Befruktning i djur: Förädlingsprocessen i djur - Förklarad!

Befruktning i djur: Förädlingsprocessen i djur!

Fackföreningen av cytoplasman och pronuclei hos manliga kvinnliga gameterna för att bilda en diploid zygot är känd som befruktningen.

Extern och intern fertilisering:

Befruktning kräver utsläpp av ägg och spermier i närheten. Detta kan uppnås i vatten i vattenlevande djur, eller i speciella kaviteter hos honan, vanligare i landdjur.

I de flesta vattenlevande djur, som åderhöna, läggs många fiskar och amfibier (grodor) både ägg och spermier direkt i vatten där de befrukts. Detta kallas yttre befruktning som sker utanför organismen. I andra vattenlevande djur (t.ex. bläckfiskar) och hos de flesta markdjur släpper manen spermierna under copulation antingen i kvinnans ovidukt (som hos ryggradsdjur) eller i speciella kärl som kallas spermatheca (t.ex. insekter, spindlar), så att befruktning sker inom organismens kropp. Detta kallas intern befruktning.

Gödningsplats:

I människa förekommer befruktning huvudsakligen i oviduktens (ampullary-isthmic junction) (fallopian tube).

Ankomst av spermier:

Manliga utsläpp sänker sig i kvinnans vagina nära livmoderhalsen under coitus (copulation). Detta kallas insemination. En enda ejaculation av semen kan innehålla 300 miljoner spermier.

Spermiernas rörelse:

Från slidan reser spermierna upp i livmodern men bara några tusen finner sig in i äggledarnas öppningar. Primärt, sammandragningar av livmodern och äggledarna hjälper till med spermrörelse men senare rör de sig med sin egen rörlighet. Spermier simmar i fluidmediet med en hastighet av 1, 5 till 3 mm per minut för att nå platsen. Leucocyterna i det vaginala epitelet uppslukar miljontals spermier.

Ankomst av sekundär oocyt:

I människa frigörs den sekundära oocyten från den mogna graafiska follikeln i en äggstock (ägglossning). Oocyten mottas av den närliggande Fallopian tratten och skickas in i Fallopian röret genom fimbriae och deras cilia. Den sekundära oocyten kan befrukas endast inom 24 timmar efter det att den har släppts från äggstocken.

Den sekundära oocyten är omgiven av många spermier, men endast en sperma lyckas med att befästa oocyten. Sedan den andra meiotiska divisionen pågår, så går spermien in i sekundärokocyt. Den andra meiotiska divisionen avslutas genom att spermierna kommer in i sekundärocyten. Efter denna sekundära oocyt kallas äggum (ägg).

Kondensering av spermier:

Spermierna i kvinnans könsorgan är gjorda för att befrukta ägget genom sekret från det kvinnliga könsorganet. Dessa utsöndringar av det kvinnliga könsorganet avlägsnar beläggningsämnen avsatta på ytan av spermierna, särskilt de på akrosomen. Sålunda exponeras receptorställena på akrosomen och spermier blir aktiva för att tränga in i ägget. Detta fenomen av spermieraktivering hos däggdjur är känt som kapacitering. Det tar ungefär 5 till 6 timmar för kapacitering.

Sekretionerna av vesiklar, prostatakörtel och bulbouretralkörtlar (Cowper körtlar) i sperma innehåller näringsämnen som aktiverar spermierna. Utsöndringarna av dessa körtlar neutraliserar också surheten i skeden. Alkaliskt medium gör spermierna mer aktiva.

Fysikaliska och kemiska händelser vid fertilisering:

Dessa händelser inkluderar följande processer:

(i) Acrosomal reaktion:

Efter ägglossningen når den sekundära oocyten fallopianröret (ovidukten). De kapaciterade spermierna genomgår akrosomal reaktion och frisätter olika kemikalier som ingår i akrosomen. Dessa kemikalier kallas kollektivt spermi-lysiner. Viktiga spermier är:

(i) hyaluronidas som verkar på marken av follikelceller,

(ii) korona penetrerande enzym som löser upp korona radiata och (iii) zona lysin eller akrosin som hjälper till att smälta zona pellucida.

Optimal pH, Ca ⁺⁺, Mg ⁺⁺ joner koncentration och temperatur är väsentliga för akrosomal reaktion. Ca ⁺⁺ spelar stor roll vid akrosomal reaktion. I frånvaro av Ca ⁺⁺ sker inte befruktning.

