Jump to content

Расщепление (эмбрион)

(Перенаправлено от расщепления (эмбриология) )

В эмбриологии клеток расщепление является разделением в раннем развитии эмбриона после оплодотворения . [ 1 ] Зиготы . многих видов подвергаются быстрым клеточным циклам без значительного общего роста, вызывая кластер клеток такого же размера, что и исходная зигота Различные клетки, полученные из расщепления, называются бластомерами и образуют компактную массу, называемую Морулой . Расщепление заканчивается формированием бластулы или бластоцисты у млекопитающих.

В зависимости от в основном от концентрации желтка в яйце, расщепление может быть голоблястным (общее или целое расщепление) или меробластическое (частичное расщепление). Полюс яйца с самой высокой концентрацией желтка называется растительным полюсом , в то время как противоположность называется полюсом животного .

Расщепление отличается от других форм деления клеток тем, что увеличивает количество клеток и ядерной массы без увеличения цитоплазматической массы. Это означает, что при каждом последовательном подразделении в каждой дочерней клетке существует примерно половина цитоплазмы, чем до этого деления, и, следовательно, отношение ядерного и цитоплазматического материала увеличивается. [ 2 ]

Механизм

[ редактировать ]

Быстрые клеточные циклы облегчаются поддержанием высоких уровней белков, которые контролируют прогрессирование клеточного цикла, такие как циклины и связанные с ними циклин-зависимые киназы (CDK). Сложный циклин B / CDK1, также известный как MPF ( коэффициент стимулирования созревания ), способствует проникновению в митоз.

Процессы карикинеза (митоз) и цитокинеза работают вместе, чтобы привести к расщеплению. Митотический аппарат состоит из центрального шпинделя и полярных астеров, состоящих из полимеров тубулинового белка, называемых микротрубочками . Астры зародываются центросомами , а центросомы организуются центриолами, приведенными в яйцо сперматозоидом в качестве базальных тел . Цитокинез опосредуется сократительным кольцом, состоящим из полимеров актинового белка, называемого микрофиламентами . Карикинез и цитокинез являются независимыми, но пространственно и временно скоординированными процессами. В то время как митоз может происходить в отсутствие цитокинеза, цитокинез требует митотического аппарата.

Конец расщепления совпадает с началом зиготической транскрипции. Эта точка у не-млекопитающих называется переходом среднего бластулы и, по-видимому, контролируется ядерным цитоплазматическим соотношением (около 1: 6).

Типы расщепления

[ редактировать ]

Определять

[ редактировать ]

Определительное расщепление (также называемое расщепление мозаики) в большинстве протостомов . Это приводит к судьбе развития клеток, установленных на ранней стадии эмбриона развития . Каждый бластомер, произведенный ранним эмбриональным расщеплением, не способен развиваться в полный эмбрион .

Неопределенный

[ редактировать ]

Клетка может быть неопределенной (также называемой регулирующей), только если она имеет полный набор нетронутых животных/вегетал -цитоархитектурных особенностей. Это характерно для действенных сил - когда исходная клетка в эмбрионе дейтеростома делит, две полученные клетки могут быть разделены, и каждая из них может индивидуально развиваться в целый организм.

Голобластный

[ редактировать ]

При головном расщеплении цигота и бластомеры полностью разделены во время расщепления, поэтому количество бластомеров удваивается с каждым расщеплением. При отсутствии большой концентрации желтка можно наблюдать четыре основных типа расщепления в изолецитальных клетках (клетки с небольшим, ровным распределением желтка) или в мезолецитальных клетках или микролецитальных клетках (умеренная концентрация желтка в градиенте) - биласторный голобластический , радиальная гололастная, вращательная гололастная и спиральная гололастная, расщепление. [ 3 ] Эти головкие плоскости расщепления проходят через изолецитальные зиготы во время процесса цитокинеза. Coeloblastula является следующей стадией развития яиц, которые подвергаются этим радиальным расщеплениям. У головных яиц первое расщепление всегда происходит вдоль раститель-животноводческой оси яйца, второе расщепление перпендикулярно первым. Отсюда пространственное расположение бластомеров может следовать различным моделям из -за различных плоскостей расщепления, в различных организмах.

Двусторонний

[ редактировать ]
Первое расщепление приводит к поповоку зиготы в левую и правую половину. Следующие плоскости расщепления сосредоточены на этой оси и приводят к тому, что две половинки являются зеркальными изображениями друг друга. В двустороннем голодастном расщеплении дивизии бластомеров полны и отделены; по сравнению с двусторонним меробластическим расщеплением, в котором бластомеры остаются частично связанными.
Радиальное расщепление характерно для дейтеростомов , которые включают в себя некоторые позвоночные и эхинодерму , в которых оси шпинделя параллельны или под прямым углом к ​​полярной оси ооцита .

