Данные об оплодотворении у морских ежей свидетельствуют о том что уже через 2 секунды после соприкосновения сперматозоидов и яйцеклетки наступают изменения в электрических свойствах плазменной мембраны яйцеклетки. Внутреннее оплодотворение обеспечивается переносом сперматозоидов из мужского организма в женский в результате полового акта. Яйцеклетки способны к оплодотворению в течение примерно 24 часов после овуляции тогда как оплодотворяющая способность сперматозоидов сохраняется до 48 часов. Предполагают что проникновение в яйцеклетку...

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Введение.

После этого соединения яйцевая клетка, которая остается до этого момента совершенно пассивной и как бы безжизненной, начинает быстро делиться сначала на 2, потом — на 4, на 8, на 16 и т.д. клеточек. Все эти клеточки образуют в конце концов маленький шаровидный зародыш, состоящий из тысяч микроскопических клеточек, из которых строятся путем сложных процессов зачатки различных органов и тканей. Таким путем происходит развитие всех животных, как самых простых, так и самых сложных. Так же происходит и развитие человека.

На основании всех этих точно установленных фактов можно сказать, что всякий организм, как бы ни был он сложен и велик, начинает свою жизнь в виде одной маленькой, часто микроскопической клетки-яйца, которое должно быть оплодотворено для своего дальнейшего развития. Неоплодотворенные же яйца у большинства животных неспособны к дальнейшему развитию и погибают. Отсюда естественно сделали заключение, что оплодотворение необходимо для развития, т. е. для размножения и деления яйцевой клетки. у всех многоклеточных животных отличают два типа клеток. Клетки телесные, из которых строятся все органы и ткани (мышцы), и клетки половые.

Телесные клетки неподвижны и фактически лишены возможности конъюгировать между собой. Впрочем, если бы конъюгация была возможна, она все равно не достигла бы цели, так как происходила бы между родственными клетками.

Половые же клетки, которые остаются свободными и могут конъюгировать с половыми клетками другого организма, сохраняют способность к беспредельному размножению и вечной жизни. Половое размножение – прогрессивная форма размножения, очень широко распространено в природе, как среди растений, так и среди животных. Образующиеся в процессе полового размножения организмы отличаются друг от друга генетически, а также по характеру приспособленности к условиям обитания .

При половом размножении материнским и отцовским организмами вырабатываются специализированные половые клетки – гаметы. Женские неподвижные гаметы называются яйцеклетками, мужские неподвижные – спермиями, а подвижные – сперматозоидами. Эти половые клетки сливаются с образованием зиготы, т.е. происходит оплодотворение. Половые клетки, как правило, имеют половинный набор хромосом (гаплоидный), так что при их слиянии восстанавливается двойной (диплоидный) набор, из зиготы развивается новая особь. При половом размножении потомство образуется при слиянии гаплоидных ядер. Гаплоидные ядра образуются в результате мейотического деления.

Мейоз ведет к уменьшению генетического материала вдвое, благодаря чему количество генетического материала у особей данного вида в ряду поколений остается постоянным. Во время мейоза происходит несколько важных процессов: случайное расхождение хромосом (независимое расчленение), обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер). В результате этих процессов возникают новые комбинации генов. Поскольку ядро зиготы после оплодотворения содержит генетический материал двух родительских особей, это повышает генетическое разнообразие внутри вида. Если суть и биологическое значение полового процесса едины для всех организмов, то его формы очень разнообразны и зависят от уровня эволюционного развития, среды обитания, образа жизни и некоторых других особенностей.

Половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информации из двух разных источников – родителей. Оплодотворение у животных может быть наружным или внутренним. При слиянии образуется зигота с двойным набором хромосом.

В ядре зиготы все хромосомы становятся парными: в каждой паре одна из хромосом отцовская, другая – материнская. Дочерний организм, который разовьется из такой зиготы, в одинаковой мере снабжен наследственной информацией обоих родителей.

Биологический смысл полового размножения состоит в том, что возникающие организмы могут сочетать полезные признаки отца и матери. Такие организмы более жизнеспособны. Половое размножение играет важную роль в эволюции организмов.

Понятие оплодотворения.

Оплодотворение — это процесс объединения мужской и женской гамет, который приводит к формированию зиготы и последующему развитию нового организма. В процессе оплодотворения происходит установление диплоидного набора хромосом в зиготе, что определяет выдающееся биологическое значение этого процесса.

В зависимости от видовой принадлежности организмов у животных, размножающихся половым путем, различают наружное и внутреннее оплодотворение.

Наружное оплодотворение происходит в окружающей среде, в которую поступают мужские и женские половые клетки. Например, наружным является оплодотворение у рыб. Выделяемые ими мужские (молока) и женские (икра) половые клетки поступают в воду, где и происходит их «встреча» и объединение. Данные об оплодотворении у морских ежей свидетельствуют о том, что уже через 2 секунды после соприкосновения сперматозоидов и яйцеклетки наступают изменения в электрических свойствах плазменной мембраны яйцеклетки. Слияние содержимого гамет наступает через 7 секунд.

Внутреннее оплодотворение обеспечивается переносом сперматозоидов из мужского организма в женский в результате полового акта. Такое оплодотворение встречается у млекопитающих, причем центральным моментом здесь является исход встречи между половыми клетками. Считают, что в яйцеклетку этих животных проникает ядерное содержимое лишь одного сперматозоида. Что касается цитоплазмы сперматозоида, то у одних животных она поступает в яйцеклетку в небольшом количестве, у других совсем не поступает в яйцеклетку. У человека оплодотворение происходит в верхней части фаллопиевой трубы, причем в оплодотворении, как и у других млекопитающих, участвует лишь один сперматозоид, ядерное содержимое которого поступает в яйцеклетку. Иногда в фаллопиевой трубе может оказаться не одна, а две или более яйцклеток, в результате чего возможно рождение двоен, троен и т. Д. В результате оплодотворения в оплодотворенной яйцеклетке восстанавливается диплоидный набор хромосом. Яйцеклетки способны к оплодотворению в течение примерно 24 часов после овуляции, тогда как оплодотворяющая способность сперматозоидов сохраняется до 48 часов.

В механизмах оплодотворения многое еще остается неясным. Предполагают, что проникновение в яйцеклетку ядерного материала лишь одного из множества сперматозоидов связано с изменениями электрических свойств плазматической мембраны яйцеклетки. По вопросу о причинах активации сперматозоидом метаболизма яйцеклетки существует две гипотезы. Одни исследователи считают, что связывание сперматозоида с внешними рецепторами на поверхности клеток представляет собой сигнал, который через мембрану поступает внутрь яйцеклетки и активирует там инозитолтрифосфат и ионы кальция. Другие полагают, что сперматозоиды содержат специальный инициирующий фактор.

Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зиготе, развитие организмов через образование зигот называют зигогенезом. Экспериментальные разработки, выполненные в последние годы, показали, что оплодотворение яйцеклеток млекопитающих, включая человека, возможно и в пробирке, после чего зародыши, развившиеся в пробирке, могут быть имплантированы в матку женщины, где они могут развиваться дальше. К настоящему времени известны многочисленные случаи рождения «пробирочных» детей. Установлено также, что оплодотворить яйцеклетку человека способны не только сперматозоиды, но и сперматиды. Наконец, возможно оплодотворение яйцеклеток (лишенных искусственно ядер) млекопитающих ядрами их соматических клеток.

