Sinh học di truyền chương 02 sinh học phát triển

Nguyễn Thị Trung Thu Trang 2 Khái niệm• Sinh học phát triển: nghiên cứu các quy luật phát triển cá thểcủa cơ thể sinh vật, nghiên cứu các nhân tố và các cơ chếđiều kiển sự phát triển tr

TS Nguyễn Thị Trung Thu

CHƯƠNG 2 SINH HỌC PHÁT TRIỂN

Khái niệm

• Sinh học phát triển: nghiên cứu các quy luật phát triển cá thểcủa cơ thể sinh vật, nghiên cứu các nhân tố và các cơ chếđiều kiển sự phát triển trong mọi giai đoạn phát triển cá thểcủa cơ thể sinh vật

• Ứng dụng: trinh sản, mẫu sinh, phụ sinh, tạo dòng vô tính,phát triển và điều kiển giới tính, cấy truyền hợp tử, tế bàogốc,…

• Quá trình phát triển cơ thể sinh vật: mầm sống cơ thể mới(giao tử, bào tử, nhóm tế bào sinh dưỡng) → hợp tử, cơ thểmới → sinh trưởng → trưởng thành → già → chết

• Sinh sản dựa trên: tăng trưởng, di truyền và biến dị

TS Nguyễn Thị Trung Thu 2

Nội dung gì?

1 Giai đoạn tạo giao tử

2 Giai đoạn tạo hợp tử và giai đoạn phôi thai

3 Giai đoạn sinh trưởng, trưởng thành, già lão và tử vong

TS Nguyễn Thị Trung Thu 4

1 Sự hình thành giao tử ở người

1.1 Sự phát sinh tinh trùng

1.2 Sự phát sinh trứng

Sự tạo thành tinh trùng

TS Nguyễn Thị Trung Thu 6

1.1 Sự phát sinh tinh trùng

1.1 Sự phát sinh tinh trùng

• Tinh nguyên bào nguyên

phân nhiều lần.

• Dậy thì đến chết: tinh nguyên

bào giảm phân

• Tinh nguyên bào ngừng phân

chia, tăng kích thước: tinh

bào I.

• Tinh bào I giảm nhiễm 1 tạo

2 tinh bào II.

• Tinh bào II giảm nhiễm II tạo

4 tinh tử đơn bội.

• Tinh tử đơn bội phát triển

thành tinh trùng

TS Nguyễn Thị Trung Thu 8

Cấu tạo tinh trùng

• Nhỏ, có khả năng di động

• Phần đầu :nhân lớn, xung quanh tế bào chất mỏng, không có

bào quan Phía trước chủ yếu là bộ máy golgi có lysin vàhyaluronidase → dung giải màng ngoài trứng khu thụ tinh, một

số chất khác giúp tiếp xúc với màng sinh chất cảu trứng, thamgia chức năng hoạt hoá

• Phần cổ: băng sinh chất mỏng, có trung thể gần ở vị trí tiếp

giáp đầu và trung thể xa ở vị trí tiếp xúc với đuôi có vai tròtrong sự phân chia của hợp tử

• Phần đuôi: gồm 3 đoạn: đoạn trung gian (ti thể nhiều), đoạn

chính (vi ống tham gia chức năng vận động) và đoạn cuối

1.2 Sự phát sinh trứng

TS Nguyễn Thị Trung Thu 10

1.2 Sự phát sinh trứng

• Tế bào sinh trứng nguyên phân nhiều lần: noãn nguyên bào.

• Noãn nguyên bào ngừng phân chia, tăng kích thước thành noãn

bào I Hình thành từ tháng thứ 5 trong bào thai Sau khi sinh ra phần lớn noãn bào bị thoái hóa Noãn bào bước vào kì đầu I

• Tuổi dậy thì: một số noãn bào phát triển, kết thúc phân bào giảm

nhiễm I, bước vào kì giữa II tạo trứng

• Khi thụ tinh xảy ra, tiếp tục giảm nhiễm II (noãn bào II cho noãncầu và thể cực)

• Kết quả: 1 noãn bào I tạo ra 3 Thể cực (hầu như không có tế bào

chất) và 1 noãn cầu thành thục (trứng)

