Основные стадии гаметогенеза (на примере млекопитающих)

I. Стадия размножения - клетки-предшественники размножаются путем митоза.

II. Стадия роста - образованные клетки растут и превращаются в первичные половые клетки.

III. Стадия созревания - первичные половые клетки в результате мейоза превращаются в незрелые гаметы

IV. Стадия формирования - незрелые гаметы получают созревшей формы и размеров.

Сравнение овогенеза и сперматогенеза

стадия

Овогенех

сперматогенез

стадия размножения

Первичные половые клетки ( Овогонии ) делятся путем митоза и образуется большое количество овоцитов

Первичные половые клетки ( сперматогонии ) делятся путем митоза и образуется большое количество сперматоцитов

стадия роста

Овоцити растут и увеличиваются в размерах

Сперматоциты растут и увеличиваются в размерах

стадия созревания

3 одной клетки (овоцита) путем мейоза образуются 4 неодинаковы гаплоидные клетки: одна большая незрелая яйцеклетка и три мелкие полярные тельца

С одной клетки (сперматоцита) путем мейоза образуются

4 одинаковые гаплоидные клетки - незрелые сперматиды

стадия формирования

Яйцеклетки формируют часть внешних оболочек и созревают, а полярные тельца исчезают

Ядро и цитоплазма сперматиды уплотняется, благодаря чему их размеры уменьшаются, и формируются сперматозоиды

Особенности спер мато- и овогенеза

Сперматогенез - процесс образования и созревания мужских гамет. Особенностями сперматогенеза являются: 1) на стадии созревания из одной клетки образуются 4 одинаковые гаплоидные клетки; 2) на стадии формирования ядро и цитоплазма этих клеток уплотняется, благодаря чему их размеры уменьшаются.

Овогенез - процесс образования и созревания женских гамет. Особенностями овогенеза являются: 1) на стадии созревания из одной клетки образуются 4 неодинаковы гаплоидные клетки: одна большая яйцеклетка и три мелкие полярные тельца; 2) на стадии формирования в яйцеклетки образуются часть внешних оболочек, а полярные тельца исчезают.

Различия в формировании сперматозоидов и яйцеклеток объясняются их функциями: сперматозоиды должны двигаться и обеспечить внесение в яйцеклетку гаплоидного набора хромосом, а яйцеклетка, кроме своей половины генетического материала, должен содержать запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша.

Оплодотворение и его формы

Оплодотворение (сингамии) - процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы, которая дает начало новому организму. Этот процесс лежит в основе полового размножения. Различают внешнее оплодотворение, при котором слияние гамет происходит вне тела самки, и внутреннее оплодотворение, при котором гаметы сливаются в теле самки.

Оплодотворение у животных может быть внешним (у костных рыб, земноводных) и внутренним (у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих). Основными процессами внутреннего оплодотворения является внутреннее осеменение, активация яйцеклетки, проникновение сперматозоидов в яйцеклетку, слияние гаплоидных ядер обеих клеток, активация зиготы к развитию.

Внутреннее осеменения, благодаря которому сперматозооны попадают непосредственно в женский организм. У большинства млекопитающих яйцо сохраняет способность к оплодотворению в течение 24 часов после выхода из яичников, сперматозооны - несколько больше (в матке и яйцеводах женщины - 5-8 дней). Встречи гамет и их взаимодействия способствуют специальные вещества - Гамоне, производимых половыми клетками: гиногамоны - вещества, выделяемые женскими гаметами (усиливают движение сперматозоидов, вызывают их склеивания и др.) Андрогамоны - вещества, выделяемые мужские гаметы (обусловливают растворения оболочек яйца , меняют pH и др.).

Активация яйцеклетки - переход яйцеклетки от состояния покоя к развитию. Оплодотворение происходит только при определенной концентрации мужских гамет, что объясняется недостаточным или избыточным выделением фермента (гиалуронидазы), расщепляющий фолликулярной оболочку яйцеклетки. Активацию яйцеклетки вызывает акросомальной реакция (акросома разрушается и выделяется фермент, который растворяет оболочку яйца). При этом изменяется обмен веществ (повышается обмен углеводов, активируется обмен белков, поглощается фосфор, калий и др.)

