Гаметогенез

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гаметогенез

гематогенез яйцеклетка трансплантация эмбрион

Под гаметогенезом подразумевают процесс формирования половых клеток - яйцеклеток и сперматозоидов.

Гаметогенез подразделяется на ряд стадий:

Первая из них - стадия размножения. Делящиеся клетки, которые впоследствии превратятся в гаметы, называются сперматогониями и овогониями. Эти клетки вступают в последовательное митотическое деление, в результате чего их количество резко возрастает. Сперматогонии делятся на протяжении всего жизненного цикла мужской особи. Деление овогониев приурочено в основном к периоду эмбриогенеза.

У человека в развивающемся организме будущей женской особи овогенез активно протекает в яичниках в периоды со второго по пятый. К седьмому месяцу беременности большинство овоцитов уже вступает в стадию профазы I мейоза. Поскольку сперматогонии и овоциты в период размножения делятся митотически, то они сохраняют диплоидный хромосомный набор. В процессе цикла клетки хромосома представлена либо однонитчатой структурой (после очередного митотического деления и до завершения периода интерфазы), либо двунитчатой (постсинтетический период).

Если в гаплоидном наборе за n принять число хромосом, а за c - количество нитей в хромосоме, то генетическая формула сперматогониев и овогониев в период размножения будет выглядеть как 2n2c, а после окончания синтетического периода - как 2n4c.

Второй период называется стадией роста. На этом этапе происходит рост мужских и женских половых клеток и их превращение в сперматоциты и овоциты первого порядка. Овоциты, в соответствии с будущей ролью донора цитоплазмы, значительно превосходят по размерам сперматоциты. Одна часть накопленных веществ овоцита представляет собой материал будущего желтка, т.е. запаса питательных веществ, другая связана с последующим делением. На стадии роста происходит репликация нитей ДНК, т.е. восстановление ее двунитчатой структуры. Таким образом, генетическая формула сперматоцитов и овоцитов первого порядка имеет вид 2n4c.

Третий период называется стадией созревания. Центральное событие стадии созревания - редукция числа хромосом и эквационное деление. Оба события вместе и составляют мейоз. После первого (редукционного) деления образуются однохромосомные сперматоциты и овоциты второго порядка (генетическая формула n2c); число нитей ДНК в хромосоме равно двум. Эквационное деление приводит к уменьшению числа ДНК в одной хромосоме вдвое (генетическая формула nc). В результате мейотического деления один сперматоцит первого порядка дает четыре гаплоидные сперматиды, в то время как овоцит первого порядка - только одну полноценную яйцеклетку. В этом и состоит принципиальное отличие хода овогенеза от сперматогенеза.

Наряду с яйцеклеткой формируются три редукционных тельца, которые не участвуют в размножении. Благодаря редукции числа клеток яйцеклетка имеет максимальное количество желтка - питательного материала будущей зиготы. Сперматиды вступают в следующую фазу - стадию формирования. Центральным событием стадии формирования является суперспирализация хромосом, приобретение ими четвертичной структуры и, как следствие, полная химическая инертность. Пластинчатый комплекс перемещается к одному из полюсов ядра, формируя акросомный аппарат.

Перед оплодотворением при сближении гамет он выделяет ферменты, разрушающие яйцевые оболочки. На противоположный полюс перемещаются центриоли. Одна из них дает начало жгутику, у основания которого видна одна-единственная гигантская митохондрия. На этом этапе стадии формирования практически вся цитоплазма сперматиды отторгается, в результате чего большую часть головки сперматиды занимает ядро. Стадию формирования завершает образование зрелого, готового к оплодотворению сперматозоида.

Зависимость строения яйцеклетки от условий развития зародыша

Яйцеклетки млекопитающих неподвижны и имеют значительно большие размеры, чем спермии. Это обусловлено и большей массой цитоплазмы, и, главным образом, наличием запасного питательного материала в виде желтка (дейтоплазмы). Этот материал представлен желточными гранулами и пластинками. Состоит из белков, фосфолипидов и нейтральных жиров. Желток может находиться в цитоплазме яйцеклетки или быть обособленным от цитоплазмы, образуется в печени и других органах и через кровь поступает в ооцит.

У домашних животных диаметр яйцеклетки без прозрачной оболочки колеблется от 0,11 до 0,15 мкм и мало зависит от размеров тела. Яйцеклетка коровы имеет диаметр около 115 мкм, толщина прозрачной оболочки 15-30 мкм и общий диаметр клетки составляет 165 мкм. Яйцеклетка овцы несколько больше - соответственно 112-125, 9-16 и 167 мкм. Яйцеклетка свиньи имеет диаметр 130 мкм, толщина прозрачной оболочки - 5 мкм.

Яйцеклетка, вышедшая из фолликула, вскоре погибает, если не будет оплодотворена. Уже в период прохождения истмической части яйцепровода цитоплазма в ядре клетки распадается на отдельные фрагменты, и после размягчения прозрачной оболочки постепенно рассасывается. Происходит это уже в матке, куда неоплодотворенные яйцеклетки попадают примерно в то же время, когда и оплодотворенные. У кобыл оплодотворенные клетки остаются в яйцепроводах, где подвергаются медленной (в течение нескольких недель или даже месяцев) цитоплазматической дегенерации. У этого вида животных развивающийся зародыш оказывает, по-видимому, более мощное эндокринное (или иное) влияние на функцию яйцепроводов, что позволяет ему проникнуть в матку, тогда как неоплодотворенная клетка туда не проходит. Продолжительность жизни яйцеклетки коровы составляет 10-12 ч, овцы - 12-15 ч, лошади - 8-10 ч, свиньи - 6-156 ч. В течение этого периода яйцеклетка может быть оплодотворена, но чаще способность к оплодотворению сохраняется более короткое время и обычно не превышает 6 ч.

По мнению Ф.И. Осташко и др., яйцеклетка млекопитающих сохраняет способность к оплодотворению in vitro 4-5 суток оплодотворение их возможно не только в яйцепроводе, но и роге матки.

Оплодотворение - физиологический процесс, в результате которого происходит объединение генетического материала яйцеклетки и спермия и образования новой клетки (зиготы) с диплоидным набором хромосом.

Во время продвижения яйцеклетки по яйцепроводу в начале его ампулярной части вследствие беспорядочного движения спермиев происходит встреча их с яйцеклеткой и оплодотворение.

Наступление оплодотворения зависит от числа присутствующих спермиев, а также биологической полноценности обеих гамет.

У некоторых млекопитающих яйцеклетка окружена фолликулярными клетками (лучистым венцом). Эти клетки склеены между собой материалом, имеющем в своем составе гиалуроновую кислоту. Под влиянием фермента гиалуронидазы фолликулярные клетки довольно быстро рассасываются уже в воронке яйцевода. Гиалуронидаза содержится в плазме спермы (акросоме). Особенно много фермента содержится в семенниках и сперме кролика. Функции гиалуронидазы при оплодотворении заключается в том, что она позволяет отдельным спермиям пройти между фолликулярными клетками и достичь яйца. Для этого не требуется разрушения всего лучистого венца, хотя полное обнажение клетки важно и необходимо для продвижения ее по яйцепроводу, но оно может произойти и без участия спермиев.

Следует отметить, что данный процесс не имеет видимой специфичности. Это послужило поводом использовать фермент гиалуронидазу для повышения оплодотворяемости путем добавления ее в сперму. Однако результаты испытаний противоречивы.

Лучистый венец хорошо выражен у яйцеклетки свиней, значительно слабее - у коров. Клетки венца могут направлять спермий, когда он проходит между ними, и подводить его к яйцеклетке. Определенную роль в соединении гамет играют гормоны оплодотворения (гамоны). Известно четыре гамона. Два из них (гипогамоны) выделены из яйцеклетки.

После достижения спермиев прозрачной оболочки следует видоспецифическая реакция, которая приводит к прочной связи половых клеток. Сродство определенных фракций белков из плазматических мембран спермиев и прозрачной оболочки яйца, по-видимому, имеет решающее значение в прикреплении к ней. Вскоре после этого спермий по узкому извилистому пути быстро проникает через эту оболочку. При этом отделяется и утрачивается на поверхности прозрачной оболочки пузырчатая акросомная и плазматическая мембрана спермия. Головка спермия попадает в околожелточные пространства и вскоре соприкасается с желточной оболочкой. После этого прозрачная оболочка становится малочувствительной к другим спермиям. Вот почему у ряда видов (хомяк, собака, овца, лошадь и др.) число проникших через прозрачную оболочку спермиев невелико. У других животных (крольчиха, корова, свинья и др.) ответная реакция прозрачной оболочки замедленная или совсем не проявляется и в околожелточное пространство могут попасть десятки и даже сотни спермиев.

После контакта спермия с желточной оболочкой яйцеклетки, когда произойдет слияние их плазматических мембран (у ряда видов под желточной оболочкой находится вторая оболочка - плазматическая мембрана), начинается кортикальная реакция. Кортикальные зерна, расположенные в поверхностном слое цитоплазмы яйцеклетки вздуваются, затем их оболочки вместе с плазматической мембраной гаметы разрываются. В пространстве между ее поверхностью и желточной оболочкой изливается содержимое этих гранул (зерен), которое содержит протеолитический фермент. Он разрушает связи желточной оболочки с другими спермиями, что предотвращает полиспермию. Кортикальная реакция распространяется по поверхности яйцеклетки волнообразно в течение 10-20 с. У некоторых видов в процессе кортикальной реакции желточная оболочка и приподнимается над поверхностью яйцеклетки, образуя перивителиновое пространство. На внутренней поверхности оболочки накапливаются тонким слоем вещества, освобождающиеся из гранул. В результате желточная оболочка уплотняется, и ее называют оболочкой оплодотворения.

После соприкосновения спермия с желточной оболочкой происходит образование второго полярного тельца, и ооцит второго порядка превращается в зрелую яйцеклетку. Затем спермий полностью погружается в цитоплазму клетки. Входит он не перпендикулярно, а по касательной по отношению к желточной оболочке. После вхождения в яйцеклетку головка спермия набухает, теряет форму и оболочку и становится едва заметной, ядерный материал выходит из нее и вскоре появляются в виде мелких точек ядрышки. Они постепенно соединяются и образуют больше, круглые частицы, которые включаются в мужской пронуклеус, который окружен ядерной оболочкой.

Так же происходит образование женского пронуклеуса. После второго редуцированного деления ядро яйцеклетки разрывается, и его содержимое смешивается с цитоплазмой. Материал хромосом превращается в раздробленную зернистую массу. Затем образуются ядрышки, которые вскоре окружаются оболочкой. Образуется женский пронуклеус. Эти изменения наступают в течение часа после проникновения спермия.

Слияние пронуклеусов (сингамия) является конечной стадией оплодотворения. После сближения в центре клетки пронуклеусы уменьшаются в величине, исчезают сначала ядрышки, затем ядерные оболочки. Появляются две группы хромосом, которые движутся навстречу друг другу, и в стадии метафазы происходит их слияние (соединение ядер клеток при конъюгации). Почти непосредственно за этим следует анафаза и телофаза первого деления мейоза.

В отдельных случаях в яйцеклетке оказываются два или даже три спермия (полиспермия). В результате образуется три или четыре пронуклеуса. Возможность оплодотворения несколькими спермиями возникает, когда второй спермий проникает через прозрачную оболочку в точке, диаметрально противоположной к точке первоначального проникновения. Но если осеменение проведено в оптимальное время, то яйцепроводы и оболочки яйцеклетки, действуя совместно, сводят до минимума возможность одновременного достижения поверхности яйце­клетки двумя жизнеспособными спермиями. При старении яйцеклетки создаются условия для полиспермии.

