tiểu luận phôi sinh học

Đào thị ngọc Anh K11 Sinh học thực nghiệm
Trờng đại học s phạm Hà nội II
Khoa Sau đại học
************
Tiểu luận
Tên đề tài: Sự thụ tinh
giáo viên hớng dẫn: PGS .TS Vũ Quang Mạnh
Ngời thực hiện: Đào Thị Ngọc Anh
HVCH K11 Sinh học thực nghiệm
Hà Nội 2008
1
Đào thị ngọc Anh K11 Sinh học thực nghiệm
Mở Đầu
Từ xa xa khi con ngời bắt đầu tồn tại với t cách là một sinh vật t duy, họ đã
không ngừng tìm kiếm câu giải đáp cho những vấn đề cơ bản về sự sống. Đó là
con ngời bắt đầu từ đâu? Bằng cách nào mà một sinh vật tạo ra đợc một sinh vật
giống nó? Hay quả trứng có trớc hay con gà có trớc?... Và trong tất cả những tính
chất nhằm phân biệt cái sống và không sống. Sinh sản đợc xem là một trong
những đặc tính quan trọng nhất của sự sống của sinh vật.
Sinh sản tạo ra những cá thể mới là sự tăng số lợng tế bào từ những
tế bào ban đầu. Sự tạo thành những tế bào ban đầu để có thể tăng trởng về só lợng
tạo ra cơ thể mới có nhiều cách khác nhau tuỳ từng loài sinh vật.
Thuyết tiên thành luận cho rằng: trong phôi đã có sẵn một cơ thể thu nhỏ,
với đầy đủ các cơ quan bộ phận, sau này chỉ phát triển thêm về kích thớc chứ
không xuất hiện cơ quan nào mới. Thế kỷ XVIII nhà y học ngời ý y.aromatari
cho rằng cơ thể con với đầy đủ các bộ phận đã nằm sẵn trong tế bào trứng, tinh
trùng chỉ kích thích sự phát triển của cơ thể đó.Theo A.Vallisnieri, trong buồng
trứng của cơ thể cái đầu tiên của mỗi loài đã chứa đựng tất cả các mần mống của
loài đó. Mầm mống cơ thể con có sẵn trong không khí. Động vật đực hút các
mầm mống đó qua đờng hô hấp hay tiêu hoá rồi đa về cơ quan sinh dục để nuôi
nó trong tinh trùng.

Tuy nhiên khi khoa học phát triển, nhờ có kính hiển vi mà bớc đầu đã có
thể quan sát đợc thế giới sinh vật nhỏ bé và một số chi tiết cấu tạo của tinh trùng.
Những ý kiến của thuyết tiên thành luận dần dần bị phá bỏ.
Đồng thời cùng với sự phát triển nh vũ bão của các thành tựu khoa học của
sinh học hiện đại, hiện tợng sinh sản trong đó sự thụ tinh ở sinh vật và các bí ẩn
xung quanh cũng dần dần đợc hé mở. Trong khuôn khổ của cuốn tiểu luận chúng
ta cùng tìm hiểu những vấn đề về sự thụ tinh ở sinh vật.
2
Đào thị ngọc Anh K11 Sinh học thực nghiệm
Nội dung
1. Khái niệm
1.1. Khái niệm:
Thụ tinh là quá trình hai giao tử ( tế bào sinh dục ) kết hợp để tạo ra một
cá thể mới mang các tiềm năng di truyền của cả bố và mẹ.
1.2. Chức năng của thụ tinh:
Theo khái niệm về sinh sản hữu tính thụ tinh có hai chức năng sau:
- Chức năng giới tính: kết hợp các gen từ bố và mẹ.
- Chức năng sinh sản: khởi động các phản ứng phát triển hợp tử trong tế bào chất
của noãn, hình thành cá thể mới.
1.3. Các hình thức thụ tinh:
- Thụ tinh ngoài: là hình thức thụ tinh xảy ra ở bên ngoài cơ thể của con
cái. Ngoài môi trờng sống chủ yếu xảy ra ở các loài động vật nh: động vật nguyên
sinh, lớp cá
- Thụ tinh trong: là hình thức thụ tinh xảy ra bên trong cơ thể của con cái.
Là hình thức thụ tinh chủ yếu của các loài động vật nh: lớp chim, thú
1.3. Các bớc cơ bản của quá trình thụ tinh:
- Nhận biết và tiếp xúc giữa tinh trùng và noãn. Bớc này đảm bảo cho trứng và
tinh trùng sẽ kết hợp thuộc cùng một loài.
- Điều chỉnh sự xâm nhập của tinh trùng vào noãn. Bớc này đảm bảo cho noãn đ-
ợc thụ tinh bởi một tinh trùng duy nhất, các tinh trùng đến sau không thể tiếp tục

