Как образуются гаметы?

Гаметогенез — процесс образования и созревания половых клеток, происходящий в половых железах. Развитие гамет у многоклеточных животных происходит в половых железах — гонадах, у растений и грибов — в гаметангиях. Основные стадии гаметогенеза таковы.

I. Стадия размножения — клетки-предшественники (овогонии и сперматогонии) размножаются путём митоза, и их количество увеличивается.

II. Стадия роста — образовавшиеся овогонии и сперматогонии растут и становятся сперматоцитами и овоцитами I порядка.

Ш. Стадия созревания — овоциты и сперматоциты делятся путём мейоза. После первого деления мейоза образуются сперматоциты и овоциты II порядка, а после второго деления — сперматиды и овотиды.

Наличие стадий размножения, роста и созревания является признаком подобия сперматогенеза и овогенеза. Но, несмотря на заметное сходство этих процессов, каждый из них имеет свои особенности.

Сперматогенез — процесс образования и созревания мужских гамет. Особенностями сперматогенеза являются: 1) на стадии созревания из одного сперматоцита I порядка образуются 4 одинаковые гаплоидные клетки-сперматиды; 2) на стадии формирования, которая характерна только для сперматогенеза, сперматиды изменяются: из шаровидных клеток формируются удлинённые сперматозооны, имеющие головку, шейку и хвост.

Овогенез — процесс образования и созревания женских гамет.

Особенностями овогенеза являются: 1) три стадии процесса: размножение, рост и созревание;

2) на стадии созревания из одного овоцита I порядка образуются 4 неодинаковые гаплоидные клетки: одна большая яйцеклетка и три мелких полярных тельца. Созревание завершается уже после оплодотворения, а полярные тельца исчезают (ил. 79).

Различия в формировании сперматозоонов и яйцеклеток объясняются их функциями: сперматозооны обеспечивают внесение в яйцеклетку гаплоидного набора хромосом, а яйцеклетка кроме своей половины генетического материала содержит запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша.

Итак, спермато- и овогенез имеют признаки подобия, что объясняется общим происхождением исходных клеток-предшественников, и отличия, обусловленные функциями зрелых клеток.

Каково значение оплодотворения?

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ — процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы, которая даёт начало новому организму. Только в 1875 г. было доказано, что основой процесса оплодотворения является слияние ядер одной женской и одной мужской половых клеток, и тем самым объединение их хромосом. В результате объединения гаплоидных наборов хромосом восстанавливается их диплоидное число.

Существуют два способа оплодотворения: внешнее и внутреннее. Почти все водные позвоночные животные (рыбы, земноводные и т. д.) откладывают икру (яйцеклетки) и сперму в воду, где и происходит оплодотворение. Исключение составляют живородящие рыбы, некоторые земноводные, крокодилы, водные млекопитающие, которым свойственно внутреннее оплодотворение.

Форма оплодотворения
Внешнее оплодотворение (слияние гамет происходит вне организма в воде)	Внутреннее оплодотворение (гаметы сливаются в организме, без участия воды)
У животных (ракообразные, костные рыбы, земноводные) У растений (водоросли, высшие споровые растения)	У животных (плоские и круглые черви, паукообразные, насекомые, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) У растений (голо- и покрытосеменные)

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что:

1) восстанавливается хромосомный набор, присущий данному виду;

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

Источник: mozok.click

Строение половых клеток человека

Мужские и женские половые клетки сильно отличаются друг от друга по размеру и форме. Мужские сперматозоиды напоминают длинные, подвижные снаряды. Это небольшие клетки, которые состоят из головки, средней и хвостовой частей. Головка содержит колпачковое покрытие, называемое акросомой. Акросома включает ферменты, которые помогают клетке спермы проникать в наружную оболочку яйцеклетки. Ядро расположено в головке сперматозоида. ДНК в ядре плотно упаковано и клетка не содержит много цитоплазмы. Средняя часть включает несколько митохондрий, обеспечивающих энергию для движения клетки. Хвостовая часть состоит из длинного выроста, называемого жгутиком, который помогает в клеточной локомоции.