Вращательный

[ редактировать ]
Вращательное расщепление включает в себя нормальное первое деление вдоль меридиональной оси, что приводит к двум дочерним клеткам. Способ, которым это расщепление отличается, заключается в том, что одна из дочерних клеток делится меридионально, а другая делит экваториально.
Млекопитающие демонстрируют вращательное расщепление и изолецитальное распределение желтка (редко и равномерно распределено). Поскольку клетки имеют только небольшую концентрацию желтка, они требуют немедленной имплантации в стенку матки, чтобы принять питательные вещества.
Нематода развития , C. elegans , популярный организм модели подвергается холбластному расщеплению вращательных клеток. [ 4 ]
Спиральное расщепление сохраняется между многими членами таксонов лофотрохозои , называемых Spiralia . [ 5 ] Большинство спиральцев подвергаются равным спиральному расщеплению, хотя некоторые подвергаются неравному расщеплению (см. Ниже). [ 6 ] Эта группа включает в себя Annelids , Molluscs и Sipuncula . Спиральное расщепление может варьироваться между видами, но, как правило, первые два клеточных деления приводят к четырем макромерам, также называемым бластомерами (A, B, C, D), каждый представляющий один квадрант эмбриона. Эти первые два расщепления не ориентированы в плоскостях, которые встречаются под прямым углом, параллельно оси животной вегетальной оси зиготы . [ 5 ] На 4-клеточной сцене макромеры A и C встречаются на полюсе животного, создавая перекрестный пакет животных, в то время как макромеры B и D встречаются на растительном полюсе, создавая растительный перекрестный пакет. [ 7 ] С каждым последовательным циклом расщепления макромеры вызывают квартеты меньших микромеров на полюсе животного. [ 8 ] [ 9 ] Дивизии, которые производят эти квартеты, встречаются под наклонным углом, угол, который не равен 90 градусов, до оси животного вегетата. [ 9 ] Каждый квартет микромеров вращается по сравнению с их родительской макромерой, и хиральность этого вращения отличается между нечетными и четными квартетами, что означает, что между нечетными и даже квартетами есть чередующая симметрия. [ 5 ] Другими словами, ориентация подразделений, которая производит каждый квартет, чередуется между тем, чтобы быть по часовой стрелке и против часовой стрелки по отношению к полюсу животного. [ 9 ] Чередующая картина расщепления, которая возникает при генерируемых квартетах, производит квартеты микромеров, которые находятся в бороздах расщепления четырех макромеров. [ 7 ] При просмотре с полюса животного, это расположение клеток отображает спиральную картину.
D Спецификация квадранта через равные и неравные механизмы расщепления. На 4-клеточной стадии равного расщепления D MacRomere еще не указан. Он будет указан после образования третьего квартета микромеров. Неравное расщепление происходит двумя способами: асимметричное расположение митотического шпинделя или посредством образования полярного доли (PL).
Спецификация D MacRomere и является важным аспектом развития спиралян. Хотя первичная ось, вегетативная животная, определяется во время оогенеза , вторичная ось, дорсально-вентральная, определяется спецификацией квадранта D. [ 9 ] D Macromere облегчает клеточные подразделения, которые отличаются от тех, которые производятся тремя другими макромерами. Клетки квадранта D вызывают дорсальные и задние структуры спиралянка. [ 9 ] Существуют два известных механизма, чтобы указать квадрант D. Эти механизмы включают равное расщепление и неравное расщепление.
При равной расщеплении первые два клеточных подразделения производят четыре макромера, которые неотличимы друг от друга. Каждый макромер может стать D Macromere. [ 8 ] После образования третьего квартета один из макромеров инициирует максимальный контакт с вышележащими микромерами на полюсе животного эмбриона. [ 8 ] [ 9 ] Этот контакт необходим, чтобы отличить один макромер в качестве официального бластомера D. В равной степени расщепляющих спиральных эмбрионов, D -квадрант не указан до тех пор, пока не образуется третьего квартета, когда контакт с микромерами диктует одну ячейку, чтобы стать будущей D -бластомерой. После указанного, D -бластомера сигнализирует о окружающих микромерах, чтобы выложить свои клеточные судьбы. [ 9 ]
В неравном расщеплении первые два клеточных подразделения являются неравными, продуцируя четыре ячейки, в которых одна клетка больше, чем остальные три. Эта более крупная ячейка указана как D MacRomere. [ 8 ] [ 9 ] В отличие от одинаково расщепляющихся спиральцев, D Macromere указывается на четырехклеточной стадии во время неравного расщепления. Неравное расщепление может произойти двумя способами. Один из методов включает в себя асимметричное расположение шпинделя расщепления. [ 9 ] Это происходит, когда астер на одном полюсе прикрепляется к клеточной мембране, в результате чего его намного меньше, чем астр на другом полюсе. [ 8 ] Это приводит к неравному цитокинезу , в котором оба макромера наследуют часть области животного яйца, но только больший макромер наследует растительная область. [ 8 ] Второй механизм неравного расщепления включает в себя производство энуклеата, мембранной границы, цитоплазматического выступления, называемого полярным долем. [ 8 ] Эта полярная доля образуется на растительном полюсе во время расщепления, а затем попадает в бластомер D. [ 7 ] [ 8 ] Полярная доля содержит растительную цитоплазму, которая наследуется будущей D MacRomere. [ 9 ]
Спиральное расщепление в морской улитке рода Trochus

Меробластический

[ редактировать ]

В присутствии большой концентрации желтка в оплодотворенных яичных клетках клетка может подвергаться частичным или меробластическим расщеплениям. Два основных типа меробластического расщепления являются дискоидальными и поверхностными . [ Цитация необходима ]

  • Дискоидальный
В дискоидальном расщеплении борозды расщепления не проникают в желток. Эмбрион образует диск клеток, называемый бласто-диска, на вершине желтка. Дискоидальное расщепление обычно обнаруживается в монотримах , птицах , рептилиях и рыбе , которые имеют клетки с телеолецитальными яичными клетками (клетки яиц с желтком, концентрированным на одном конце). Слой клеток, которые не полностью разделены и находятся в контакте с желтком, называется «синцитиальный слой».
  • Поверхностный
При поверхностном расщеплении митоз происходит , но не цитокинез , что приводит к полинуклеарной клетке. С желткой, расположенной в центре яичной клетки, ядра мигрируют на периферию яйца, а плазматическая мембрана растет внутрь, разбивая ядра на отдельные клетки. Поверхностное расщепление происходит у членистоногих , которые имеют центролецитальные яичные клетки (яичные клетки с желтком, расположенным в центре клетки). Этот тип расщепления может работать, чтобы способствовать синхронности в сроках развития, например, в Drosophila . [ 10 ]
Резюме основных моделей расщепления и накопления желтка (после [ 11 ] и [ 12 ] ).
I. Голобластное (полное) расщепление II Меробластический (неполный) расщепление

А. Изолецитальный (редкий, равномерно распределенный желток)

Б. Мезолецитал (умеренный растительный дистанцию ​​желтка)

A. Телолецитал (плотный желток на протяжении большей части клетки)

B. Центролецитал (желток в центре яиц)

Млекопитающие

[ редактировать ]
Первые этапы расщепления в оплодотворенном яйце млекопитающих. Полудиаграмматический. З.П. Зона Пеллуцида . п. Полярные тела а. Двухклеточная стадия б. Четыреклеточная стадия c. Восемь клеточная стадия D, e. Стадия Морулы

По сравнению с другими быстро развивающимися животными, млекопитающие имеют более медленную скорость деления, которая составляет от 12 до 24 часов. Первоначально синхронные, эти клеточные дивизии постепенно становятся все более и более асинхронными. Зиготическая транскрипция начинается с двух-, четырех- или восьмиклеточного стадии в зависимости от вида (например, зиготическая транскрипция мыши начинается к концу стадии зиготы и становится значительным на двухклеточной стадии, тогда как эмбрики человека начинаются с зиготическими Транскрипция на восьмиклеточной стадии). Расщепление является голобным и вращательным.

В эмбриональном развитии человека на сцене восьмиклетовой стадии, подвергаясь трем расщеплениям, эмбрион начинает менять форму, когда он развивается в морулу, а затем бластоцисту . На восьмиклеточной сцене бластомеры изначально круглые и лишь слабо придерживаются. С дальнейшим делением в процессе уплотнения ячейки сглаживаются друг к другу. [ 13 ] На 16 -клеточной стадии уплотненный эмбрион называется моралой . [ 14 ] [ 15 ] Как только эмбрион разделился на 16 клеток, он начинает напоминать шелковицу , отсюда и название Morula ( латынь , Morus : Mulberry ). [ 16 ] Одновременно они развивают внутреннюю полярность , которая обеспечивает четкие характеристики и функции их клеточных и клеточных интерфейсов. [ 17 ] [ 18 ] По мере того, как поверхностные клетки становятся эпителиальными , они начинают плотно прилипать , когда разрывные соединения образуются плотные соединения . , а с другими бластомерами разрабатываются [ 19 ] [ 14 ] При дальнейшем уплотнении отдельные внешние бластомеры, трофобласты , становятся неотличимыми, когда они становятся организованными в тонкий лист плотно прилишенных эпителиальных клеток . Они все еще заключены в Zona Pellucida . Морула теперь является водонепроницаемой, чтобы содержать жидкость, которую клетки позже перекачивают в эмбрион, чтобы преобразовать ее в бластоцисту.