xâm nhập vào noãn.
- Kết hợp vật chất di truyền của tinh trùng và noãn trong hợp tử.
- Hoạt hoá quá trình chuyển hoá của noãn thụ tinh ( hợp tử ) để bắt đầu quá trình
phát triển cá thể.
3
Đào thị ngọc Anh K11 Sinh học thực nghiệm

2. Sự nhận biết và tiếp xúc giữa tinh trùng và noãn
Quá trình này đặc biệt quan trọng ở các sinh vật sống dới nớc nh ao hồ hay
đại dơng, nơi có nhiều loài cùng có chung một khoảng không gian sống. Ví dụ:
con sao biển làm thế nào để tinh trùng do nó phóng thích không thụ tinh nhầm
trứng của con cầu gai sống gần đó? Nồng độ cực kỳ thấp của tinh trùng và noãn
hoà loãng trong môi trờng nớc cũng hạn chế sự gặp gỡ giữa chúng. Vậy những
loài động vật đó giải quyết bằng cách nào?
Thực tế trong quá trình sống đã có hai cơ chế đợc hình thành để giúp cho
các loài động vật này thích nghi với hình thức thụ tinh ngoài đó là: sự hấp dẫn
tinh trùng cùng loài và sự hoạt hoá tinh trùng cùng loài.
2.1. Sự hấp dẫn và hoạt hoá tinh trùng cùng loài ở các động vật sống
dới nớc
2.1.1. Sự hấp dẫn tinh trùng cùng loài.
Thực hiện bởi dạng phản ứng hớng hoá quan sát đợc ở nhiều loài sống ở
biển. Noãn của loài này tiết ra một chất hoá học có khả năng thu hút các tinh
trùng cùng loài về phía chúng. Ví dụ ở cầu gai Arbacia punctulata, ngời ta cô lập
đợc một peptit gồm 14 axitamin, đặt tên là resact, có khả năng dẫn dụ tinh trùng
và chỉ tinh trùng của loài ấy ở nồng độ cực thấp. Chất này đợc noãn tiết vào
nớc biển, khuếch tán đi xa, bám vào màng tinh trùng, nhử chúng lội theo
4
Đào thị ngọc Anh K11 Sinh học thực nghiệm
gradient nồng độ tăng dần của resact cho đến khi gặp trứng. Hơn nữa, chất tiết
nói trên không tiết ra ngẫu nhiên mà đợc tiết ra vào thời điểm hợp lý khi noãn đã

đủ chín để có thể thụ tinh.
2.1.2. Sự hoạt hoá tinh trùng.
Xảy ra ngay khi tinh trùng tiếp xúc với trứng. Đó là phản ứng hoạt hoá thể
ngọn, bao gồm hai bớc:
- Đầu tiên là sự kết hợp màng thể ngọn và màng tế bào của tinh trùng gây
hiện tợng xuất bào. Nhân tố khởi động sự hoạt hoá là sự tiếp xúc với lớp keo bao
quanh noãn, hay với chính bản thân noãn ở một số loài. Trong thực tế ngời ta có
thể gây hoạt hoá nhân tạo bằng cách làm tăng hàm lợng Ca
2+
trong nớc biển.
Chính hàm lợng Ca
2+
gây nên sự kết hợp màng thể ngon và màng tế bào, làm giải
phóng enzym thuỷ giải protein từ đầu tinh trùng. Các enzym này xoi một đờng
xuyên qua lớp keo của noãn đến tiếp xúc với bề mặt noãn.
ở cầu gai, phản ứng hoạt hoá theo cơ chế sau: một polysaccarit của noãn kích
thích sự xâm nhập của các ion Ca
2+
và Na
+
vào trong tinh trùng và dẫn đến sự
phóng thích các ion K
+
và H
+
ra ngoài làm tăng pH của môi trờng.
- Tiếp theo là sự kéo dài mỏm thể ngọn ( acrosomal process) . Mỏm thể
ngọn hình thành do sự polyme hoá các phân tử actin dạng cầu thành các sợi actin.
Sự polyme hóa xảy ra khi môi trờng pH tăng do các ion H
+

đợc phóng thích từ
đầu tinh trùng vào môi trờng. Khi pH tăng còn gây ra enzym dynein ATP aza nằm
ở cổ tinh trùng đợc hoạt hoá sử dụng mạng ATP lằmtng quá trình hô hấp hiếu khí
tạo năng lợng cho hoạt động của đuôi tinh trùng giúp no di chuyển đợc.
5
Đào thị ngọc Anh K11 Sinh học thực nghiệm
Phản ứng hoạt hoá thể ngọn có thể đợc tóm tắt nh sau:
Sự tiếp xúc với lớp keo của noãn
Luồn Ca
2+
vào
Sự xuất bào của túi thể ngọn Luồn Na
+
vào luồn H
+
ra
Giải phóng các Phơi bày Tăng pH nội bào
enzym thuỷ giải các bindin
Polyme hoá Hoạt hoá
actin dynein ATP aza

Kéo dài Tăng sự chyển
mỏm thể ngọn động của tinh trùng
2.2. Sự nhận biết đặc hiệu của các giao tử cùng loài ở động vật không
xơng sống.
Sự nhận biết đặc hiệu xảy ra khi tinh trùng xâm nhập vào lớp keo của noãn
khiến cho mỏm thể ngọn tiếp xúc với vỏ bọc noãn hoàng. Xúc tác cho quá trình
nhận biết là một protein của thể ngọn có tên là bindin, đặc hiệu cho từng loài.
6
Đào thị ngọc Anh K11 Sinh học thực nghiệm

Mặt khác, trên vỏ bọc của noãn hoàng tồn tại một phức hợp glycoprotein đóng vai
trò thụ thể gắn đặc hiệu bindin. Thụ thể của loài nào gắn bindin của loài ấy.
2.3. Sự tiếp xúc và nhận biết của các giao tử cùng loài động vật có vú,
điển hình là chuột nhắt.
ở động vật có vú, vùng sáng (zona pellucida) giữ vai trò tơng đơng vỏ
bọc noãn hoàng ở động vật không xơng sống. Vùng này có hai chức năng (1)
gắn dính tinh trùng; (2) gây phản ứng hoạt hoá thể ngọn sau khi tinh trùng đã gắn
vào.
Trong thực tế, tinh trùng không xuyên thẳng vào lớp zona mà tiếp cận theo
hớng song song bề mặt lớp này. Cơ chế gắn tinh trùng vào lớp zona gồm 3 bớc: sự
gắn tinh trùng, phản ứng hoạt hoá thể ngọn và sự gắn thứ cấp của tinh trùng.
2.3.1. Sự gắn tinh trùng vào lớp zona:
Thụ thể gắn tinh trùng nắm trong lớp zona của noãn là một glycoprotein
83kDa, có tên là ZP3, lần đầu tiên đợc cô lập từ chuột.
Quá trình gắn tinh trùng là quá trình tơng tác giữa ZP3 với ba protein nắm
trong màng tinh trùng, có khả năng gắn đặc hiệu với ZP3.
- Protein thứ nhất (56 kDa) gắn đặc hiệu với nhóm galactose của ZP3.
- Protein thứ hai (60 kDa) là một enzym glycosytranferase xúc tác sự gắn
một galactose từ UDP galactose lên nhóm N axetylglucosaminecuar ZP3.
- Protein thứ ba (95 kDa) là một protein màng với hai vị trí hoạt động: vị trí
quay ra ngoài có khả năng gắn với ZP3, vị trí quay vào trong có hoạt tính tyosine
kinase. Hoạt tính này đợc khởi động khi protein gắn vào ZP3 và hoạt hoá nhiều
enzym khác.
7