Женские яйцеклетки являются одними из самых крупных клеток в организме и имеют округлую форму. Они вырабатываются в женских яичниках и состоят из ядра, большой цитоплазматической области, зоны пеллюциды (zona pellucida) и лучистого венца. Zona pellucida — это мембранное покрытие, которое окружает плазматическую мембрану яйцеклетки. Она связывает клетки спермы и помогает в оплодотворении. Лучистый венец является внешним защитным слоем фолликулярных клеток, окружающий zona pellucida.

Образование половых клеток

Половые клетки человека продуцируются посредством двухэтапного процесса деления клеток, называемого мейозом. Через серию последовательных событий, реплицированный генетический материал в родительской клетке распределяется между четырьмя дочерними клетками. Поскольку эти клетки имеют половину числа хромосом от родительской клетки, они являются гаплоидными клетками. Половые клетки человека содержат один набор из 23 хромосом.

Существуют два этапа мейоза: мейоз I и мейоз II. До мейоза хромосомы реплицируются и существуют в виде сестринских хроматид. В конце мейоза I образуется две дочерние клетки. Сестринские хроматиды каждой хромосомы в дочерних клетках все еще связаны центромерой. В конце мейоза II образуются сестринские хроматиды и четыре дочерние клетки. Каждая клетка содержит половину хромосом от родительской клетки.

Мейоз подобен процессу деления неполовых клеток, известному как митоз. Митоз продуцирует две дочерние клетки, которые генетически идентичны и содержат такое же количество хромосом, как и родительская клетка. Эти клетки являются диплоидными, потому что включают два набора хромосом. Человеческие диплоидные клетки включают 23 пары или 46 хромосом. Когда половые клетки объединяются во время оплодотворения, гаплоидные клетки становятся диплоидной клеткой.

Производство сперматозоидов известно как сперматогенез. Этот процесс происходит непрерывно внутри мужских яичек. Сотни миллионов сперматозоидов должны быть выпущены, чтобы произошло оплодотворение. Подавляющее большинство сперматозоидов не доходят до яйцеклетки. При оогенезе или развитии яйцеклеток, дочерние клетки делятся неравномерно в мейозе. Такой асимметричный цитокинез приводит к образованию одной большой яйцеклетки (ооцита) и меньших клеток, называемых полярными телами, которые деградируют и не оплодотворяются. После мейоза I, яйцеклетка называется вторичным ооцитом. Вторичный ооцит завершит вторую стадию мейоза, если начнется процесс оплодотворения. Как только завершится мейоз II, клетка становится яйцеклеткой и может сливаться с клеткой спермы. Когда оплодотворение завершено, объединенная сперма и яйцеклетка становятся зиготой.

Половые хромосомы

Мужские сперматозоиды у человека и других млекопитающих являются гетерогаметическими и содержат один из двух типов половых хромосом: Х или Y. Однако женские яйцеклетки содержат только X-хромосому и поэтому гомогаметичны. Сперматозоид определяет пол индивидуума. Если клетка спермы, содержащая Х-хромосому, оплодотворяет яйцеклетку, результирующая зигота будет XX или женский пол. Если клетка спермы содержит Y-хромосому, тогда результирующая зигота будет XY или мужской пол.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Гаметы
[ссылка заблокирована по решению администрации проекта] .ru/medbiol/biology_sk/00069670.htm (убрать пробел в ссылке)
При половом способе размножения потомство, как правило, имеет двух родителей. Каждый из родителей производит половые клетки . Половые клетки, или гаметы, обладают половинным или гаплоидным набором хромосом, возникают в результате мейоза .. Гамета (от греч. gamete — жена, gametes — муж) — зрелая репродуктивная клетка, содержащая гаплоидный набор хромосом и способная при слиянии с аналогичной клеткой противоположного пола образовать зиготу, при этом число хромосом становится диплоидным. В диплоидном наборе каждая хромосома имеет себе парную или гомологичную хромосому. Одна из гомологичных хромосом происходит от отца, другая — от матери. . Женская гамета называется яйцеклеткой, мужская — сперматозоидом .Процесс образования гамет носит общее название гаметогенеза.