У людей Морула попадает в матку через три или четыре дня и начинает принимать жидкость, когда натриевые насосы на натрия на натрия на насосе накаливания натрия в морулу, рисуя в воде осмозом из материнской среды, чтобы стать бластоколевой жидкостью. В результате повышения осмотического давления накопление жидкости повышает гидростатическое давление внутри эмбриона. [ 20 ] Гидростатическое давление разбивает контакты с открытыми клеточными клетками в эмбрионе путем гидравлического разрыва разрыва . [ 21 ] Первоначально рассеянный в сотнях водяных карманов по всему эмбриону, жидкость собирается в единую большую полость , называемую бластокоэлем, после процесса, похожих на созревание Остевальда . [ 21 ] Клетки эмбрибластов, также известные как внутренняя клеточная масса, образуют компактную массу клеток на эмбриональном полюсе на одной стороне полости, которая будет продолжаться для получения самого эмбриона. Эмбрион теперь называется бластоцистом . [ 14 ] [ 22 ] Трофобласты в конечном итоге дадут эмбриональный вклад в плаценту, называемую хорионом .

Одна ячейка может быть удалена из предварительного сочетания восьмиклеточного эмбриона и использовать для генетического скрининга , а эмбрион восстановится. [ 23 ] [ 24 ]

Существуют различия между расщеплением у плацентарных млекопитающих и других млекопитающих.

