbog mejoze, a ne mitoze, kao ostala. Takav mehanizam za stvaranje gameta jednostavno je neophodan, jer omogućava fuziju muških i ženskih zametnih stanica kako bi se osigurao normalan diploidni (dvostruki) set kromosoma. Dakle buduca beba prima osobine i od oca i od majke.
Kako se jajna ćelija i spermatozoid „sreću“?
Muškarci i žene su prilično mali. Najčešće se nalaze u ampularnom dijelu jajovoda. Ovo pitanje nije tako jednostavno kao što se na prvi pogled čini. To je zbog činjenice da su, u usporedbi s lumenom zametnih stanica maternice, one zanemarljivo male. Iz tog razloga je potreban mehanizam da jajna ćelija i spermatozoid pronađu jedno drugo. Zove se "hemotaksija" (usmjereno kretanje). Zahvaljujući njemu, oplodnja ćelije muškom gametom je relativno jednostavna.
Šta se dešava nakon oplodnje?
Nakon što se spermatozoid i jajna stanica spoje u zigotu, počinje razvoj embrija. Nakon toga, zigota se postupno pomiče i nakon 7-10 dana ulazi u šupljinu maternice. Tamo se embrion implantira u svoj zid i počinje da prima hranu iz majčinog tijela. U narednih nekoliko sedmica ostaje neformiran i raste prilično sporo. Postepeno se tijelo dijeli na 3 glavna tkiva - mezoderm, ektoderm i endoderm. Svaki od njih učestvuje u formiranju razni sistemi organa embriona. Tokom ovog perioda, veoma je važno da ne učinite nikakvu štetu. organizam u razvoju, jer to može dovesti do značajnih nedostataka u njegovom formiranju. Dakle, iako je oplodnja veoma težak proces, sve što se dešava u budućnosti je još važnije.
Kada je teško?
Za uspješnu oplodnju mora biti ispunjeno nekoliko uslova. Ovo je veoma važno znati. Danas je jedan od najčešćih problema: Sa ovom patologijom oplodnja postaje nemoguća. To je zbog činjenice da sperma jednostavno ne može doći do jajne stanice.
takođe u poslednjih decenija dolazi do smanjenja koncentracije zametnih stanica u spermi i smanjenja njene ukupna zapremina. Sve to dovodi do činjenice da jednostavno ima premalo spermatozoida da bi dospjeli u ampularni dio jajovoda.
Danas je gotovo temeljno utvrđeno kako dolazi do oplodnje jajne stanice. Međutim, ne tako davno o tome se znalo vrlo malo.
Nakon što ova gameta napusti svoj folikul smješten u jajniku, prenosi se u jajovode. Vrijedi napomenuti da se najčešće samo jedno jaje oslobađa tijekom jedne ovulacije. Ako 2 folikula sazriju odjednom, postoji mogućnost da će se začeti bratski blizanci. Kao što je ranije navedeno, kako dolazi do oplodnje jajne stanice do nedavno je ostala misterija. Pojavom savremenih istraživačkih metoda bilo je moguće utvrditi tok događaja tokom ovog čudesnog fenomena. U početku, jaje polako putuje kroz jajovod. Češće
preživjeli spermatozoidi dospiju do nje u ampularni dio ovog dodatka materice. Tu se obično odvija proces oplodnje. U ovom slučaju, nekoliko spermatozoida može pristupiti jajnoj stanici odjednom, ali samo 1 od njih je uključen u oplodnju. Ako postoji nekoliko jajnih ćelija, onda u njih prodiru različiti spermatozoidi. Kao rezultat toga, počinju da se razvijaju bratski blizanci. Pošto dolaze iz različitih ćelija, neće imati identične izgled i skup gena nakon rođenja. Osim toga, bratski blizanci se mogu razlikovati po spolu. Mnoge žene zanima da li je moguće osjetiti oplodnju. Nažalost, to nije moguće. U stvari, čak i najviše savremenim metodama Istraživanja nam ne dozvoljavaju da utvrdimo tačno vrijeme začeća djeteta. Nakon što je jaje oplođeno, ono je "zapečaćeno" i više spermatozoida ne može prodrijeti u njega. To je za muškarce polna ćelija, koji je u nju mogao prvi ući, gotovo se potpuno raspada. Ostaje samo genetska informacija koja se kombinuje sa skupom hromozoma jajeta. Kao rezultat, 1 diploidna zigota se formira od dvije haploidne gamete. U budućnosti se stalno dijeli. Ponekad, nakon oplodnje jajeta, može doći do njegove potpune fragmentacije na 2-3 ili više odvojenih dijelova. Kao rezultat, počinju da se razvijaju takozvani identični blizanci. Imaju apsolutno identičan genetski sastav, zbog čega imaju isti izgled.