• Mỗi tháng 1 trứng chín và rụng

• Thời gian: 13 tuổi – 50 tuổi

Phân biệt sự tao giao tử đực và cái

Xảy ra ở Tế bào sinh tinh Tế bào sinh trứng

Kết quả Tạo 4 giao tử đực đều phát triển

thành tinh trùng

Tạo 1 trứng và 3 thể cực nên chỉ 1 trứng là có khả năng thụ tinh

Tính liên tục Liên tục từ khi đến tuổi dậy thì cho

Sự phân chia noãn bào không nhiều

và dừng lại từ trong phôi

Giảm phân Giảm phân khi bắt đầu dậy thì Giảm phân bị gián đoạn ở cuối kì

đầu I để tiếp tục chờ đén khi dậy thì

Phân loại

trứng ở

động vật

Phân loại trứng

• Hình tròn, bầu dục,

• không di động, kích thước lớn

• Trứng chứa nhiều chất dinh dưỡng dự trữ để cung

cấp cho sự phát triển của phôi: noãn hoàng.

• Phân loại:

- Trứng đẳng hoàng (cầu gai): noãn hoàng ít và

phân bố đều trong tế bào chất của trứng, nhân ở

trung tâm

- Trứng đoạn hoàng (chim): noãn hoàng tập trung

rõ rệt ở cực dưới (cực dinh dưỡng) Đại bộ phận

tế bào chất và nhân ở cực sinh vật.

- Trứng trung hoàng (côn trùng): noãn hoàng

tương đối ít, tập trung ở trung tâm của trứng xung

Cấu tạo trứng ở người

Sự tăng trưởng của trứng ở người

2 Giai đoạn tạo hợp tử và giai đoạn phôi thai

• Sự thụ tinh là quá trình kết hợp 2 bộ nhân đơn bội của hai giao tử đực và cái.

• Phương thức phổ biến ở động vật bậc cao, cần thiết cho sự tiến hoá tạo ra các tổ hợp di truyền đa dạng.

18

TS Nguyễn Thị Trung Thu

Sự biến đổi

của trứng

trước và

sau thụ tinh

2.1 Giai đoạn tạo hợp tử - Sự thụ tinh

TS Nguyễn Thị Trung Thu 20

https://www.youtube.com/watch?v=IdeOsdCVa6I

Sơ đồ quá trình thụ tinh

2.1 Giai đoạn tạo hợp tử - Sự thụ tinh

• Thụ tinh ngoài hoặc thụ tinh trong

• Tinh trùng bơi đến trứng

• Bề mặt trứng: nón lồi để hút tinh trùng (nón hút)

• Tinh trùng: giải phóng enzyme lên màng bao quanh trứng

• 1 tinh trùng độc nhất vào thụ tinh với trứng

• Trứng: hoàn thành phân bào lần thứ 2, tống cực cầu ra ngoài

• Nhân đực và nhân cái chuyển đến phía đối diện với nơi tốngcực cầu

• Thể sao, thoi vô sắc được hình thành, NST co ngắn dần, hợp tửbước vào phân bào lần 1

• Kết quả: 2 tế bào sinh dục biệt hoá cao từ bố và mẹ tạo hành cơ

thể mang bộ gen trong nhân 2n, yếu tố di truyền ngoài nhân

trong tế bào chất của trứng tạo thành hệ thống thông tin di

truyền cho cơ thể mới

TS Nguyễn Thị Trung Thu 22

2.2 Giai đoạn phôi thai

• Giai đoạn từ hợp tử phân cắt và phát triển cho tới khi cá thể nontách khỏi noãn hoàng, vỏ trứng hoặc tách ra khỏi cơ thể mẹ

• Gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn phân cắt

- Giai đoạn phôi vị tạo mầm các cơ quan

- Giai đoạn tạo hình các cơ quan

• Đặc điểm:

- lặp lại một số giai đoạn chính của sự phát sinh chủng loại (tạo tính

đa bào, phôi 2 lá và phôi 3 lá…)

- Tốc độ sinh sản tăng trưởng của tế bào cực kì mạnh mẽ

- Quá trình biệt hóa tế bào: đa tiềm năng thành ít tiềm năng tạo mô,

cơ quan khác nhau của cơ thể

- Sự phát triển không vững chắc, dễ mẫn cảm với các tác nhân

Phân loại

• Đặc điểm phát triển phôi:

- Động vật 2 lá phôi: động vật bậc thấp, chỉ hình thành lá phôi ngoài và

lá phôi trong

- Động vật 3 lá phôi: động vật bậc cao (giun đốt, thân mềm, động vật có

xương sống), hình thành lá phôi ngoài, lá phôi giữa và lá phôi trong.

• Nguồn chất dinh dưỡng nuôi phôi:

- Noãn thai sinh (chim): dựa vào nguồn chất dinh dưỡng dự trữ trong

trứng

- Thai sinh (động vật có vú): dựa vào chất dinh dưỡng do mẹ cung cấp

• Sự phân hóa phôi ở động vật có xương sống:

- Phát triển phôi không có màng ối (cá, lưỡng cư): trứng phát triển

trong nước.

- Phát triển phôi có màng ối (bò sát, chim, thú): một phần phát triển

thành phôi, một phần phát triển thành dưỡng mô Động vật có vú có thêm nhau thai

TS Nguyễn Thị Trung Thu 24

Giai đoạn phân cắt hợp tử và tạo phôi vị ở người

Sự phân cắt và phát triển phôi ở trứng vô hoàng

(động vật có vú)

TS Nguyễn Thị Trung Thu 26

Sự phân cắt và phát triển

phôi ở trứng vô hoàng

(động vật có vú)

• Đặc điểm:

- Sự phân cắt hoàn toàn nhưng không đều

- Các tế bào phân cắt từ hợp tử sớm biệt hóa phát triển thành phôi thai và

lá nuôi (rau thai)

• Giai đoạn phân cắt:

- Lần 1 và 2: theo mặt phẳng kinh tuyến

- Lần 3: song song với mặt phẳng xích đạo và tạo thành

+ 4 tiểu phôi bào: phân cắt nhanh, bao lấy đại phôi bào, phát triển thành lá nuôi

+ 4 đại phôi bào: phân cắt chậm, tạo mầm thai, tạo lá phôi ngoài, lá phôi giữa và lá phôi trong

+ giữa tiểu phôi bào và đại phôi bào là xoang phôi nang

Sự làm tổ của phôi nang

TS Nguyễn Thị Trung Thu 28

Giai đoạn phân cắt hợp tử và tạo phôi nang ở người

https://www.youtube.com/watch?v=SSCfk61MfFs

Giai đoạn tạo phôi vị ở người

30

TS Nguyễn Thị Trung Thu

https://www.youtube.com/watch?v=L9qB2N3ztQ8

Giai đoạn tạo hình các cơ quan

3 lá phôi tiếp tục phát triển, phân hóa thành các bộ phận của cơ thể:

• Lá phôi ngoài: tạo thượng bì, long, tóc, móng, tuyến

mồ hôi, hệ thần kinh, niêm mạc miệng, mũi, hậu môn, men răng, tuyến tiền yên.

• Lá phôi giữa: tạo hệ thống cơ, tổ chức liên kết, sụn,

răng, máu, màng treo ruột, màng bụng, màng phổi, cơ quan niệu sinh dục, cơ quan tuần hoàn, tim, mạch máu.

• Lá phôi trong: phần còn lại của hệ tiêu hóa, cơ quan

hô hấp, tuyến giáp, dây sống.

Tiềm năng của tế bào gốc phôi

TS Nguyễn Thị Trung Thu 32

Video giai đoạn phát triển phôi người

https://www.youtube.com/watch?v=fVhLVPkl3Q8

3.1 Giai đoạn sinh trưởng (hậu phôi)

• Định nghĩa: giai đoạn ấu trùng hoặc con non tách rời khỏi noãn hoàng, vỏ trứng hoặc

cơ thể mẹ để tự mình tiếp tục sinh trưởng, phát triển

• Đặc điểm:

- Hoạt động đồng hóa mạnh hơn dị hóa nhiều

- Hoàn chỉnh các cơ quan, một số cơ quan mới thay thế cơ quan cũ

- Cơ quan sinh dục chưa phát triển hoặc hoạt động chưa hiệu quả

- Khả năng thích nghi, chống đỡ điều kiện ngoại cảnh còn yếu.