Проникновение сперматозоидов в яйцо. С цитоплазмы яйцеклетки в месте действия ферментов акросомы образуется воспринимающий бугорок, который захватывает ядро, центриоули и митохондрии и втягивает их внутрь яйца. В клетку могут проникать несколько сперматозоидов, но слияние происходит только с одним (моноспермия). Происходит образование оболочки оплодотворения, которая препятствует проникновению в клетку других гамет ( кортикальная реакция ).

Слияние гаплоидных ядер обеих клеток ( синкариогамия ). Ядро сперматозоона отекает и достигает размеров яйцеклетки. После встречи ядра сливаются и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Слияние ядер различных видов не всегда возможно, поскольку ферменты репарации уничтожают негомологические участки хромосом.

Активация зиготы до дробления и дальнейшего развития. Происходит дифференцирования и перемещения участков цитоплазмы, является первым этапом дифференцировки организма, определяется цитоплазмой зиготы с накопленными питательными веществами.

У человека оплодотворение имеет свои определенные особенности:

■ внутреннее осеменение и перемещения сперматозоидов к шейке матки (происходит в фаллопиевых трубах через несколько часов после полового акта; лишь один из примерно 300 000 000 сперматозоидов может оплодотворить одну яйцеклетку)

■ проникновения в яйцеклетку головки только одного сперматозоона (с помощью ферментов акросомы или апикального тельца, происходит расщепление гликолротеидив оболочки и проникновения сперматозоида внутрь)

■ потеря яйцеклеткой фолликулярной оболочки и образования оболочки, которая препятствует проникновению других сперматозоидов;

■ слияния ядер (синкариогамия) и восстановления парного (диплоидного) набора хромосом;

■ определение пола: женская - 44 A + XX , мужской - 44 A + XY .

Оплодотворение у растений может быть одинарным и двойным, в воде (водоросли, высшие споровые растения) и без воды (голосеменные и покрытосеменные). В подготовке и осуществлении оплодотворения в покрытосеменных можно выделить следующие этапы:

А - образование на спорофите пыльцевых зерен, которые являются мужского гаметофита:

• в зрелом пыльцевом зерне находится одна вегетативная клетка и 2 сперматозоиды,

• защищаются клетки внешней и внутренней оболочками - екзины и интина.

Б - образование на спорофите зародышевого мешка, который является женским гаметофитом: зрелый зародышевый мешок содержит центральную клетку (образовалась после слияния двух ядер), яйцеклетку , 2 синергиды (содержат ферменты, способствующие растворению оболочек пыльцевых трубок) и 3 антиподы (функция передачи питательных веществ в зародышевый мешок от семенного зачатка).

В - опыление - процесс переноса пыльцы с пыльников на рыльце пестика: различают перекрестное опыление и самоопыление; пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика → вегетативная клетка прорастает, формируя пыльцевая трубку.

Г - проникновение сперматозоидов в зародышевый мешок: пыльцевая трубка достигает семенного зачатка → сперматозоиды через микропиле (отверстие в семенном зачатке) проникают в зародышевый мешок. Рост пыльцевой трубки активизирует вегетативная клетка, расположенная в заключительной части. По вегетативной клеткой в пыльцевой трубку переходит генеративная клетка, из которой в результате митотического деления образуются два спермия. В месте контакта трубки с зародышевым мешком стенки последнего ослизняются и пыльцевая трубка проходит внутрь. Достигнув яйцеклетки, пыльцевая трубка разрывается, из него выходят два сперматозоиды, а вегетативная клетка трубки разрушается.

Д - двойное оплодотворение - процесс слияния двух спермиев с яйцеклеткой и центральной клеткой, который происходит в семенном зачатке (С. Г. Навашин, 1898 гг.):

• один спермий (n) + яйцеклетка (п) → зигота (2 n) → зародыш семени;

• второй спермий (n) + центральная клетка (2 n) триплоидные клетка → эндосперм (3 п).

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что:

1) происходит восстановление хромосомного набора, присущего данному виду;

2) наблюдается увеличение наследственного разнообразия, поскольку потомки сочетают в себе признаки как материнского, так и отцовского организмов.

Все живое из яйца.

У. Гарвей

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >