Почему погибает зародыш в семени
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Если вы прибегали к процедуре ЭКО, возможно, вам приходилось узнавать от репродуктолога или эмбриолога, что часть эмбрионов прекратила развитие, и их пришлось удалить из инкубатора. К сожалению, некоторым пациенткам так и не удаётся перенести эмбрион, так как на определенном этапе инкубации прекращается развитие всех оплодотворённых яйцеклеток. В чем причина подобного замирания в развитии? Существует ли способ предотвратить это?
Около 15% ЭКО эмбрионов перестают развиваться во время митотического деления ещё на стадии 2-4 клеток. Некоторые замирают в развитии сразу после оплодотворения и не преодолевают стадию одной клетки. Более чем у половины замерших эмбрионов обнаруживаются хромосомные аномалии (генетические дефекты). Это означает, что проблема остановки развития эмбрионов – генетическая. Но есть и другие причины её возникновения.
Эмбрион может прекратить развитие по следующим причинам:
- Неблагоприятные условия инкубации
- Хромосомные аномалии
- Нарушение активации генома эмбриона
- Дефекты митохондрий
Ооциты женщин позднего фертильного возраста чаще несут в себе такие генетические дефекты, как анеуплоидия (ненормальное число хромосом). Подобные ооциты могут быть оплодотворены, но их развитие останавливается на определенной стадии в зависимости от тяжести дефекта. Некоторые не начинают делиться (не проходят стадию одной клетки – зиготы), другие замирают до помещения в матку (в лабораторной чашке Петри), после помещения в матку или даже после имплантации (помните, что 60% неудачных случаев происходят из-за наличия в эмбрионе генетических аномалий). Генетические нарушения – одна из самых частых причин остановки развития эмбрионов, поэтому эмбрионы более молодых женщин реже замирают в развитии.
Когда яйцеклетка и сперматозоид сливаются, происходит оплодотворение и формирование эмбриона. Он несёт генетическую информацию от обоих родителей. В самый первый день после формирования эмбрион представляет собой одну единственную клетку, которая несёт в себе всю необходимую информацию для превращения в полноценного ребёнка. Первые несколько делений этой клетки происходят благодаря генам ооцита, но не сперматозоида. Цитоплазма яйцеклетки содержит ключевую информацию, которая позволяет пройти стадию 4-8 клеток. Только после этой стадии геном эмбриона активируется и начинается его развитие. Однако активация может быть нарушена, что приведёт к остановке развития.
Для развития эмбриону требуется энергия, потребность в которой удовлетворяется специальными органеллами – митохондриями, которые называют “энергетическими станциями клетки”. У митохондрий есть собственный генетический материал, их функция – синтез молекул АТФ (аденозинтрифосфата). АТФ – это “энергетическая валюта” клетки, они используют её энергию для выполнения многих функций, в том числе на деления. Поскольку митохондрии располагаются в цитоплазме, все митохондрии эмбрион получает от матери. Митохондрии сперматозоида разрушаются сразу же после оплодотворения. Яйцеклетки женщины позднего фертильного возраста чаще содержат митохондрии с генетическими дефектами. Подобные нарушения не позволяют синтезировать достаточное для деления количество АТФ, что является одной из возможных причин остановки развития эмбриона. Было доказано, что при замене цитоплазмы ооцита женщины старшего возраста на цитоплазму ооцита молодой женщины функция деления восстанавливалась. Этот метод уже применяется для преодоления бесплодия, однако его эффективность и безопасность ещё требуют подтверждения.
Если произошла остановка развития эмбрионов, возможно ли возобновить процесс? К сожалению, ответ – нет. Замирание развития необратимо. Важно задокументировать произошедшее, чтобы в дальнейшем изменить тактику лечения и повысить шансы на успех.
Возможные методы решения проблемы
Если вы – женщина старшего возраста и уже сталкивались с проблемой остановки развития эмбрионов – донорские яйцеклетки могут стать возможным решением проблемы бесплодия. Если вы молоды, а в клинике сообщают, эмбрионы раз за разом прекращают развиваться – возможный метод решения проблемы – прибегнуть к методу замены цитоплазмы. Однако помните, что данная методика является экспериментальной, исследования находятся на начальной стадии, и метод ещё не применятся широко. Если вы готовитесь к процедуре ЭКО, стоит принять во внимание, что очень небольшой процент эмбрионов останавливается в развитии в ЭКО-лаборатории, и это явление считается вполне нормальным.
Горькая правда в том, что далеко не все яйцеклетки могут быть оплодотворены, не все эмбрионы могут быть перенесены в матку, не каждый из них может превратиться в ребёнка. До сих пор нет способа определить наверняка тот единственный эмбрион, который станет долгожданным малышом. Поэтому важно помнить: “Каждый младенец был эмбрионом, но не каждый эмбрион может стать младенцем!”
