Quá trình hình thành giao tử

QUÁ TRÌNH 1. TÔN NỮ THUỲ AN2. LÊ THỊ THANH TÂM3. TRẦN THỊ THUÝ Quá trình tạo giao tử được bắt đầu từ các tế bào mầm. Ở hầu hết thực vật và một số động vật bậc thấp không có sự phân biệt rõ tế bào mầm và tế bào soma. Tuy nhiên ở phần lớn động vật, các tế bào mầm đã được hình thành theo một hướng riêng từ rất sớm trong quá trình phát triển cá thể. Trong quá trình sinh sản hữu tính, các giao tử gồm có hai loại đực và cái, được hình thành từ các cơ thể độc lập khác giới hoặc trên cùng một cơ thể. I. Các tế bào mầm:1. Sự tạo thành tế bào mầm: - Hợp tử bắt nguồn từ sự hợp nhất giữa các giao tử đực và cái. Quá trình tạo giao tử được bắt đầu từ các tế bào mầm. - Các tế bào mầm bắt nguồn từ vùng tế bào chất mầm có các protein đặc trưng và mARN nằm trong những tế bào xác định của phôi. - Tế bào mầm hay còn gọi là tế bào gốc, là những tế bào chủ của cơ  thể, còn trong tình trạng trứng nước, có thể được nuôi dưỡng cho lớn để trở thành các loại mô bào trưởng thành khác. Phôi người với 4 tế bào Hợp tử sau khi được tạo thành, qua những lần phân chia đầu tiên các tế bào con được sinh ra. Những tế bào này biệt hoá theo các hướng khác nhau với các cấu trúc và chức năng riêng biệt. Một trong những hướng biệt hoá là hướng hình thành nên các tế bào mầm sơ khai Nguyên nhân tạo ra hướng biệt hoá là do trong tế bào chất của hợp tử chứa nhiều nhân tố “quyết định”, các nhân tố này phân bố không đồng đều Khi hợp tử phân cắt, mỗi tế bài con nhận được một phần tế bào chất có chứa các nhân tố “quyết định” có thành phần và hàm lượng không giống nhau. Sự phân bố của phần tế bào chất mầm trong quá trình phân bào trong sự tạo thành tế bào mầm ở giun tròn2. Sự di chuyển và biệt hoá của các tế bào mầm:* Sự di chuyển của các tế bào mầm: Các tế bào mầm, sau khi được hình thành, đầu tiên chúng di chuyển trong phôi, cho đến khi bắt đầu có mạch máu chúng di chuyển theo đường máu đến các tuyến sinh dục nhờ tác dụng lôi kéo của nồng các chất do mầm tuyến sinh dục tiết ra.Sự di chuyển tế bào chất mầm của phôi ếch * Sự biệt hóa của các tế bào mầm. Sau khi di chuyển đến mào sinh dục, các tế bào mầm tiếp tục biệt hoá bằng cách phân bào đẳng nhiễm tăng lên về số lượng, sau đó giảm nhiễm tạo các tế bào đơn bội và cuối cùng là sự biệt hoá tạo thành các giao tử.II. Sự phát sinh giao tử.1. Sự sinh tinh. Các tinh trùng được sản sinh từ các tinh nguyên bào. Khi các tế bào này di chuyển đến mào sinh dục của phôi, chúng sẽ hợp nhất và biến đổi thành ống sinh tinh. Trong ống sinh tinh có 2 loại tế bào: các tế bào Sertoli do phần biểu mô của ống biệt hóa thành có nhiệm vụ dinh dưỡng và các tế bào sinh dục ở những giai đoạn khác nhau của quá trình sinh tinh. Các tinh nguyên bào sẽ nguyên phân lần lượt tạo ra các tế bào A1, A2, A3, A4. Các tinh nguyên bào A4 có thể tự tái tạo, có thể bị chết hoặc có thể tiếp tục nguyên phân để tạo ra các tinh nguyên bào trung gian, tinh ngyên bào B, tinh bào sơ cấp Trong quá trình nguyên phân của các tinh nguyên bào, sự phân chia tế bào chất xảy ra không hoàn toàn tạo thành một hợp bào, trong đó các tế bào tiếp xúc nhau qua một cầu nối có đường kính khoảng 1 micromet. Sau lần giảm phân I, mỗi tinh bào sơ cấp tạo thành 2 tinh bào thứ cấp. Sau lần giảm phân II, mỗi tinh bào tứ cấp lại tạo ra 2 tinh tử. Các tinh tử vẫn còn nối với nhau qua cầu tế bào chất nên mặc dù chúng có nhân đơn bội nhưng vẫn có chức năng như một tế bào lưỡng bội, vì protein của một gen trong tế bào này có thể khuếch tán sang tế bào kế cận qua cầu tế bào chất. Trong suốt quá trình phân chia từ tinh nguyên bào A1 đến tinh tử, các tế bào di chuyển dần từ màng cơ bản của ống sinh tinh vào lòng ống. Do đó mỗi loại tế bào có thể được tìm thấy ở từng vùng của ống. Các tinh tử nằm ở thành ống, tại đây chúng tách khỏi cầu nối tế bào chất và biệt hóa thành tinh trùng. Ở người, toàn bộ quá trình sinh tinh từ tinh nguyên bào đến tinh trùng mất 65 ngày.* Sự phát triển của tinh trùng: Ở lớp thú, các tinh tử là những tế bào hình tròn, chưa có đuôi. Chúng phải trải qua quá trình biệt hóa mới trở thành tinh trùng. Bước đầu tiên là tạo ra thể đỉnh từ bộ Golgi. Thể đỉnh tạo thành một mũ bao phủ nhân. Sau khi mũ thể đỉnh được thành lập, nhân sẽ xoay đi để mũ đối diện với màng cơ bản của ống sinh tinh, tế bào chất bị loại bỏ, nhân trở nên dẹp và cô đặc, ty thể tạo thành một vòng bao quanh gốc của sợi đuôi. Một trong những biến đổi chính của nhân là sự thay thế histone bằng protamin. Đây là một loại protein tương đối nhỏ, có trên 60% arginine. Chúng làm cho nhân không còn hoạt động phiên mã. Các tinh trùng sau khi được hình thành sẽ đi vào lòng ống sinh tinh và dự trữ trong túi tinh. Ở người, mỗi tinh hoàn có thể tạo ra khoảng 100 triệu và mỗi lần xuất tinh phóng thích khoảng 200 triệu tinh trùng.2. Sự sinh trứng: Ở thú, các noãn nguyên bào chỉ phân chia một số lần giới hạn và chỉ một ít trứng được tạo ra trong suốt cuộc đời cá thể. Ở thú có 2 kiểu rụng trứng tuỳ theo từng loài. Ở một số loài như thỏ, chồn, sự rụng trứng xảy ra do hoạt động giao phối. Khi giao phối cổ tử cung bị kích thích sẽ làm cho tuyến yên tiết ra các hocmon sinh dục. Dưới tác dụng của các hocmon này, trứng tiếp tục được giảm phân và sau đó được phóng thích khỏi buồng trứng. Tuy nhiên, ở hầu hết các loài thú, sự rụng trứng xảy ra theo chu kì, vào những thới điểm xác định trong năm. Thời điểm rụng trứng thường do những tín hiệu của môi trường, chẳng hạn lượng và loại ánh sáng trong ngày, kích thích vùng dưới đồi phóng thích các yếu tố GRF. GRF tác động lên tuyến yên làm tuyến này tiết ra các hocmon FSH và LH. Hai hocmon này theo máu đi vào buồng trứng kích thích các tế bào noãn nang phân chi và tiết estrogen. Estrogen tác động đến tế bào thần kinh tạo ra sự động dục. III. Cấu tạo của giao tử.1. Tinh trùng: a. Phần đầu: là bộ phận của tinh trùng tiếp xúc với trứng trong quá trình thụ tinh. Đầu tinh trùng có chứa một nhân đơn bội và một thể đỉnh. Nhân: Trong quá trình trưởng thành của tinh trùng, nhân bị nén lại do ADN của nó bị xoắn chặt. Sự đóng xoắn của ADN giúp cho tinh trùng ít bị các tổn thương vật lý hoặc đột biến trong quá trình dự trữ và di chuyển đến nơi thụ tinh. Thể đỉnh: nằm ngay phía trước nhân, là một bao kín, dẫn xuất từ thể Golgi, có chứa các enzim tiêu hóa protein giúp cho tinh trùng tiêu hủy lớp mành trứng để xâm nhập vào bên trong. b. Phần giữa: nằm ngay phía sau đầu là một cổ ngắn nối đầu và đuôi tinh trùng. Phần giữa được đặc trưng bởi sự hiện diện của các ty thể xếp xoắn ốc, bao quanh sợi trục bên trong. Ty thể của tinh trùng có chứa enzim lactate