Bài giảng Sinh học Sinh sản - Bài 2: Sự hình thành giao tử

SỰ HÌNH THÀNH GIAO TỬ Mơn học: Sinh học Sinh sản Trình bày: Đặng Thanh Long ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PTN Tế bào gốc Tp. Hồ Chí Minh - 9/2014 1 GIẢM PHÂN (Meiosis) 2 1. Các giai đoạn tạo giao tử 2. Tế bào mầm - nguồn gốc các giao tử 3. Sự sinh tinh trùng 4. Sự sinh trứng 3 2.1. Các giai đoạn tạo giao tử 1 • Hình thành, di cư của tế bào mầm nguyên thủy 2 • Nguyên phân gia tăng số lượng tế bào mầm 3 • Giảm phân hình thành tế bào đơn bội 4 • Sự biệt hĩa và trưởng thành 4 Tế bào mầm sơ khai (Primordial germ cell): - Sự tạo thành các tế bào mầm sơ khai - Sự di chuyển các tế bào mầm đến các cơ quan tạo giao tử và sự biệt hoá của chúng + Sự di chuyển của tế bào mầm trong phôi + Sự phát triển tiếp theo của các tế bào mầm trong các cơ quan tạo giao tư 2.2. Tế bào mầm - nguồn gốc các giao tử 5 Tại sao có sự phát triển không cùng hướng của những tế bào con cùng phát xuất từ một hợp tử? tế bào cơ tế bào máu tế bào mầm sơ khai Hợp tử tế bào con phân chia Các nhân tố “quyết định” “số phận” tế bào ở tế bào chất Hợp tử phân chia, mỗi tế bào con chỉ nhận 1 phần tế bào chất có thành phần và hàm lượng # các nhân tố quyết định Sự phân chia không đều các nhân tố “quyết định”  các tế bào phát triển không cùng hướng. SỰ HÌNH THÀNH 6 SỰ DI CHUYỂN ĐẾN CƠ QUAN TẠO GIAO TỬ VÀ SỰ BIỆT HÓA -Sự di chuyển của tế bào mầm trong phôi -Sự phát triển tiếp theo của các tế bào mầm trong các cơ quan tạo giao tử +Sự sinh tinh +Sự sinh trứng 2.2. Tế bào mầm - nguồn gốc các giao tử 7 2.2. Tế bào mầm - nguồn gốc các giao tử tế bào mầm nguyên thủy ngoại bì phơi nguyên thủy di cư (amib) trở lại vào trong phơi. dọc theo thành túi nỗn hồng qua mạc treo ruột lưng gờ sinh dục tuần thứ 2 tuần thứ 3 thành túi nỗn hồng cư trú gần lối ra của niệu nang và nằm ngồi phơi, nằm trong nội bì và trung bì của thành túi nỗn hồng. tuần thứ 4-6 chúng tăng sinh nhờ nguyên phân nhiều lần 8 9 Sự sinh giao tử (Gameto genesis) 10 Gametogenesis. 11 TINH TRÙNG (SPERM) 12 Tế bào mầm sinh dục nguyên thủy (gờ sinh dục) 4-6 tuần thai Tăng sinh = nguyên phân Biệt hĩa Tiền tinh nguyên bào Stop Sinh ra  6 tháng tuổi Tinh nguyên bào Nhiều tinh nguyên bào A1 Dậy thì Sinh tinh trùng Tăng sinh = nguyên phân 2.3. Sự hình thành tinh trùng Giai đoạn trước dậy thì 13 2.3. Sự hình thành tinh trùng 1. Sự tạo tinh tử (spermatogenesis) •Xảy ra trong tinh hồn (ống sinh tinh) •Bắt đầu vào tuổi dậy thì •Là quá trình liên tục •Suốt cuộc đời (trên 80 tuổi - làm bố) 2. Sự biệt hĩa tinh trùng (Spermiogenesis) Giai đoạn từ khi dậy thì 14 xảy ra trong ống sinh tinh từ màng đáy đến lịng ống sinh tinh 15 Biệt hĩa đi kèm sự di chuyển từ màng đáy ra lịng ống sinh tinh 16 Tinh nguyên bào (A1): NP tạo 2 tế bào con,1 được giữ lại làm tinh nguyên bào, 1 tiếp tục quá trình NP Qua các lần NP tạo tinh nguyên bào B Tinh ng yên bào B N lần cuối tạo ti h bào bậc I Ti h bào bậc I: GP I tạo tinh bào II Tinh bào bậc II: GP II tạo tinh ử (chưa trưởng thành) Tinh tử: iệt hĩa t ành ti trù g i trùng: rời lịng ống sinh tinh  hệ thố ống dẫn 17 1. Sự tạo tế bào tinh (spermatogenesis) Tinh nguyên bào A Tế bào mầm đơn t.năng Chromatin cơ đặc sẫm Tinh nguyên bào B Chr atin phân tán trong nhân Sẽ trở thành tinh trùng Tinh bào cấp I Khá lớn, thực hiện giảm phân I Tinh b o cấp II Nhỏ, thực hiện giảm phân II, duy trì NST đơn bội Tinh tử Nhỏ hơn và hơi tách ra khỏi tế bào khác trong ống sinh tinh. thực hiện quá trình biệt hĩa (trưởng thành) để hình thành tinh trùng 18 2. Sự biệt hĩa tinh trùng (Spermiogenesis) Tinh tử - khơng di động, - hình trịn, - khơng chuyên hĩa, Tinh trùng - di động, - hình kéo dài, - thành phần chuyên hĩa, - phân tử bề mặt - đặc điểm chuyên biệt. 19 Biệt hĩa hình thái tinh trùng 1 • Pha Golgi 2 • Pha cực đầu 3 • Pha trưởng thành 20 Pha Golgi a. Túi Golgi tập trung b. Túi cực đầu tạo ra c. Trung thể di chuyển về đối diện cực đầu 21 Pha cực đầu a. Cực đầu ở sát nhân b. Cực trước hướng về phía mặt đáy ống sinh tinh c. nhân kéo dài và cơ đặc d. 1 trung tử tạo đuơi e. ty thể di chuyển gốc đuơi 22 23 Pha trưởng thành a. bỏ thể thừa b. tinh trùng được chuyển vào lịng ống 24 1. Hình thành cực đầu (acrosome) từ bộ máy Golgi 2. Hình thành đuơi từ trung tử 3. Nhân nén chặt, phần lớn tế bào chất bị tách bỏ 4. Các ti thể hợp thành một vịng quanh gốc đuơi 25 Biệt hĩa tính di động tinh trùng • Tinh trùng chưa cĩ khả năng thụ tinh khi rời khỏi tinh hồn • Các cơ quan khác: giúp trưởng thành, nuơi dưỡng, dự trữ, vận chuyển tinh trùng Bất động Di động Capacitation Dịch tiết Khả năng thụ tinh Đường SD cái 26 Nguyên phân của tinh nguyên bào 16 ngày Đến tinh bào sơ cấp Giảm phân I 24 ngày Tạo ra tinh bào thứ cấp Giảm phân II Vài giờ Tạo ra tinh tử Trưởng thành của tinh trùng 24 ngày Đến tinh trùng trưởng thành Tổng cộng ~64 ngày 1 2 THỜI GIAN BIỆT HĨA 27 Species Comparison of Spermatozoa Head 10 mm Tail 60 mm Bull Boar Ram Stallion Man Rat Cock 28 Những yếu tố ảnh hưởng sự tạo tinh • Yếu tố dinh dưỡng • Sự cung cấp máu cho tinh hồn • Nhiệt độ • Phĩng xạ • Hĩa chất • Hormone sinh dục • Yếu tố thần kinh • NST Y 29 TRỨNG (OOCYTE) 30 2.4. Sự sinh trứng Sự sinh trứng Xảy ra trong buồng trứng Bắt đầu vào tuổi dậy thì Là quá trình theo chu kỳ Sự tạo nỗn kết thúc vào lúc mãn kinh Nhân: Tạo nhân đơn bội Tế bào chất: Chuẩn bị tế bào chất của nỗn để nuơi phơi 31 mỗi chu kỳ Hồn tất giảm phân I Trứng thứ cấp + Thể cực I Trứng metaphase II Trứng rụng Thụ tinh Tiếp tục giảm phân Trứng đơn bội hồn