Деление, рост и дифференцировка оплодотворенного яйца, в результате которых образуется такая сложная и совершенная система, как взрослое животное или растение, это, несомненно, одно из самых удивительных биологических явлений. В каждом новом организме с необычайной точностью воспроизводятся все детали строения взрослого организма, а многие органы даже начинают функционировать еще в период своего формирования. Процессы дробления яйца, образования бластулы и гаструляция происходят в самых общих чертах одинаково почти у всех многоклеточных животных. Дальнейшее развитие может протекать совершенно по-разному у животных, принадлежащих к разным типам, но довольно сходно у родственных между собой форм.

Развитие новой особи начинается с образования яйцеклеток и сперматозоидов у представителей родительского поколения. В процессе гаметогенеза в результате мейоза число хромосом в гаметах уменьшается вдвое - происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное; поэтому гены, которые окажутся объединенными в новых особях и будут управлять их развитием, отбираются случайно. Яйцеклетка растет и накапливает в своей цитоплазме разнообразные вещества, за счет которых будет существовать оплодотворенное яйцо на ранних сроках развития. Сперматозоид созревает и превращается из сферической клетки в гамету, приспособленную к активному движению, что дает ей возможность приблизиться к яйцу и оплодотворить его.

Второй этап развития - оплодотворение яйца - начинается с различных процессов, обеспечивающих встречу родительских особей и одновременное выделение ими гамет, после чего сперматозоид проникает в яйцеклетку и наступает активация оплодотворенного яйца, которое начинает развиваться. Процесс активации иногда сопровождается значительными перемещениями различного органообразующего материала в цитоплазме яйца.

На третьем этапе развития оплодотворенное яйцо претерпевает ряд быстро следующих друг за другом митотических делений - так называемое дробление. В результате дробления получается либо сплошная масса клеток, либо полый клеточный шарик - бластула, полость которой (бластоцель) окружена одним слоем клеток - бластодермой. Во время дробления размеры эмбриона не увеличиваются, а образующиеся клетки (бластомеры) становятся с каждым делением все меньше. Поскольку энергию для процесса дробления доставляет расщепление гликогена и других питательных веществ, запасенных в цитоплазме яйца, общая масса бластулы (ее сухая масса) может даже уменьшиться по сравнению с массой неоплодотворенной яйцеклетки.

Четвертая стадия - гаструляция - приводит к образованию из однослойной бластодермы двух или нескольких слоев клеток, так называемых зародышевых листков. Тело высшего животного состоит из ряда различных тканей и органов, все они ведут свое происхождение от трех зародышевых листков: эктодермы, мезодермы и энтодермы. Из наружной эктодермы образуется эпидермис кожи и нервная система, внутренний слой - энтодерма - образует выстилку желудочно-кишечного тракта и пищеварительный железы, и, наконец, средний слой - мезодерма - дает начало мышцам, сосудистой системе, выстилке целомической полости, органам размножения и выделительной системе, а также костной и хрящевой ткани, из которых состоит скелет.

В процессе гаструляции часть бластодермы уходит вглубь и оказывается внутри той части бластодермы, которая остается на поверхности. Эта наружная часть становится эктодермой, а из ушедшего внутрь материала образуются энтодерма и мезодерма. Клетки будущих энтодермы и мезодермы могут погружаться вглубь в результате впячивания (инвагинации) одного участка бластодермы. Таким путем из простого клеточного шарика образуется мешочек с двойными стенками, называемый гаструлой; соответственно процесс его образования называется гаструляцией. Отделение мезодермы от энтодермы внутри гаструлы происходит у различных животных совершенно разными способами. Полость двустенной гаструлы, образовавшейся путем инвагинации, называется архентероном (полостью первичной кишки), а отверстие, ведущее из нее наружу, - бластопором.