Активации яйца, побуждения его к началу развития (данная функция не специфична: в качестве активирующего фактора сперматозоид может быть заменен рядом физических или механических агентов, например при партеногенезе);

Перенос сперматозоида в женском половом тракте.

В организме женщины сперматозоиду предстоит долгий путь до встречи с яйцеклеткой. Это - канал шейки матки, полость матки и маточных труб. И на каждом этапе хорошему сперматозоиду предстоят испытания, которые являются важными звеньями естественного отбора. К сожалению, оценить влияние слизистой матки и трубной жидкости на сперматозоиды, невозможно. Но достаточно легко оценить взаимодействие сперматозоидов и слизи шейки матки.

Впервые движение сперматозоидов в цервикальной слизи было обнаружено в 1866 году. Однако длительное время это открытие оставалось без внимания, и только в 1913 году доктор Хунер повторил исследование, и с тех пор посткоитальный тест (тест Симса-Хунера) вошел в практику обследования супружеских пар с бесплодием. За это время были предложены разные модификации метода, но суть - определение количества и подвижности сперматозоидов в цервикальной слизи через некоторое время после полового акта - осталась прежней.

Канал шейки матки (цервикальный канал) является первым этапом, который должны преодолеть сперматозоиды. Образование слизи шейки матки находится под контролем гормонов. Эстрогены в 1 фазе стимулируют образование обильной цервикальной слизи, в то время как прогестерон во 2 фазу секреторную активность желез "сгущает". Помимо секрета желез шейки матки в состав цервикальной слизи может входить незначительное количество эндометриальной, трубной и, возможно, фолликулярной жидкости. Кроме этого, цервикальная слизь включает в себя лейкоциты, погибшие клетки эндометрия и эпителия канала шейки матки. И, таким образом, представляет собой гетерогенную субстанцию. Около 50% цервикальной слизи представлено водой.

Циклические изменения в слизи оказывают влияние на жизнеспособность и подвижность сперматозоидов в канале шейки матки. Благоприятные для сперматозоидов изменения в цервикальной слизи наступают приблизительно с 9-го дня нормального 28-дневного менструального цикла и постепенно возрастают, достигая, пика в период овуляции, а увеличение вязкости в лютеиновой фазе цикла создает для сперматозоидов труднопреодолимый барьер. Сперматозоиды могут задерживаться в слизи шейки матки, где они длительно сохраняют жизнеспособность и постепенно медленно проникают в полость матки.

Таким образом, цервикальная слизь:

Создает условия для проникновения сперматозоидов в период овуляции, или наоборот препятствует проникновению сперматозоидов в другие периоды менструального цикла;

Защищает сперматозоиды от "враждебной" среды во влагалище;

Накапливает энергию для сперматозоидов;

Осуществляет отбор сперматозоидов по подвижности и морфологии;

Создает резервуар для сперматозоидов;

Запускает реакции капацитации (изменение сперматозоида при прохождении полости матки).

Одним из наиболее важных показателей, влияющих на способность сперматозоидов к проникновению через шеечную слизь, является консистенция цервикальной слизи. Наименьшая резистентность к проникновению сперматозоидов наблюдается в середине цикла, когда вязкость слизи минимальна, а повышенная вязкость в лютеиновую фазу создает труднопреодолимый барьер для сперматозоидов. Отмершие клетки и лейкоциты создают дополнительное препятствие для миграции сперматозоидов. Так, выраженный эндоцервицит часто сопровождается снижением фертильности. Цервикальная слизь доступна для проникновения сперматозоидов в течение ограниченного периода времени. Длительность этого промежутка времени у каждой женщины индивидуальна, и может отличаться в разных циклах.

Вероятность фертилизации зависит от времени полового сношения относительно момента овуляции. Это обусловлено тем, что после эякуляции сперма сохраняет жизнеспособность 3—5 дней, а ооцит — порядка 24 часов. Оптимальным местом фертилизации являются фаллопиевы трубы, поскольку это увеличивает возможность имплантации зиготы в наиболее благоприятное для ее развития место матки — на задней стенке в верхней ее трети. Сперматозоиды, попавшие во влагалище женщины во время полового акта, примерно через 30 мин после эякуляции достигают устьев фаллопиевых труб, а еще через 15 мин —их ампулярной части, где обычно происходит оплодотворение яйцеклетки.

В репродуктивном тракте мужчины сперматозоиды имеют низкую оплодотворяющую способность. Нормальная оплодотворяющая способность сперматозоидов формируется после эякуляции в женском репродуктивном тракте. Формирование нормальной оплодотворяющей способности сперматозоидов, или капацитация, происходит в результате образования спермы, т. е. смешивания сперматозоидов с семенной жидкостью во влагалище, а также во время продвижения сперматозоидов через слизь шейки матки. Продвижению сперматозоидов в просвете фаллопиевых труб способствуют собственная двигательная активность сперматозоидов и направленные в сторону каудального отдела труб волны сокращения гладких мышц стенки яйцевода.

Двигательная активность сперматозоидов, находящихся в каудальной части фаллопиевых труб, возрастает через несколько минут после овуляции. Это свидетельствует о том, что ооцит или фолликулярные клетки высвобождают сигнальные факторы, которые активируют подвижность сперматозоидов (хемотаксис) и направляют их в зону оплодотворения. Только небольшая часть сперматозоидов человека (2—12 %) обладает хемотаксисом, т. е. реагирует на хемостимуляцию фолликулярными факторами. Поэтому в оплодотворении ооцита избирательно участвуют только капацитированные сперматозоиды.

Сперматозоид человека движется при помощи жгутика. Во время движения сперматозоид обычно вращается вокруг своей оси. Скорость движения сперматозоида человека может достигать 0,1 мм в сек. или более 30 см в час. У человека приблизительно через 1—2 часа после коитуса с эякуляцией первые сперматозоиды достигают ампулярной части фаллопиевой трубы).

Движение сперматозоидов по половым путям женщины является самостоятельным и осуществляется против движения жидкости. Для осуществления оплодотворения сперматозоидам необходимо преодолеть путь длиной около 20 см (цервикальный канал — около 2 см, полость матки — около 5 см, фаллопиева труба — около 12 см).

Среда влагалища является губительной для сперматозоидов, семенная жидкость нейтрализует влагалищные кислоты и частично подавляет действие иммунной системы женщины против сперматозоидов. Из влагалища сперматозоиды движутся по направлению к шейке матки. Направление движения сперматозоид определяет, воспринимая pH окружающей среды. Он движется по направлению уменьшения кислотности; pH влагалища около 6,0 , pH шейки матки около 7,2. Как правило, большая часть сперматозоидов не способна достичь шейки матки и погибает во влагалище (по критериям ВОЗ, используемым в посткоитальном тесте, спустя 2 часа после коитуса во влагалище не остается живых сперматозоидов). Прохождение канала шейки матки является для сперматозоидов сложным, из-за наличия в нем цервикальной слизи. После прохождения шейки матки сперматозоиды оказываются в матке, среда которой благоприятна для сперматозоидов, в матке они могут достаточно долго сохранять свою подвижность (отдельные сперматозоиды до 3-х дней). Среда матки оказывает на сперматозоиды активирующее действие, их подвижность значительно возрастает. Это явление получило название «капацитация». Для успешного оплодотворения в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов. Из матки сперматозоиды направляются в фаллопиевы трубы, направление к которым и внутри которых сперматозоиды определяют по току жидкости. Показано, что сперматозоиды имеют отрицательный реотаксис, то есть стремление двигаться против течения. Ток жидкости в фаллопиевой трубе создают реснички эпителия, а также перистальтические сокращения мышечной стенки трубы. Большая часть сперматозоидов не может достичь конца фаллопиевой трубы — так называемой «воронки», или «ампулы», где происходит оплодотворение. Из нескольких миллионов сперматозоидов, вошедших в матку, лишь несколько тысяч достигают ампулярной части фаллопиевой трубы. Каким образом сперматозоид человека разыскивает яйцеклетку в воронке фаллопиевой трубы остается неясным. Существуют предположения о наличии у сперматозоидов человека хемотаксиса — движения по направлению к неким веществам, выделяемым яйцеклеткой, либо фолликулярными клетками, ее окружающими. Несмотря на то, что хемотаксис присущ сперматозоидам многих водных организмов с наружным оплодотворением, у сперматозоидов человека и млекопитающих животных его наличие пока не доказано.

Наблюдения in vitro показывают, что движение сперматозоидов является сложным - сперматозоиды способны обходить препятствия и осуществлять активный поиск.

Перемещение яйца.

После того, как произойдет оплодотворение яйцеклетки, она начинает постепенно двигаться по трубе в сторону матки. Движение осуществляется при помощи сокращения мышц стенок яйцевода и колебания ресничек, покрывающих трубу изнутри. Двигается яйцо не очень быстро и достигает матки только на 8-10 день после оплодотворения. Постепенно зародыш начинает выделять особые ферменты, разрушающие слизистую оболочку матки. Внутри нее происходит эрозия, к которой и прикрепляется зародыш. Этот процесс называется нидацией.

Зародыш, при помощи ворсинок, покрывающих его внешнюю оболочку, постепенно вступает в контакт с кровеносными сосудами тела женщины. Если раньше его питание обеспечивали вещества, содержащиеся в самом яйце, то теперь это происходит за счет матери. Через ее кровь к нему начинают поступать питательные вещества и кислород. Полностью процесс присоединения зародыша к стенке матки завершается на 12-14 день после оплодотворения.

Нидация зародыша напрямую зависит от скорости его продвижения к матке. Во время перемещения яйца по трубе постепенно происходит формирование особого верхнего слоя, вырабатывающего впоследствии ферменты, позволяющие разрушить слизистую оболочку матки и прикрепиться к ее стенке. Если же движение происходит слишком быстро, то этот слой не успевает сформироваться, следовательно, зародыш не сможет прикрепиться к матке. В результате произойдет выкидыш.

Жизнеспособность яиц и сперматозоидов.

Под продолжительностью жизни половых клеток подразумевается их способность к оплодотворению или быть оплодотворенными. Изучение этого вопроса имеет не только теоретический интерес, оно имеет и несомненное практическое значение. Знание этих вопросов в известной мере может помочь в правильном суждении о времени наступившего зачатия. Разберем эти вопросы раздельно в отношении мужской половой клетки — сперматозоида и женской — яйцеклетки.

Жизнеспособность сперматозоида. Известно, что при половом акте мужское семя депонируется во влагалище, преимущественно в заднем своде (receptaculum seminis). В каждом эйякуляте здорового мужчины содержится около нескольких миллионов сперматозоидов. Однако под влиянием кислой влагалищной среды большая часть их погибает и только меньшая проникает в цервикальный канал шейки и тело матки. Под влиянием щелочной среды матки сперматозоиды приобретают еще большую подвижность. Путь от наружного маточного зева до ампулярной части трубы — расстояние, равное в среднем 20 см, сперматозоид преодолевает примерно за 2—3 ч. Этот путь может быть проделан и за более короткий срок: по данным Шуварского — за 30 мин (цит. по К. К. Скробанскому). Сперматозоиды, не принявшие участия в оплодотворении яйцеклетки, погибают и уничтожаются лейкоцитами. По поводу жизнеспособности сперматозоидов существуют различные взгляды. Behne и Hoehne определяют ее равной 2—3 дням, Nurnberger — 15 дням.

Для определения времени, в течение которого сохраняется оплодотворяющая способность сперматозоидов, находящихся в половом тракте крольчихи, Hammond произвел следующие опыты. Известно, что овуляция у крольчихи наступает через 10 ч после покрытия ее самцом. Введя искусственно сперматозоиды во влагалище крольчихи, автор затем покрывал ее самцом, у которого хирургическим путем был перевязан семявыводящий проток. Таким образом, самец при покрытии самки не мог выделить своих сперматозоидов и, если беременность наступала, то, следовательно, от тех сперматозоидов, которые были искусственно введены во влагалище. Покрывая таким самцом самок в различное время после их искусственного обсеменения, Гаммонд установил время жизнеспособности сперматозоидов. На рис. 149 представлен опыт Гаммонда. В результате этих опытов было установлено, что наибольшая оплодотворяющая способность сперматозоидов, находящихся в половом тракте крольчих, сохраняется в течение 18 ч, так как только в пределах этого времени беременность наступала в 90,9%.

Способность к оплодотворению яйцеклетки изучена еще меньше. Hoehne полагает, что яйцеклетка может быть оплодотворенной и по прошествии 3—4 дней после овуляции. По Гаммонду, наибольшее время жизнеспособности яйцевой клетки равняется 4 ч. Несмотря на то, что данные, полученные в эксперименте на животных, не могут быть безоговорочно отнесены к человеку, тем не менее они могут в известной мере характеризовать жизнеспособность половых клеток вообще, и в частности, у человека.

Время возможного зачатия еще менее изучено, так как не существует методов, с помощью которых можно было бы установить момент овуляции, наступление которой у женщины подвержено многочисленным колебаниям. Исходя из предполагаемых данных о сроке жизнеспособности яйцеклетки, наибольшая вероятность зачатия возможна в определенные дни менструального цикла. Так, при 32-дневном цикле этот момент совпадает с 16—20 днями, при 28-дневном — 12—16 и т. д. Эти особенности показаны на рис. 150 (цит. по К. К. Скробанскому).

Слияние гамет.

Процесс слияния гамет, т.е. собственно оплодотворение, разделяют на три последовательные фазы:

1) дистантное взаимодействие гамет и их сближение;

2) контактное взаимодействие гамет и активизация яйцеклетки;

3) вхождение сперматозоида в яйцо и последующее слияние гамет - сингамия.

Первая фаза (дистантное взаимодействие гамет) обеспечивается хемотаксисом - действием совокупности специфических факторов увеличивающих вероятность контакта половых клеток. Осуществляются на некотором расстоянии, до соприкосновения гамет друг с другом. Они направлены на повышение вероятности встречи сперматозоидов и яйцеклетки. Дистантные взаимодействия характерны для водных организмов, с наружным типом оплодотворения. При этом животные сталкиваются со следующими проблемами:

Осуществление встречи спермиев и яиц при их низкой концентрации в среде;

Предотвращение оплодотворения яиц спермиями другого вида.

В ходе эволюции выработалось, соответственно и два механизма идля решения поставленных задач: видоспецифичное привлечение спермиев и видоспецифичная их активация.

Видоспецифичное привлечение спермиев доказано для многих животных: кишечнополостных, моллюсков, иглокожих и и первичнохордовых. Оно представляет собой род хемотаксиса – и движения по градиенту концентрации вещества. В 80-х гг. XX удалось идентифицировать два видоспецифичных аттрактантасперматозоидов морских ежей – сперакт и резакт. Об вещества относятся к пептидам и содержат 10 и 14 аминокислотных остатков соответственно. Важную роль в этом хемотаксисе принадлежит гамонам -химическим веществам, вырабатываемым половыми клетками. Яйцеклетка способна продуцировать т.н. гиногамоны или фертилизины, а сперматозоид - андрогомогы. Гиногамон I – низкомолекулярное вещество небелковой природы, котороеактивирует движение сперматозоидов, повышая вероятность их встречи с яйцом. Гиногамон II – вещество белковой природы (гликопротеин), которое вызывает связывание сперматозоидов при взаимодействии с комплементарным ему андрогомоном II, встроенным в поверхностную оболочку спермия. Андрогомон I подавляет подвижность спермия. Андрогомон II разжижаетстуденистое вещество и растворяет оболочку яйца, поэтому его зачастую отождествляют с гиалуронидазой. Установлено, что яйцеклетки выделяют пептиды, способствующие привлечению сперматозоидов. Сразу после эякуляции сперматозоиды не способны к проникновению в яйцеклетку до тех пор, пока не произойдет капацитация - приобретение спермиями оплодотворяющей способности. Капацитация происходит в течение приблизительно семи часов под действием секрета женских половых путей. В процессе капацитации с плазмалеммы спермия в области акросомы удаляются гликопротеины и протеины семенной плазмы, что способствует акросомальной реакции. В механизме капацитации большое значение принадлежит действию гормонов, прежде всего прогестерона (гормон желтого тела), активизирующего секрецию железистых клеток яйцеводов. Во время капацитации происходят связывание холестерола цитолеммы спермия альбуминами женских половых путей и обнажение биохимических рецепторов половых клеток.

Оплодотворение происходит в ампулярной части яйцевода. Оплодотворению предшествует осеменение - дистантное взаимодействие и сближение гамет, обусловленное хемотаксисом.

Вторая фаза оплодотворения - контактное взаимодействие, во время которого сперматозоиды вращают яйцеклетку. Многочисленные спермии приближаются к яйцеклетке и вступают в контакт с её оболочкой. Яйцеклетка начинает совершать вращательные движения вокруг своей оси со скоростью ~4 оборота в минуту. Эти движения обусловлены биением жгутиков сперматозоидов, которые продолжаются около ~12 ч.

В процессе контактного взаимодействия мужской и женской половых клеток в спермиях происходит акросомальная реакция. Она заключается в слиянии наружной мембраны акросомы с передними двумя третями поверхности плазмалеммы спермия. Затем мембраны разрываются в области слияния и в среду высвобождаются ферменты акросомы. Запуск второй фазы оплодотворения происходит под влиянием сульфатированных полисахаридов блестящей (прозрачной) зоны. Они вызывают поступление ионов кальция и натрия в головку спермия, замещение ими ионов калия и водорода и разрыв мембраны акросомы. Прикрепление спермия к яйцеклетке происходит под влиянием углеводной группы фракции гликопротеинов прозрачной зоны яйцеклетки. Рецепторы спермия для прозрачной зоны представляют собой фермент гликозилтрансферазу. Этот фермент, находящийся на поверхности акросомы головки сперматозоида, «узнаёт» сахар N-ацетилглюкозамин - рецептор женской половой клетки. Плазматические мембраны в месте контакта половых клеток сливаются и происходит плазмогамия - объединение цитоплазм обеих гамет.

Сперматозоиды при контакте с яйцеклеткой могут связывать десятки тысяч молекул гликопротеида Zp3. При этом отмечается запуск акросомальной реакции. Акросомальная реакция характеризуется повышением проницаемости плазмалеммы спермия к ионам Са2+ и её деполяризацией. Это способствует слиянию плазмалеммы с передней мембраной акросомы.

лестящая зона овоцита оказывается в непосредственном контакте с акросомальными ферментами. Ферменты разрушают блестящую зону, спермий проходит через разрыв и входит в перивителлиновое пространство, расположенное между блестящей зоной и плазмалеммой яйцеклетки. Через несколько секунд изменяются свойства плазмалеммы яйцеклетки, и начинается кортикальная реакция, а ещё через несколько минут наступает зонная реакция, в процессе которой изменяются свойства блестящей зоны.

Оплодотворению способствуют сотни других, принимающих участие в осеменении, сперматозоидов. Ферменты, выделяемые из акросом, - спермолизины (трипсин, гиалуронидаза) разрушают лучистый венец, расщепляют гликозаминогликаны прозрачной зоны яйцеклетки. Отделяющиеся фолликулярные клетки склеиваются в конгломерат, который вслед за яйцеклеткой перемещается по маточной трубе благодаря мерцанию ресничек эпителиальных клеток слизистой оболочки маточной трубы.

Третья фаза оплодотворения - сингамия. В овоплазму проникают головка и промежуточная часть хвостового отдела. После вхождения сперматозоида в овоцит на периферии овоплазмы происходит её уплотнение (зонная реакция) и образуется оболочка оплодотворения.. Кортикальная реакция - это слияние плазмалеммы яйцеклетки с мембранами кортикальных гранул. В результате этого содержимое из гранул выходит в перивителлиновое пространство и воздействует на молекулы гликопротеидов блестящей зоны. Вследствие этой зонной реакции молекулы Zp3 модифицируются и утрачивают способность быть рецепторами спермиев. Образуется оболочка оплодотворения толщиной ~50 нм, препятствующая полиспермии, то есть проникновению других спермиев. Механизм кортикальной реакции включает приток ионов натрия через участок мембраны сперматозоида, встроенный в поверхность яйцеклетки после завершения акросомальной реакции. В результате отрицательный мембранный потенциал клетки становится слабоположительным. Приток ионов натрия обусловливает высвобождение ионов кальция из внутриклеточных депо и увеличение его содержания в гиалоплазме яйцеклетки. Вслед за этим начинается экзоцитоз кортикальных гранул. Высвобождающиеся из них протеолитические ферменты разрывают связи между блестящей зоной и плазмалеммой яйцеклетки, а также между спермиями и прозрачной зоной. Кроме того, выделяется гликопротеид, связывающий воду и привлекающий её в пространство между плазмалеммой и блестящей зоной. Вследствие этого формируется перивителлиновое пространство. Наконец, выделяется фактор, способствующий отвердению прозрачной зоны и образованию из нее оболочки оплодотворения.

