mục tiêu
1. Mô tả được cấu tạo của tinh trùng và các loại trứng.
2. Trình bày được đặc điểm sự phân cắt và sự tạo thành phôi
của các loại trứng.
3. Nêu được định nghĩa, các đặc điểm của giai đoạn sinh trưởng,
giai đoạn trưởng thành, giai đoạn già lão và giai đoạn tử vong.
4. Trình bày được cơ chế điều khiển phát triển cá thể ở giai
đoạn phôi và các nhân tố ảnh hưởng lên sự phát triển phôi.
Sinh học phát triển
Nghiên cứu các quy luật phát triển cá thể của cơ thể sinh vật,
nghiên cứu các nhân tố và cơ chế điều khiển sự phát triển cá thể của cơ thể
sinh vật.
Quá trình phát triển
cá thể
Là quá trình từ khi sinh ra mầm mống của cơ thể mới, phát
triển qua các giai đoạn cho tới khi già và chết của cá thể
Các cá thể
được
hình thành qua sinh sản
Với động vật có xương sống, q/trình phát triển cá thể qua
hình thức SS hữu tính gồm 7 giai đoạn chính:
1. Giai đoạn tạo giao tử.
2. Giai đoạn tạo hợp tử.
3. Giai đoạn phôi thai.
4. Giai đoạn sinh trưởng.
5. Giai đoạn trưởng thành.
6. Giai đoạn già lão.
7. Giai đoạn tử vong.
GĐ1. tạo giao tử -
các tế bào sinh dục
Tinh trùng động vật có vú:
- Phần đầu:
Nhân, thể đầu. Chứa lysin và
hyaluronidase
- Phần cổ: chứa trung thể gần và trung thể xa.
- Phần đuôi:
+ Đoạn trung gian:
Lò xo ty thể, sát cổ có trung thể xa.
+ Đoạn chính: Sợi trục – 9 ống kép vi
thể chứa tubulin và dynein – vận động.
+ Đoạn cuối: chỉ có
sợi trục trần
Trứng:
A: Trứng đẳng hoàng: cầu gai, cá lưỡng tiêm.
B: Trứng đoạn hoàng: noãn hoàng trung bình (lưỡng cư)
C: Trứng đoạn
hoàng: noãn hoàng rất
nhiều (bò sát, chim)
D: Trứng trung hoàng: côn trùng.
E: Trứng vô hoàng: động vật có vú.
GĐ2. tạo hợp tử - Sự thụ tinh
Quá trình thụ tinh của động vật có vú
GĐ3. Giai đoạn phôi thai
Định nghĩa: bắt đầu
từ trứng đã thụ tinh (hợp tử) phân cắt, phát triển tạo cơ thể non mới tương đối
hoàn chỉnh tách khỏi noãn hoàng, vỏ trứng hoặc tách khỏi mẹ.
Trải qua 3 giai đoạn kế tiếp: giai đoạn phân cắt, giai đoạn
phôi vị hóa và giai đoạn tạo hình các cơ quan.
Đặc điểm:
- Q/t phát triển cá thể phát sinh lặp lại 1 số giai đoạn
chính của hệ thống chủng loại phát sinh
- Tốc độ SS tăng trưởng tế bào cơ thể cực kỳ mạnh mẽ.
- tế bào từ dạng đa tiềm năng => dạng tiềm năng bị hạn chế,
biệt hoá về h/thái và chức năngăng tạo mô, cơ quan, hệ thống cơ quan.
- Sự phát triển không vững chắc, thai rất mẫn cảm với t/nhân
độc hại của ngoại cảnh.
Phân loại
Dựa vào đặc điểm phát
triển của phôi chia ra 2 nhóm động vật:
- Nhóm động vật 2 lá phôi: động vật bậc thấp như ngành thân
lỗ, ruột túi.
- Nhóm động vật 3 lá phôi: động vật bậc cao
Dựa vào nguồn chất
dinh dưỡng của phôi, phân biệt 2 kiểu phát triển:
- Sự phát triển thai dựa vào nguồn chất DD dự trữ ở trứng gọi
là noãn thai sinh (các loài chim).
- Sự phát triển thai dựa vào nguồn chất DD trực tiếp từ cơ
thể mẹ gọi là thai sinh (ĐV có vú).
Ở động vật có xương sống, dựa vào sự phân hóa tế bào phôi chia
thành 2 nhóm:
- Nhóm động vật phát
triển phôi không có màng ối: trứng phát triển trong nước, toàn bộ trứng đều
biến thành phôi thai (cá, lưỡng cư).
- Nhóm động vật phát
triển phôi có màng ối (lớp bò sát, lớp chim, lớp thú): 1 phần tế bào từ hợp
tử phát triển thành phôi, còn 1 số tế bào khác phát triển thành dưỡng mô.
Ở động vật có vú trên
cơ sở màng ối lại phát triển thêm rau thai hút chất bổ từ cơ thể mẹ và thải
chất bài tiết ra cơ thể mẹ.
Sự phân cắt và phát
triển phôi
Sự phân cắt và phát
triển phôi của trứng đẳng hoàng
Đặc điểm: Quá trình phân cắt xảy ra hoàn toàn và đều, toàn bộ
các tế bào phân cắt từ hợp tử đều phát triển thành phôi thai.
+ Quá trình: phôi dâu, tạo phôi nang.
GĐ phôi vị hóa:
- Tạo lá phôi ngoài, lá phôi trong, môi lưng, môi bụng
- Mầm hệ thần
kinh, mầm dây sống
- tạo lá
phôi giữa: tế bào xen vào giữa lá phôi ngoài và lá phôi trong
GĐ phát sinh mầm cơ
quan: Tạo ống thần kinh, Dây sống, Lá phôi giữa, ống ruột
Phát triển phôi trứng
đoạn hoàng
- Lượng noãn hoàng
trung bình:
+ đặc điểm phân cắt: hoàn toàn, không đều, không đồng thời,
toàn bộ phôi bào đều phát triển thành phôi thai.
- Lượng noãn hoàng
nhiều:
+ đặc điểm giai đoạn phân cắt: không hoàn toàn, không đều,
không đồng thời, các phôi bào một phần phát triển thành phôi, một phần tạo màng
ối, màng niệu.
+ Lá phôi giữa hình thành = đoạn bào.
Sơ đồ sự phân cắt và
phôi vị hóa ở trứng ếch
Sơ đồ sự phân cắt và
phát triển phôi của trứng chim
Phát triển phôi của
trứng vô hoàng
o Đặc điểm: Sự
phân cắt là hoàn toàn nhưng không đều, các tế bào phân cắt từ hợp tử sớm biệt
hóa, một phần phát triển thành phôi thai, phần còn lại phát triển thành lá
nuôi, sau đó biệt hóa thành rau thai để cung cấp chất dinh dưỡng cho thai.
o Quá trình diễn biến
Quá trình phân cắt phôi ở trứng vô hoàng
o Tương lai của các lá phôi:
Lá phôi ngoài (ngoại bì): tạo thượng bì, tóc, lông, móng chân,
móng tay, tuyến mồ hôi, hệ TK, tế bào thu nhận kích thích của các giác quan,
nhân mắt, các niêm mạc miệng, mũi, hậu môn, men răng, tuyến tiền yên
Lá phôi giữa (trung bì): tạo cơ, tổ chức liên kết, xương, sụn,
răng, máu, màng treo ruột, màng bụng, màng phổi, cơ quan niệu SD (trừ tế bào
SD), cơ quan tuần hoàn, tim, mạch máu.
Lá phôi trong (nội bì): tạo niêm mạc thực quản, ruột, manh
tràng, các tuyến (gan, tuỵ, nước bọt), cơ quan hô hấp (niêm mạc khí quản và phổi),
tuyến giáp, phó giáp, tuyến ức, niêm mạc bàng quang
GĐ4. Giai đoạn sinh trưởng
Định nghĩa (kế phôi, sau phôi, hậu phôi): giai đoạn con non
tự hoạt động tăng tiến khối lượng, kích thước
Đặc điểm
- Tự HĐ
tăng tiến khối lượng, kích thước.
