Slide 1 Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Sinh học Bài tiểu luận Đề tài Quá trình phát triển phôi ở Cầu gai Giáo viên hướng dẫn ThS Nguyễn Thanh Vân Nhóm sinh viên thực hiện Hoàng Thị Hồng Nhung Phạm Thị Th[.]
Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Sinh học Bài tiểu luận Đề tài: Q trình phát triển phơi Cầu gai Giáo viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Thanh Vân Nhóm sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Hồng Nhung Phạm Thị Thủy Bùi Thị Thủy Vũ Thị Thu Thảo Nguyễn Thị Diệu Huyền Nguyễn Lan Hương Nguyễn Huyền Chi Nguyễn Thị Thanh Bình Mai Thị Thu Thúy Nội dung thuyết trình: I Đặt vấn đề giới thiệu đề tài II Nội dung đề tài: Cấu tạo giao tử Quá trình thụ tinh Quá trình phân cắt trứng Q trình phơi vị hóa Q trình tạo trung bì Sự biệt hóa lớp phơi bì III Kết luận IV Tài liệu tham khảo I Đặt vấn đề: Phát triển loạt biến đổi thể, phát triển kèm với sinh sản có đa số thể đa bào Ở động vật đa bào, trình sinh sản khơng q trình di truyền mà liên quan đến điều chỉnh nội tiết sinh trưởng, rụng trứng sinh tinh Sự gặp gỡ giao tử đực giao tử để tạo thành hợp tử, sau trình phân chia nguyên phân để tạo tế bào thể Ngày nay, phát triển sinh vật mở rộng lên tất sinh vật từ đơn bào đến đa bào mức độ tổ chức Do vậy, sinh học phát triển cá thể ngành khoa học nghiên cứu hàng đầu vấn đề sinh học Nó sở khơng thể thiếu lĩnh vực sinh học khác Cầu gai thuộc ngành Da gai (Echinodermata), lớp Cầu gai (Echinoidea) có mặt hầu hết vùng biển giới Cầu gai đối tượng nghiên cứu phổ biến sinh học phát triển Đặc biệt phát triển phôi chúng mang nét đặc trưng riêng loài “ Sự phát triển phôi Cầu gai” Một số loài Cầu gai phổ biến Việt Nam Astropyga radiata Diaema setosum Cầu gai sống thềm biển vùi cát biển Thức ăn chúng rong, tảo, mùn bã động vật nhỏ Ở Việt Nam có khoảng 70 loài, gặp nhiều vùng đáy đá, vùng biển san hơ Các giống có nhiều lồi: Salmacis, Temnopleurus, Diadema, Clypeaster Các loài thường gặp Diadema setosum, Tripneustes gratilla Ở Vịnh Bắc Bộ gặp khoảng 20 lồi, thường gặp Astropyga radiata có thân lớn (khoảng 20 loài) dẹp II Nội dung đề tài Cấu tạo giao tử 1.1 Các tế bào mầm Một phần tế bào chất noãn thụ tinh cho tế bào tiền thân tế bào sinh dục tế bào mầm (germ cell) Các tế bào mầm di chuyển đến tuyến sinh dục biệt hóa thành tế bào sinh dục Sự phát triển tế bào sinh dục hoàn tất cá thể thành thục sinh dục Lúc đó, tế bào sinh dục giải phóng tham gia vào trình thụ tinh Sự tồn tế bào sinh dục định qua hai bước bản: Sự tạo thành tế bào sơ khai di chuyển tế bào mầm đến quan sinh dục biệt hóa chúng 1.2 Cấu tạo tinh trùng Hình 1: Tinh trùng cầu gai a Phần đầu: phận tinh trùng tiếp xúc với trứng trình thụ tinh Đầu tinh trùng có chứa nhân đơn bội thể đỉnh Nhân: Trong trình trưởng thành tinh trùng, nhân bị nén lại DNA bị xoắn chặt Sự đóng xoắn DNA giúp cho tinh trùng bị tổn thương vật lý đột biến trình dư trữ di chuyển đến nơi thụ tinh Sự nén nhân tương tác DNA protein nhiễm sắc protamin Thể đỉnh: nằm phía trước nhân, bao kín, dẫn xuất từ thể Golgi, có chứa enzyme tiêu hóa protein đường phức tạp Giữa nhân bào thể đỉnh cịn có vùng gồm thành mấu thể đỉnh tinh trùng giai đoạn sớm thụ tinh b Phần giữa: Nằm sau đầu cổ ngắn nối đầu đuôi tinh trùng Phần đặc trưng diện ty thể xếp