tất giảm phân II tế bào mầm sinh dục nguyên thủy (gờ sinh dục) nguyên phân, biệt hĩa tuần thai 8-10 nang nguyên thủy (trứng sơ cấp) Nguyên phân Tháng thai 7 Số lượng nang nguyên thủy tối đa Trước khi sinh Trứng prophase I dậy thì Trứng prophase I (7,000,000) (2,000,000) STOP STOP (400,000) (300-400) 32 33 34 35 Đặc điểm của sự sinh trứng Vị trí mặt phẳng xích đạo trong các lần giảm phân Giai đoạn giảm phân I: thoi vô sắc không nằm ở trung tâm mà di chuyển ra phía rìa của tế bào 1 tế bào có toàn bộ tế bào chất: noãn bào thứ cấp 1 tế bào không có tế bào chất: thể cực I Giai đoạn giảm phân II: lặp lại sự phân chia không đồng đều tế bào chất Tạo thể cực thứ II Kết quả: tế bào lớn (giao tử trưởng thành). 36 Ovarian germ cell numbers in the human female Pre- or postnatal time point Approximate germ cell numbers Fate Gestation (week 20) 7x106 Death Birth 2x106 Death Puberty 4x105 Perimenopause <103 Death Postmenopause 0 *Reproductive life 450 Account summary-->99.9% of germ cells die 37 Trứng chứa đầy đủ chất dinh dưỡng, các nhân tố phát triển, RNAcho sự phát triển phơi sớm 38 39 PRIMARY FOLLICLE: Diploid because there is 2 parental half sets together, like every other cell in body. 40 B It is considered diploid because there are two shuffled haploid sets, one goes to ova the other to first polar body Appearance of LH receptor on granulosa cells, LH +++ 41 Ready for ovulation haploid haploid 42 43 44 45 46 47 Trứng • Dừng ở MII • Chứa nhiều chất – Nguồn năng lượng cho phát triển phơi – Nguồn dinh dưỡng (bào quan nội bào, protein cấu trúc, enzyme, hệ thống dịch mã) • Người: đường kính 150- 200 um 48 49 Những yếu tố ảnh hưởng sự tạo nỗn • Yếu tố dinh dưỡng • Phĩng xạ • Nhiệt độ và ánh sáng 50 SO S Á N H 51 SO SÁNH Quá trình sinh trứng Quá trình sinh tinh -Noãn: nhân, tế bào chất, enzyme, mRNA -Đa dạng về sự phân chia của noãn nguyên bào -Tạo 1 tế bào lớn và 3 tế bào nhỏ -Tế bào lớn chưa trưởng thành -Tinh trùng: chủ yếu là nhân -Không đa dạng về sự phân chia của tinh nguyên bào -Tạo được 4 tế bào đồng nhất -Tất cả đều trưởng thành. 52 Sự hình thành giao tử đực Sự hình thành giao tử cái Giao tử duy nhất trưởng thành bảo tồn được hầu hết lượng tế bào chất (không phải phân đều cho 4 tế bào con ) 53 54 Các dạng giao tử bất thường • Bất thường hình thái tinh trùng 55 Các dạng giao tử bất thường • Bất thường hình thái trứng 56 Các dạng giao tử bất thường • Bất thường NST về số lượng - NST thường - NST giới tính trong giảm phân I giảm phân II  Ví dụ 57 TĨM TẮT 58 1. Quá trình tạo ra các giao tử: GIẢM PHÂN 2. GIAO TỬ - NGUYÊN BÀO SINH DỤC - TẾ BÀO MẦM - TẾ BÀO MẦM SƠ KHAI - HỢP TỬ 3. 2 Thời kì: Trước sinh (Thai) và Sau sinh 4. Giao tử đực : 4 tinh trùng 5. Giao tử cái : 1 trứng (nỗn bào)