På grund av akrosomal reaktion smälter plasmamembranet i sperma med plasmamembranet i sekundärokocytet så att spermieinnehållet går in i oocyten. Bindning av spermien till sekundär oocyten inducerar depolarisering av oocytplasmemembranet. Depolarisering förhindrar polyspermien (inträde av mer än en sperma i oocyten). Det garanterar monospermy (inträde av en sperma i oocyten).

(ii) kortikal reaktion:

Strax efter fusion av sperma och plasmamembran av oocyt visar sekundärokocyt en kortikal reaktion. De kortikala granulerna är närvarande under plasmamembranet hos den sekundära oocyten. Dessa granuler smälter med oocytets plasmamembran och släpper ut innehållet inklusive enzymer mellan plasmamembranet och zona pellucida. Dessa enzymer härdar zona pellucida som också förhindrar inträde av ytterligare spermier (polyspermy).

(iii) Spermtillträde:

Vid kontaktpunkten med spermierna bildar den sekundära oocyten en utsprång betecknad konen av mottagning eller befruktningskon som tar emot spermierna. Spermiernas distala centriol delar upp och bildar två centrioler för att generera den mitotiska spindeldannelsen för celldelning. Den däggdjurs sekundära oocyten (ägget) har inte egna centrioler.

(iv) Karyogamy (Amphimixis):

Sperminmatning stimulerar sekundär oocyt för att slutföra den suspenderade andra meiotiska uppdelningen. Detta ger en haploid mogen äggstock och en andra polär kropp. Spermans huvud som innehåller kärnan skiljer sig från mittstycket och svansen och blir hanprotesen. Den andra polära kroppen och utsöndringen av spermierna degenererar.

Kärnan i ägget kallas nu, den kvinnliga pronukleusen. Manliga och kvinnliga pronuclei rör sig mot varandra. Deras kärnmembran sönderdelar uppblandningen av en spermas kromosomer och ett ägg är karyogami eller amphimixis. Den befruktade ägget (ägget) kallas nu zygote (Gr. Zygon-äggula, zygos-en sammanfogning). Zygoten är en diploid encellell cell som har 46 kromosomer hos människor. Moderen sägs nu vara gravid.

(v) Aktivering av ägg:

Spermtillträde stimulerar metabolismen i zygoten. Som ett resultat ökar hastigheterna för cellulär andning och proteinsyntes kraftigt.

Behandling av befruktning:

Behandlingsprocessen innefattar följande steg som är följande:

a) Aktivering av ägget:

Den är klar i följande steg:

(i) Spermiernas rörelse mot ägget:

Sammanträdet mellan spermier och ägg är rent oavsiktligt, eftersom spermiernas rörelser är helt slumpmässiga. Men i vissa arter styrs spermierna mot äggstocken av kemiska ämnen. Gödselvägarna och antiferlilizinerna blir aktiva efter risken att spermierna slår samman med ägget.

Ägget utsöndrar ett kemiskt ämne som kallas fertilizin (sammansatt av glykoprotein). Sperma har på sitt ytskikt ett proteinämne som kallas antifertilizin (sammansatt av sura aminosyror). Gödselin hos ett ägg interagerar med antifertilizin av en sperma av samma art. Denna interaktion gör att spermierna håller fast vid äggytan. Adhesion av spermatozoa till ytan av ägget uppstår genom koppling av fertilizinmolekyler som etablerar en initial bindning.

(ii) Spermiernas aktivering:

Den perifera delen av spermacrosomen bryts och släpper ut innehållet i spermierna. Den centrala delen av akrosomen förlänger och bildar ett tunt, långt rör som är känt som det akrosomala filamentet.

När spermierna har ett sådant acrosomalt filament som sticker ut från spermaprovet sägs det aktiveras för penetrationen i det obefruktade ägget. Det frigjorda enzymet hyaluronidas (spermi lysin) av akrosomen löser corona radiata, zona pellucida och vitellinmembran, vilket gör att spermierna kan tränga igenom dessa beläggningar.

(iii) Aktivering av ägginsemination:

Vid kontaktpunkten med spermierna bildar ägget en utsprång, betecknad konen av mottagning eller befruktningskon som tar emot spermierna. Spermiernas penetration i ägget kallas inseminationen. Strax efter inmatningen av spermierna i ägget bildas ett befruktningsmembran i ägget för att förhindra inträde av andra spermier.

(b) Amphimixis:

Under inseminationen kan hela spermierna komma in i ägget som hos däggdjur eller spermierna lämnar svansen utanför ägget eller kasta det kort efter att ha gått in i äggets cytoplasma. Ägget fyller den andra meiotiska uppdelningen och extruderar den andra polära kroppen. Spermans huvud sväller för att bilda hanprotesen och kärnan i äggstocken blir den kvinnliga pronukleusen. Sammansmältningen av haploida male pronucleus med den haploida kvinnliga pronukleusen bildar kärnan i det befruktade ägget eller zygoten.

Embryo:

Klyvning:

Termen klyvning eller segmentering appliceras på serien med snabb mitotisk uppdelning av zygot som omvandlar enkelcellad zygot till en multicellulär strukturblastomerer som kallas morula som slutligen omvandlas till blastula, med enlags tjock blastoderm runt ett centralt utrymme, blastocoel. Typer av klyvning

A Baserat på mängden och mönstret för distribution av äggula i zygoten är klyvning av två typer: holoblastisk och meroblastisk.

1. Holoblastisk klyvning:

Det delar upp zygote och blastomerer helt i dotterceller. Det är av två typer: lika och ojämnt.

(i) Lika holoblastisk klyvning:

Det bildar lika blastomerer. Det förekommer i stjärnfisk.

(ii) Ojämn holoblastisk klyvning:

Det bildar ojämna blastomerer. Blastomerer är mikromerer (mindre) och makromerer (större). Det finns i groda.

2. Meroblastisk klyvning:

I denna typ av klyvning är divisionerna inskränkta till djurpolen eller periferområdet av ägget. Gommen är fortfarande odelad. Det är av två typer: discoidal och ytlig.

(i) Discoidal klyvning:

Avdelningarna är begränsade till den cytoplasmatiska skivan som ligger vid djurpolen. Det förekommer i reptiler, fåglar och ägg som lägger däggdjur.

(ii) ytlig klyvning

Klyvningen förblir begränsad till den perifera delen av ägget. Det förekommer hos artropoder, speciellt insekter.

B. Baserat på blastomeres potential är klyvning av två typer: bestämd och obestämd.

1. Bestäm (Mosaic) Cleavage:

Vid denna typ av klyvning bildas ett komplett embryo endast om alla blastomerer förblir tillsammans, t.ex. annelidägg.

2. obestämd (icke-mosaik) klyvning:

Vid denna typ av klyvning kan varje tidig blastomerer vid separation från andra blasomerer ge upphov till fullständigt embryo, t.ex. ackordägg.

gastrulation:

Bildandet av gastrula från den monoblastiska blastula kallas gastrulering. Gastrering är den fasen av embryonisk utveckling under vilken cellerna av blastula (i grodor) / blastodermic vesikel (i däggdjur) rör sig i små massor eller som ett ark av celler för att uppnå den slutliga platsen. Sådana rörelser av celler kallas morfogenetisk rörelse. Den är differentierad i två typer.

1. Epiboly:

Termen epiboly är härledd från grekiska språket, vilket betyder att "kasta på" eller "förlänga". Epiboly innebär överväxt av de ectodermbildande regionerna runt den endodermbildande regionen. Det förekommer i groda där mikromärerna delas snabbt i djurhalvdelen och spreds över megamererna över den gröna halvan.

2. Emboli:

Termen emboli härstammar också från grekiska språket som betyder "kasta in" eller "driva in". Migrering av potentiella endodermala och mesodermala celler från ytan till embryonets inre kallas emboli. Det innefattar invagination, involution, ingression och delaminering.

(i) Inbjudan:

Det är processen med infolding eller inpushing av embryos vegetabiliska pol (blastula) i dess hålrum (blastocoel), som bildar en dubbelväggig struktur. Det är som att trycka på ena sidan av en gummiboll med tummen. Inbjudan sker i grodans blastula.

(ii) Involution:

Uttrycket involution betyder en "turning in" eller "rolling under". Involution är processen att rulla eller svänga in i ytcellerna in i embryonets inre. Det förekommer i grodens blastula.

(iii) Ingression:

Beteckningen inression betyder "inåtflyttning". Vid inression bildar blastomererna nya celler från deras yta. Nya celler migrerar in i blastokolen i blastula för att bilda en fast gastrula. Det betyder att det bildar fast gastrula eller sterogastrula utan archenteron (primitiv kavitet). Archenteron bildas senare genom uppdelning av den inre cellmassan. Ingression är av två slag.

(a) Unipolär Ingression:

Inåtvandring av celler är begränsad till endast vegetabilisk pol. Det ses i Obelia.

(b) Apolär Ingression:

Inåtvandring av celler sker från alla sidor av blastoderm (vägg av blastula). Det förekommer i Hydra.

(iv) Delaminering:

Termen delaminering betyder "splittring". Delaminering är en process där separationen av ett lager av celler sker från det ursprungliga lagret av blastula. Det uppstår vid gastrulering av kyckling och kanin.

I alla de triploblastiska djuren bildas tre bakterielager, nämligen ectoderm, mesoderm och endoderm, av de morfogenetiska rörelserna.

Bearbeta:

I människa bildas bakterierna så snabbt att det är svårt att bestämma den exakta sekvensen av händelser.

Bildande av embryonisk skiva:

Vi har sett att den tidiga blastocysten består av inre cellmassa och trofoblast. Den inre cellmassan innehåller celler som kallas stamceller som har potential att ge upphov till alla vävnader och organ. Cellarna i den inre cellmassan skiljer sig i två lager omkring 8 dagar efter befruktning, en hypoblast och epiblast. Hypoblast (primitiv endoderm) är ett lager av kolumnarceller och epiblast (primitiv ectoderm) är ett lager av kuboidala celler. Cellerna i hypoblast och epiblast bildar tillsammans en tvåskiktad embryonskiva.

Bildning av fostervattenhålan:

Ett utrymme visas mellan epiblast och trofoblast, kallad fostervattenhålan fylld med fostervätska. Taket på detta hålrum bildas av amniogena celler härrörande från trofoblasten, medan dess golv bildas av epiblastet.

Bildning av extra-embryonisk coelom:

Cellerna i trofoblasten ger upphov till massan av celler som kallas extra-embryonalt mesoderm. Detta mesoderm kallas extraembryoniskt eftersom det ligger utanför embryonskivan. Det ger inte upphov till något vävnad hos embryot i sig. Den extraembryoniska mesodermen differentieras till yttre somatopleurisk extra-embryonal mesoderm och inre splanchnopleurisk extraembryonisk mesoderm. Båda dessa lager innesluter den extraembryoniska koelomen.

Bildning av korion och amnion:

Vid detta stadium bildas två mycket viktiga embryonala membraner, korionen och amnionen. Korionen bildas av det somatopleuriska extra-embryonala mesodermet inuti och trofoblasten utanför. Amnionen bildas av de amniogena cellerna inuti och splanchnopleurisk extraembryonisk mesoderm utanför.

Som tidigare nämnts härledas de amniogena cellerna från trofoblasten. Senare blir korion den viktigaste embryonala delen av placentan. Chorionen producerar också humant choriongonadotropin (hCG) ett viktigt hormon av graviditet.

Amnion omger embryot som skapar fostervatten som fylls med fostervatten. Fostervätskan tjänar som en stötdämpare för fostret, reglerar fostrets kroppstemperatur och förhindrar uttorkning.

Bildning av äggula Sac:

Plattformade celler som härrör från hypoblastspridningen och linjen inuti blastokolen. Dessa är endodermala celler som fodrar den primära äggula sacken. Med utseendet på den extraembryoniska mesodermen och senare av den extraembryoniska coelomen blir äggulaen (embryonalt membran) mycket mindre än tidigare och kallas nu sekundär äggula.

Denna förändring i storlek beror på förändring av fodrets celler. Dessa celler är inte längre platta men blir kubiska. Sekundär äggula består av yttre splanchnopleuriska extra embryonala mesoderm och inre endodermala celler.

Gumsäcken är en källa till blodceller. Det fungerar också som en stötdämpare och hjälper till att förhindra uttorkning av embryot.

Formation av primitiv streak:

Gastrering innebär omplacering och migrering av celler från epiblastet. En primitiv streak som är ett svagt spår på epiblastens dorsala yta bildas. Det sträcker sig från den bakre delen till hela embryot. Det primitiva strimlet fastställer tydligt huvudet och embryos svansändar samt dess högra och vänstra sidor.

Bildande av embryonala lager:

Efter bildandet av det primitiva steget rör cellerna i epiblastet inåt under den primitiva sträckan och lossnar från epiblastet. Denna inverterande rörelse kallas invagination. När cellerna har invaginerat, förskjuter vissa av dem hypoblasten som bildar endodermen. Andra celler förblir mellan epiblast och nybildad endoderm bildar mesodermen. Celler kvar i epiblastformen ectoderm.

Således bildas tre kiemskikt, nämligen endoderm, mesoderm och ectoderm som ger upphov till alla vävnader och organ i kroppen.

organogenes:

De primitiva kimskikten som bildades under gastrulationen spilldes i grupper av celler som kallades som primära orgudrundningar och processen för bildning av organ från de tre kiemlagren är känd som organogener. De primära organs rudiment delas vidare in i sekundära organs rudiment som är de första stadierna i bildandet av organ och deras delar. På detta stadium får embryot likheter med vuxen eller en larva.