xoắn ốc, bao quanh sợi trục bên Ty thể có emzyme có khả chuyển hóa yếm khí đường, glycerol, sorbitol, lactate, acetate, loại acid béo nhiều loại acid amin c Phần đuôi: Là cấu trúc phức tạp Cơ quan vận động sợi trục Sợi trục tạo thành vi ống xuất phát từ trung tử phần nhân Sợi trục bao gồm hai vi ống trung tâm bao chung quanh chín cặp vi ống Các vi ống cấu tạo bới protein α β-tubulin, gắn vào vi ống bên protein dynein 1.3 Cấu tạo trứng Ở Cầu gai, tạo lúc hàng trăm hàng nghìn trứng Trứng tích khoảng 200 picoliter, gấp 10.000 lần thể tích tinh trùng Hình 2: Cấu tạo trứng Cầu gai trình thụ tinh Tế bào chất trứng bao gồm: - Protein - Ribosome tRNA: cần cho phôi tổng hợp protein riêng chúng sau thụ tinh - mRNA: trứng Cầu gai có khoảng 25.000 đến 50.000 loại mRNA khác nhau, trì trạng thái không hoạt động trứng thụ tinh Bên khối tế bào chất nhân lớn Ở Cầu gai, nhân trạng thái đơn bội vào thời điểm trứng thụ tinh Bao quanh tế bào chất màng nguyên sinh Màng có khả điều hòa trao đổi ion trình thụ tinh có khả hợp với màng tế bào tinh trùng Bên màng nguyên sinh màng nỗn hồng Bên ngồi màng nỗn hồng cịn có lớp vỏ mỏng màng keo cấu tạo từ glycoprotein, đảm nhận nhiều chức điển hình hấp dẫn hoạt hóa tinh trùng Hình 3: Bề mặt trứng chưa thụ tinh Cầu gai Quá trình thụ tinh 2.2 Sự nhận biết giao tử 2.2.1 Sự hấp dẫn tinh trùng Sự hấp dẫn tinh trùng đặc trưng cho loài Ở Cầu gai, tinh trùng thu hút phía trứng lồi nhờ tính hướng hóa, tức theo gradient chất hóa học tiết từ trứng Ở Cầu gai Arbacia punctulata người ta ly trích resact, peptit gồm 14 acid amin có khả hấp dẫn tinh trùng bơi ngược chiều gradient nồng độ đến chúng tiếp xúc với trứng Resact cịn có vai trị hoạt hóa tinh trùng chúng làm tăng hoạt động ti thể chuyển động tinh trùng 2.2.2 Sự hoạt hóa thể đỉnh Phản ứng thể đỉnh xảy tinh trùng tiếp xúc với màng keo trứng Khi xảy biến đổi nhanh khoảng 10 – 20 giây máy thể đỉnh Ở Cầu gai, phản ứng thể đỉnh xảy tiếp xúc tinh trùng với lớp keo trứng Hình 4: Phản ứng thể đỉnh tinh trùng Cầu gai Ở Cầu gai, phản ứng thể đỉnh lại khởi động polysaccharide có chứa fucose lớp keo trứng gắn vào tinh trùng làm cho ion calcium vào đầu tinh trùng Ion làm cho màng thể đỉnh hợp với màng tế bào tinh trùng dẫn đến xuất bào túi thể đỉnh Sự kéo dài mấu thể đỉnh phân tử actin hình cầu bị polymer hóa thành actin hình sợi 2.3 Sự tiếp xúc tinh trùng trứng Khi tinh trùng Cầu gai xuyên qua lớp keo trứng, mấu thể đỉnh gắn với vi nhung mao bề mặt trứng Sự gắn mang tính đặc hiệu loài nhờ protein thể đỉnh bindin Ngoài ra, tương tác bindin với trứng có tính đặc hiệu: bindin ly trích từ thể đỉnh lồi gắn vào màng trứng lồi Các nghiên cứu hóa sinh cho thấy bindin hoàn toàn khác loài Cầu gai có quan hệ gần Đó màng nỗn hồng màng nguyên sinh trứng có thụ thể bindin đặc trưng 2.4 Sự xâm nhập tinh trùng trứng Sau gắn vào màng nỗn hồng, mấu thể đỉnh tinh trùng tiết emzyme tiêu hủy phần giúp cho đầu tinh trùng xuyên qua tiếp xúc với màng trứng Sau gắn tinh trùng vào trứng polymer hóa phân tử actin hình cầu vi nhung mao A B C D Hình 5: Sự xâm nhập tinh trùng vào trứng Cầu gai (A) Sự tiếp xúc đầu tinh trùng với vi nhung mao trứng qua mấu thể đỉnh (B) Sự thành lập nón thụ tinh (C) Sự xâm nhập tinh trùng vào bên trứng (D) Đầu tinh trùng bên nón thụ tinh Sau màng tinh trùng màng trứng hợp nhân, ti thể, trung tử đuôi tinh trùng vào trứng nhờ cầu nối tế bào chất Ở Cầu gai, tất vùng màng nguyên sinh trứng có khả hợp với màng tinh trùng Đặc biệt nhiều tinh trùng Cầu gai xâm nhập vào trứng làm tế bào chết phát triển bất thường Q trình phân cắt tạo phơi nang 3.1 Q trình phân cắt Trứng Cầu gai trứng đẳng hồng (isolecithal), lượng nỗn hồng ít, phân bố tế bào chất không ảnh hưởng đến phân cắt Trứng Cầu gai phân cắt kiểu đối xứng tỏa tròn Hình 6: Sự phân cắt đối xứng tỏa trịn Cầu gai Ở Cầu gai Paracentrolus lividus, hai lần phân cắt theo chiều kinh tuyến thẳng góc nhau, rãnh phân cắt ngang qua hai cực chia trứng thành bốn phôi bào Lần phân cắt thứ ba theo mặt phẳng xích đạo, trực giao với mặt phẳng hai lần phân cắt trước tạo thành phôi bào Lần phân cắt thứ tư xảy không giống phôi bào hai bán cầu - Ở bán cầu động vật, phôi bào phân chia theo mặt phẳng kinh tuyến thẳng góc với nhau, cách mặt phẳng phân cắt trước 450 tạo trung phơi bào tích - Ở bán cầu thực vật, mặt phân cắt mặt phẳng vĩ tuyến nằm gần đáy bán cầu tạo phơi bào kích thước khác nhau: phơi bào lớn đại phôi bào phôi bào nhỏ gọi tiểu phơi bào Hình 7: Sự thành lập tiểu phôi bào lần phân cắt thứ tư Ở lần phân cắt thứ năm, trung phôi bào phân chia theo mặt phẳng xích đạo tạo thành hai lớp an1 an2 cực động vật Các đại phôi bào phân chia theo mặt phẳng kinh tuyến tạo lớp gồm phôi bào nằm bên lớp an2 Các tiểu phôi bào phân chia muộn Tất rãnh phân cắt lần thứ sáu theo mặt phẳng xích đạo lần thứ bảy theo mặt phẳng kinh tuyến Hình 8: Sự phân cắt tỏa tròn Cầu gai 3.2 Sự tạo phôi nang Phôi nang bắt đầu thành lập giai đoạn 128 tế bào Các tế bào tạo thành khối cầu rỗng bao quanh xoang trung tâm gọi xoang phôi Lúc này, tế bào có kích thước nhau, tiểu phơi bào giảm tốc độ phân chia Mỗi tế bào tiếp xúc với dịch protein bên màng hyaline bên Trong thời gian này, tế bào tiếp xúc với chặt Khi tế bào tiếp tục phân chia, lớp tế bào rộng mỏng dần, phơi nang trì lớp tế bào phơi bào dính vào màng hyaline nước từ ngồi vào làm xoang phơi ngày lớn Hình 9: Phơi nang lồi L variegatus Q trình phơi vị hóa Sau q trình phân cắt liên tục tạo thành phơi nang rỗng điển hình Do đó, phơi nang Cầu gai khối cầu rỗng có lớp phơi bì khoảng 1000 tế bào, dẹt cực thực vật Các phơi bì bắt nguồn từ vùng khác hợp tử, có kích thước chất khác Hình 10: Phơi nang Cầu gai Các phơi vị hợp tử, có nguồn gốc từ vùng khác hợp tử, có kích thước chất khác Số phận vùng khác phôi nang chúng phát triển qua giai đoạn phôi vị đến giai đoạn ấu trùng pluteus đặc trưng Cầu gai Hình 11: Sự phát triển Cầu gai (A) Hợp tử (B), (C) Phơi nang (D) Phơi vị (E) Ấu trùng hình lăng trụ (F) Ấu trùng Pluteus ... phát triển Đặc biệt phát triển phôi chúng mang nét đặc trưng riêng lồi “ Sự phát triển phơi Cầu gai? ?? Một số loài Cầu gai phổ biến Việt Nam Astropyga radiata Diaema setosum Cầu gai sống thềm biển... Nó sở thiếu lĩnh vực sinh học khác Cầu gai thuộc ngành Da gai (Echinodermata), lớp Cầu gai (Echinoidea) có mặt hầu hết vùng biển giới Cầu gai đối tượng nghiên cứu phổ biến sinh học phát triển. .. nhờ cầu nối tế bào chất Ở Cầu gai, tất vùng màng nguyên sinh trứng có khả hợp với màng tinh trùng Đặc biệt nhiều tinh trùng Cầu gai xâm nhập vào trứng làm tế bào chết phát triển bất thường Quá trình