что такое осеменение оплодотворение какие виды животных
Биология. 10 класс
§ 31. Осеменение и оплодотворение у животных. Способы полового размножения животных
Осеменение и оплодотворение у животных
Как известно, половое размножение у животных сопровождается половым процессом в форме копуляции. При этом слияние яйцеклетки и сперматозоида с образованием зиготы называется оплодотворением. Сближение мужской и женской половых клеток перед оплодотворением называется осеменением. Процесс осеменения обусловлен совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи половых клеток. К ним относятся: брачное поведение (брачные игры), половая активность самцов и самок, избыточная продукция сперматозоидов, крупные размеры яйцеклеток, выделение половыми клетками специфических веществ, способствующих их сближению.
У многих животных процессу оплодотворения предшествует специфическое брачное поведение половых партнеров. Самцы лягушек древесных, надув голосовые мешки, поют хором, чтобы привлечь самок. Самцы сверчков, саранчи, кузнечиков для привлечения самок издают стрекотание за счет трения одной части тела о другую. Самки комаров в период спаривания привлекают самцов характерным тонким писком, который издают крыльями. Самцы тритонов европейских в брачный период украшены спинным гребнем и похожи на маленьких разноцветных драконов. Самец рябчика воротничкового привлекает самок при помощи звуков, напоминающих барабанную дробь, которые он издает, стоя на пне и стуча крыльями.
В зависимости от того, где происходит процесс осеменения — в водной среде или половых путях самки, различают два способа оплодотворения: внешнее и внутреннее. Отличительные особенности этих способов представлены в таблице.
Таблица. Сравнительная характеристика внешнего и внутреннего способов оплодотворения у животных
Внешнее оплодотворение
Внутреннее оплодотворение
Не требуется встреча половых партнеров
Необходима встреча самца и самки
Необходимо большое количество половых клеток обоих типов
Не требуется большого числа женских половых клеток
Копулятивные органы отсутствуют
Имеются копулятивные органы
Мужские и женские половые клетки выделяются в окружающую среду
Мужские половые клетки вводятся в половые пути самки, где находятся женские половые клетки
Оплодотворение происходит в водной среде
Оплодотворение происходит в половых путях самки
Внешнее оплодотворение встречается у водных животных: многощетинковых червей, двустворчатых моллюсков, костных рыб, земноводных. Преимущество внешнего оплодотворения заключается в том, что оно приводит к образованию многочисленного потомства. Однако недостатком его является наличие экологических опасностей, значительно снижающих вероятность выживания потомства. Как известно, животные с внешним оплодотворением обычно не заботятся о своем потомстве.
Внутреннее оплодотворение характерно для наземных животных: плоских и круглых червей, брюхоногих моллюсков, паукообразных, насекомых, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Оно встречается у некоторых водных животных (многощетинковые черви, головоногие моллюски, хордовые рыбы). После оплодотворения у птиц и пресмыкающихся оплодотворенные яйца покрываются защитной оболочкой, устойчивой к потере воды и повреждениям. У млекопитающих эмбрионы развиваются в теле матери и от нее получают все необходимое для процессов жизнедеятельности. Кроме того, большинство птиц и млекопитающих продолжают заботиться о своих детенышах и после рождения, что значительно повышает выживаемость потомства.
Независимо от способа осеменения оплодотворение включает три этапа:
1) проникновение ядра сперматозоида в яйцеклетку;
2) слияние ядер сперматозоида и яйцеклетки с образованием ядра зиготы;
3) активизация зиготы к дроблению и дальнейшему развитию.
Установлено, что оболочка сперматозоида имеет специфические рецепторы, которые узнают химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Поэтому сперматозоиды способны к направленному движению к яйцеклетке. Неоплодотворенная яйцеклетка покрыта несколькими защитными оболочками, предохраняющими ее от неблагоприятных условий. При достижении сперматозоидом яйцеклетки в месте их контакта происходит растворение оболочек, и сперматозоид проникает в яйцеклетку.
После того как ядро сперматозоида проникает в яйцеклетку, под влиянием ее специфических ферментов происходит образование оболочки оплодотворения. Она препятствует доступу других сперматозоидов. Это обеспечивает слияние с яйцеклеткой только одного сперматозоида. Ядро сперматозоида продвигается к ядру яйцеклетки, набухает и сливается с ним — происходит процесс оплодотворения. В результате слияния ядер образуется оплодотворенная яйцеклетка — диплоидная зигота.
Активизация зиготы происходит закономерно: в ней изменяется интенсивность обмена веществ, повышается потребность в кислороде, начинается активный синтез питательных веществ. Клетка готовится к делению.
Процесс оплодотворения яйцеклетки в подробностях
Понятие беременности подразумевает оплодотворение яйцеклетки, с чего зарождается новая жизнь в женских репродуктивных органах. Как до зачатия, так и в последующем в процесс развития плода постепенно задействуются все органы и системы женщины, создавая благоприятные условия для вынашивания.882
Условия оплодотворения
Среди этих условий нет какого-то главного, только при совокупном «удачном» стечении обстоятельств оплодотворение яйцеклетки произойдет. А если самостоятельно не удается «поймать» овуляцию, то ее можно определить с помощью ультрасонографии, на ультразвуковом аппарате визуализируется созревание фолликула.
Стадии оплодотворения
Процесс оплодотворения, управляемый гипоталамусом, проходит несколько этапов до формирования полноценного эмбриона:
Эмбрион проходит в своем развитии несколько стадий:
После оплодотворения яйцеклетки на 7–10 день наступает очередь важнейшего процесса – имплантации, если он не произойдет, то случится выкидыш еще до того, как факт беременности будет установлен.
Для надежного закрепления в эндометрии, трофобласт выбрасывает своеобразные отростки с питательной жидкостью, которые погружает в маточный слой. К этому времени прогестерон уже подготовил эндометрий к внедрению бластоцисты: слой стал достаточно толстым, чтобы окружить имплантированный эмбрион со всех сторон. В свою очередь трофобласт выделяет хорионический гонадотропин, стимулирующий желтое тело к продуцированию прогестерона и предотвращая наступление месячных. Если по каким-то причинам транспортировка зиготы в полость матки нарушена, то зародыш прикрепится в фаллопиевой трубе, то есть наступит внематочная беременность.
По религиозным и социальным представлениям после того, как сперматозоид оплодотворит яйцеклетку, начинается новая человеческая жизнь. Даже более 50% атеистов в России поддерживают данную версию, около 65% верующих, примерно 50% мужчин, 74% женщин.
Особенности процесса оплодотворения
Упрощенно схему оплодотворения яйцеклетки можно представить следующим образом. При естественном интимном контакте мужская семенная жидкость проникает во влагалище, среда которого в силу повышенного рН губительна для большинства сперматозоидов. Но наиболее жизнеспособные сперматозоиды попадают по цервикальному каналу в шейку, затем – в матку.
Экспертное мнение врача
При использовании ВРТ половые клетки и эмбрион проходят те же этапы развития, кроме непосредственно слияния двух гамет, которое осуществляется в лабораторных условиях. Эмбрион также развивается в пробирке в стерильных условиях, пока не достигнет стадии имплантации.
У вас есть вопросы? Проконсультируйтесь с нашими опытными врачами и эмбриологами.
31. Осеменение и оплодотворение у животных. Способы полового размножения у животных
1. Ключевые вопросы.
1. Что такое осеменение?
Осеменение — сближение мужской и женской половых клеток перед оплодотворением.
2. Чем оплодотворение отличается от конъюгации?
Оплодотворение — слияние яйцеклетки и сперматозоида с образованием зиготы.
Конъюгация — форма полового процесса, при которой обмен генетическим материалом происходит путем взаимного обмена мигрирующими ядрами.
3. Из предложенного перечня выберите организмы с внешним оплодотворением: муравьи, квакши, крокодилы, дафнии, караси, ласточки, устрицы, тритоны, черепахи.
Муравьи, квакши, дафнии, караси.
2. Сложные вопросы.
1. В чем сущность партеногенеза? Приведите примеры организмов, у которых наблюдается партеногенез. Почему партеногенез считают разновидностью полового размножения? Какое значение он имеет для организмов?
Партеногенез — способ полового размножения, когда взрослая особь развивается из неоплодотворенной яйцеклетки.
У тлей, дафний летом развиваются самки, а осенью, когда условия среды ухудшаются, из неоплодотворенных яиц развиваются самцы. У пчел, клещей, муравьев и наездников (паразитических ос) партеногенетически появляются только самцы. Существует несколько видов ящериц, которые в естественных условиях размножаются партеногенезом (скальные ящерицы, комодские вараны). Партеногенетические популяции также найдены и у некоторых видов рыб, земноводных, птиц (в том числе у нескольких пород кур и индеек).
Партеногенез считается половым размножением, ведь организм в этом случае развивается из гаметы, а не из соматической клетки, как при бесполом размножении.
2. Сравните два способа оплодотворения: внешнее и внутреннее. Какой из способов появился раньше в ходе развития органического мира? Приведите доказательства, используя дополнительные источники информации.
Внешнее оплодотворение появилось раньше. В дальнейшем — как считается, для повышения надежности — возникло внутреннее оплодотворение, что требует дополнительных образований, например копулятивных органов у самцов.
Для внешнего оплодотворения не требуется ни копулятивных органов самцов, ни желез в яйцеводе самки для откладывания, грубо говоря, скорлупы.
Внутреннее оплодотворение возникло тогда, когда развитие организмов стало происходить не в воде. Когда животные стали откладывать яйца на сушу, возникла необходимость во внутреннем оплодотворении.
Искусственное оплодотворение
Современные репродуктивные технологии помогают тысячам бездетных пар стать счастливыми родителями. Искусственное оплодотворение — это комплекс методов, объединяющих различные медицинские манипуляции, цель которых — наступление долгожданной беременности. Слияние яйцеклетки и сперматозоида происходит не естественным путем, а в специально созданных для этого условиях.
Когда прибегают к искусственному оплодотворению?
Применение вспомогательных репродуктивных технологий целесообразно в том случае, если женщина потенциально способна выносить ребенка, но не в состоянии забеременеть естественным путем. К искусственному оплодотворению прибегают в случае женского и мужского бесплодия, вызванного такими причинами:
Показания к искусственному оплодотворению:
Суть искусственного оплодотворения
В процессе проведения процедур могут применяться собственные половые клетки мужчины и женщины либо донорский материал. Донорские яйцеклетки и сперматозоиды могут быть свежими и замороженными, также могут использоваться эмбрионы, прошедшие криоконсервацию.
Перед искусственным оплодотворением мужчина и женщина проходят обследование на фертильность. Также необходимо убедиться, что женский организм в состоянии выносить плод в течение девяти месяцев. Если будут обнаружены заболевания, препятствующие нормальному вынашиванию беременности, то перед тем как провести процедуру искусственного оплодотворения, проводят соответствующее лечение.
Диагностика перед искусственным оплодотворением включает в себя:
Современные методы искусственного оплодотворения
Вспомогательные репродуктивные технологии предусматривают такие способы решения проблемы бесплодия:
Все указанные методики применяются в настоящее время достаточно успешно при различных вариантах бесплодия. Выбор методики искусственного оплодотворения производит специалист в каждом случае индивидуально, в зависимости от состояния здоровья и причины бесплодия.
Например, если сперматозоиды не могут попасть в матку, то искусственное оплодотворение производится методом инсеминации, так как сперма вводится непосредственно в матку в день овуляции у женщины. Кроме того, она показана при низком качестве спермы, в которой мало активных сперматозоидов.
Если беременность не наступает на фоне каких-либо заболеваний в половой сфере, то для искусственного оплодотворения применяют метод ЭКО.
Если есть показания для ЭКО, но у мужчины в сперме очень мало качественных сперматозоидов, то производится ИКСИ.
Оплодотворение яйцеклетки
Оплодотворение представляет собой процесс слияния двух половых клеток – мужской (сперматозоида) и женской (яйцеклетки), в результате которого образуется зигота. С этого момента берёт начало эмбриональный период развития организма. Он происходит одинаково и после спонтанного зачатия, в результате вспомогательных репродуктивных технологий.
Механизм оплодотворения
При нормальном цикле у женщины репродуктивного возраста ежемесячно созревает доминантный фолликул, он лопается и готовая к оплодотворению яйцеклетка выходит в брюшную полость. Там в случае хорошего функционирования фибрин она захватывается воронкой фаллопиевой трубы. В трубе она дожидается сперматозоидов.
Во время полового акта в момент эякуляции семенная жидкость, которая содержит около сорока миллионов сперматозоидов, изливается во влагалище женщины. Они движутся через шейку матки в её полость. Этому способствует цервикальная слизь. Далее спермии направляются в маточную трубу, где на противоположном конце встречаются с яйцеклеткой. В трубе кислотность среды ниже, чем во влагалище. В ней содержатся питательные вещества. Благодаря этому сперматозоиды в маточной трубе сохраняют жизнеспособность более двух дней. Они ожидают, пока яйцеклетка созреет к оплодотворению.
Сперматозоиды обладают высокой подвижностью. Они, благодаря поступательным движениям, продвигаются к цели, не останавливаются ни на мгновение и, встречая достаточно много преград, отсеивают нежизнеспособных и слабых. До конца трубы добираются наиболее сильные и выносливые спермии. У них на кончике головки находится так называемая акросома. Она содержит литические ферменты, которые растворяют блестящую оболочку яйцеклетки. Для того чтобы произошло оплодотворение, требуется достаточно большое количество сперматозоидов. Они совместными усилиями растворяют оболочку яйцеклетки. Этот процесс называется «акросомальная реакция».
Как только растворится оболочка яйцеклетки, наиболее шустрый сперматозоид проникает сквозь её клеточную мембрану. В этот же момент заряд клеточной мембраны меняется на противоположный. Остальные спермии отталкиваются от неё. По этой причине оплодотворение яйцеклетки возможно только одним сперматозоидом. Так случается в девяноста восьми процентах случаев оплодотворения.
Генетическая информация отца заложена в головке сперматозоида. Как только она проникает вовнутрь женской половой клетки, хвостик, который обеспечивает подвижность сперматозоида, тут же отпадает. В этот момент и происходит оплодотворение.
Изменения в организме женщины после оплодотворения
Организм женщины с момента оплодотворения начинает перестраиваться, чтобы сохранить беременность. На месте лопнувшего фолликула образуется жёлтое тело, которое синтезирует специальный гормон, поддерживающий необходимые физиологические процессы. Снижается уровень напряжённости иммунитета, чтобы не наступило отторжения плода.
Начинает утолщаться кора надпочечников, которая вырабатывает большее количество глюкокортикоидов. Это гормоны, способствующие повышению устойчивости к стрессу, каковым для женщины является беременность. Они также обладают иммуносупрессорным действием, а плод ведь является наполовину чужеродным для женского организма.
Меняется уровень гонадотропинов и тиреотропных гормонов в крови беременной женщины. Плацента начинает синтезировать огромное количество хорионического гормона человека, являющегося гормоном беременности. Прогрессирующее повышение его уровня в крови указывает на то, что не только оплодотворение произошло успешно, но и эмбрион имплантировался в матку, а значит, беременность развивается нормально.
Физиологические процессы после оплодотворения
В процессе оплодотворения из двух клеток родителей, содержащих половинный набор хромосом, образуется одна. Она называется зигота. Она содержит генетический код, определяющий пол ребёнка, характер, разрез и цвет глаз, а также все фенотипические признаки.
Зигота попадает в маточную трубу из брюшной полости. В течение трёх или четырёх суток она продвигается по направлению к матке. Этот процесс происходит благодаря перистальтическим движениям маточной трубы и колебаниям ресничек её эпителия. При нарушении их функции даже в том случае, когда оплодотворение произошло успешно, женщина может не забеременеть. Зародыш в маточной трубе дробится на дочерние клетки (бластомеры). Он попадает в матку на стадии морулы и состоит из множества клеток. Он покрыт защитной оболочкой. Но на пятый или шестой день происходит хетчинг – разрушение блестящей оболочки, и эмбрион выходит наружу. В это время он имплантируется в стенку матки.
Перед хетчингом эмбрион называется «бластоциста». Процесс развития эмбриона, получившегося в результате оплодотворения, происходит дальше таким образом:
В конце первой или начале второй недели после того, как произошло оплодотворение, происходит имплантация – плодное яйцо внедряется в слизистую оболочку матки. Далее начинает вырабатываться гормон беременности ХГЧ, наличие которого определяют в моче при помощи специального теста.
Тест на беременность проводят следующим образом: полоску необходимо опустить в утреннюю мочу на несколько секунд. Если оплодотворение и имплантация произошли, то в моче будет гормон беременности, и на тест-полоске появятся две чёрточки. Если же этого не произошло то может появиться всего лишь одна полоска. Домашние тесты на беременность, которые можно приобрести в аптеке, эффективны с четырнадцатого дня после оплодотворения или с первого дня задержки менструации. Для того чтобы убедиться в достоверности результата, исследование можно повторить.
Течение беременности после оплодотворения и имплантации эмбриона
Гинекологи условно выделяют три этапа, или триместра беременности. На первом из них происходит построение тела плода, а также органов, которые поддерживают его жизнеобеспечение. На втором этапе осуществляется закладка и настройка систем организма малыша. В третьем триместре плод готовится появиться на свет.
Для того чтобы плод развивался нормально, образуется амнион (околоплодный пузырь). Он представляет собой мешочек, который наполнен околоплодными водами, которые способствуют обмену веществ, защищают младенца от неравномерного давления стенок матки, ударов и шума, а также перепадов температуры. Неповторимым уникальным образованием является детское место, или плацента. Это источник жизни для маленького человечка.
Кроме этого, в плаценте происходит синтез гормонов и биологически активных элементов, играющих важную роль в процессе внутриутробного развития плода. Пупочный канатик, или пуповина соединяет тело плода с плацентой. По её сосудам осуществляется кровоток от матери к плоду и обратно.
Если у вас не происходит оплодотворение, обращайтесь в «Центр ЭКО» Архангельск. Специалисты клиники выяснят, какие факторы являются этому причиной и определятся с методами лечения. При необходимости мы используем репродуктивные технологии.