Автор материала:
Броварская Юлия Михайловна
Гинеколог-эндокринолог, Репродуктолог | клиника ДАХНО
Проросток — молодое растение со стеблем и листьями, появившееся над землей . Для прорастания семени необходимы такие факторы, как влажность, тепло и свободный доступ кислорода. Кроме того, для прорастания некоторых семян, особенно мелких (салат, мятлик, многие сорняки), обычно требуется воздействие света.
Условия прорастания семени
Вода (влажность)
Вода необходима для набухания и прорастания семян. Семена состоят из органических и неорганических веществ. Если семена намочить, крахмал и другие органические вещества переходят в растворимое состояние.
Теперь зародыш семени может использовать их для питания и начать прорастать. Чем плотнее и тверже кожура семени, тем медленнее впитывается влага. Следовательно, вода необходима для набухания семени и разрыва кожуры, превращения питательных веществ в растворимое состояние.
Тепло
Тепло также необходимо для прорастания семени. Наиболее низкая температура, при которой могут прорастать семена гороха, ржи, пшеницы, ячменя, овса, льна, клевера, люцерны — 0-5°С; семена кукурузы и подсолнечника — 10-12°С, семена тыквы, дыни, огурцов, риса, хлопчатника, табака — 10-25°С.
Температура прорастания семян различных видов растений
Воздух
Доступность воздуха — еще одно условие, необходимое для прорастания семени. Полностью погруженные в воду семена через 2-3 дня набухают, но не прорастают и в конце концов загнивают, поскольку им не был доступен воздух. У прорастающих семян дыхание усиливается и возрастает потребность в кислороде.
Глубина заделки семян
Глубина заделки семян в почву зависит от вида растения и от размеров самого семени. Чаще всего нужно сажать семена на глубину в 2-3 раза, превышающую размер самих семян.
Потребность разных растений в свете неодинакова. Изучению их светочувствительности посвящено много работ. Особенно светочувствительны семена салата, сельдерея, березы и др. Так, глубоко запаханные в почву семена многих сорняков впадают в состояние покоя.
Но как только проросток достигает поверхности почвы, его развитие возможно только при наличии освещенности. Семена табака, лука, моркови, помидора, подсолнечника, кукурузы также быстро прорастают при наличии достаточного освещения.
Прорастание семени
Прорастание семени — это формирование проростка из зародыша. При достаточном увлажнении запасные питательные вещества становятся растворимыми и питают зародыш.
Кожура набухшего семени лопается, и появляется первичный (зародышевый) корешок, с помощью которого развивающийся проросток укрепляется в почве и начинает поглощать воду с растворенными в ней минеральными солями.
Рис.3 Процесс прорастания семени фасоли
У двудольных растений из зародышевого корешка вначале развивается главный корень. Вслед за корнем развивается почечка, которая выносится на поверхность почвы и приобретает зеленый цвет. Она выполняет функцию первичного листа.
У проростка однодольного растения появляются придаточные корни.
Прорастание семени пшеницы
Молодое растение со стеблем и листьями, появившееся над землей, называют проростком. Для прорастания семени необходимы такие факторы, как влажность, тепло и свободный доступ кислорода. Кроме того, для прорастания некоторых семян, особенно мелких (салат, мятлик, многие сорняки), обычно требуется воздействие света.
Глубина заделки семян в почву зависит от вида растения и от размеров самого семени.
Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Вопросы и задания для проверки домашнего задания по предыдущей теме:
1. Какие вещества входят в состав семян?
2. У всех ли растений семена содержат одинаковое количество воды?
3. Каких веществ больше всего в семенах растений?
4. Как отличить органические вещества от минеральных?
5. Какие органические вещества содержатся в семенах?
1. Возьмите маленький кусочек белого хлеба, скатайте из него шарик
и пипеткой нанесите на него каплю раствора иода. Что вы наблюдаете?
Объясните, почему хлебной шарик посинел.
2. Для подготовки к изучению прорастания семян в стакан из тонкого прозрачного стекла поместите промокательную бумагу так, чтобы она плотно прилегала к стенкам стакана. На дно стакана налейте немного воды. Между стеклом и промокательной бумагой поместите зерновки пшеницы, ржи, ячменя или овса и наблюдайте за их прорастанием. В другой стакан положите семена фасоли или гороха также для наблюдения за прорастанием. Следите, чтобы семена не высохли. Установите, когда семена набухнут. Проследите, когда у проростков появятся корни, сколько их разовьется через некоторое время, как происходят рост и дальнейшее развитие проростков. Свои наблюдения запишите.
