Что такое оплодотворение у животных

Особенности внешнего и внутреннего оплодотворения у животных

При половом размножении два родителя передают гены своему потомству, что приводит сочетанию унаследованных черт. Эти гены передаются через процесс, называемый оплодотворением. Во время оплодотворения мужские и женские половые клетки сливаются и образовывают одну клетку, называемую зиготой. Зигота растет и развивается посредством митозом в полностью функционирующий новый организм. Существует два способа, с помощью которых может происходить оплодотворение.

Первый способ – это внешнее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется вне тела), а второй – внутреннее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется в репродуктивном тракте самки). В то время как оплодотворение необходимо для организмов, которые размножаются половым путем, особи, размножающиеся бесполым путем не нуждаются оплодотворении. Эти организмы производят генетически идентичные копии самих себя посредством бинарного деления, почкования, фрагментации, партеногенеза или других форм бесполого размножения.

Половые клетки

У животных половое размножение включает слияние двух разных гамет, образующих зиготу. Гаметы производятся типом деления клеток, называемым мейозом. Гаметы гаплоидны (содержат только один набор хромосом ), тогда как зигота диплоидна (содержит два набора хромосом). В большинстве случаев мужская гамета (сперматозоид) является подвижной и обычно имеет жгутик. С другой стороны, женская гамета (яйцеклетка) является не подвижной и относительно большой по сравнению с мужской.

У людей гаметы производятся в мужских и женских гонадах. Мужские гонады – это яички, а женские гонады – яичники. Гонады также вырабатывает половые гормоны, которые необходимы для развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.

Внешнее оплодотворение

Внешнее оплодотворение происходит главным образом во влажных средах и требует, чтобы самец и самка выпускали или передавали свои гаметы в окружающую их среду (обычно воду). Этот процесс также называется нерестом. Преимущество внешнего оплодотворения заключается в том, что оно приводит к производству большого количества потомков. Один из недостатков заключается в том, что экологические опасности, такие как хищники, значительно уменьшают вероятность дожить до зрелого возраста.

Амфибии, рыбы и кораллы являются примерами организмов, которые воспроизводятся с помощью внешнего оплодотворения. Животные, размножающиеся таким способом, обычно не заботятся о своем потомстве после нереста. Некоторые нерестовые животные обеспечивают различную степень защиты и ухода за яйцами после оплодотворения. Одни прячут яйца в песке, а другие переносят их в мешочках или во рту. Эта дополнительная забота увеличивает шансы потомства на выживание.

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит при слиянии половых клеток (гамет) самца и самки внутри репродуктивного тракта самки. Животные, которые используют внутреннее оплодотворение, специализируются на защите развивающегося яйца. Например, рептилии и птицы откладывают оплодотворенные яйца, которые покрыты защитной оболочкой, устойчивой к потере воды и повреждениям.

Млекопитающие, за исключением монотремов, шагнули на ступень выше, позволяя эмбриону развиваться в утробе матери. Такая дополнительная защита увеличивает шансы на выживание, потому что мать обеспечивает эмбрион всем, что ему необходимо для нормального развития. Фактически, большинство матерей-млекопитающих продолжают заботиться о своих детенышах в течение нескольких лет после рождения.

Самец или самка

Важно отметить, что не все животные строго делятся на самцов и самок. Животные, такие как морские анемоны, могут иметь как мужские, так и женские репродуктивные структуры; Они известны как гермафродиты. Некоторые гермафродиты способны к самооплодотворению, но большинство нуждается в партере для размножения. Поскольку обе вовлеченные стороны становятся оплодотворенными, этот процесс удваивает количество потомства, которое появится на свет. Гермафродитизм – хорошее решение проблемы нехватки потенциальных половых партнеров. Другим решением является способность менять пол от самца к самке (протэндри) или от самки к самцу (протогиния). Определенные виды рыб, например, губановые могут изменяться от самки к самцу в процессе перехода во взрослую жизнь.

Источник

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.