Šta se dešava nakon što je jajna ćelija oplođena
Kao što je već napomenuto, nakon spajanja muških i ženskih gameta, formira se zigota. Stalno se razdvaja. Kao rezultat toga, do kraja prvog dana nakon oplodnje, zigota se sastoji od 100 ćelija približno jednake veličine. Sve to vrijeme postupno se pomjera iz ampularnog dijela cijevi direktno u maternicu žene. Zigota ovdje stiže otprilike sedmicu do 10 dana nakon oplodnje. Ovdje se ugrađuje u sluznicu materice, odakle prima sve što je potrebno za svoj rast i razvoj. Vrijedi napomenuti da do trenutka implantacije zigota ima vremena da prođe kroz nekoliko značajnih promjena, pretvarajući se u morulu i gastrulu. Nakon toga dolazi do postepenog razvoja fetusa. Značajno se povećava u veličini i postupno poprima sve karakteristike i organe karakteristične za običnu osobu.
Oplodnja i formiranje zigota
Gnojidba- fuzija muških i ženskih zametnih stanica, uslijed čega se obnavlja diploidni skup hromozoma karakterističan za određenu životinjsku vrstu i pojavljuje se kvalitativno nova stanica - zigota (oplođeno jaje ili jednoćelijski embrij).
Kod ljudi, volumen ejakulata - ejakulirane sperme - je normalno oko 3 ml. Da bi se osigurala oplodnja, ukupan broj spermatozoida u spermi mora biti najmanje 150 miliona, a njihova koncentracija u 1 ml je 20-200 miliona, iako samo jedan od njih prodire u jajnu stanicu, a ostali pripremaju uslove za oplodnju. U ženskom genitalnom traktu nakon kopulacije njihov broj se smanjuje u smjeru od vagine prema distalnom kraju jajovoda.
U procesu oplodnje razlikuju se tri faze: 1) udaljena interakcija i zbližavanje gameta; 2) kontaktna interakcija i aktivacija jajeta; 3) ulazak spermatozoida u jajnu stanicu i naknadno spajanje - singamija
Događaji koji prethode oplodnji
Da bi došlo do oplodnje, spermatozoid mora uzastopno savladati tri barijere: corona radiata koja se sastoji od nekoliko slojeva folikularnih ćelija, prozirne membrane i, konačno, plazma membrane jajne ćelije, kada se spoji sa plazma membranom spermatozoida. , počinje sama oplodnja. Spermatozoid lako prodire kroz koronu radijatu između labavo smještenih folikularnih stanica i dospijeva do prozirne ljuske. Prozirna membrana je značajna barijera za spermu. Kada spermatozoid stupi u interakciju sa zonom pellucida, slijedeći događaji se dešavaju uzastopno: vezivanje sperme za svoj receptor -> akrosomalna reakcija -> cijepanje komponenti zone pelucida pomoću enzima akrozoma -> prodiranje sperme kroz kanal nastao u membrane do plazma membrane jajeta. Interakcija spermatozoida sa prozirnom membranom odvija se u dvije faze. U početku je sperma slabo vezana za prozirnu membranu. U ovoj fazi, interakcija nije specifična za vrstu, spermatozoidi se lako odvajaju pažljivim ispiranjem. U drugoj fazi, spermatozoidi se čvrsto vezuju za svoje receptore. Ova interakcija je specifična za vrstu (specifičnost vrste je takođe obezbeđena akrozinom, koji se oslobađa tokom akrosomalne reakcije).