План изучения нового материала:
Прорасти и дать начало новому растению способны только
семена с живым зародышем. Зародыш может погибнуть от поражения
вредными насекомыми или плесневыми грибами, от
пересыхания во время хранения и от других причин. Иногда
зародыши погибают и от слишком длительного хранения семян.
Семена с погибшими зародышами теряют всхожесть, то есть не
Прорастанию семян предшествует их набухание. Набухание
семян вызывает вода, которая проникает внутрь семени. Набухают
как всхожие, так и невсхожие семена. Набухшие невсхожие семена
загнивают, а всхожие — прорастают. Например, при прорастании
семян фасоли разрывается кожура и появляется молодой корень,
развивающийся из зародышевого корешка. Он быстро растет
и укрепляется в почве. Затем начинает расти зародышевый
стебелек, который поднимает над поверхностью почвы семядоли
и почечку. Из нее развивается надземный стебель фасоли с
листьями. У гороха и некоторых других растений семядоли остаются в почве. Надземный побег развивается из почечки зародыша.
Семена могут долго лежать в бумажных пакетах, в мешках
из ткани, в зернохранилищах, не прорастая. А семена, попавшие
в землю или помещенные в тарелку с влажной тряпочкой или
промокательной бумагой, быстро набухают и прорастают. В этом
вас убедили наблюдения за прорастанием семян. Какие же условия
необходимы, чтобы зародыш стал развиваться?
Ответить на этот вопрос помогут опыты.
В два стакана или две небольшие стеклянные банки помещают
одинаковое количество крупных всхожих семян огурцов, зерновок
овса, ржи или пшеницы. В первом стакане семена оставляют
сухими. Во второй на дно нальем немного воды. Оба стакана
закроем стеклом и поставим в теплое место. Через 3—4 суток
в стакане, где была вода, семена прорастут. В стакане без воды
семена не изменятся.
Вода необходима для прорастания семян, так как зародыш
может потреблять только растворенные питательные вещества,
Для прорастания семян разных растений требуется различное
количество воды. Например, семена гороха поглощают воды
в полтора раза больше своей массы. Поэтому семена гороха
и некоторых овощных растений перед посевом намачивают. Зерновкам
кукурузы воды требуется в 2 раза меньше их массы,
а для такого засухоустойчивого злака, как просо— четвертая
часть от массы высеваемых зерновок.
Для проведения второго опыта в два стакана поместим немного
зерновок ржи и пшеницы. Первый стакан до краев наполним
водой. Во втором стакане зерновки лишь смочим. Стаканы прикроем
стеклом и поставим в теплое место. Через 3—4 суток
в стакане с небольшим количеством воды семена прорастут
В стакане, наполненном водой, семена набухнут, но не прорастут,
а погибнут. Здесь вода вытеснила из стакана воздух, необходимый
семенам для дыхания.
Семенам разных растений необходимо различное количество
воздуха. Семена риса и тимофеевки прорастут даже под водой
при очень малом количестве воздуха, растворенного в ней. Семена
большинства цветковых растений нуждаются в обилии воздуха
и под водой не прорастают.
Теперь возьмем два стакана с семенами тех же растений, что
использовались в первом опыте. На дно каждого стакана нальем
немного воды, чтобы семена могли прорасти. Стаканы накроем
стеклами. Один стакан поместим в теплое место, другой — на
холод, например в холодильник, в холодный погреб или закопаем
в снег. Когда семена, помещенные в теплое место, прорастут,
сравним их с семенами, выставленными на холод. Мы увидим, что
на холоде семена не проросли.
Прорастающим семенам, так же как вода и воздух, необходимо
тепло. Если семенам достаточно воды и воздуха, но не хватает
тепла, они не прорастут и в конце концов погибнут. Правда, семена
некоторых растений, например ржи, могут прорастать уже при
одном градусе тепла. Семена большинства растений прорастают
только при температуре 10— 15°С и выше
Итак, для прорастания семян необходимы вода, воздух и тепло.
Вопросы и задания для закрепления материала в классе и дома:
1. Какие условия необходимы для прорастания семян?
2. Почему не прорастают сухие семена?
3. Чем объяснить гибель семян в кипяченой воде?
4. Почему семена надо высевать в рыхлую почву?
5. При какой температуре лучше всего прорастают семена?