• Phân loại:

- Dựa vào đặc điểm sinh trưởng:

+ Sinh trưởng giới hạn: chim, động vật có vú, người

+ Sinh trưởng không giới hạn: cá, bò sát

- Dựa vào kiểu phát triển:

+ Phát triển không biến thái: chim, động vật có vú

+ Phát triển biến thái: lưỡng cư, giun tròn, giun dẹp

- Dựa vào khả năng hoạt động của ấu trùng hoặc con non

+ Nhóm con non khoẻ mạnh: hoạt động độc lập ngay sau khi tách khỏi noãn hoàng

+ Nhóm con non yếu: chưa hoạt động độc lập ngay, cơ thể phát triển chưa đầy đủ, cần bố

mẹ chăm sóc.

TS Nguyễn Thị Trung Thu 34

Phân loại kiểu phát triển

Không biến thái Biến thái hoàn toàn

Quá trình phát triển ở ếch

TS Nguyễn Thị Trung Thu 36

2.4 Giai đoạn trưởng thành

• Định nghĩa: sinh vật có khả năng hoạt động sinh dục hiệu quả

tạo ra thế hệ mới duy trì sự tồn tại của loài

Phân loại Giai đoạn trưởng thành

• Dựa vào cách thụ tinh

- Nhóm động vật tự thụ tinh: động vật lưỡng tính (cơ quan sinh

dục đực và cái trên cùng một cá thể) như giun dẹp, giun đốt.

- Nhóm động vật thụ tinh chéo: cơ quan sinh dục đực và cái nằm

trên 2 cá thể riêng rẽ Phân loại sự thụ tinh

+ Thụ tinh ngoài: cá, lưỡng cư.

+ Thụ tinh trong: côn trùng, chim, động vật có vú

• Dựa vào phương thức đẻ và bảo vệ con non:

- Nhóm động vật đẻ trứng: trứng phát triển môi trường ngoài (cá,

lưỡng cư, chim, một số bò sát).

- Nhóm động vật đẻ con: phôi làm tổ trong tử cung mẹ phát triển

thành con non thì đẻ ra ngoài môi trường (động vật có vú)

- Nhóm động vật vừa đẻ trứng, vừa đẻ con: cá mập, một số thằn

lằn, côn trùng, rắn TS Nguyễn Thị Trung Thu 38

2.5 Giai đoạn già – lão hóa

• Định nghĩa: các biến đổi sâu xa dẫn tới giảm thấp hẳn

hoạt động mọi mặt của cơ thể trưởng thành.

• Đặc điểm:

- Giảm sút hoặc mất hẳn hoạt động sinh dục.

- Các cơ quan giảm sút hoạt động chức năng, có sự thoái biến của các cơ quan về cấu trúc và chức năng.

- Giảm sút hoạt động trao đổi chất, quá trình dị hóa cao hơn đồng hóa.

- Thời điểm và tốc độ già hóa của các cơ quan khác nhau, hoạt động đồng bộ và hài hoà của cơ thể bị tổn thương.

- Khả năng thích nghi và chống đỡ điều kiện ngoại cảnh giảm sút.

Các giai đoạn phát triển sau sinh

TS Nguyễn Thị Trung Thu 40

2.6 Giai đoạn tử vong

• Định nghĩa: giai đoạn ngắn dẫn tới sự chấm dứt cuộc

sống của mỗi cá thể

• Sự chết tự nhiên: khi một cơ quan hoặc một số cơ quan

quan trọng không thực hiện được chức năng sinh lí, không đáp ứng được nhu cầu của các cơ quan khác của

cơ thể Sự ngừng hoạt động của cơ quan ấy kéo theo sự ngừng hoạt động của các cơ quan trong cơ thể.

Câu hỏi

1 Trình bày quá trình tạo tinh trùng và tạo trứng ở người

2 Trình bày đặc điểm cấu trúc của tinh trùng và trứng

3 Chứng minh cấu trúc tinh trùng và trứng phù hợp với chức

năng

4 Phân loại trứng

5 Trình bày các giai đoạn của quá trình thụ tinh tạo thành hợp tử

ở người

6 Trình bày các giai đoạn phát triển của phôi thai

7 Trình bày đặc điểm các giai đoạn: phôi thai, sinh trưởng,

trưởng thành, già lão và tử vong

8 Phân biệt đặc điểm các giai đoạn sinh trưởng, trưởng thành,

già lão và tử vong

9 Phân biệt biến thái hoàn toàn và biến thái không hoàn toàn

TS Nguyễn Thị Trung Thu 42

TS Nguyễn Thị Trung Thu