Sinh học phát triển

Các phương thức sinh sản của sinh vật Bài 2: Quá trình phát triển cá thể của động vật 3t 2.1.. - Quá trình phát triển cá thể của sinh vật là quá trình từ khi hình thành mầm sống của cơ t

Chương trình chi tiết

Bài 1: Quá trình phát triển cá thể ( 1t)

1.1 Khái quát

1.2 Các phương thức sinh sản của sinh vật

Bài 2: Quá trình phát triển cá thể của động vật (3t)

2.1 Giai đoạn tạo giao tử- Các tế bào sinh dục

2.2 Giai đoạn tạo hợp tử- Sự thụ tinh

2.3 Giai đoạn phôi thai

2.4 Giai đoan Sinh trưởng

2.5 Giai đoạnh trưởng thành

2.6 Giai đoạn già lão

2.7 Giai đoạn tử vong

Bài3: Cơ chế điều khiển sự phát triển cá thể ở giai đoạn phôi và các nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển phôi (2t)

3.1 Cơ chế điều khiển sự phát triển cá thể ở giai đoạn phôi

3.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển phôi

3.3 Một số thực nghiệm về phôi

3.4 Sự tái sinh

3.5 Đa phôi

SINH HỌC PHÁT TRIỂN ( Developmental Biology)

1 Khái quát

1.1 Khái quát về Sinh học phát triển

- Sinh học phát triển là môn khoa học nghiên cứu các quy luật phát triển cá thể của cơ thể sinh vật,

nghiên cứu các nhân tố và các cơ chế điều khiển sự phát triển trong mọi giai đoạn phát triển cá thể của

cơ thể sinh vật.

- Quá trình phát triển cá thể của sinh vật là quá trình từ khi hình thành mầm sống của cơ thể mới ( giao

tử, bào tử hoặc một nhóm tế bào sinh dưỡng) sinh ra và phát triển qua các giai đoạn phát triển cá thể cho tới khi già và chết của cá thể đó.

1.2 Sinh sản và phát triển

Sự sinh sản ra cơ thể mới dựa trên 3 yếu tố: Tăng trưởng, di truyền và phát triển

+ Yếu tố tăng trưởng : tăng khối lượng, kích thước, đảm bảo kích thước của hậu thế + Yếu tố di truyền : Tạo ra hậu thế lặp lại các đặc điểm đặc trưng giống bố mẹ, tổ tiên, đặc trưng loài

+ Yếu tố phát triển : quá trình xảy ra những thay đổi liên tiếp tiến triển để biến đổi

từ một hoặc một nhóm tế bào đơn giản- đa tiềm năng ban đầu sẽ phát triển phân hóa cấu trúc để hình thành một cơ thể đa bào hoàn chỉnh.

2 Các phương thức sinh sản của sinh vật

Hình thức sinh

sản

Vô tính Từ nguồn mẹ tạo thế hệ con mang bộ gen

được sao chép nguyên bản giống mẹ

Từ một tế bào hoặc một nhóm tế bào cơ thể mẹ ban đầu tạo nên một hoặc nhiều

cơ thể mới giống mẹ và giống nhau về mọi đặc điểm di truyền

-Phân đôi -Nảy chồi -Cắt đốt -Sinh sản bằng bào tử

Hữu tính Kèm theo sự tái tổ hợp di truyền do sự kết

hợp hai bộ gen khác nhau của hai giao tử

Cơ thể mới mang bộ gen tổ hợp lại do sự phối hợp vật chất di truyền hai nguồn gen

-Tiến hóa theo hướng phân hóa cấu trúc và chức năng của tế bào

-Tiến hóa theo phương thức thụ tinh -Tiến hóa theo khả năng bảo vệ phôi thai

Ngoài ra còn có thêm các hình thức sinh sản đặc biệt khác như: Tiếp hợp, nội hợp, lưỡng tính sinh, đơn tính sinh