1. Поставьте опыт, выясняющий влияние температуры на прорастание зерновок ржи и кукурузы. Для этого в два ящика, вазона или на две специальные керамические пластинки посейте 30 зерновок, а в других — 30 зерновок кукурузы По одному ящику с посевами ржи и кукурузы поставьте в холодное помещение с температурой 1— 3 °С, а два других— в теплое помещение с температурой 15— 18 СС. Наблюдайте за появлением всходов и развитием ржи и кукурузы в теплом и холодном помещениях. Свои
Новость
Автор
Редактор
Любой организм развивается только из одной клетки, но рождается многоклеточным. Как же сложно и закономерно делится эта клетка, что в итоге все живые организмы не похожи друг на друга! Что за закономерности приводят к правильному развитию животных, уже изучено достаточно подробно, а какова логика в случае растений?
Эмбриологию (учение о зародыше: εμβρυον — эмбрион, зародыш — плюс — λογια, от λογος — учение) теперь всё чаще называют биологией развития. Такое изменение неслучайно: все живые организмы развиваются из одной клетки, и благодаря современным методам мы можем проследить весь этот путь, то есть изучить не только зародыш, но и то, как он развился из зиготы — клетки, возникающей при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом. Скоординированная регуляция экспрессии тысяч генов из-за создающихся градиентов определенных веществ для животных описана довольно хорошо: например, о модели создания этих градиентов в процессе развития конечностей рассказывала моя коллега Дарья Сергеева [1, 2]. Я же расскажу вам про развитие растений.
Орган размножения растений — цветок. Яркие лепестки венчика служат для привлечения опылителей, и, конечно, со школы все помнят, что есть пестики и тычинки (а зачем они — помнят уже немногие). В пестике — зародышевый мешок, в тычинке — пыльца. Пыльца, прорастая через пестик к зародышевому мешку, оплодотворяет яйцеклетку, и получается зигота, из которой развивается зародыш (рис. 1). Подобно птицам и рептилиям, эмбрион которых развивается под оболочками яйца, зародыш растения развивается под оболочками семени.
Как у всех живых организмов, функционирование клеток зависит от того, начнут ли работать определенные гены или нет, что в свою очередь определяется наличием транскрипционного фактора и его способностью запустить работу гена. Апикальную меристему побега регулирует транскрипционный фактор WUSCHEL (WUS), а апикальную меристему корня WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 5 (WOX5).
Диким типом (wild type, WT) считается нормальное растение, то есть растение с работающей доминантной аллелью гена. Обычно названия таких генов пишут наклонными прописными буквами, а белков — продуктов этих генов просто прописными. Например, ген WOX5 кодирует белок WOX5.
Мутантным (mutant, mut) принято называть растение с неработающим по разным причинам гéном: либо это мутация в самόм гене, тогда он называется рецессивным (хотя бывают и доминантные мутации), либо блокируется синтез белка — продукта этого гена, например, на уровне мРНК РНК-сайленсингом. Названия мутантных генов пишут строчными наклонными буквами. Так, запись wox5 означает, что речь идет об организме, в котором не работает ген WOX5, то есть не синтезируется белок WOX5.
А кто контролирует эти транскрипционные факторы? Почему клетки зародыша так странно и несимметрично делились на ранних этапах? И как из гипофизы развивается корень?
Итак, ауксин, попадая в гипофизу, начинает действовать через транскрипционный фактор MONOPTEROS (MP), активируя промоторы, содержащие ауксин-регулируемые cis-элементы (auxin-responsive cis-acting elements, AuxREs) [3], и запуская работу факторов транскрипции WOX5 и NTT (NO TRANSMITTING TRACT) (рис. 3). AuxREs-содержащие промоторы — например, DR5 — используются в репортерных системах для детекции ауксина, белок WOX5 также хорошо изучен, а вот механизмы работы NTT были приоткрыты авторами статьи [4] совсем недавно.
Рисунок 5. Нормальный проросток A. thaliana и проросток с геном NTT, работающим в семядолях. Видно, что экспрессия этого гена обеспечивает закладку корней: у мутанта (справа) появились два корешка. Рисунок из [4].
А что же нового показали для апикальной меристемы побега?
Рисунок 6. Нормальный побег (WT) и четверной мутант A. thaliana по генам HAM через 26 дней после прорастания. Так как апикальной меристемы нет, расти мутанту нечем. Из листьев у него будут только два семядольных, а проводящая система (сосуды ксилемы, транспортирующие воду, и клетки флоэмы, транспортирующие сахара) будет развита слабо. Рисунок из [5].
Рисунок 7. Гены HAM влияют и на апикальную меристему корня. Покоящийся центр меристемы показан на срезах звездочкой. Как видно, у растения дикого типа (слева) развиваются красивые, кубические меристематические клетки колумеллы (на них указывает стрелка), а у мутантного на том же месте — увеличенные клетки неправильной формы. Этот эффект очень похож на мутацию wox5, но выражен серьезнее, что позволяет предположить, что HAM действуют и через WOX5, и через некий WOX5-независимый путь. Рисунок из [5].
Читайте также: