Конспект з Біології: Життєвий цикл клітини. Форми поділу клітини. Оновні терміни:

1. Розвиток яйцеклітин і сперматозоонів

2. Запліднення

3. Розвиток зародка

4. Дробіння.

5. Стадії бластули і гаструли.

Основні терміни: яйцеклітина ,сперматозоони, запліднення, зародок, дробіння, стадії бластули і гаструли, сперма­оогенез,  оогенез, ембріо­нальний період, сперматоцитиооцити, первинний  полоцит, зигота, бластомери. отримати два зрощених разом зародки .

1 Розвиток яйцеклітин і сперматозоонів

Дозрі­вання і розвиток статевих клітин називаються гаметогенезом. У  тварин   і  людини   він   відбувається   в   статевих  залозах: яйцеклітини розвиваються в яєчниках, а сперматозоони — в сім'яниках. 
Процеси розвитку чоловічих статевих клітин (сперма­тогенез) і жіночих статевих клітин (оогенез) мають ряд спільних ( рис. 1) в яєчнику, і в сім'яниках розрізняють три різні ділянки: зону розмноження, зону росту і зону дозрі­вання статевих клітин. У першій зоні сперматогонії і оогонії (клітини — попередники сперматозоонів і яйцеклі­тин) розмножуються мітотичним шляхом і кількість їх збільшується.
У чоловіків мітотичний поділ сперматогоній розпочина­ється в період статевого дозрівання і триває десятки років. У жінок поділ оогоній відбувається лише в ембріо­нальний період їхнього життя і закінчується ще до їхньо­го народження. У тварин поділ цих клітин залежить від строків і періодів розмноження.
У другій зоні сперматогонії і оогонії перестають роз­множуватися, починають рости і збільшуватися в розмі­рах, перетворюючись на первинні сперматоцитиооцити. Особливо зростають розміри ооцитів. Наприклад, у жаб лінійні розміри ооцита більші в 2 тис. разів, ніж у оогоній. Це пов'язано з тим, що в них нагромаджуються поживні речовини, які будуть необхідні для розвитку зародка. Найбільш важливі зміни з майбутніми статевими клітина­ми відбуваються в зоні дозрівання. Саме тут проявляють­ся і суттєві відміни між спермато- і оогенезом. Ооцити першого порядку в результаті першого мейозу перетворю­ються на дві неоднакові за розмірами клітини: ооцит другого порядку — велика клітина, а друга — маленька, яка називається первинним полоцитом (перше полярне, або напрямне, редукційне тільце). Таким чином зберіга­ється максимальна маса цитоплазми, що потрібна для розвитку майбутнього організму; полярні тільця лише виносять з яйцеклітини надлишок хромосом. При другому мейозі вторинний ооцит утворює велику незрілу яйцеклі­тину і маленький вторинний полоцит (друге полярне тільце).Первинний полоцит також може поділитися ще на два полоцити. Таким чином, у результаті двох мейотич­них поділів (мейозу) із одного первинного ооциту утво­рюється 4 клітини з гаплоїдним набором хромосом — незріла статева клітина (яка перетворюється на зрілу яйцеклітину) і три полоцити, які розсмоктуються і зни­кають.
При сперматогенезі первинний сперматоцит у зоні дозрівання також ділиться два рази шляхом мейозу. Але при цьому утворюється 4 однакові гаплоїдні сперматиди, які шляхом складних перетворень (зміна форми, розвиток хвоста) дають зрілі сперматозоони.

2. Запліднення
Запліднення — це процес зливання ядер сперматозоона і яйцеклітини і відновлення диплоїдного набору хромо­сом. Запліднена яйцеклітина, називається зиготою. Утво­рення зиготи відбувається лише при прониканні сперматозоона в яйцеклітину.
Цей процес у різних організмів здійснюється по-різно­му. У ссавців проникання сперматозоона в яйцеклітину супроводжується розчиненням її оболонки за допомогою різних ферментів, які виділяє сперматозоон. У багатьох комах яйцеклітини мають щільну оболонку і сперматозоон проникає через невеликі отвори в ній. У деяких водних організмів на поверхні яйцеклітини утворюється на місці контакту із сперматозооном невеликий сприймаючий гор­бик, який потім втягується всередину разом із сперматозо­оном. Звичайно в цитоплазму яйцеклітини проникає лише головка сперматозоона з мітохондрією і центріолею, а хвіст залишається зовні. Оболонка головки розчиняється, ядро набрякає до розмірів ядра яйцеклітини. Потім ядра зближуються і зливаються. Іноді в яйцеклітину одночасно проникає кілька сперматозоонів, проте ядро яйцеклітини зливається з ядром одного з них, а інші розсмоктуються. В зиготі всі хромосоми стають парними: в кожній парі гомологічних хромосом одна хромосома належить яйце­клітині, друга — сперматозоону. Це явище має велике значення для еволюції. Організм, що розвивається із зиготи, характеризується більшим діапазоном комбінативної мінливості (див. «Закономірності мінливос­ті»), а звідси і більш широкі можливості пристосування популяції до мінливих умов зовнішнього середовища за рахунок природного добору.
Подвійне запліднення характерне для квіткових рос­лин.

3. Розвиток зародка
Після утворення зиготи розпочина­ється індивідуальний розвиток організму, в якому розріз няють ембріональний  (зародковий)  і постембріональний (післязародковий)  періоди.
У деяких організмів (бджоли, попелиці) ембріональ­ний розвиток може відбуватися без запліднення, тобто без зиготи. Це явище отримало назву партеногенез. При цьому утворюються організми з гаплоїдними (наприклад, самці бджіл) або диплоїдними наборами хромосом у результаті злиття ядер після першого поділу або подвоєн­ня хромосом без наступного поділу клітини. 
Із незапліднених яйцеклітин можуть розвиватися нові організми в природних умовах або під впливом різних штучно створе­них впливів (штучний партеногенез). За допомогою тако­го партеногенезу в певних умовах можна отримати навіть таких хребетних тварин, як жаби, тритони, індички.
Розвиток зародка у покритонасінних значно відрізня­ється від розвитку вищих тварин. Це пов'язано, по-перше, з тим, що у цих рослин відбувається подвійне запліднення, після якого розпочинається розвиток як зародка насінини, так і поживного матеріалу — ендосперму .
По-друге, у вищих тварин у період розвитку зародка формуються всі тканини і більшість органів, властивих дорослому, а у зародків насіннєвих рослин утворюються лише зачатки основних вегетативних органів — кореня, стебла і листків. Повне формування всіх органів, в тому числі і таких важливих, як квітки, відбувається в післязародковому періоді. Початкові етапи розвитку зародка і ендосперму у покритонасінних рослин див. у розділі «Ботаніка».
Індивідуальний розвиток організму називається онто­генезом. Перший етап онтогенезу (рис. 17) — ембріональний розвиток — у свою чергу може бути розділений на кілька періодів: дробіння, гаструляція, утворення тканин і органів зародка.
4. Дробіння.
Після запліднення яйцеклітина ділиться на дві клітини, або два бластомери, однакової величини. Перший поділ яйцеклітини відбувається в площині мери­діана. Потім кожний із бластомерів одночасно знову ділиться також у площині меридіана, і утворюються 4 клітини однакової величини. Наступний поділ відбуваєть­ся вже в площині екватора — утворюються 8 клітин. Після цього поділи, меридіональні й екваторіальні, чергу­ються, утворюється 16, 32, 64 бластомери, які щільно прилягають один до одного.
Кількість клітин збільшується внаслідок мітозу, але, на відміну від звичайних соматичних клітин, інтерфаза дуже коротка і бластомери не ростуть, тому цей процес і називають дробінням.
Дробіння може бути повним (у яйці мало жовтка — ланцетник) і неповним (у яйці є багато жовтка — птахи, риби). При неповному дробінні ділиться лише диск цито­плазми з ядром, а сам жовток не дробиться

5. Стадії бластули і гаструли.
Як правило, коли кількість бластомерів досягає 64, всередині зародка утворюється невелика порожнина (бластоцель), яка заповнена ріди­ною. При дальшому збільшенні кількості клітин порожни­на збільшується, а всі клітини розташовуються на поверх­ні зародка в один шар. Це і є бластула. Потім ділення клітин уповільнюється, інтерфаза подовжується, і змен­шення розмірів клітин зародка (здрібнення) припиняєть­ся. Тому наступні мітотичні поділи не називають дробін­ням, а клітини зародка називають не бластомерами, а ембріональними клітинами.
Вже на цій стадії у багатьох видів тварин клітини зародка відрізняються за розмірами, в результаті можна виділити анімальний і вегетативний полюси бластули.
Другий етап ембріонального розвитку — гаструля­ція — полягає в утворенні двох шарів клітин зародка. У ланцетника утворення другого шару відбувається шля­хом вгинання стінки бластули усередину. Спочатку з'яв­ляється невеликий вгин, потім він поглиблюється й утво­рюється другий шар клітин (внутрішній), який прилягає до зовнішнього. Так утворюється двошаровий зародок — гаструла. Найбільш важливим при цьому є диференцію­вання клітин зовнішнього і внутрішнього шарів. Вони відрізняються за розмірами і будовою (як правило, кліти­ни зовнішнього листка дрібніші, ніж клітини внутрішньо­го). На даному етапі зародок складається з двох типів клітин, які утворюють два зародкових листки зовніш­ній — ектодерма, внутрішній -ентодерма.
Утворена внаслідок вгинання і обмежена ентодер­мою порожнина — це первинна кишка, яка відкривається назовні первинним ротом, або бластопором. У тварин, яйцеклітина яких містить багато жовтка (птахи, риби, амфібії), утворення гаструли відбувається не вгинанням, а іншими шляхами (наприклад, обростанням).
Формування органів та взаємодія частин зародка.
Наступний етап — формування тканин і органів — пов'язаний з подальшим диференціюванням клітин. В першу чергу, із ендодерми утворюється третій зародко­вий листок — мезодерма, який вростає між   екто- і енто­дермою, розділяючи їх. Потім у зародків хребетних тва­рин розпочинається формування нервової трубки і хорди. Нервова трубка утворюється на майбутньому спинному боці зародка шляхом вп'ячування ектодерми у вигляді жолобка. Він поглиблюється, верхні краї його змикаються і утворюється нервова трубка — зачаток центральної
нервової системи. В цей же час під нервовою трубкою із ентодерми утворюється тяж клітин, який потім формує хорду. Подальше диференціювання приводить до форму­вання із ентодерми епітелію кишок, травних залоз, а також легень. Із мезодерми утворюються кровоносна, видільна системи, скелет, м'язи. Із ектодерми крім нервової трубки утворюються органи чуття, покривний епітелій і похідні шкіри.
У процесі ембріонального розвитку одні тканини або органи зародка впливають на розвиток інших, розташова­них поряд. Цей вплив здійснюється шляхом складних біохімічних впливів одних частин зародка на інші. Така спрямовуюча дія тканин, що розвиваються, на хід даль­шого розвитку носить назву індукції. Якщо перенести зачаток ока, взятого у одного зародка, під ектодерму другого зародка, із останньої розвинеться кришталик додаткового ока. В цьому випадку перенесений зачаток індукував диференціювання клітин ектодерми в зачаток кришталика. Індукцію можна спостерігати при пересадці спинного краю бластопора одного зародка на стадії гаст­рули іншому на тій же стадії. Ця ділянка бластопора стає індуктором утворення осьових органів зародка — хорди і нервової трубки. В результаті у зародка утворюється два комплекси осьових органів — один під впливом влас­ного краю бластопора, другий — під впливом перенесено­го. У деяких випадках при цьому вдається отримати два зрощених разом зародки.
Ембріональний період (розвиток) завершується вихо­дом зародка із яйцевих оболонок або народженням у організмів, в яких яйцевих оболонок немає (ссавці). Далі розпочинається постембріональний розвиток, який харак­теризується переходом організмів до самостійного жив­лення і активного руху. Завершується постембріональний розвиток статевою зрілістю і припиненням росту.
Розрізняють прямий і непрямий постембріональний розвиток. Останній ще називається розвитком з перетво­ренням (метаморфозом). При першому типі органи зарод­ка в постембріональний період продовжують розвиватися і безпосередньо перетворюються на органи дорослої тва­рини. У цьому випадку вже на початку постембріонально­го періоду організм має багато подібного з дорослою особиною і відрізняється лише меншими розмірами. Цей тип розвитку характерний для зародків деяких безхребет­них (павуків, деяких кільчастих червів, частини комах) і багатьох хребетних (гризунів, птахів, ссавців). У по стембріональному періоді організм веде самостійний спо­сіб життя, триває його ріст (збільшення маси і розмірів тіла), гістогенез і органогенез (формування і диференціа­ція органів), ускладнюються різноманітні функції організ­му, формується статева система, вторинні статеві ознаки.
При непрямому типі постембріонального розвитку із зародкових оболонок виходить личинка, яка дуже відріз­няється за будовою і способом життя від дорослої особи­ни. Вона може жити в іншому середовищі і мати інший тип живлення. Наприклад, дорослі особини живуть на суші, а личинки — у воді, дорослі є паразити, а личин­ки — вільноживучі (або навпаки). Це явище слід розгля­дати як пристосування до умов існування, яке виникло в процесі еволюції. У процесі перетворення личинки на дорослу особину відбувається суттєва перебудова всього організму (метаморфоз). Цей розвиток властивий біль­шості видів червів, молюскам, багатьом членистоногим, деяким рибам і земноводним (рис. 3). Залежно від глибини і форми перебудови, яка відбуваєть­ся в процесі перетворення личинки на дорослу форму, роз­різняють розвиток з повним та неповним метаморфозом.
При повному метаморфозі личинка має спеціальні органи, які не властиві дорослим особинам, а її ріст і розвиток супроводжується перебудовою всіх органів і систем. Такий тип розвитку має місце у комах (луско­крилих, двокрилих, твердокрилих та ін.), а також у таких хребетних тварин, як земноводні. У комах повний мета­морфоз характеризується трьома послідовними стадіями: личинка, лялечка і доросла особина (імаго).
Стадії метаморфозу певною мірою відбивають етапи еволюції даної групи тварин (див. «Ембріологічні докази еволюції»).
При неповному метаморфозі личинки мають спільні риси будови з дорослими особинами, але відрізняються від них рядом суттєвих ознак (немає крил, статевого апарату, іншим типом органів дихання тощо). Такий розвиток характерний для представників багатьох рядів комах (клопів, прямокрилих, вошей тощо) і для більшості кліщів. Личинка в процесі перетворення на дорослу особину кілька разів линяє.
Процес постембріонального розвитку організмів регу­люється нервовою системою і залозами внутрішньої секреції (нейрогуморальна регуляція).