2 Các phương thức sinh sản của sinh vật

Hình thức sinh

sản

Vô tính Từ nguồn mẹ tạo thế hệ con mang bộ gen

được sao chép nguyên bản giống mẹ

Từ một tế bào hoặc một nhóm tế bào cơ thể mẹ ban đầu tạo nên một hoặc nhiều

cơ thể mới giống mẹ và giống nhau về mọi đặc điểm di truyền

-Phân đôi -Nảy chồi -Cắt đốt -Sinh sản bằng bào tử

Hữu tính Kèm theo sự tái tổ hợp di truyền do sự kết

hợp hai bộ gen khác nhau của hai giao tử

Cơ thể mới mang bộ gen tổ hợp lại do sự phối hợp vật chất di truyền hai nguồn gen

-Tiến hóa theo hướng phân hóa cấu trúc và chức năng của tế bào

-Tiến hóa theo phương thức thụ tinh -Tiến hóa theo khả năng bảo vệ phôi thai

Ngoài ra còn có thêm các hình thức sinh sản đặc biệt khác như: Tiếp hợp, nội hợp, lưỡng tính sinh, đơn tính sinh

2 Các phương thức sinh sản của sinh vật

Hình thức sinh

sản

Vô tính Từ nguồn mẹ tạo thế hệ con mang bộ gen

được sao chép nguyên bản giống mẹ

Từ một tế bào hoặc một nhóm tế bào cơ thể mẹ ban đầu tạo nên một hoặc nhiều

cơ thể mới giống mẹ và giống nhau về mọi đặc điểm di truyền

-Phân đôi -Nảy chồi -Cắt đốt -Sinh sản bằng bào tử

Hữu tính Kèm theo sự tái tổ hợp di truyền do sự kết

hợp hai bộ gen khác nhau của hai giao tử

Cơ thể mới mang bộ gen tổ hợp lại do sự phối hợp vật chất di truyền hai nguồn gen

-Tiến hóa theo hướng phân hóa cấu trúc và chức năng của tế bào

-Tiến hóa theo phương thức thụ tinh -Tiến hóa theo khả năng bảo vệ phôi thai

Ngoài ra còn có thêm các hình thức sinh sản đặc biệt khác như: Tiếp hợp, nội hợp, lưỡng tính sinh, đơn tính sinh

3 Giai đoạn phát triển cá thể của động vật

- Quá trình phát triển của mỗi cơ thể sinh vật

là quá trình từ khi sinh ra mầm mống của cơ

thể mới, phát triển qua các giai đoạn đến khi

già và chết của cá thể.

- Đối với ngành động vật có xương sống, quá

trình phát triển cá thể qua hình thức sinh sản

hữu tính gồm 7 giai đoạn:

3.1 Giai đoạn tạo giao tử- Các tế bào sinh dục

- Tinh trùng có hình thái khác

nhau ở động vật khác nhau,

nhưng cấu tạo cơ bản hoàn toàn

giống nhau

3.1.1 Tinh trùng

3.1.1.1 Cấu tạo Tinh trùng

- Tinh trùng gồm có 4 phần: đầu, cổ, phần giữa và đuôi

Đầu gồm có thể đỉnh (acrosome) và nhân có kích thước lớn

Thể đỉnh : Nằm trước nhân là một bao kín xuất xứ từ phức hệ golgi của tinh tử có chứa các enzyme tiêu hóa protein như acrosin,

hyaluronidase, acid phosphatase, aryl sulphatase các loại esterase và phospholipase giúp cho tinh trùng tiêu hủy lớp màng trứng để xâm nhập vào bên trong Màng bọc mặt ngoài của nhân, gọi là mủ của tinh trùng

* Nhân: trong quá trình sinh trưởng của tinh trùng, nhân bị nén lại do DNA của nó bị xoắn chặt và do sự tương tác giữa DNA với

protein của nhiễm sắc thể là protamin

Ở một số động vật có xương sống, có vú thể đỉnh tiết ra men hyaluronidase để phá vỡ màng phóng xạ của tế bào trứng

3.1.1.1 Cấu tạo Tinh trùng

- Cổ: chứa các trung tử đầu (gần) và trung tử đuôi (xa) Từ trung tử đuôi phát ra sợi trục của đuôi tinh trùng Trung tử đầu có vai trò trong việc phân bào của hợp tử

- Phần giữa: ngay sau phần cổ là phần giữa, nó gồm một sợi trục và tế bào chất bao quanh ty thể chiểm hầu hết tế bào chất và xếp theo đường xoắn ốc quanh sợi trục Ty thể có chứa enzyme oxy hóa và phosphoryl hóa do đó phần giữa có liên quan trực tiếp đến hoạt động chuyển hóa năng lượng của tinh trùng Còn có nhiều phospholipid lecitin và plazmalogen, các chất này là nguồn dự trữ năng lượng của tinh trùng

3.1.1.1 Cấu tạo Tinh trùng

Đuôi: sợi trục (axoneme) là yếu tố chính của phần đuôi tinh

trùng, có màng tế bào bao quanh trong có chứa 1 ít tế bào chất Sợi trục là một phức hợp 10 đôi vi ống: 1 đôi trung tâm

và 9 đôi xung quanh Ở nhiều loài động vật, ngoài phức hợp trên, chen giữa ty thể và sợi trục bao quanh còn có 9 sợi ưa Osmi có kích thước lớn hơn Hoạt động của đuôi tinh trùng là

do sự co rút của trục giữa, các dây xung quanh làm nhiệm vụ dẫn truyền xung động đi về phái đuôi Chiều vẫy của đuôi bao giờ cũng vuông góc với mặt phẳng có chứa 2 dây trục giữa

3.1.1.2 Đặc tính sinh học của tinh trùng

Tinh trùng đã hình thành được chín muồi dần trong mào tinh hoàn Sự tồn tại giọt tế bào chất dính với đuôi chứng tỏ tinh trùng còn chưa chín muồi hoàn toàn, nếu giọt tế bào chất càng gần phần đầu thì tinh trùng càng non Trong mào tinh hoàn, tinh trùng ở dạng tiềm sinh, không chuyển động Khi phóng ra tinh trùng được trộn lẫn với dịch của tuyến tiền liệt và tuyến cupe và chỉ sau đó tinh trùng mới có khả năng chuyển động Hỗn hợp của dịch tinh hoàn, mào tinh hoàn và các tuyến phụ gọi là dịch

Tuyến sinh dục đực

Lấy tinh hoàn động vật để quan sát: tinh hoàn thông với ống dẫn tinh qua mào tinh hoàn, chỗ tiếp giáp với mào tinh hoàn gọi là cửa tinh hoàn Tinh hoàn được bao bởi một lớp vỏ xơ gọi là màng trắng, từ màng trắng phát ra nhiều ngăn, theo hướng phóng xạ hướng tới của tinh hoàn và chia tinh hoàn

ra 200-300 tiểu thùy Mỗi tiểu thùy chứa 3-4 ống sinh tinh

Khoảng giữa các ống sinh tinh là nhu cầu của tinh hoàn gồm: mô liên kết, mạch máu, thần kinh và đặc biệt là có các tế bào hình đa giác – tế bào Leygig chuyên tiết ra các hormon sinh dục đực

3.1.1.3 Sự phát triển của giao tử đực

Thời kỳ phát triển : Tế bào sinh dục nguyên thủy bắt đầu phân bào nguyên nhiễm để thành tinh bào I

 Thời kỳ sinh trưởng: Tinh bào I không phân bào mà lớn lên, thể tích tinh bào I tăng, số lượng bào tương cũng tăng rõ rệt

 Thời kỳ thành thục: Tinh bào I phân chia giảm nhiễm thành tinh bào

II Tinh bào II phân chia nguyên nhiễm thành tinh tử Thời kỳ này tương đối dài, nhân biến hóa phức tạp, nhất là pha trước và pha sau của kỳ phân bào nguyên nhiễm

 Thời kỳ tạo thành: Tinh tử trải qua kỳ tạo hình để biến thành tinh trùng

3.1.1.4 Sự phát triển của tinh trùng (spermiogensis)

Sự biến đổi trung thể: Sau mạc kỳ của meiose 2, trung thể thường tách ra thành 2 hạt nhỏ di chuyển về phía sau tương lai của tinh trùng Bộ máy golgi di chuyển và nằm

ở vị trí đối lập qua nhân với 2 trung thể: trung thể gần và trung thể xa Trung thể gần nằm trong một lỗ hõm của màng nhân Từ trung thể xa phát ra 2 sợi trục Sự mọc dài của sợi trục sẽ kéo theo các biến đổi khác của tế bào tinh tử

3.1.1.4 Sự phát triển của tinh trùng (spermiogensis)

Sự biến đổi nhân: Nhân thường bị mất nước, nhỏ lại và trở nên đồng nhất Trong một số trường hợp nhiễm sắc thể ở mạc kỳ meiose 2 dồn chặt lại thành nhân tinh trùng.

Sự hình thành thể đỉnh : có liên quan chặt chẻ với bộ máy golgi Trong tinh tử thể golgi hợp thành một cấu trúc gọi là mầm đỉnh Thể đỉnh xuất hiện trong mầm đỉnh như là sản phẩm tiết của nó; đó chính là không bào lớn của thể golgi áp sát vào phần đầu của nhân dẹp lại mà thành

Các biến đổi của cơ quan khác: cùng với sự bé đi của nhân và việc hình thành thể đỉnh, sợi trục cũng mọc dài dần.

Một khối lượng lớn bào tương chuyển dần về phía sau theo sợi trục Ty thể cũng dần tập trung ở phần đầu gần nhân của sợi trục để hình thành nên đoạn giữa.

3.1.2 Trứng

3.1.2.1 Cấu tạo tế bào trứng

Trứng là loại tế bào phân hóa cao hình tròn hay bầu dục Nhân hình tròn có 1-2 hạch nhân Tế bào trứng không thể di động được Ở động vật bậc thấp trứng không có hình thái nhất định, di động được

Căn cứ vào số lượng và sự phân bố của noãn hoàng người ta phân trứng thành các loại sau

+ Trứng đồng noãn hoàng : có số lượng noãn hoàng tương đối ít, hạt nhỏ, phân bố đều trong tế bào chất như: trứng cá lưỡng tiêm, trứng hải tiêu, trứng của động vật có vú loại có đĩa thai.

+ Trứng đoạn noãn hoàng hay noãn hoàng đáy : trong trứng chứa nhiều noãn hoàng Thường tập trung ở cực đáy như: trứng ếch, trứng

gà, vịt.

+ Trứng trung noãn hoàng : noãn hoàng nằm ở phần chính giữa của trứng, tế bào chất chỉ phân bố xung quanh như: trứng côn trùng

+ Trứng không có noãn hoàng : kích thước bé như trứng người:

150-200 µm.

Trứng phân thành cực gọi là cực của trứng do tế bào chất và noãn hoàng phân bố không đồng đều ở trong trứng Cực đỉnh tế bào

chất nhiều, noãn hoàng ít gọi là cực động vật; cực đáy ít bào tương nhiều noãn hoàng gọi là cực thực vật Ở trạng thái tự nhiên

noãng hoàng lắng xuống dưới nên cực thực vật ở dưới, cực động vật ở trên như trứng ếch

3.1.2.1.Sự phát sinh trứng

Từ trứng nguyên thủy trải qua 3 thời kỳ phân chia cuối hình thành trứng chính thức:

lượng tế bào

trứng thứ cấp, trải qua thời kỳ thành thục để cuối cùng hình thành tế bào trứng chín Quá trình này gồm 2 giai đoạn:

- Kỳ sinh trưởng ngắn: nhân tế bào thay đổi, tế bào chất tăng

- Kỳ sinh trưởng dài: noãn hoàng tăng

Tế bào trứng chín hay tế bào trứng I phân chia giảm nhiễm thành 2 tế bào, tế bào lớn gọi là

tế bào trứng II, tế bảo nhỏ gọi là thể cực I Tế bào trứng II phân chia nguyên nhiễm lần 2 thành tế bào trứng 3 và thể cực II Trong khi đó thể cực I cũng phân chia thành 2 tế bào nhỏ không thể phát dục được Cuối cùng từ tế bào trứng I hình thành 4 tế bào, trong đó chỉ có 1 tế bào có năng lực thụ tinh, phát dục hoàn toàn.

3.1.2.3 Sự rụng trứng

Trứng thoát khỏi buồng trứng gọi là sự rụng trứng Nó được điều khiển bằng cơ chế thành kinh –thể dịch và kèm theo các biến đổi về hành vi của con mẹ để đảm bảo cho sự thu tinh và phát triển của nó Sự rụng trứng xảy ra do có thay đổi trong tương quan của FSH (Folicle stimulating hormon) và LH

(Lêtinizing hormon) trong máu con vật.