Всем животным свойственна оогамия, т. е. наличие крупных неподвижных яйцеклеток (женских половых клеток) и мелких, обычно обладающих подвижностью сперматозоидов (мужских половых клеток) . Многие животные раздельнополы, другие являются обоеполыми, или гермафродитами . У гермафродитных видов одни и те же особи образуют и яйцеклетки, и сперматозоиды. У раздельнополых животных самки производят яйцеклетки, самцы — сперматозоиды. Гермафродитами являются большинство плоских червей, малощетинковые кольчатые черви, большинство брюхоногих моллюсков. Раздельнополость характерна для большинства членистоногих и позвоночных. У раздельнополых животных и человека гермафродитизм иногда встречается как результат нарушений развития особи.

Половые клетки у таких многоклеточных, как губки или турбеллярии, могут возникать в любом участке тела. У большинства организмов они образуются в специальных органах: у животных это гонады (греч. gone — семя) , или половые железы, у растений — спорангии, у грибов — гаметангии . У некоторых организмов будущие половые клетки закладываются на самых ранних этапах дробления. Например, у аскариды уже на стадии 16 бластомеров выделяется половой зачаток, из которого впоследствии возникнут половые клетки. Ряд клеточных поколений от первичных половых клеток до гамет получил название зародышевого пути .

У эмбрионов всех позвоночных на ранней стадии развития определенные клетки обособляются как предшественники будущих гамет . Такие первичные половые клетки мигрируют в развивающиеся гонады ( яичники у самок, семенник и у самцов) , где после периода митотического размножения претерпевают мейоз и дифференцируются в зрелые гаметы. В половых клетках перед мейозом активируются дополнительные гены, которые регулируют спаривание гомологичных хромосом, рекомбинацию и разделение рекомбинированных гомологичных хромосом в анафазе первого деления.

Яйцеклетки развиваются из первичных половых клеток, которые на ранней стадии развития организма мигрируют в яичник и превращаются там в оогонии .
сле периода митотического размножения оогонии становятся ооцитами первого порядка, которые, вступив в первое деление мейоза, задерживаются в профазе I на время, измеряемое сутками или годами в зависимости от вида организма. В период этой задержки ооцит растет и накапливает рибосомы, мРНК и белки, зачастую используя при этом другие клетки, включая окружающие вспомогательные клетки. Дальнейшее развитие (созревание яйцеклетки) зависит от полипептидных гормонов ( гонадотропинов ), которые, воздействуя на окружающие каждый ооцит вспомогательные клетки, побуждают их индуцировать созревание небольшой части ооцитов. Эти ооциты завершают первое деление мейоза, образуя маленькое полярное тельце и крупный ооцит второго порядка, который позже переходит в метафазу второго деления мейоза . У многих видов ооцит задерживается на этой стадии до тех пор, пока оплодотворение не инициирует завершение мейоза и начало развития эмбриона.

Источник: otvet.mail.ru

специализированные клетки, обладающие гаплоидным набором хромосом и обеспечивающие при половом размножении передачу наследственной информации от родителей к потомству. П. к. происходят от диплоидных клеток в результате редукции числа хромосом при эволюции полового процесса. У большинства многоклеточных организмов первичные П. к. (гоноциты) обособляются вследствие первых делений в начале эмбриогенеза из экто- или энтодермы, а затем различными путями перемещаются в формирующиеся половые железы. У особей мужского пола в половых железах образуются мужские П.
, или сперматозоиды, а у женского —яйцеклетки. Организм с истинным Гермафродитизмом продуцирует оба типа П. к. Процесс развития П. к. рассматривается как начальный этап Онтогенеза и называется гаметогенезом, образование сперматозоидов — сперматогенезом, а яйцеклеток — оогенезом. Зрелые половые клетки возникают в процессе гаметогенеза, который условно подразделяют на 4 периода — размножение, рост, созревание и формирование (рис. 1). В периоде размножения диплоидные клетки сперматогонии и оогонии (предшественники гамет) несколько раз делятся митотически, обеспечивая нарастание числа будущих П. к. Интенсивное размножение особенно характерно для сперматогонии. В периоде роста происходит увеличение размеров клеток, сопровождающееся накоплением в них питательных веществ, РНК, ряда структурных белков. Значительный рост клеток ярко выражен в оогенезе. Основным содержанием периода созревания является мейоз, в результате которого из каждой диплоидной клетки-предшественницы образуется 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. При сперматогенезе эти клетки одинаковы по размеру и позже становятся сперматозоидами, а при оогенезе мейоз обеспечивает неравномерное деление цитоплазмы. В результате лишь одна гаплоидная клетка из четырех становится яйцеклеткой, способной к оплодотворению, а три другие представляют собой редукционные тельца, содержащие избыток хроматина и в конечном счете погибающие. Кроме обеспечения гаплоидности мейоз приводит также к возникновению качественного многообразия половых клеток. В профазе первого мейотического деления гомологичные хромосомы отцовского и материнского происхождения, спирализуясь, сближаются попарно соответствующими друг другу участками (так называемая конъюгация), образуя биваленты. При этом отдельные хроматиды переплетаются между собой и могут разрываться в аналогичных участках. В процессе восстановления целости хроматид гомологичные хромосомы способны обмениваться соответствующими участками. Этот процесс называется кроссинговером. В анафазе первого мейотического деления происходит независимое расхождение материнских и отцовских хромосом к полюсам клетки (Клетка), вследствие чего в гаплоидном наборе будущих гамет возникают разные сочетания материнских и отцовских хромосом. Последний период гаметогенеза (период формирования) наблюдается только при сперматогенезе, во время которого гаплоидные клетки — сперматиды — приобретают особенности строения, характерные для зрелых сперматозоидов. Сперматогенез у самцов млекопитающих протекает постоянно на протяжении всего периода половой зрелости и мало зависит от действия гормональных факторов. В отличие от этого этапы оогенеза не только растянуты во времени, но и гормонально зависимы. Запас ооцитов, содержащихся при рождении в яичниках самок, в дальнейшем не пополняется. Данная закономерность присуща и гаметогенезу человека. Так, в яичнике новорожденной девочки содержится около 2 млн. ооцитов, из них достигают зрелости и претерпевают овуляцию только приблизительно 400. Первое мейотическое деление в ооците происходит в момент овуляции, второе — уже после проникновения в него сперматозоида.

Источник: dic.academic.ru

Строение мужской половой клетки (сперматозоид)

Мужские половые клетки — сперматозоиды — обычно очень мелкие и подвижные. Типичные сперматозоиды состоят из головки, шейки и хвоста.

Головка почти целиком состоит из ядра, покрытого тонким слоем цитоплазмы. Самый передний ее участок заострен, покрыт колпачком.

Шейка сужена, в ней находятся центриоль (составная часть клеточного центра) и митохондрии.

Хвост сперматозоидов состоит из тончайших волокон, покрытых цитоплазматическим цилиндром: он является органоидом движения.

Общая длина сперматозоида, включая головку, шейку и хвост, у млекопитающих и человека составляет 50-60мкм. Характерно, что сперматозоиды образуются обычно в огромных количествах (у млекопитающих их в течение жизни созревает сотни миллионов).

Строение женской половой клетки (яйцеклетка)

Женские половые клетки (яйцеклетки) неподвижны и, как правило, крупнее сперматозоидов. Обычно они имеют шаровидную форму и разнообразное строение оболочек. У млекопитающих размеры яйцеклеток сравнительно небольшие и составляют 100-200мкм в диаметре. У других позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц) яйцеклетки крупные. В цитоплазме они содержат огромное количество питательных веществ.

У птиц, например, яйцеклеткой является та часть яйца, которая обычно называется желтком. Диаметр яйцеклетки курицы составляет 3-3,5см, а у таких крупных птиц, как страусы, — 10-11см. Эти яйцеклетки покрыты несколькими оболочками сложного строения (слой белка, подскорлуповая и скорлуповая оболочки и др.), которые обеспечивают нормальное развитие зародыша.

Количество образующихся яйцеклеток обычно значительно меньше, чем количество сперматозоидов. Например, у женщины в течение жизни созреет около 400 яйцеклеток.

Строение мужских и женских половых клеток растений описано здесь.

Развитие яйцеклеток и сперматозоидов

Созревание и развитие половых клеток называется гаметогенезом. У животных и человека он происходит в половых железах: яйцеклетки развиваются в яичниках, а сперматозоиды — в яичках.

Стадии развития

Процессы развития мужских половых клеток (сперматогенез) и женских половых клеток (овогенез) имеют ряд сходных черт. И в яичнике, и в яичках различают три разных стадии:

• Стадии размножения;
• стадии роста;
• стадии созревания половых клеток.

На первой стадии сперматогонии и овогонии (клетки — предшественники сперматозоидов и яйцеклеток) размножаются митотическим путем и число их увеличивается.

У мужчин митотическое деление сперматогоний начинается в период полового созревания и продолжается десятки лет. У женщин деление овогоний происходит только в эмбриональный период их жизни и заканчивается еще до рождения. У животных деление этих клеток зависит от сроков и периодов размножения.

Во второй стадии сперматогонии и овогонии перестают размножаться, начинают расти и увеличиваться в размерах, превращаясь в первичные сперматоциты и овоциты. Особенно значительно возрастают размеры у овоцитов. Например, у лягушек линейные размеры овоцита больше в 2 тыс. раз, чем у овогонии. Это связано с тем, что в них накапливаются питательные вещества, необходимые для развития зародыша.

Наиболее важные изменения происходят с будущими половыми клетками на третьей стадии созревания. Здесь проявляются и существенные отличия между спермато- и овогенезом. В этой зоне первичные овоциты дважды делятся путем мейоза. При первом мейотическом делении образуется крупный вторичный овоцит и мелкая клетка— первичный полоцит (первое полярное, или направительное, тельце).

При втором мейотическом делении вторичный овоцит делится на крупную незрелую яйцеклетку и мелкий вторичный полоцит (второе полярное тельце). Первичный полоцит тоже может разделиться еще на два полоцита.

Таким образом, в результате двух мейотических делений из одного первичного овоцита получается 4 клетки с гаплоидным набором хромосом — незрелая половая клетка (которая превращается в зрелую яйцеклетку) и три полоцита, которые в дальнейшем погибают.

При сперматогенезе первичный сперматоцит в зоне созревания тоже дважды делится путем мейоза. Но при этом возникают 4 одинаковых гаплоидных сперматиды. В дальнейшем они путем сложных преобразований (изменения формы, развития хвоста) превращаются в зрелые сперматозоиды.

Оплодотворение

Оплодотворение — это процесс слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки и восстановление диплоидного набора хромосом. Оплодотворенная яйцеклетка носит название зиготы. Образование зиготы происходит только при проникновении сперматозоида в яйцеклетку.

Этот процесс у разных организмов осуществляется неодинаково. У млекопитающих проникновение сперматозоида в яйцеклетку сопровождается растворением ее оболочки при помощи различных ферментов, выделяемых сперматозоидом. У многих насекомых яйцеклетки имеют плотную оболочку, и сперматозоид проникает через небольшие отверстия. У некоторых водных организмов на поверхности яйцеклетки образуется в месте контакта со сперматозоидом небольшой воспринимающий бугорок, который затем втягивается внутрь вместе со сперматозоидом.

Обычно в цитоплазму яйцеклетки проникает только головка сперматозоида с митохондрией и центриолью, а хвост остается снаружи. Оболочка головки растворяется, ядро начинает набухать, пока не достигнет размеров ядра яйцеклетки. Затем оба ядра сближаются и, наконец, сливаются.

Иногда в яйцеклетку одновременно проникает несколько сперматозоидов, но слияние с ядром происходит только у одного из них. В зиготе все хромосомы становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома принадлежит яйцеклетке, вторая — сперматозоиду. Это явление имеет большое значение для эволюции. Организм, развивающийся из зиготы, обладает большим диапазоном комбинативной изменчивости, следовательно и более широкими возможностями приспособления к меняющимся условиям внешней среды.

Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений.

Источник: animals-world.ru