Что такое ооциты и как они используются при ЭКО?

Значение эмбриологического этапа в процедуре ЭКО сложно переоценить. Работа эмбриолога, с момента получения ооцитов и до переноса оплодотворенных яйцеклеток в полость матки, требует высочайшей профессиональной квалификации и во многом определяет судьбу всей программы ЭКО или ИКСИ. Даже не смотря на то, что современная эмбриология достигла достаточно серьезных успехов в культивировании эмбрионов, существуют определенные факторы, которые способны перечеркнуть все старания врачей.

Основные характеристики

Данные структурно-функциональные единицы являются предшественниками яйцеклеток, их формирование происходит во время внутриутробного периода. К моменту рождения в организме находится в среднем около нескольких миллионов ооцитов. Клетки могут быть двух видов, что определяет возможность их использования для зачатия. Ооциты первого порядка накапливают достаточно питательных веществ и заканчивают митоз, однако только около 500 из них пройдут все стадии развития и станут яйцеклетками. Ооциты второго порядка, которые образуются из предыдущей формы, представляют собой зрелые яйцеклетки, использующиеся организмом для зачатия. Длительное хранение данных ооцитов в теле женщины может привести к появлению в них разрушительных структурных изменений, которые могут стать причиной генетических аномалий плода. Именно поэтому при зачатии ребенка после 40 лет рекомендуется использовать донорские ооциты.

Развитие половых клеток. Роль мейоза и митоза

Раздел ЕГЭ: 2.7. … Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза

Развитие половых клеток

Важно понять, что образование из каждой диплоидной клетки четырех гамет происходит поэтапно и сопровождается уменьшением числа хромосом вдвое. Процесс формирования половых клеток называется гаметогенезом. У многоклеточных организмов различают сперматогенез — формирование мужских половых клеток и овогенез -формирование женских половых клеток. Рассмотрим гаметогенез, происходящий в половых железах животных — семенниках и яичниках.

Сперматогенез — процесс превращения диплоидных предшественников половых клеток -сперматогониев в сперматозоиды.

  1. Сперматогонии делятся на две дочерние клетки — сперматоциты первого порядка.
  2. Сперматоциты первого порядка делятся мейозом (1-е деление) на две дочерние клетки -сперматоциты второго порядка.
  3. Сперматоциты второго порядка приступают ко второму мейотическому делению, в результате которого образуются 4 гаплоидные сперматиды.
  4. Сперматиды после дифференцировки превращаются в зрелые сперматозоиды.

Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Он подвижен, и благодаря этому вероятность встречи его с гаметами увеличивается.

У мхов и папоротников спермин развиваются в антеридиях, у покрытосеменных растений они образуются в пыльцевых трубках в результате митотического деления микроспор.

Читайте также:  Современные методы пренатальной диагностики

Овогенез — образование яйцеклеток у особей женского пола. У животных он происходит в яичниках. В зоне размножения находятся овогонии — первичные половые клетки, размножающиеся митозом.

Из овогониев после первого мейотического деления образуются овоциты первого порядка.

После второго мейотического деления образуются овоциты второго порядка, из которых формируется одна яйцеклетка и три направительных тельца, которые затем гибнут. Яйцеклетки неподвижны, имеют шаровидную форму. Они крупнее других клеток и содержат запас питательных веществ для развития зародыша.

Развитие половых клеток. Роль мейоза и митоза

У мхов и папоротников яйцеклетки развиваются в архегониях, у цветковых растений — в семяпочках, локализованных в завязи цветка.

Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза

Если у одноклеточных организмов деление клетки приводит к увеличению количества особей, т. е. размножению, то у многоклеточных этот процесс может иметь различное значение. Так, деление клеток зародыша, начиная с зиготы, является биологической основой взаимосвязанных процессов роста и развития. Подобные же изменения наблюдаются у человека в подростковом возрасте, когда число клеток не только увеличивается, но и происходит качественное изменение организма. В основе размножения многоклеточных организмов также лежит деление клетки, например при бесполом размножении благодаря этому процессу из части организма происходит восстановление целостного, а при половом — в процессе гаметогенеза образуются половые клетки, дающие впоследствии новый организм.

В результате митоза происходит равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками — точными копиями материнской. Без митоза было бы невозможным существование и рост многоклеточных организмов, развивающихся из единственной клетки — зиготы, поскольку все клетки таких организмов должны содержать одинаковую генетическую информацию.

В процессе деления дочерние клетки становятся все более разнообразными по строению и выполняемым функциям, что связано с активацией у них все новых групп генов вследствие межклеточного взаимодействия. Таким образом, митоз необходим для развития организма.

Этот способ деления клеток необходим для процессов бесполого размножения и регенерации (восстановления) поврежденных тканей, а также органов.

В результате мейоза обеспечивается постоянство кариотипа при половом размножении, так как уменьшает вдвое набор хромосом перед половым размножением, который затем восстанавливается в результате оплодотворения. Кроме того, мейоз приводит к появлению новых комбинаций родительских генов благодаря кроссинговеру и случайному сочетанию хромосом в дочерних клетках. Благодаря этому потомство получается генетически разнообразным, что дает материал для естественного отбора и является материальной основой эволюции. Изменение числа, формы и размеров хромосом, с одной стороны, может привести к появлению различных отклонений в развитии организма и даже его гибели, а с другой — может привести к появлению особей, более приспособленных к среде обитания.

Читайте также:  Как правильно прекратить лактацию грудного молока

Таким образом, клетка является единицей роста, развития и размножения организмов.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Развитие половых клеток. Роль мейоза и митоза». Выберите дальнейшее действие:

  • Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
  • Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Эволюция гамет

В связи с полом эволюция гамет шла по их размеру и типу гаметности.

Изогамия и анизогамия

Первый раз, когда существовала изогамия на уровне клеток, возникли конфликтные требования к их размерам. Чтобы произошло оплодотворение, гаметам необходимо найти друг друга. Необходимо также обеспечить зиготу достаточным запасом питательных веществ и защитными оболочками. При изогамии каждая гамета выполняет и консервативную (обеспечение зиготы ресурсами) и оперативную (поиск партнёра) функции. Имея одинаковые средние (с) размеры, изогаметы и то, и другое делают посредственно. Дифференциация по размеру позволяет мелким (м) гаметам лучше осуществлять поиск, а крупным (к) — обеспечение ресурсами, и сочетание к-м становится выгоднее, чем с-с. Поэтому эволюция гамет происходила, как правило, от изогамии к анизогамии.

Теория дисруптивного отбора Паркера. Если размер зиготы является достаточно важным для её выживания (у организмов с внешним оплодотворением), то эволюционно стабильной стратегией будет анизогамия. В таких случаях популяция, состоящая из самцов (производителей мелких гамет) и самок (производителей крупных гамет) будет стабильной. Теория дисруптивного отбора позволяет объяснить возникновение и поддержание раздельнополости у многих растений и некоторых животных с внешним оплодотворением[1].

Тип гаметности и пол

Понятие пола связано с дифференциацией по размеру гамет, то есть к мужскому полу мы относим особей, которые производят мелкие подвижные гаметы, а к женскому — тех, которые производят крупные. При этом дифференциация по типу гаметности (гомо — XX или гетерогаметная конституция — XY) у некоторых видов может не совпадать с дифференциацией по размеру.

В процессе эволюции у большинства видов малые гаметы и гетерогаметная конституция XY оказались у мужского пола, а крупные гаметы и гомогаметная конституция XX — у женского. Это виды с гаметностью типа Drosophila. Напротив, у видов с гаметностью типа Abraxas (англ.)русск. (птицы, бабочки, моль, некоторые виды рыб и др.) направления этих дифференциаций не совпали. Яйцеклетки у женского пола гетерогаметны, а сперматозоиды у мужского — гомогаметны.

Остановка развития эмбрионов

Если в лаборатории соблюдаются все современные требования по культивированию эмбриона, то причина остановки его развития с большой долей вероятности заключается в качестве биологического материала. При этом, “виноваты” в этом могут быть как мужские, так и женские гаметы.

Если остановка эмбриогенеза произошла в течение первых 3 суток, то считается, что причиной этого является плохое качество яйцеклетки. После этого срока, когда начинает работать собственный геном эмбриона, то в развитие патологии добавляются факторы, принесенные сперматозоидом. При этом с качеством мужских гаметами связывают достаточно много причин остановки развития эмбриона.

Хромосомные аномалии эмбриона, связанные с дефектами спермиев, вызывают большой процент потерь эмбрионов. Хотя некоторые тяжелые генетические нарушения связанные с хромосомными аномалиями не вызывают потери эмбриона, например, болезнь Дауна. Поэтому генетический скрининг эмбриона — процедура крайне важная.

Таковы основные причины неудач эмбриологического этапа ЭКО. Специалисты пытаются решить эти проблемы различными путями: скрининг эмбрионов, ИКСИ, смена протокола индукции овуляции и другими, однако, определенная доля потерь на этапе культивирования — к сожалению, в настоящее время неизбежность.

Что вредит яйцеклеткам?

Поскольку продуктивность ооцитов напрямую зависит от иммунитета и общего тонуса организма, напрямую и косвенно навредить им может все, что ухудшает здоровье. Если выделить самый значимый фактор, то им окажется образ жизни. Он может быть здоровым и нездоровым. В это понятие входит:

  • питание;
  • физическая нагрузка;
  • продолжительность сна;
  • эмоциональное состояние.

Среди вредных привычек, не считая тяжелых наркотиков, на первом месте по оказанию вреда для репродуктивности женщины оказывается табакокурение. В табачном дыме содержится большое количество токсинов, которые проникают во все ткани организма. Яйцеклетка легко угнетается токсичными веществами. В таком состоянии растет риск усложнения зачатия и аномального развития плода. Алкоголь тоже вреден, поскольку оказывает токсическое воздействие на организм. Стоит отметить, что в умеренных количествах и качественный алкоголь женщина может себе позволить. Выпить бокал красного вина на каком-то торжестве – вреда не будет. Тем не менее с курением необходимо расставаться.

Для восстановления организму нужен восьмичасовой сон. Хроническое недосыпание неизбежно приведет к сбоям в работе нервной системы и понизит иммунитет, что обязательно отразится и на свойствах половых клеток.

Для будущих мам, проходящих по протоколу ЭКО, очень важно благоприятное эмоциональное состояние. Нужно научиться справляться с волнением без фармакологии. Для этого рекомендуется изначально сконцентрироваться на выполнении этапов программы, сохраняя сдержанный оптимизм относительно ее результатов.

Активный образ жизни помогает не только держать тело в тонусе, но и поддержке высокого психоэмоционального состояния. Умеренная физическая нагрузка ускоряет метаболизм и способствует нормальной работе эндокринной системы, столь важной для состояния ооцитов.

Причиной ухудшения продуктивности яйцеклеток и даже бесплодия могут стать гинекологические заболевания, в частности поликистоз яичников (СПКЯ), эндометриоз, мочеполовые инфекции. В этом случае необходимо проводить специфическое лечение, в зависимости от патологии.