Благодаря механизмам предотвращения полиспермии только одно гаплоидное ядро сперматозоида получает возможность слиться с одним гаплоидным ядром яйцеклетки, что приводит к восстановлению характерного для всех клеток диплоидного набора хромосом. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку через несколько минут значительно усиливает процессы внутриклеточного метаболизма, что связано с активизацией её ферментативных систем. Это служит стимулом для завершения второго деления мейоза, и овоцит второго порядка становится зрелым яйцом. При этом образуется также второе полярное тельце, которое тотчас же дегенерирует, а хвост сперматозоида рассасывается в цитоплазме ядра. Ядра обеих гамет превращаются в пронуклеусы и сближаются. Мембраны пронуклеусов разрушаются, а отцовские и материнские хромосомы прикрепляются к образовавшимся нитям веретена. К этому времени оба гаплоидных набора, содержащих у человека по 23 хромосомы, уже реплицировались, и возникшие в результате 46 пар хроматид выстраиваются по экватору веретена, как в метафазе митоза. Слияние пронуклеусов называется кариогамией и продолжается около ~12 ч. На этой стадии восстанавливается диплоидное число хромосом. После слияния женского и мужского пронуклеусов оплодотворенное яйцо получает название зиготы (одноклеточный зародыш). Зигота проходит стадии анафазы и телофазы и завершает свое первое митотическое деление. Следующий за этим цитокинез приводит к образованию из одноклеточного зародыша двух диплоидных дочерних клеток. Уже на стадии зиготы выявляются презумптивные зоны (лат.: presumptio - вероятность, предположение) как источники развития соответствующих участков бластулы, из которых в дальнейшем формируются зародышевые листки. Процесс оплодотворения заканчивается и начинаются процессы дробления

Выводы.

Оплодотворение – слияние сперматозоида с яйцеклеткой, завершающееся объединением их ядер в единое ядро оплодотворенного яйца (зиготу). У подавляющего большинства животных при нормальном развитии именно оплодотворение служит толчком к выходу яйцеклетки из анабиотического состояния, в котором она находится на последнем этапе стадии созревания.

Оплодотворение осуществляет две разные функции:

Половую – включает передачу генов от родителей потомкам;

Репродуктивную – включает инициацию в цитоплазме яйца тех реакций, которые позволяют продолжать развитие и создание нового организма.

Важная роль в процессе оплодотворения принадлежит сперматозоиду, он необходим для:

Активации яйца, побуждения его к началу развития (данная функция не специфична: в качестве активирующего фактора сперматозоид может быть заменен рядом физических или

механических агентов, например при партеногенезе);

Внесения в яйцеклетку генетического материала отца.

Существует несколько принципов классификации процесса оплодотворения:

По месту проникновения сперматозоида в яйцеклетку:

Наружное (оплодотворение происходит во внешней среде);

Внутреннее (оплодотворение происходит в половых путях самки).

По количеству сперматозоидов участвующих в оплодотворении:

Моноспермное (один сперматозоид);

Полиспермное (два и более сперматозоидов)

У ряда беспозвоночных, рыб, хвостатых амфибий и птиц возможна полиспермия, когда в яйцо проникает несколько сперматозоидов, однако с ядром яйцеклетки сливается ядро только одного спермия.

Конкретные особенности оплодотворения очень сильно варьируют у различных видов. Взаимодействие гамет подразделяют на четыре стадии:

Дистантные взаимодействия;

Контактные взаимодействия;

Проникновение сперматозоида в яйцеклетку;

Слияние генетического материала.

После этих процессов начинаются процессы дробления.

Использованная литература.

1. Алланазарова Н.А. “Биология индивидуального развития” (учебное пособие) Самарканд, 2002.

2. Афанасьев Ю.И., Юрина Н.А. “Гистология, цитология, эмбриология.” М.: Медицина, 2001.

3. Белоусов Л.В. “Основы общей эмбриологии.” М.: Изд-во МГУ, 1993. С. 53–68.

4. Гилберт С. “Биология развития.” Т. 1. М.: Мир, 1993.

5. Джелдубаева Э.Р. “Биология индивидуального развития. Курс лекций.” – Симферополь, 2008г.

6. Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Общая биология" – М.: Просвещение, 2000.

7. Карлсон Б.М. “Основы эмбриологии по Пэттену.” Т. 1. М.: Мир, 1983.

8. Кноррэ А. Г. “Краткий очерк эмбриологии человека.” М.: Медицина, 1967.

9. Токин Б.П. “Общая эмбриология.” М.: Высш. школа, 1987.

10. Юрина Н.А., Торбек В.Э., Румянцева Л.С. “Основные этапы эмбриогенеза позвоночных животных и человека.” М., 1984

В процессе эволюции растительного мира у цветковых растений (и только у них) появилось такое явление как двойное оплодотворение, в результате которого образуется семя. У голосеменных растений также образуются семена, но двойного оплодотворения нет. Оплодотворению предшествует опыление, т. е. перенос пыльцы с тычинок одного цветка на пестик чаще всего другого цветка. При двойном оплодотворении в семязачаток проникают два спермия, один из которых сливается с яйцеклеткой, а второй - с крупной центральной клеткой.

Пыльцевые зерна разных цветковых растений имеют различную форму. При этом чаще всего поверхность пыльцевых зерен шероховатая, что позволяет им удерживаться на теле насекомых-опылителей и потом на рыльце пестика. Кроме того, рыльцем выделяется липкая жидкость, удерживающая пыльцу. На рыльце пестика пыльцевое зерно образует пыльцевую трубку , которая растет между клетками рыльца и столбика пестика, после чего врастает в полость завязи пестика.

В полости завязи может находиться один семязачаток, несколько или множество. Их количество зависит от вида растения. Семязачатки по-другому называются семяпочками . Если в завязи несколько семязачатков, то каждый из них опыляется своим пыльцевым зерном (содержащимися в нем спермиями), т. е. в таком случае через пестик будет прорастать несколько пыльцевых трубок.

Семязачатки отрастают от внутренней поверхности стенок завязи в полость завязи. Семязачаток состоит из покрова и ткани центральной части, где образуются восемь гаплоидных клеток (имеющих одинарный набор хромосом). Две из этих клеток сливаются, в результате образуется крупная центральная клетка , у которой восстанавливается двойной набор хромосом.

У семязачатка со стороны, противоположной месту прикрепления к завязи, находится пыльцевход , представляющий собой небольшое отверстие, ведущее к центральной части семязачатка.

В кончике растущей пыльцевой трубки находятся два спермия . У спермиев в отличие от сперматозоидов нет хвостика, и поэтому спермии неподвижны. Когда трубка врастает в семязачаток через пыльцевход, то один спермий сливается с одной из гаплоидных клеток, которая играет роль яйцеклетки . В результате этого оплодотворения образуется зигота с двойным набором хромосом. В последствии из нее развивается зародыш семени .

Второй спермий сливается с центральной клеткой. В результате этого оплодотворения в последствии образуется так называемый эндосперм . Для него характерен тройной набор хромосом, что уникально, так как клетки тела покрытосеменных и многих других организмов имеют двойной набор хромосом.

Эндосперм представляет собой ткань, содержащую запас питательных веществ. Эти вещества зародыш использует в процессе развития семени или при прорастании семени. В первом случае вместо эндосперма в зрелом семени основную массу занимают органы зародыша (чаще всего крупные семядоли), во втором случае - эндосперм остается.

При созревании семени покровы семязачатка превращаются в семенную кожуру .

Оплодотворение - это процесс объединения мужской и женской гамет, который приводит к формированию зиготы и последующему развитию нового организма. В процессе оплодотворения происходит установление диплоидного набора хромосом в зиготе, что определяет выдающееся биологическое значение этого процесса.

В зависимости от видовой принадлежности организмов у животных, размножающихся половым путем, различают наружное и внутреннее оплодотворение.

Наружное оплодотворение происходит в окружающей среде, в которую поступают мужские и женские половые клетки. Например, наружным является оплодотворение у рыб. Выделяемые ими мужские (молока) и женские (икра) половые клетки поступают в воду, где и происходит их «встреча» и объединение. Данные об оплодотворении у морских ежей свидетельствуют о том, что уже через 2 секунды после соприкосновения сперматозоидов и яйцеклетки наступают изменения в электрических свойствах плазменной мембраны яйцеклетки. Слияние содержимого гамет наступает через 7 секунд.

Внутреннее оплодотворение обеспечивается переносом сперматозоидов из мужского организма в женский в результате полового акта. Такое оплодотворение встречается у млекопитающих, причем центральным моментом здесь является исход встречи между половыми клетками. Считают, что в яйцеклетку этих животных проникает ядерное содержимое лишь одного сперматозоида. Что касается цитоплазмы сперматозоида, то у одних животных она поступает в яйцеклетку в небольшом количестве, у других совсем не поступает в яйцеклетку.

У человека оплодотворение происходит в верхней части фаллопиевой трубы, причем в оплодотворении, как и у других млекопитающих, участвует лишь один сперматозоид, ядерное содержимое которого поступает в яйцеклетку. Иногда в фаллопиевой трубе может оказаться не одна, а две или более яйцеклеток, в результате чего возможно рождение двоен, троен и т. д. Например, в XVIII в. зарегистрирован случай рождения в России одной матерью (женой крестьянина Федора Васильева) 16 двоен, 7 троен и 4 четверней (всего 69 детей).

В результате оплодотворения в оплодотворенной яйцеклетке восстанавливается диплоидный набор хромосом. Яйцеклетки способны к оплодотворению в течение примерно 24 часов после овуляции, тогда как оплодотворяющая способность сперматозоидов сохраняется до 48 часов.

В механизмах оплодотворения многое еще остается неясным. Предполагают, что проникновение в яйцеклетку ядерного материала лишь одного из множества сперматозоидов связано с изменениями электрических свойств плазматической мембраны яйцеклетки. По вопросу о причинах активации сперматозоидом метаболизма яйцеклетки существует две гипотезы. Одни исследователи считают, что связывание сперматозоида с внешними рецепторами на поверхности клеток представляет собой сигнал, который через мембрану поступает внутрь яйцеклетки и активирует там инозитолтрифосфат и ионы кальция. Другие полагают, что сперматозоиды содержат специальный инициирующий фактор.

Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зиготе, развитие организмов через образование зигот называют зигогенезом. Экспериментальные разработки, выполненные в последние годы, показали, что оплодотворение яйцеклеток млекопитающих, включая человека, возможно и в пробирке, после чего зародыши, развившиеся в пробирке, могут быть имплантированы в матку женщины, где они могут развиваться дальше. К настоящему времени известны многочисленные случаи рождения «пробирочных» детей (см. раздел VI). Установлено также, что оплодотворить яйцеклетку человека способны не только сперматозоиды, но и сперматиды. Наконец, возможно оплодотворение яйцеклеток (лишенных искусственно ядер) млекопитающих ядрами их соматических клеток (см. § 35).

В отличие от зигогенеза, многие животные организмы способны к размножению в естественных условиях путем партеногенеза (от греч. parthenos - девственница и genesis - рождение). Различают облигатный и факультативный партеногенез. Облигатный партеногенез - это размножение организмов из неоплодотворенной яйцеклетки. Такой партеногенез служит способом размножения животных более 90 видов, включая некоторых позвоночных. Примером облигатного партеногенеза является размножение кавказской скальной породы ящерицы, представленной только женскими особями. Напротив, факультативный партеногенез заключается в том, что яйцеклетки способны развиваться как без оплодотворения, так и после оплодотворения. Факультативный партеногенез в свою очередь бывает женским и мужским. Женский партеногенез част у пчел, муравьев, коловраток, у которых из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются самцы. Мужской партеногенез встречается у некоторых изогамных водорослей.

У растений также известны случаи, когда зародыш развивается из не оплодотворенной яйцеклетки. Как отмечено выше, это явление получило название апомикса. Оно очень широко встречается у многих покрытосеменных растений, в т. ч. у культивируемых, таких, как свекла, хлопчатник, лен, табак и другие.

Наряду с естественным партеногенезом различают искусственный (индуцированный) партеногенез, который можно вызвать раздражением яйцеклеток с помощью физических или химических факторов, что ведет к активации яйцеклеток и, как следствие, к развитию неоплодотворенных яиц. Искусственный партеногенез наблюдали в случае животных, принадлежащих ко многим систематическим группам - иглокожим, червям, моллюскам и даже некоторым млекопитающим.

Известна форма партеногенеза, получившая название андроге-неза (от греч. andros - мужчина, genesis - рождение). Если в яйцеклетке инактивировать ядро и если после этого в нее проникнет несколько сперматозоидов, то из такой яйцеклетки в результате слияния мужских (сперматозоидных) ядер развивается мужской организм. Широко известны эксперименты В. Л. Астаурова (1904-1974), который показал андрогенез на тутовом шелкопряде. Эти опыты заключались в следующем. В яйцеклетках шелкопряда одного вида (Bombyx mandarina) с помощью высокой температуры инактивировали ядра, а затем такие яйцеклетки оплодотворяли сперматозоидами шелкопряда другого вида (В. mori). Проникнув в яйцеклетки, последние сливались между собой, что давало начало новым организмам, которые по своим свойствам оказались отцовскими организмами (В. mori). Скрещивания этих организмов с самками В. mori давало потомство, принадлежащее к В. mori.

Роль партеногенеза и его форм в природе невелика, т. к. он не обеспечивает широких адаптивных возможностей организмов. Однако его использование имеет практическое значение. В частности, Б. Л. Астауровым был разработан способ получения партеноге-нетического потомства у тутового шелкопряда, что широко используется в промышленном производстве шелка.

В отличие от зигогенеза и партеногенеза существует гиногенез (от греч. gyne - женщина), который представляет собой псевдогамию, заключающуюся в том, что сперматозоид встречается с яйцеклеткой и активирует ее, но ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки. В этом случае позволяющее потомство состоит только из женских особей. У отдельных видов круглых червей, рыб и земноводных гиногенез служит нормальной формой размножения, давая потомство, состоящее только из самок. Гиногенез можно вызвать и искусственно с помощью факторов, способных разрушать клеточные ядра (радиации, температуры и др.). В частности, описаны случаи искусственного гиногенеза у тутового шелкопряда, у некоторых видов рыб и амфибий. Получение таких форм может иметь некоторое практическое значение в случае хозяйственно полезных видов.

Как было отмечено выше, оплодотворение у цветковых (покрытосеменных) имеет существенную отличительную особенность в виде двойного оплодотворения (С. Г. Навашин, 1896), которое сводится к тому, что в зародышевом мешке гаплоидная яйцеклетка и дипло-идная центральная клетка оплодотворяются спермиями, в результате чего образуется диплоидный зародыш и триплоидная клетка, развивающаяся в клетки эндосперма (см. гл. II).

Партеногенез, андрогенез и гиногенез являются формами нарушения полового размножения. Предполагают, что эти формы возникли в ходе эволюции в результате частных эволюционных приспособлений.

Оплодотворение - это процесс слияния двух клеток, в результате чего происходит образование новой клетки, дающей начало другому организму этого же рода или вида. Что такое у цветковыхрастений и как оно происходит, читайте в данной статье.

Сущность оплодотворения

Оно происходит в результате слияния двух клеток, женской и мужской, и возникновения диплоидной зиготы. В каждой паре хромосом присутствует одна отцовская и одна материнская клетка. Сущность процесса оплодотворения заключается в том, чтобы восстановить и объединить наследственный материал родителей. Их потомство будет более жизнеспособным, так как соединит в себе самые полезные качества от отца и матери.

Оплодотворение - что такое?

Это процесс побуждения яйца к развитию в результате объединения ядер. Оплодотворение - что такое? Это необратимый процесс, который происходит в результате слияния разнополых гамет и объединения их ядер. не подвергается этой процедуре второй раз.

Но существуют растения, которые воспроизводят новое поколение только при помощи женской гаметы без оплодотворения. Такое размножение называется девственным. Примечательно, что эти два способа размножения у одного вида растений могут чередоваться.

Двойное оплодотворение цветковых растений

Обоих начал называются гаметами. Причем женскими являются яйцеклетки, а мужскими - спермии, которые у растений семенных неподвижные, а у споровых - подвижные. Оплодотворение - что такое? Это появление особой клетки - зиготы, содержащей наследственные признаки спермия и яйцеклетки.

Обладают сложным оплодотворением, которое называется двойным, поскольку, кроме яйцеклетки, оплодотворяется еще одна особая клетка. Формирование спермий происходит в пылинках пыльцы, а их созревание осуществляется в тычинках, точнее в их пыльниках. Местом образования яйцеклеток являются семязачатки, расположенные в завязи пестика. Когда яйцеклетка оплодотворится спермием, из семязачатка начинают развиваться семена.

Чтобы оплодотворение у цветковых произошло, сначала нужно опылить растение, то есть на рыльце пестика должны попасть пылинки пыльцы. Оказавшись на рыльце, они начинают прорастать внутрь завязи, в результате чего образуется пыльцевая трубка. Одновременно с этим в пылинке происходит образование двух спермиев. Они не стоят на месте, а начинают продвигаться к пыльцевой трубке, которая проникает в семязачаток. Здесь в результате деления и удлинения одной клетки происходит образование зародышевого мешка.

Он нужен для расположения в нем яйцеклетки и еще одной клетки, в которой сосредоточен двойной набор наследственной информации. После этого происходит прорастание пыльцевой трубки в зародышевый мешок и слияние одного спермия с яйцеклеткой, в результате которого образуется зигота, а другого - с клеткой особой. Развитие зародыша происходит из зиготы. Второе слияние образует питательную ткань, или эндосперм, необходимый для питания зародыша в период роста.

Что нужно для существования каждого вида растений?

• Прежде всего необходимо восстановить диплоидный набор хромосом, а в его пределах - их парность.
• Обеспечить материальную непрерывность между поколениями, следующими чередой.
• Объединить в одном виде или роде наследственные свойства двух родителей.

Все это осуществляется на генетическом уровне. Для того чтобы оплодотворение осуществилось, созревание материнских и отцовских гамет должно произойти одновременно.

Оплодотворение у покрытосеменных растений

Этот процесс впервые охарактеризовал немецкий ученый Страсбургер во второй половине девятнадцатого века. Оплодотворение покрытосеменных растений происходит в результате слияния двух ядер разных гамет: с мужским и женским началом. Их цитоплазма не участвует в оплодотворении. Собственно оплодотворение происходит тогда, когда спермий сливается с ядром яйцеклетки.

Местом возникновения спермиев является пыльцевое зерно или пыльцевая труба. Зерно начинает прорастать после того, как попадает на рыльце. Время начала этого процесса у каждого растения разное, как и время оплодотворения. Например, пыльцевые зерна свеклы прорастают через два часа, а кукурузы - моментально. Первый признак прорастания зерна - его увеличение в объеме. Обычно одно пыльцевое зерно образует одну трубку. Но некоторые растения не подчиняются этому правилу и образуют несколько трубок, из которых только одна достигает своего развития.

Пыльцевая трубка с передвигающимися по ней спермиями растет и в конце концов разрывается. Все ее содержимое оказывается внутри зародышевого мешка. Один из проникших сюда спермиев внедряется в яйцеклетку и сливается с ее гаплоидным ядром. Оплодотворение - что такое? Это слияние двух ядер: спермия и яйцеклетки. Оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться, получаются две новые клетки. Они делятся на четыре и так далее. Таким образом, происходит многократное деление, в результате которого развивается зародыш растения.

Покрытосеменные растения после процесса оплодотворения обладают способностью развивать дополнительный орган, который называется эндоспермом. Это не что иное, как питательная среда зародыша. При слиянии второго спермия и диплоидного ядра происходит образование определенного набора хромосом, из которых два - материнского происхождения, и один - отцовского. Таким образом, двойное оплодотворение организмов растительного происхождения осуществляется тогда, когда один спермий сливается с яйцеклеткой, а другой - с ядром клетки, расположенной в центре.

Отличительные черты покрытосеменных растений

• Большая приспособленность к произрастанию в разных условиях.
• Двойное оплодотворение, позволяющее иметь запас веществ, необходимых для нормального прорастания семян.
• Наличие триплоидного эндосперма.
• Образование семяпочек внутри завязи, при котором стенки пестика защищают их от повреждений.
• Развитие плода покрытосеменных растений из завязи.
• Нахождение семени внутри плода, стенки которого являются его защитой.
• Наличие цветка дает возможность насекомым.

Благодаря перечисленным признакам занимают господствующее положение в мире.

Особенность оплодотворения покрытосеменных растений

Она вытекает из того, что эти растения имеют двойное оплодотворение. Уникальная особенность представлена явлением, называемым ксениями. Его смысл заключается в том, что пыльца напрямую влияет на свойства и признаки эндосперма. Для примера возьмем кукурузу.

Она бывает с желтыми и белыми семенами. Их цвет зависит от оттенка эндосперма. При опылении женских цветков белозерной кукурузы пыльцой желтозерного сорта ее окраска все равно будет желтой, хотя развитие эндосперма происходит на растении с белыми зернами.

Какую роль играют цветковые растения?

Эти растения насчитывают 13 000 родов и 250 000 видов. Они получили широкое распространение по всему миру. Цветковые растения - это ключевые компоненты биосферы, производящие органические вещества, связывающие углекислоту и выделяющие кислород. Пастбищные цепи питания начинаются именно с них. Многие разновидности цветковых растений человек использует в пищу. Из них строят жилища и изготавливают различные хозяйственные материалы.