Sposobnost oplodnje. Za uspješnu oplodnju, jaje se mora sresti sa spermom u roku od jednog dana. Maksimalna održivost spermatozoida u ženskom genitalnom traktu je 2 dana. Iz praktičnih razloga, vrijeme tokom kojeg ovulirana jajna stanica može biti oplođena procjenjuje se na 5 dana.
Nakon konvergencije ženskog i muškog pronukleusa, koja kod sisara traje oko 12 sati, zigota- jednoćelijski embrion. Već u fazi zigote, pretpostavljene zone (latinski presumptio - vjerovatnoća, pretpostavka) identificiraju se kao izvori razvoja odgovarajućih dijelova blastule, iz kojih se naknadno formiraju zametni slojevi.
Rice. Ljudski zigot u fazi zbližavanja muških i ženskih jezgara (pronukleusa): (prema B.P. Khvatovu).
1 - žensko jezgro; 2 - muško jezgro.
OPLOĐENJE - spajanje muške reproduktivne ćelije (sperme) sa ženskom (jajnom ćelije), što dovodi do formiranja zigota, iz kojeg nastaje novi organizam. Oplodnji prethode složeni procesi sazrevanja jajne ćelije (oogeneza) i sperme (spermatogeneza). Za razliku od spermatozoida, jajna ćelija nema samostalnu pokretljivost. Zrela jajna ćelija napušta folikul unutra trbušne duplje u sredini menstrualnog ciklusa u vrijeme ovulacije i ulazi u jajovod zbog svojih usisnih peristaltičkih pokreta i treperenja cilija. Period ovulacije i prvih 12-24 sata nakon nje su najpovoljniji za oplodnju. Ako se to ne dogodi, u narednim danima dolazi do regresije i smrti jajeta.
Tokom seksualnog odnosa, sperma ulazi u ženinu vaginu ( semena tečnost). Pod uticajem kiselog okruženja vagine, neki spermatozoidi umiru. Najizdržljiviji od njih prodiru kroz cervikalni kanal u alkalno okruženje njegove šupljine i 1,5-2 sata nakon spolnog odnosa dospiju u jajovode, u čijem ampularnom dijelu dolazi do oplodnje. Mnogi spermatozoidi jure prema zrelom jajetu, ali u pravilu samo jedan od njih prodire kroz zonu pellucida koja ga prekriva, čije se jezgro spaja sa jezgrom jajne stanice. Od trenutka kada se zametne ćelije spoje, počinje trudnoća. Formira se jednoćelijski embrion, kvalitativno nova ćelija - zigota, iz koje, kao rezultat složenog procesa razvoja tokom trudnoće, nastaje ljudsko tijelo. Pol nerođenog deteta zavisi od toga koja je vrsta sperme oplođena u jajnoj stanici, koja je uvek nosilac X hromozoma. Ako je jaje oplodilo spermatozoid sa X (ženskim) polnim hromozomom, stvara se ženski embrion (XX). Kada se jajnu ćeliju oploditi spermatozoid sa Y (muškim) polnim hromozomom, razvija se muški embrion (XY). Postoje dokazi da su spermatozoidi koji sadrže Y hromozom manje izdržljivi i umiru brže od spermatozoida koji sadrže X hromozom. Očigledno, s tim u vezi, vjerojatnost začeća dječaka se povećava ako se polni odnos oplodnje dogodi tokom ovulacije. Ako se polni odnos dogodio nekoliko dana prije ovulacije, veća je šansa da će doći do oplodnje. jajne ćelije sa spermom koji sadrži X hromozom, odnosno postoji veća šansa da dobijete devojčicu.
Oplođeno jaje, krećući se duž jajovoda, podvrgava se drobljenju, prolazi kroz faze blastule, morule, blastociste i stiže u materničnu šupljinu 5-6 dana od trenutka oplodnje. U ovom trenutku embrion (embrioblast) je spolja prekriven slojem posebnih ćelija - trofoblastom, koji obezbeđuje ishranu i implantaciju (ugradnju) u sluznicu materice, koja se tokom trudnoće naziva decidualna. Trofoblast luči enzime koji otapaju sluznicu materice, što olakšava uranjanje oplođenog jajašca u njegovu debljinu.