dehydrogenase có thể oxy hóa lactate thành pyruvat, là chất tham gia vào chu trình Kreb để sản sinh năng lượng. c. Phần đuôi: là một cấu trúc phức tạp. Cơ quan vận động chính của đuôi là sợi trục, được tạo thành bởi các vi ống xuất phát từ trung tử ở phần dưới của nhân. Sợi trục bao gồm hai vi ống trung tâm được bao chung quanh bởi chín cặp vi ống Các vi ống này được cấu tạo bởi các protein là và -tubulin. gắn vào các vi ống bên ngoài là protein dynein. Dynein có khả năng thủy phân ATP và biến đổi năng lượng hóa học thành công năng giúp cho tinh trùng chuyển động. Các tinh trùng thú chưa biệt hóa hoàn toàn trong tinh hoàn. Sau khi đi vào ống sinh tinhh, tinh trùng được dự trữ trong mào tinh hoàn và tại đây chúng mới có khả năng chuyể động nhờ những thay đổi trong hệ thống sản sinh ATP cũng như những thay đổi trên màng tế bào 2. Trứng. Tất cả các nguyên liệu cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển phải được dự trữ trong trứng chín. Trong khi tinh trùng bị loại bỏ hầu hết tế bào chất thì tế bào trứng đang phát trển không chỉ giữ lại mà còn tích tụ thêm tế bào chất.Tế bào chất của trứng bao gồm: * Protein: Phôi cần một thời gian rất lâu mới có thể tự dinh dưỡng hoặc nhận thức ăn từ mẹ. Các tế bào phôi trong giai đoạn sớm cần được cung cấp năng lượng và các amino acid. Việc này được thực hiện nhờ sự tích tụ protein noãn hoàng trong trứng. Các protein này được sản sinh trong các cơ quan khác như gan, thể mỡ và di chuyển theo dòng máu của mẹ đến trứng. * Ribosome và tARN: Cần cho phôi tổng hợp protein của riêng chúng ngay sau khi thụ tinh. * mARN: được duy trì ở trạng thái không hoạt động cho đến khi trứng được thụ tinh. * Các yếu tố phát sinh hình thái: là những phân tử có vai trò trong sự biệt hóa tế bào. Chúng nằm trong những vùng khác nhau của trứng và được phân bố về các tế bào con trong suốt quá trình phân cắt của hợp tử. Bên trong khối tế bào chất là một nhân lớn. Bao quanh tế bào chất là màng nguyên sinh. Màng này có khả năng điều hòa sự trao đổi ion trong quá trình thụ tinh và có khả năng hợp nhất với màng tế bào tinh trùng. Bên ngoài màng nguyên sinh là màng noãn hoàng. Màng noãn hoàng có ít nhất là tám loại glycoprotein cần thiết cho sự nhận dạng đặc hiệu của tinh trùng. Ở thú, màng noãn hoàng được phân cách bởi một lớp dịch ngoại bào dày gọi là vùng trong suốt. Ngoài ra màng nguyên sinh của trứng thú còn được bao quanh bởi 1 lớp tế bào gọi là lớp vỏ bên trong (cumulus). Đây là các tế bào của noãn nang, cung cấp chất dinh dưỡng sau khi trứng rụng. Lớp trong cùng của các tế bào cumulus tiếp giáp ngay với vùng trong suốt được gọi là vòng tia. Nằm ngay bên dưới màng nguyên sinh trứng là một lớp vỏ mỏng khoảng 5 micromet. Tế bào chất của vùng này cứng hơn phía trong và có nhiều phân tử actin hình cầu. Trong quá trình thụ tinh, các phân tử actin bị polymer hóa tạo thành các vi sợi (microfilament). Các vi sợi này cần cho sự phân cắt tế bào, đồng thời tạo ra lớp vi nhung mao (microvilli) trên bề mặt tế bào. Ngoài ra trong lớp vỏ còn có các hạt vỏ là dẫn xuất của thể Golgi, có chứa các enzim thủy phân Bên ngoài màng noãn hoàng còn có một lớp mỏng gọi là lớp keo cấu tạo từ glycoprotein, có nhiều chức năng nhưng phổ biến nhất là để hấp dẫn và hoạt hóa tinh trùng.Cảm ơn sự theo dõi