Не обходится без них и медицина. Отдельные виды покрытосеменных растений являются господствующими на планете, им отводится решающая роль в формировании покрова растительности и создании основной части наземной фитомассы. В конечном итоге именно этими растениями определяется возможность самого существования человека на земле как вида биологического.

Оплодотворением называют процесс слияния женской (яйцеклетки) и мужской (сперматозоид) половых клеток, который приводит к образованию нового одноклеточного организма (зиготы). Именно этот момент многие считают началом новой жизни и точкой отсчета беременности. Узнаем подробнее, как происходит оплодотворение и на каких этапах может возникнуть риск гибели будущего плода.

Слияние яйцеклетки и сперматозоида называют процессом оплодотворения.

Строение половых клеток мужчины

В норме образование сперматозоидов, способных к оплодотворению, начинается у человека в периоде полового созревания (12-13 лет). Зрелый сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Самая важная часть сосредоточена в головке, где находится ядро, которое доставляет в яйцеклетку отцовские гены.

Функция хвоста — это движение, именно эта часть сперматозоида позволяет ему двигаться со скоростью 2-3 мм в минуту и достигать матки и маточных труб. Сперматозоиды находятся в сперме. Она представляет собой вязкую беловатую жидкость, где помимо половых клеток определяется секрет семенных пузырьков и простаты.

При половом акте во влагалище попадает 3-5 мл спермы, где находится около 300-400 млн сперматозоидов. В норме большая часть из них имеет нормальную подвижность и правильное строение. Во влагалище они гибнут в течение нескольких часов, но, достигнув маточных труб, могут сохранять свою жизнеспособность еще трое суток.

У мужчины сперматозоиды вырабатываются на протяжении всей жизни. Их полное обновление в организме человека происходит примерно раз в 2-2,5 месяца.

В ядре сперматозоида находится генетическая информация отца.

Женские половые клетки

Женщина появляется на свет с определённым запасом яйцеклеток. Когда запас яйцеклеток, истощается наступает климакс. Поэтому если мужчина теоретически способен зачать ребенка в любом возрасте, то женщине отводится ограниченный запас времени.

В период полового созревания у девочки фолликулы приобретают способность созревать и разрываться для того, чтобы яйцеклетка вышла в брюшную полость и могла попасть в маточную трубу для оплодотворения.

Такой процесс происходит примерно раз в месяц в середине менструального цикла и называется овуляцией. Именно в этот период яйцеклетка может встретиться со сперматозоидом для зачатия.

Зрелая яйцеклетка человека не обладает самостоятельной подвижностью в отличие от сперматозоида. Ее движение происходит под действием присасывающего перистальтического эффекта маточной трубы и мерцания ресничек эпителия. Яйцеклетка состоит из ядра, где сосредоточена генетическая информация матери, блестящей оболочки и лучистого венца.

Способность к оплодотворению выше всего сразу после и сохраняется она на протяжении суток. В дальнейшем происходит гибель яйцеклетки. У женщины этот процесс проявляется менструальным кровотечением.

Яйцеклетка окружена прозрачной оболочкой и лучистым венцом.

Где и как проходит процесс оплодотворения человека

При половом акте сперма обычно попадает на задний свод влагалища, с которым соприкасается шейка матки. В норме среда во влагалище кислая, что позволяет отсеять слабые и нежизнеспособные сперматозоиды. Выжившие мужские клетки попадают в матку, где среда щелочная и начинают двигаться активнее по направлению к маточным трубам.

Важно! В обычные дни шейка матки прикрыта плотной слизистой пробкой, но в период проницаемость слизи возрастает, что дает возможность сперматозоидам проникнуть к месту оплодотворения.

После семяизвержения во влагалище проходит всего несколько минут и активные сперматозоиды уже можно обнаружить в матке. Спустя 2-3 часа они достигают концевых отделов маточных труб, где находится яйцеклетка. Они могут существовать там в течение двух суток, сохраняя свою способность к оплодотворению и ожидая яйцеклетку. Если этого не происходит сперматозоиды погибают.

Сам процесс оплодотворения (слияния) происходит в расширенной (ампулярной) части маточной трубы. Здесь к яйцеклетке устремляются тысячи сперматозоидов. Прозрачная оболочка яйцеклетки и клетки лучистого венца дают возможность проникнуть в яйцеклетку только одному или нескольким сперматозоидам. Но только один из них и будет участвовать в оплодотворении.

Важно! В редких случаях бывает нарушение реакции и яйцеклетку оплодотворяют несколько сперматозоидов. Этот процесс называется полиспермией и приводит к образованию нежизнеспособной зиготы.

Встреча сперматозоида и яйцеклетки завершается слиянием их ядер, где не просто суммируется, а взаимно объединяется генетический материал и происходит образование единого ядра зиготы. Так происходит передача генетического материала ребенку от обоих родителей.

Как дальше протекает этот процесс по дням

Стадия зиготы длится в течение полутора суток. Вскоре она вступает в процесс дробления клеток в результате чего образуется зародыш. Он медленно движется по маточной трубе и достигает матки только через 7-10 дней после оплодотворения. Движение зародыша происходит благодаря мерцанию ресничек и перистальтической активности самой маточной трубы.

Затем он внедряется (имплантация) в слизистую оболочку матки и погружается в ее функциональный слой. Это процесс занимает около 2 суток.

После того как имплантация завершилась, зародыш и его оболочки начинают быстро развиваться. Он постепенно обрастает сосудами, что обеспечивает его питание и дыхание. После завершения всех этих стадий образуется плод, окруженный околоплодными водами и тремя оболочками.

Через 7-10 дней после оплодотворения зародыш внедряется в тело матки.

Какие проблемы могут возникнуть в процессе оплодотворения

С одной стороны, оплодотворение — это естественный биологический процесс, который протекает сам по себе и в результате на свет появляется новая жизнь. Но пары, которые столкнулись с бесплодием воспринимают это совершенно иначе. Рассмотрим из-за чего чаще всего не получается зачать ребенка с первого раза:

• половой акт произошел, когда у женщины не было овуляции, т.е. нет яйцеклетки в маточной трубе;
• сперматозоиды оказались нежизнеспособными и не достигли яйцеклетки в период овуляции;
• непроходимость маточных труб, которая не дала возможности встретиться сперматозоиду и яйцеклетке;
• яйцеклетку оплодотворили несколько сперматозоидов и зародыш погиб;
• оплодотворение яйцеклетки произошло, но дефектным сперматозоидом – в таких ситуациях зигота гибнет на ранних стадиях;
• нарушился процесс транспорта зародыша в матку и внедрение произошло в маточной трубе (внематочная беременность) – гибель зародыша и состояние, угрожающее жизни женщины;
• зародыш добрался до маточной трубы, но не смог внедриться из-за тонкого функционального слоя матки или его отсутствия (бывает после перенесенных абортов). Происходит выкидыш еще до того, как женщина узнает о беременности.

Здесь перечислен только небольшой список проблем, из-за которых процесс оплодотворения и начала беременности может сорваться. Некоторые механизмы прерывания обусловлены защитной реакцией природы для появления на свет здорового потомства, например, гибель зародыша с дефектными аномалиями. Другие возникают из-за проблем со здоровьем как у мужчины, так и у женщины. Чтобы не думать о том, как происходит оплодотворение, нужно следить за состоянием своей репродуктивной системы и планировать беременность.