  1. ^ Гилберт С.Ф. (2000). «Введение в ранние процессы развития» . Биология развития (6 -е изд.). Sinauer Associates. ISBN  978-0-87893-243-6 .
  2. ^ Forgács G, Newman SA (2005). «Расщепление и образование бластулы» . Биологическая физика развивающегося эмбриона . Издательство Кембриджского университета. п. 27. Bibcode : 2005bpde.book ..... f . ISBN  978-0-521-78337-8 .
  3. ^ Гилберт С.Ф. (2000). «Раннее развитие нематодного Caenorhabditis elegans» . Биология развития (6 -е изд.). ISBN  978-0-87893-243-6 Полем Получено 2007-09-17 .
  4. ^ Гилберт С.Ф. (2016). Биология развития (11 -е изд.). Синауэр. п. 268. ISBN  978-1-60535-470-5 .
  5. ^ Jump up to: а беременный в Shankland M, Seaver EC (апрель 2000 г.). "Эволюция плана билатерианского тела: что мы узнали из Аннелидов?" Полем Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (9): 4434–4437. Bibcode : 2000pnas ... 97.4434S . doi : 10.1073/pnas.97.9.4434 . JSTOR   122407 . PMC   34316 . PMID   10781038 .
  6. ^ Генри Дж (август 2002 г.). «Консервативный механизм определения оси дорсуентральной оси у спиральцев с равным расщеплением» . Биология развития . 248 (2): 343–355. doi : 10.1006/dbio.2002.0741 . PMID   12167409 .
  7. ^ Jump up to: а беременный в Бойер Б.К., Генри Дж.К. (1998). «Эволюционные модификации программы развития спиралянки» . Интегративная и сравнительная биология . 38 (4): 621–33. doi : 10.1093/icb/38.4.621 . JSTOR   4620189 .
  8. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час Freeman G, Lundelius JW (1992). «Эволюционные последствия режима спецификации к квадранту D в целоматах со спиральным расщеплением» . Журнал эволюционной биологии . 5 (2): 205–47. doi : 10.1046/j.1420-9101.1992.5020205.x . S2CID   85304565 .
  9. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж Ламберт Д.Д., Надь Л.М. (ноябрь 2003 г.). «Каскад MAPK в одинаковом расщеплянии спиральных эмбрионов» . Биология развития . 263 (2): 231–241. doi : 10.1016/j.ydbio.2003.07.006 . PMID   14597198 .
  10. ^ Гилберт С.Ф., Барреси М.Дж. (2016). Биология развития (Одиннадцатое изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc. ISBN  978-1-60535-470-5 .
  11. ^ Гилберт С.Ф. (2003). Биология развития (7 -е изд.). Синауэр. п. 214. ISBN  978-0-87893-258-0 .
  12. ^ Кардонг К.В. (2006). Позвоночные: сравнительная анатомия, функция, эволюция (4 -е изд.). МакГроу-Хилл. С. 158–64. ISBN  978-0-07-060750-7 .
  13. ^ Firmin J, Ecker N, Rivet Danon D, Ozgüç O, Barraud Lange V, Turlier H, et al. (Май 2024). «Механика уплотнения эмбрионов человека». Природа . 629 (8012): 646-651. Bibcode : 2024natur.629..646f . Doi : 10.1038 / s41586-024-07351-x . PMID   38693259 .
  14. ^ Jump up to: а беременный в Schoenwolf GC (2015). Человеческая эмбриология Ларсена (Пятое изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Черчилль Ливингстон. С. 35–36. ISBN  978-1-4557-0684-6 .
  15. ^ Gauster M, Moser G, Wernitznig S, Kupper N, Huppertz B (июнь 2022 г.). «Раннее развитие трофобласта человека: от морфологии до функционирования» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 79 (6): 345. doi : 10.1007/s00018-022-04377-0 . PMC   9167809 . PMID   35661923 .
  16. ^ Ларсен WJ (2001). Шерман Л.С., Поттер С.С., Скотт В.Дж. (ред.). Человеческая эмбриология (3 -е изд.). Elsevier Health Sciences. п. 20. ISBN  978-0-443-06583-5 .
  17. ^ Hirate Y, Hirahara S, Inoue Ki, Suzuki A, Alarcon VB, Akimoto K, et al. (Июль 2013). «Полярность-зависимое распределение ангиомотина локализует передачу сигналов бегемота у эмбрионов преимплантации» . Текущая биология . 23 (13): 1181–1194. Bibcode : 2013cbio ... 23.1181h . doi : 10.1016/j.cub.2013.05.014 . PMC   3742369 . PMID   23791731 .
  18. ^ Korotkevich E, Niwayama R, Coutois A, Friese S, Berger N, Buchholz F, et al. (Февраль 2017 г.). «Апикальный домен требуется и достаточно для первой сегрегации линии у эмбриона мыши». Ячейка развития . 40 (3): 235–247.e7. doi : 10.1016/j.devcel.2017.01.006 . HDL : 21.11116/0000-0002-8C77-B . PMID   28171747 .
  19. ^ Standring S (2016). Анатомия Грея: анатомическая основа клинической практики (сорок первого изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Limited. п. 165. ISBN  978-0-7020-5230-9 .
  20. ^ Leonavicius K, Royer C, Preece C, Davies B, Biggins JS, Srinivas S (9 октября 2018 г.). «Механика вылупления бластоцисты мыши, выявленная с помощью микродформационного анализа на основе гидрогеля» . Труды Национальной академии наук . 115 (41): 10375–10380. Bibcode : 2018pnas..11510375L . doi : 10.1073/pnas.1719930115 . PMC   6187134 . PMID   30232257 .
  21. ^ Jump up to: а беременный Dumortier JG, Le Verge-Serandour M, Tortorelli AF, Mielke A, De Plater L, Turlier H, et al. (2 августа 2019 г.). «Гидравлическое разрыв и активное увольнение позиционируют просвет бластоцисты мыши». Наука . 365 (6452): 465–468. Bibcode : 2019sci ... 365..465d . doi : 10.1126/science.aaw7709 . PMID   31371608 .
  22. ^ Садлер Т.В. (2010). Медицинская эмбриология Лэнгмана (11 -е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильям и Уилкинс. п. 45. ISBN  978-0-7817-9069-7 .
  23. ^ Уилтон Л. (2005). «Преимплантационный генетический диагноз и анализ хромосом бластомеров с использованием сравнительной геномной гибридизации» . Обновление воспроизведения человека . 11 (1): 33–41. doi : 10.1093/umupd/dmh050 . PMID   15569702 .
  24. ^ Kim HJ, Kim CH, Lee SM, Choe SA, Lee Jy, Jee BC, et al. (Сентябрь 2012 г.). «Результаты преимплантационной генетической диагностики с использованием бурения Zona с подкисленным раствором Тирода или частичной диссекцией Zona» . Клиническая и экспериментальная репродуктивная медицина . 39 (3): 118–124. doi : 10.5653/cerm.2012.39.3.118 . PMC   3479235 . PMID   23106043 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: fdc28498aea3fb5228ba466cccbacb6a__1724643240
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/fd/6a/fdc28498aea3fb5228ba466cccbacb6a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cleavage (embryo) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)