Гастроцель (или часть его) становится полостью пищеварительного тракта. Бластопор превращается у кишечнополостных в ротовое отверстие, а у иглокожих и хордовых - в анальное отверстие. У моллюсков, кольчатых червей и членистоногих бластопор разделяется на два отверстия, одно из которых образует рот, а другое - анус. Средняя часть пищеварительного тракта образуется из энтодермы, на обоих его концах, ротовом и анальном, эктодерма впячивается внутрь и сливается с энтодермой. Таким образом, самый передний участок пищеварительного тракта (ротовая полость) и самый задний его участок, примыкающий к анальному отверстию, выстланы не энтодермой, а эктодермой.

Следующий этап развития - это органогенез, в процессе которого три зародышевых листка разделяются на массы клеток меньшего объема, предназначенные для построения различных органов и частей тела взрослого животного. Каждый орган закладывается в виде эмбрионального зачатка - группы клеток, обособленных от остальных клеток зародыша. За органогенезом следуют рост и дифференцировка клеток в зачатках отдельных органов, и в конце концов клетки приобретают те структурные, химические и физиологические особенности, благодаря которым они могут выполнять те или иные специфические функции, так что развивающийся организм становится способным к независимому существованию.

У некоторых животных молодой организм, вышедший из яйца, представляет собой миниатюрную копию взрослого животного, т.е. отличается от него только размерами; у других животных детеныш лишен некоторых органов, т.е. отличается от взрослого организма не только размерами, но и морфологией, и, наконец, иногда детеныш, вылупляющийся из яйца, обладает специальными органами, отсутствующими у взрослой формы, но необходимыми молодому организму в связи с его особым образом жизни. Такого рода молодой организм, называемый личинкой, может вести совершенно иной образ жизни, нежели взрослая форма. В конце концов личинка претерпевает метаморфоз и довольно существенно изменяется, и она превращается во взрослое животное. Во время метаморфоза специфические личиночные признаки исчезают, и появляются признаки, характерные для взрослой формы. И у молодых, и у взрослых животных организм с течением времени продолжает изменяться - происходит старение, которое также следует рассматривать как часть процесса развития.

Типы яйцеклеток

Тип развития оплодотворенного яйца существенно зависит от количества содержащегося в нем желтка, представляющего собой запас питательных веществ. Желточные гранулы различаются по составу у разных животных, но обычно они содержат то или иное количество белков, фосфолипидов и нейтральных жиров.

Алецитальные яйца. Это яйца почти без желтка или с очень незначительным количеством его. Таковы, например, яйцеклетки млекопитающих, плоских червей. Так как яйцеклетки млекопитающих все же содержат небольшое количество относительно равномерно расположенного желтка, их можно назвать и изолецитальными яйцами.

Гомолецитальные или изолецитальные яйца. В этих яйцах желток относительно равномерно распределен в цитоплазме. Ядро у таких яиц расположено в центре. Такое строение имеют яйца многих моллюсков, иглокожих и ланцетника. Гомолецитальные яйца могут иметь и очень большое количество желтка, например яйца гидр и немертины.

Телолецитальные яйца. Желток резко неравномерно распределен в цитоплазме. В области анимального полюса мало или почти совсем нет желтка; большая часть его находится в вегетативном полушарии, где желточные зерна и пластинки лежат более плотно. Примером телолецитальных яиц являются яйца амфибий, например лягушек. Ооцит и зрелое яйцо лягушки отчетливо полярны: они имеют длинную ось и перпендикулярно к ней - более короткую. В области вегетативного полюса яйцо светлое (серое или желтоватое), анимальная же половина пигментирована. У яиц одних видов лягушек пигмент черный, а у других - бурый или коричневый. Отмечен и градиент расположения РНК вдоль анимально-вегетативной оси. Положение ядра эксцентричное; оно находится в анимальной половине выше экватора. В анимальной половине значительно меньше желтка, чем в вегетативной. Если повернуть оплодотворенное яйцо так, чтобы пигментированный полюс оказался внизу, а светлый наверху, то яйцо незамедлительно возвратится к нормальному положению. Это обусловлено обилием желтка в вегетативном полушарии, имеющим больший удельный вес по сравнению с остальными частями яйца.

Такое же строение имеют яйца птиц, у некоторых, однако, область желтка достигает огромных размеров по сравнению с очень небольшим участком яйца (так называемым зародышевым диском), менее загруженным желтком. Здесь расположено ядро. Не случайно собственно яйцо птицы в общежитии называется желтком. Зародышевый диск в первые дни развития зародыша находится наверху. Это имеет, вероятно, и большое физиологическое значение, так как верхняя часть яйца под наседкой всегда имеет более высокую температуру, чем нижняя (выше на 2-3 и более град.). Обычная создающаяся под наседкой температура оказывается оптимальной для собственно зародыша, но она является критической для различных ферментов, имеющихся в вегетативном полушарии.

Телолецитальные яйца с огромным количеством желтка, занимающим большую часть яйца, свойственны и некоторым другим животным, например головоногим моллюскам.

Как у амфибий, так и у птиц в яйцах найдены два белка - фосвитин и липовителлин. Фосвитин весьма необычный белок: около половины его аминокислотных остатков представляют собой фосфорилированный серин. Молекулы липовителлина значительно крупнее и содержат около 17% липида. У самок амфибий и птиц фосвитин синтезируется в печени, и кровь переносит его в яичник. Будущая яйцеклетка поглощает его, после чего он подвергается дальнейшему фосфорилированию, становится менее растворимым и выпадает внутри овоцита в осадок. В яичнике лягушки обнаружена протеинкиназа, катализирующая включение фосфата из АТФ в частично фосфорилированный фосвитин. В яйцах амфибий желток составляет около 45% по массе, а в яйцах птиц, рептилий и костных рыб - до 90% и более. В яйцах трех последних групп животных цитоплазма образует лишь тонкий слой около поверхности клетки, утолщающийся у анимального полюса, где находится клеточное ядро. Вся центральная область клетки заполнена желточными пластинками.

Яйца членистоногих, в частности насекомых, относятся к типу центролецитальных яиц. Желток сосредоточен здесь в середине клетки, а цитоплазма образует тонкий поверхностный слой; кроме того, в центре яйца имеется островок цитоплазмы, который содержит ядро. У утконоса и ехидны небольшие, наполненные желтком яйца, сравнимые по величине с яйцами мелких ящериц, развиваются вне материнского организма. Яйца других млекопитающих очень малы и содержат сравнительно мало желтка. Внешне они похожи на изолецитальные яйца, но развиваются скорее по типу телолецитальных яиц; вероятно, это объясняется тем, что млекопитающие произошли от рептилий, яйца которых относятся к типу телолецитальных.

Овогенез

Фазы овогенеза сопоставимы с таковыми при сперматогенезе. В этом процессе также имеется период размножения, когда интенсивно делятся овогонии - мелкие клетки с относительно крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы. У млекопитающих и человека этот период заканчивается еще до рождения. Сформировавшиеся к этому времени овоциты первого порядка сохраняются далее без изменений многие годы. С наступлением половой зрелости периодически отдельные овоциты вступают в период роста. Овоциты увеличиваются, в них накапливаются желток, жир, пигменты. В цитоплазме клетки в ее органоидах и мембранах происходят сложные морфологические биохимические преобразования. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, обеспечивающими его питание.

Далее наступает период созревания, в процессе которого происходят два последовательных деления, связанных с преобразованием хромосомного аппарата (мейоз). Кроме того, эти деления сопровождаются неравномерным разделением цитоплазмы между дочерними клетками. При делении овоцита первого порядка образуется одна крупная клетка - овоцит второго порядка, содержащая почти всю цитоплазму, и маленькая клетка, получившая название полярного, или редукционного тельца.

При втором делении созревания цитоплазма снова распределяется неравномерно. Образуется одна крупная овотида и второе редукционное тельце. В это время первое редукционное тельце также может разделиться на две клетки. Таким образом, из одного овоцита первого порядка образуются одна овотида и три редукционных тельца.

Далее из овотиды формируется яйцо, а редукционные тельца рассасываются или сохраняются на поверхности яйца, но не принимают участия в дальнейшем развитии. Неравномерное распределение цитоплазмы обеспечивает яйцу получение значительного количества цитоплазмы и питательных веществ, которые потребуются в будущем для развития зародыша.

У млекопитающих периоды размножения и роста яйцевых клеток проходят в фолликулах. Фолликул заполнен жидкостью, внутри него находится яйцеклетка. Во время овуляции стенка фолликула лопается, яйцеклетка попадает в брюшную полость, а затем, как правило, в яйцеводы (маточные трубы). Период созревания яйцевых клеток протекает в трубах, здесь же происходит оплодотворение.

У многих животных овогенез и созревание яиц совершаются лишь в определенные сезоны года.

Экстракорпоральное оплодотворение и трансплантация эмбриона

оплодотворение яйцеклетки вне организма и пересадка дробящихся эмбрионов в полость матки.

Трансплантация эмбрионов

Трансплантация эмбрионов в настоящее время является одной из наиболее актуальных проблем в области животноводства. С помощью пересадки эмбрионов можно резко увеличить выход числа потомков от высокопродуктивных коров. Трансплантация эмбрионов, или эмбриотехнология, заключается в получении одного или нескольких эмбрионов из матки племенных животных (доноров) и пересадке в матку коров (реципиентов), где эмбрионы развиваются до отела. Этот метод в сочетании с суперовуляцией у доноров позволяет получить большое потомство от высокопродуктивных животных. Этим способом эмбрионы можно внедрить в ту или иную породу в другие регионы, используя в качестве реципиентов коров мясных пород. Применение этого метода также упрощает обмен генофондом сельскохозяйственных животных между странами и континентами. Пересадка эмбрионов может быть использована для получения потомства от ценных, но бесплодных коров, утративших способность к размножению в результате несчастного случая, болезни или по возрасту.

Когда было установлено, что кролик обладает иммунитетом по отношению к ящуру, была выдвинута идея использования метода трансплантации для оздоровления потомства зараженных ящуром животных. Половые пути кролика, куда трансплантируются эмбрионы, способны разрушать вирус ящура в эмбрионах. Трансплантация может быть использована и для временного хранения эмбрионов. В яйцеводах крольчих удается осуществлять трансконтинентальную перевозку эмбрионов овец.

Извлечение эмбрионов до 70-х годов производили в основном хирургическим путем, впоследствии он был заменен менее травматичным и трудоемким нехирургическим, основанным на введении в матку особого зонда по естественному каналу. Зонд имеет три канала. Один из каналов предназначен для надувания баллончика, который закупоривает рог матки, препятствуя вытеканию жидкости. По другому каналу вводится физиологический раствор с температурой 25-30оС, который вымывает эмбрионы и возвращается вместе с ними через третий канал зонда в пробирку, помещенную в водяную баню с температурой 35оС. Из этой жидкости извлекаются эмбрионы. В среднем при суперовуляции от донора можно получить от 5 до 7 эмбрионов.

Трансплантацию производят с помощью специального зонда или пистолета для осеменения. Эмбрионы помещаются в рога матки. Стельность у самок - рецепиентов проверяется по уровню прогестерона в плазме крови на 21-й день.

Регулирование пола. В практике разведения животных очень важно научиться управлять образованием в потомстве мужских и женских особей. Метод разделения эмбрионов по полу основан на определении белков, специфичных для самцов. Этом метод широко применяется в животноводческой практике многих стран. В Канаде уже с 1975 года рождаются телята, разделенные по полу на стадии эмбрионов. В перспективе для целенаправленного получения особей мужского или женского пола может быть применен метод микрохирургической замены Х и У хромосом. Такие манипуляции уже проводились на растительных клетках и яйцеклетках земноводных.

Трансплантация эмбрионов крупного рогатого скота

Биотехнология в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота имеет особое значение. Крупный рогатый скот относится к одноплодным видам млекопитающих. Поэтому от одной коровы можно получить в лучшем случае одного теленка в год, в то время, как в её яичнике содержатся сотни тысяч незрелых половых клеток (ооцитов), представляющих огромный генетический резерв. Кардинальное решение проблемы ускоренного воспроизводства скота состоит в том, чтобы перейти к нетрадиционным способам увеличения плодовитости. Для этого применяется целый ряд биотехнических методов, разработанных на основе углубленных исследований репродуктивной функции, её регуляции, а также на совершенствование приемов манипуляции с эмбрионами, половыми и соматическими клетками. В перспективе биотехнология рассматривается как основа ускоренного воспроизводства высокопродуктивных животных и целых популяций.

В последнее время приобрела практическое значение трансплантация эмбрионов, которая рассматривается как эффективный метод биотехнологии ускоренного размножения высокоценных племенных животных. Некоторые вопросы трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота рассмотрены в данной курсовой работе.

Отбор доноров

В большинстве случаев в качестве коров-доноров отбирают матерей потенциальных племенных быков. Благодаря этому обеспечивается высокий селекционный дифференциал. Оценка и отбор коров-доноров, выделенных в группу матерей быков, проводят в два этапа. На первом этапе племенная ценность донора оценивается по главным признакам молочного скота - по уровню молочной продукции и жирномолочности. На втором этапе, когда отобраны доноры с высокой племенной ценностью по главным признакам, число признаков в зависимости от цели селекции расширяется. К ним относят форму вымени и сосков, свойства молокоотдачи, резистентность, крепость костяка и копыт, тип и воспроизводительные качества.

Нужно иметь в виду, что оценка коровы-донора по родословной и собственной продуктивности является не окончательной, так как в этом случае не учитывается эффект расщепления и рекомбинации генов. Поэтому окончательно оценивать корову-донора можно только при получении и оценке ее потомства.

Высокие затраты на получение телят путем трансплантации эмбрионов обусловливают необходимость отбирать таких доноров, от которых регулярно можно получать большое количество эмбрионов. Предпочтение следует отдавать коровам, сохранившим в течение трех отелов стабильную воспроизводительную способность. Исследованиями установлено, что потенциальные коровы-доноры с хорошими и устойчивыми воспроизводительными способностями отличаются предрасположенностью к воспроизводству эмбрионов, которые можно регулярно получать через каждые два месяца.

Для оценки воспроизводительных способностей коров, отобранных в качестве потенциальных доноров, необходимо анализировать такие параметры как оплодотворяемость от первого осеменения и индекс осеменения. При правильной технике осеменения и своевременном определении половой охоты оплодотворяемость коров от первого осеменения должна составлять в среднем 60%.

Важным показателем воспроизводительной способности коров является индекс осеменения, т.е. количество осеменений на одно оплодотворение.

Индекс осеменения характеризуется высокой степенью изменчивости - коэффициент вариабельности может достигать 70%. Существенное влияние на изменчивость индекса осеменения оказывают такие факторы, как продолжительность периода от отела до первого осеменения, своевременное выявление коров в половой охоте, оплодотворяющая способность спермы быка и др. Индекс осеменения коров, выделенных в группу потенциальных доноров, не должен превышать 1.5. В идеальном случае потенциальная корова-донор должна иметь индекс осеменения равный 1. У коров-доноров при всех отелах должны отсутствовать осложнения (мертворождаемость, задержание последа, послеродовые заболевания половых органов).

Через 15-20 суток после отела ветеринарный специалист методом ректальной пальпации контролирует у потенциальной коровы-донора состояние половых органов, чтобы исключить такие нарушения воспроизводительной функции как киста яичника, гипофункция, воспаление яичниковой связки, эндометриты.

Размещено на Allbest.ru