- Đồng hóa
mạnh hơn dị hóa.
- Cơ thể chưa
cân đối, 1 số cơ quan chưa hoàn chỉnh, có thể có cơ quan mất đi, thay thế mới.
- cơ quan
SD chưa phát triển, HĐ chưa hiệu quả.
- Thích
nghi và chống đỡ với ngoại cảnh yếu
Phân loại
Theo ĐĐ sinh trưởng:
- Sinh trưởng
có giới hạn: động vật có vú, chim
- Sinh trưởng
không giới hạn: cá, bò sát.
Theo sự biến thái trong giai đoạn:
- Phát triển
trực tiếp (không biến thái)
- Phát triển
gián tiếp (có biến thái).
Khả năng hoạt động ấu trùng/con non:
- Dạng con
non khoẻ: bê, nghé, gà con…
- Dạng con
non yếu: bồ câu non, trẻ sơ sinh
GĐ5. giai đoạn trưởng thành
Định nghĩa: giai đoạn sinh vật hoạt động sinh dục có hiệu
quả, tích cực.
Đặc điểm
- Cơ thể
phát triển nhảy vọt về chất, cấu trúc cơ quan hoàn chỉnh, hoạt động tốt, hài
hòa, cân đối
- Quá trình
đồng hóa, dị hóa mạnh mẽ.
- Thích
nghi, chống đỡ với ngoại cảnh cao.
- Hoạt động
sinh dục tích cực và có hiệu quả.
Phân loại
Theo cách thụ tinh:
- Nhóm động
vật tự thụ tinh.
- Nhóm động
vật thụ tinh chéo.
- Nhóm động
vật thụ tinh ngoài.
- Nhóm động
vật thụ tinh trong.
Theo phương thức bảo vệ con non:
- Nhóm động
vật đẻ trứng.
- Nhóm động
vật đẻ con.
(vừa đẻ trứng,
vừa đẻ con: cá mập, bò sát, côn trùng) .
GĐ6. Giai đoạn già lão
Định nghĩa: giai đoạn giảm thấp khả năng hoạt động mọi mặt
của cơ thể
Đặc điểm
Giảm hoạt động
sinh dục hoặc mất.
Các cơ quan
giảm sút hoạt động, thoái biến cấu trúc.
Giảm trao đổi
chất, dị hóa mạnh hơn đồng hóa.
Sự già ở từng
cơ quan khác nhau tạo các bệnh già - Nếu sự già hóa từ từ => cân bằng đại
lão
- Nếu sự
già cơ quan quá mạnh => tử vong.
GĐ7. Giai đoạn tử vong
Một hoặc một
số cơ quan không đáp ứng nhu cầu cơ bản => ngừng hoạt động => ngừng hoạt
động của tất cả các cơ quan => chết (chết tự nhiên, chết già)
CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN PHÁT TRIỂN PHÔI
1. Chương trình thông tin di truyền
Phôi tự điều
chỉnh sự phát triển, nhân tố quyết định được chương trình hóa trong bộ gen hợp
tử.
* Vai trò của bộ gen đơn bội ở trứng và
bộ gen lưỡng bội của hợp tử
- Bộ gen 1n
của trứng đã chứa đủ thông tin di truyền quyết định sự phát triển 1 cơ thể hoàn
chỉnh: kích thích trứng ếch bằng châm kim, lắc hoặc thay đổi nồng độ muối trứng
cầu gai.
- Nhân 2n hợp
tử là cần thiết cho sự phát triển phôi: hợp tử 2n có các cặp gen => cơ thể
có sức sống tốt, kết hợp tính ưu việt của 2 nguồn gen.
* Tác động của gen biệt hóa
- Ở giai đoạn phân
cắt: Trong quá trình
phát triển phôi, CTTT di truyền trong nhân tế bào chuyển từ trạng thái đa tiềm
năng sang tiềm năng bị hạn chế.
- Trứng khảm: tế
bào chất chia thành các vùng khác nhau cần cho sự biệt hóa các mầm cơ quan khác
nhau. ví dụ trứng của Thân mềm.
- Trứng
điều hòa: các
phôi bào có vai trò
như nhau trong biệt hóa mầm cơ quan. ví dụ. Trứng ếch hoặc
trứng cầu gai
- Ở giai đoạn phôi vị hóa:
Lấy nhân
tế bào phôi vị: phát triển dừng ở phôi nang. Thế nhân hợp tử bằng
tế bào lá phôi giữa thì hợp tử thế nhân không phát triển hoặc phát triển nhưng
tế bào thần kinh và biểu bì không đầy đủ.
- Sau giai đoạn phôi
vị hóa: 1 số tế bào
thành nhóm tế bào chỉ
huy có khả năng tự biệt hóa độc lập mà
còn tiết ra chất với vai trò Tổ chức tố
- TCT - Chất cảm ứng sơ cấp
Vai trò các phôi bào trong giai đoạn phôi vị hóa - Sự cảm ứng
phôi:
Hiện tượng cảm ứng phôi
- Là sự thực hiện tự điều tiết trong quá trình phát triển và biệt hóa phôi, cảm ứng phôi
là khả năng của 1 mô định
hướng sự biệt hóa và sự
tiến triển của mô xung quanh.
- Quá trình phát triển phôi gồm 1 chuỗi các cảm ứng
- Cảm ứng tố đầu tiên là tinh trùng khi thụ tinh. 1 số tế bào thành nhóm tế bào chỉ huy tự
biệt hóa và tiết ra chất tổ chức tố tự động. tế bào
lân cận gọi là cảm ứng tố sơ cấp
=> môi lưng
phôi ếch là trung tâm tổ chức
Tính chất của tổ chức tố:
- TCT không đặc
hiệu cho loài
- Một
trung tâm TCT có thể tạo nhiều TCT
- tế bào càng biệt hóa, hiện tượng cảm ứng càng giảm: Ghép môi lưng khi chưa hình thành thượng bì => tạo tấm TK. Môi lưng
khi thượng bì đo hình thành => không đổi hướng phát triển.
- Vị
trí trung tâm TCT liên
quan với nơi tạo ra hệ TK
Bản chất của tổ chức
tố:
Sự biệt hóa gồm hai phần:
- đầu tiên xác định hướng phát triển (tạo vùng đầu)
- Sau biệt hóa => tạo tế bào của loài cụ thể, sự định hướng
càng tăng => cảm ứng càng hạn chế
- Nếu
giết các tế bào của mảnh
ghép vẫn làm đổi hướng phát
triển của tế bào vùng bụng
=> hiện tượng cảm ứng phôi thể hiện bằng sự điều tiết hóa học tác động lên các tế bào vùng nhận cảm ứng
- Cảm ứng tố có thể là các chất có phân tử lớn: acid nucleic,
nucleoprotein hoặc steroid.
Tính vững chắc tương
đối về chức năng của chương trình thông tin di truyền
- Ở cơ thể hoàn chỉnh, các tế bào mô, cơ quan khác nhau chỉ
có 1 số gen hoạt động tạo proteinotein đặc trưng, đại đa số các gen khác ở trạng thái đóng
- Bộ gen tế bào đã biệt hóa vẫn duy trì sự vững chắc tương đối
về chức năng bộ máy thông tin di truyền toàn diện như bộ gen khởi đầu của h/tử.
- Nếu được giải kìm hãm các gen đó vẫn đảm bảo hoạt động chức
năng nguyên vẹn (cóc châu Phi)
Các nhân tố từ nguồn
mẹ
- vật chất thông tin
di truyền trong nhân đơn bội của trứng, tương đương với tinh trùng
- tế bào chất của trứng còn chứa các nhân tố từ nguồn mẹ:
+ Cảm ứng tố cơ sở
thường phân bố ở lớp vỏ trứng, hoạt hóa các gen để tế bào phôi biệt hóa thành
các lá phôi, các mầm cơ quan khác nhau (trứng điều hòa và trứng khảm).
+ Các sản phẩm gen từ
nguồn mẹ: mARN đời sống dài, ribosom, ty thể với trữ lượng rất lớn, các ADN
tự do.
- Sau thụ tinh, trứng hoạt hóa, các thành phần bắt đầu hoạt
động.
- mARN của mẹ làm
khuôn mẫu tổng hợp proteinotein ở các giai đoạn phát triển sớm của phôi, các thông tin di
truyền này có thể trội so với gen hợp tử tạo nên hiệu quả kiểu hình giống mẹ
trong giai đoạn phát triển sớm của phôi, đôi khi kéo dài suốt đời sống cá thể.
- mARN của hợp tử
ở cuối giai đoạn phôi nang thậm chí ở giai đoạn phôi vị mới bắt đầu được tổng hợp và hoạt động tổng hợp protein.
- Trong thiên nhiên: lai ngựa cái với lừa đực tạo con la (giống
ngựa bố) và ngược lại tạo boocđô giống lừa mẹ
- Ở người: 1 số đặc điểm của nếp vân da ngón tay và bàn
chân.
2. Hoạt động của
operon trong sự phát triển cá thể
- Trứng ở trạng thái kìm hãm: các Operon đóng.
Chất kìm hãm: ở động vật đa
bào là histon.
Khi thụ tinh => giải
kìm hãm bắt đầu.
- giai đoạn phân cắt, gen
phân bào được giải kìm hãm - Histon kìm hãm các gen bắt đầu từ giai đoạn
phôi vị.
- Chất cảm ứng +
histon => giải kìm hãm.
- Các gen biệt hóa
được giải kìm hãm, sau đó theo dây chuyền => biệt hóa tiếp.
- Bản chất sự biệt hóa là cơ chế đóng mở các gen
CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG
LÊN SỰ PHÁT TRIỂN PHÔI
1. Vai trò của môi
trường ngoại cảnh
- ví dụ: trứng gà cần 38 oC, trứng giun: pH acid, nòng nọc biến
thái thành ếch khi có đủ
thyroxin)
- động vật có vú: biến đổi sinh lý của mẹ, của môi trường có tác động đến phôi.
- giai đoạn phôi tế bào mẫn cảm mạnh với các nhân tố môi trường
2. Cơ sở sinh học của
sự phát sinh quái thai:
Rối loạn
vật liệu di truyền
=> phát triển bất thường cơ quan
Rối loạn quá trình phân bào.
Gây chết tế bào có định hướng.
MỘT SỐ THỰC NGHIỆM VỀ PHÔI
1. Sự chuyển nhân
Thí nghiệm:
nhân của tế bào sinh vật
cho quyết định phát triển trứng của sinh vật nhận
Cừu Dolly do: nhân tế bào tuyến vú Finn Dorset trắng + noãn đã bỏ nhân của Blackface. Hợp tử sống ở tử cung cừu lông đen. => Dolly trắng giống
Finn Dorset đo cho nhân tế bào.
2. Sự chuyển gen
Có 3 phương
pháp cơ bản hy vọng điều trị tận gốc bệnh di truyền phân tử:
- đưa
đoạn ADN vào tiền nhân của trứng.
- đưa
gen cần chuyển vào các
phôi bào nhờ
retrovirus: gen mới có
mặt ở mọi tế bào cơ thể.
- đưa
gen cần chuyển vào tế
bào mầm của mô cần có
gen.
3. sinh vật trong ống nghiệm và IVF
- sinh vật trong ống nghiệm: Trứng thụ tinh trong cơ thể mẹ => phôi nuôi in vitro tạo
cơ thể sinh vật.
- IVF (invitro
fertilization): thụ tinh trong
ống nghiệm, hợp tử phát triển thành phôi => phôi nuôi trong tử cung mẹ
SỰ TÁI SINH
- Tái tạo sinh lý: Tinh trùng, hồng cầu
- Tái tạo khôi phục: cơ quan bị
tổn thương => có sự giải
kìm hãm 1 phần bộ gen bị ức chế.
- Tạo phôi sinh dưỡng: hoạt hóa lại toàn bộ bộ gen,
tương đương với hợp tử.
ĐA PHÔI
Đa thai 1 hợp tử và đa thai khác hợp tử