Источник

Лекция № 9,10, 11. Оплодотворение, физиологические процессы и диагностика беременности. Роды и послеродовой период у различных видов сельскохозяйственных животных. 4 ч (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6

Лекция № 9,10, 11. Оплодотворение, физиологические процессы и диагностика беременности. Роды и послеродовой период у различных видов сельскохозяйственных животных. 4 ч

1. Сущность оплодотворения

2. Стадии оплодотворения

4. Типы плацент и их взаимосвязь с плодом

5. Развитие эмбриона и плода

6. Развитие зародыша и плодных оболочек

7. Диагностика беременности и бесплодия

Оплодотворение — физиологический процесс, заключающийся в слиянии яйца и спермиев с последующей их ассимиляцией-диссимиляцией, в результате чего образуется новая клетка (зигота), обладающая двойной наследственностью.

Во время оплодотворения происходит взаимная ассимиляция (взаимопоглощение) и диссимиляция (dissimilatio — расподобление) яйца и спермия, в результате которых уже не существует ни яйца, ни спермия, а образуется новая, третья клетка — зигота (от греч. zygotos — соединенный вместе), не тождественная ее двум первоисточникам. Поэтому широко применяемое в биологии название зиготы оплодотворенным яйцом не соответствует действительности.

Сложный процесс оплодотворения происходит в верхней трети яйцепровода. Спермии быка непосредственно перед оплодотворением должны не менее 6 ч находиться в абдоминальной части яйцепровода. За это время они «созревают» и становятся способными к оплодотворению. Такое явление называется капацитацией (инкубацией) спермы. При этом оплодотворение может произойти только при достаточном скоплении спермиев. Количество их значительно колеблется даже у одного и того же вида животных. Спермин ожидают яйцеклетку. Последняя, как и спермин, должна «дозреть». Этот процесс также происходит в яйцепроводе, куда яйцеклетка попадает в стадии овоцита. Там она при наличии активных спермиев, выделяя направительные тельца, и созревает. Сколько времени требуется для «дозревания» яйцеклетки, пока не ясно. У овец, видимо, не более 2 ч.

Установлено, что для нормального процесса оплодотворения, а стало быть, получения жизнеспособного плода необходимо соединение только полноценных половых клеток. Неполноценные гаметы не вступают в процесс оплодотворения или вступают, но гибнут на ранней стадии. В связи с этим важное значение имеют время осеменения, возраст половых клеток и их активность (спермиев).

Оплодотворение у животных состоит из нескольких стадий.

Первая стадия — денудация — характеризуется тем, что яйцеклетка, проходя по яйцепроводу, освобождается от окружающих фолликулярных клеток (лучистого венца). Основная роль в денудация принадлежит спермиям, которые, внедряясь между клетками фолликулярного эпителия, выделяют ферменты, главным образом гиалуронидгзу. За счет этих ферментов и неизвестных еще факторов разжижав гиалуроновая кислота, входящая в состав студенистого вещества, связывающего клетки лучистого венца. Рассеивание клеток лучистого венца это не видовая особенность, и оно может происходить под влиянием спермиев животных другого вида. Так, при осеменении свиней смесью спермы быка и хряка спермин быка освобождают яйцо от фолликулярных клеток, а проникают в него только спермин хряка. Процессу денатурации способствуют также механические препятствия, обусловленные ворсинками слизистой оболочки яйцепровода.

Для оплодотворения не обязательно полное освобождение яйцеклетки от клеток лучистого венца. Достаточно лишь места, чтобы спермии проникли через прозрачную оболочку яйцеклетки в околожелточное пространство. Этот процесс, составляющий вторую стадию оплодотворения, в видовом отношении более специфичен. В это время заканчивается созревание яйцеклетки (выделение второго направительного тельца). Ядро, содержащее гаплоидное число хромосом, превращается в женский пронуклеус. На третьей стадии оплодотворения один, реже несколько спермиев проникают через желточную оболочку яйцеклетки в ее цитоплазму. Это уже строго специфический процесс, поскольку в яйцеклетку могут проникать только спермин своего вида. При этом проникает не весь спермий, а лишь его головка и шейка. Внедрившись в цитоплазму клетки спермий претерпевает большие изменения. Головка спермия быстро увеличивается в десятки раз, вследствие ассимиляции.

Этот процесс, основной и является еще недостаточно изученным. Образуется каждая новая клетка (зигота), ядро которой содержит диплоидное количество хромосом. Образовавшаяся зигота, таким образом, имеет двойную наследственность.

Полиспермия (переоплодотворение). Проникновение в протоплазму яйцевой клетки в двух или вообще нескольких спермиев называется полиспермией.

Из сотен миллионов спермиев, попадающих в половые пути самки при коитусе, тысячи достигают бахромки.

В норме после проникновения в яйцо одного спермия другие не пропускаются. У стареющих яиц зональная реакция начинается, что обусловливает невозможность проникновения спермия в яйцо, а иногда под влиянием каких-то условий проходит слияние ядра яйца с несколькими спермиями. Это происходит, вероятно, тогда, когда одновременно приблизившиеся к яйцу спермии проникают внутрь него.

Полиспермия нарушает течение эмбриогенеза, приводит зиготу к гибели или, по мнению некоторых авторов, обусловливает развитие уродливых плодов (паразитизм, иефализм и др.).

При физиологической полиспермии у млекопитающих спермий, не сливающиеся ядром, по-видимому, только активизируют зиготу к дроблению аналогично реакции на введение инородного белка.

Множественное оплодотворение, или суперфекундация (superfecunio), — это оплодотворение нескольких яйцевых клеток в период одного полового цикла, но спермой разных производителей. Оно часто наблюдается у многоплодных животных (собаки, свиньи, кошки), реже у кобыл, коров. Суперфекундация, развившаяся в результате осеменения производителями, принадлежащими к одной породе и одинаковой с самками масти, часто остается незамеченной; она выявляется, когда несколько производителей, принимавших участие в осеменении самки, принадлежат к разным породам и даже видам. Так, из-за недосмотра в стадию возбуждения у породистых собак наряду с чистопородными могут родиться щенята с признаками двух или трех пород, нескольких мастей т. д. Отмечены случаи суперфекундации у свиней, когда рождаются поросята различных мастей, у кобыл, проявлявшейся одновременным рождением нормально развитых жеребенка и муленка.

В настоящее время в животноводческой практике суперфекундацию применяют для повышения оплодотворяемости и жизненности приплода. С этой целью при естественном осеменении практикуется коитус с двумя самцами с интервалом в 10—15 мин, а при искусственном осеменении сперму, полученную от двух и более самцов, смешивают и смесью осеменяют самок.

Беременность (graviditas) — физиологическое состояние женского организма в период плодоношения. Она начинается с момента оплодотворения и заканчивается рождением зрелого плода. В практике началом беременности считается день последнего (плодотворного) осеменения. Беременность может быть одноплодной и многоплодной, при развитии в матке соответственно одного или нескольких плодов; первичной, протекающей у женского индивида впервые в жизни, и повторной, если она повторяется.

По течению различают:

1)беременность физиологическую, характеризующуюся нормальным состоянием организмов плода и матери;

2)беременность патологическую, когда она сопровождается нарушением физиологических процессов в организме матери или развивающегося плода.

Беременность является физиологическим процессом, тем не менее, она в организме матери обусловливает ряд явлений, граничащих с патологическим процессом, а порой вызывает специфические болезни (рассматриваются в специальном разделе курса «Болезни беременных»).

Наряду с этим ряд явлений свидетельствует о благоприятном влиянии беременности на развитие материнского организма (ускорение завершения зрелости тела у первобеременных, улучшение упитанности и др.). При беременности плод никогда не вызывает ослабления или гибели вида, так как сам является представителем и продолжателем вида, к которому относится мать.

Плод предъявляет определенные специфические для каждого периода беременности требования к материнскому организму. При закладке систем и органов у плодов возникает большая потребность в обеспечении их веществами, необходимыми для формирования нового организма. Например, для формирования крови необходимы железо и фосфор, для костной ткани — углекислый и фосфорнокислый калий и т. д.

Исследования показали, что почти все вещества, поступающие в организм плода, являются однотипными с веществами материнского организма. Каждая молекула белкового, углеводного, минерального обмена прежде всего ассимилируется тканями матери и только потом поступает к плоду. Поэтому все элементы плода образовали из элементов тела матери, и если почему-либо материнский организм не получает с кормом необходимые для плода вещества как не может их усвоить и переработать в пригодные для плода соединения, потребности плода удовлетворяются за счет обеднения этими соединениями тканей или органов материнского организма.

Процесс удовлетворения потребностей плода порождает противоречия между плодом и материнским организмом. Без внутренних противоречий плод не может развиваться. Эти противоречия и являются движущими факторами, обусловливающими рост и развитие плода и его провизорных органов, стимулируют те изменения в материнском организме, которые необходимы для зародыша. Чем сильнее противоречия между плодом и матерью (до известных границ), тем теснее связь, тем глубже их взаимное влияние. Например, при многоплодной беременности, как правило, плацента мужских плодов развита сильнее, чем женских. Плоды мужского пола при многоплодной беременности бывают больше и по величине и по массе по сравнению с женского пола.

При беременности возникают противоречия внутри плода, материнского организма, комплекс противоречий между плодом и матерью и между матерью и внешней средой в самом широком слова. Во время плодного периода развитие плода зависит от его неспособности, состояния матери и количества плодов, развивающихся в матке.

При чрезмерной эксплуатации (доение до родов, использование на тяжелых работах, усиленный тренинг), при неполноценном кормлении, заболевании пищеварительной, сердечно-сосудистой и других систем, при низком качестве молока матки никогда не удается вырастить высокопродуктивных животных, если даже приплод получен от производителей самой блестящей родословной.

Источник

7. Оплодотворение у животных

Оплодотворение — процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого образуется зигота. Зигота — оплодотворенная яйцеклетка. Она всегда имеет диплоидный набор хромосом. Из зиготы развивается зародыш, который дает начало новому организму.

Процесс оплодотворения начинается с момента проникновения сперматозоида в яйцеклетку. При контакте сперматозоида с оболочкой яйцеклетки содержимое акросомы выводится на поверхность оболочки. Под действием гидролитических ферментов, содержащихся в акросоме, оболочка яйцеклетки в месте контакта растворяется. Специальные белки обеспечивают проникновение содержимого сперматозоида внутрь яйцеклетки (рис. 15).

Рис. 15. Последовательность стадий оплодотворения: А — сближение сперматозоида и яйцеклетки; Б — проникновение сперматозоида в яйцеклетку; В — слияние двух ядер; Г — образование веретена первого деления; Д — образование первых двух клеток зародыша

Далее синхронно происходит ряд процессов. Сперматозоид как бы запускает программу развития, заложенную в яйцеклетке. Во-первых, оболочка яйцеклетки становится непроницаемой для остальных сперматозоидов. Во-вторых, в яйцеклетке начинается усиленный синтез белков, которые обеспечат развитие зиготы. Далее происходит слияние двух гаплоидных ядер, которые называются пронуклеусами (в переводе с лат. «предшественники ядра»). В результате слияния пронуклеусов формируется диплоидное ядро зиготы. В оплодотворенном яйце происходит репликация ДНК двух ядер, и оно готовится к делению. Вместе с пронуклеусом в яйцо попадают и центриоли сперматозоида, которые играют важную роль. Они обеспечивают образование веретена первого деления.

У животных существует два способа оплодотворения: наружный и внутренний. При наружном оплодотворении самка выметывает яйцеклетки (икру), а самец — сперму во внешнюю среду, где и происходит оплодотворение. Такой способ оплодотворения характерен для водных обитателей (морских ежей, рыб, земноводных).

При внутреннем оплодотворении слияние гамет происходит в половых путях самки. Такой способ характерен для наземных и некоторых водных обитателей (червей, насекомых, рептилий, птиц, млекопитающих).

Оплодотворенное яйцо может развиваться либо в теле самки, как у млекопитающих, либо во внешней среде, как у многих птиц, пресмыкающихся, насекомых. В последнем случае оплодотворенное яйцо покрывается специальной оболочкой или скорлупой. Самка откладывает его в наиболее безопасное место.

Читайте также: Что такое ревит витамины

Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм несет наследственную информацию и признаки двух родителей.

Разновидность полового размножения, при котором взрослая особь развивается из неоплодотворенного яйца, называется партеногенезом.

Партеногенез встречается у низших ракообразных (дафний), насекомых (пчел, тлей), у некоторых птиц (индюшек) и, как правило, чередуется с обычным половым размножением. Из неоплодотворенных яйцеклеток с гаплоидным набором хромосом развивается новый организм. При первом делении митоза после удвоения ДНК хромосомы не расходятся и диплоидный набор восстанавливается.

Партеногенез может идти как при благоприятных условиях, так и при неблагоприятных. Например, у тлей, дафний летом развиваются самки, а осенью из неоплодотворенных яиц развиваются самцы. У пчел из неоплодотворенных яиц развиваются всегда самцы — трутни, а из оплодотворенных — самки (матки) и рабочие пчелы.

Партеногенез можно вызвать искусственно, воздействием какого-либо фактора на яйцеклетку.

Еще одной разновидностью полового размножения является конъюгация — временное соединение двух особей и обмен частями ядерного аппарата и небольшим количеством цитоплазмы. Этот процесс характерен для простейших, в частности инфузорий. Перед началом конъюгации у инфузорий большое ядро (макронуклеус) разрушается, а малое генеративное ядро (микронуклеус) делится мейозом. Три из четырех образовавшихся гаплоидных ядер разрушаются, а четвертое делится митозом на два ядра. Одним из этих ядер и обмениваются конъюгирующие особи. Обмененные ядра сливаются с оставшимися в клетках вторыми ядрами. В результате в каждой клетке образуется диплоидное ядро. После этого особи расходятся.

Новое ядро делится на две неравные части. Одна, большая часть превращается в макронуклеус, а другая — в микронуклеус. Этот процесс напоминает оплодотворение, так как слияние ядер разных организмов нее же происходит и генетическая информация обновляется.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие процессы происходят при оплодотворении?

2. Как называется клетка, образующаяся в результате слияния двух гамет? Какой набор хромосом она имеет?

3. Сравните два способа оплодотворения: наружное и внутреннее. Какой из них обеспечивает большую вероятность появления и сохранения потомства?

4. В чем сущность партеногенеза? Какое значение это имеет для организмов? Почему партеногенез считают разновидностью полового размножения?

5. Сравните конъюгацию и оплодотворение. В чем сходство и отличие этих процессов?

Что такое оплодотворение у животных

Особенности внешнего и внутреннего оплодотворения у животных

Половые клетки

Внешнее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение

Самец или самка

Биология. 10 класс

§ 31. Осеменение и оплодотворение у животных. Способы полового размножения животных

Осеменение и оплодотворение у животных

7. Оплодотворение у животных

Читайте также

Глава III С чего начинается развитие. Оплодотворение

ЖИЗНЬ ЖИВОТНЫХ

Оплодотворение

Избирательность у животных

8.2.1.1. Искусственное оплодотворение в собаководстве

3.1. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

Оплодотворение

Оплодотворение

Оплодотворение

Совокупление и оплодотворение

Оплодотворение яйцеклетки

Оплодотворение яйцеклетки

Дрессировка животных

ЯЗЫК ЖИВОТНЫХ

21. Оплодотворение

Искусственное оплодотворение — риск?