Процесс образования половых клеток называется гаметогене- зом. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза, яй­цеклетки — овогенеза.

Клетки зачаткового эпителия половых желез последовательно делятся путем митоза и мейоза. Образующиеся гаметы имеют гапло­идный набор хромосом и содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма.

Сперматогенез.Этот процесс происходит в стенках извитых ка­нальцев семенника. Сперматогенез подразделяется на четыре пе­риода .

Из первичных половых клеток, мигрирующих в семенники на ранней стадии эмбрионального развития, развиваются сперматогонии. Когда животное достигает половой зрелости, сперматогонии начинают быстро размножаться, причем часть из их потом­ства сохраняет способность к непрерывным неограниченным делениям (сперматогонии типа стволовых клеток), а другая часть (сперматоциты первого порядка) после ограниченного числа по­следовательных митозов приступает к мейозу, превращаясь в спер­матоциты второго порядка.


сле завершения второго деления мейоза сперматоциты второго порядка превращаются в гаплоидные сперматиды, которые дифференцируются в зрелые сперматозои­ды. Сперматогенез отличается от овогенеза по нескольким при­знакам:

1) после полового созревания в процесс мейоза непрерывно вступают новые клетки;

2) из каждой приступившей к мейозу клетки образуется не одна, а четыре зрелые гаметы;

3) зрелые спермии формируются после завершения мейоза в ходе сложного процесса клеточной дифференциации.

Первый период сперматогенеза — размножение. Наружный слой клеток стенок канальцев семенника содержит диплоидный набор хромосом. Клетки делятся путем митоза, число их увеличивается, образуются незрелые половые клетки — сперматогонии — округ­лой формы с крупным ядром. Они перемещаются в зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Второй период — это период роста. Клетки увеличиваются в размерах и с этого момента называются сперматоцитами первого порядка. Третий период — созревание. С наступлением половой зрелости сперматоциты по­степенно делятся путем мейоза. В этом периоде происходят два мейотических деления. Каждый сперматоцит первого порядка в результате первого мейотического деления образует два сперматоцита второго порядка с гаплоидным набором хромосом.


сле второго мейотического деления возникают еще по две спермати­ды. Это овальные клетки небольших размеров. В четвертом пери­оде — формирования — сперматиды перемещаются ближе к про­свету канальца. Из сперматид формируются сперматозоиды опре­деленного строения, способные к передвижению. Хвосты сперма­тозоидов направлены в просвет канальца. Таким образом, из од­ного сперматогония формируются четыре зрелых сперматозоида, которые выходят в просвет семенного канальца.

Овогенез.Процесс развития яйцеклеток, во время которого клетки яичника — овогонии — превращаются в яйцеклетки, на­зывается овогенезом .

Из первичных половых клеток, мигрирующих в яичник на ран­ней стадии эмбриогенеза, развиваются овогонии. После серии митотических делений овогонии приступают к первому делению мейоза, и на этой стадии их называют уже овоцитами первого порядка.

У млекопитающих овоциты первого порядка формируются очень рано и остаются на стадии профазы I (у человека это происходит между 3-м и 8-м месяцами эмбрионального развития) до тех пор, пока самка не достигнет половой зрело­сти. После этого под влиянием гормонов периодически созревает небольшое чис­ло овоцитов, которые завершают первое деление мейоза и превращаются в овоциты второго порядка; после­дние претерпевают второе деление мей­оза и становятся зрелыми яйцеклетками. Стадия, на которой яйцеклетка выходит из яичника и оплодотворяется, у разных животных различна.


большинства по­звоночных созревание овоцитов приос­танавливается на стадии метафазы II, и овоцит второго порядка завершает мейоз лишь после оплодотворения. Все по­лярные тельца в конечном счёте дегене­рируют. Однако у большинства животных, в том числе и у млекопитающих, поляр­ные тельца остаются внутри яйцевой обо­лочки, а у некоторых видов первое по­лярное тельце успевает до дегенерации претерпеть одно деление.

Овогенез подразделяется на три пери­ода: размножение, рост и созревание. Пе­риод размножения заканчивается до рож­дения девочки. Клетки зачаткового эпи­телия делятся путем митоза, и образуют­ся овогонии. В периоде роста образуются овоциты первого порядка, которые до по­лового созревания остаются на стадии профазы первого мейотического деления.

Овоциты первого порядка на этой стадии могут оставаться очень долго (десятки лет). С наступлением половой зрелости каждый месяц один из овоцитов первого порядка увеличивается в размерах, ок­ружается фолликулярными клетками, обеспечивающими питание. В периоде созревания под влиянием гормонов овоцит первого по­рядка заканчивает первое мейотическое деление и образуется один овоцит второго порядка и полярное (редукционное) тельце. Вто­рое деление мейоза идет до стадии метафазы. На этой стадии ово­цит второго порядка выходит из яичника в брюшную полость, а оттуда попадает в яйцевод. Но дальнейшее созревание не про­изойдет, пока овоцит не соединится со сперматозоидом. В яйцево­дах овоцит второго порядка заканчивает второе деление мейоза и образует овотиду (крупную клетку) и второе полярное тельце. Та­ким образом, из одной овогонии образуется одна овотида и три полярных тельца. Редукционные тельца разрушаются. Период фор­мирования отсутствует. Процесс образования половых клеток ре­гулируется гормонами. Если оплодотворения не произойдет, ово­цит второго порядка погибнет и будет выведен из организма.

iv>

Источник: studopedia.info

Половое размножение — способ размножения, при котором новая особь обычно развивается из зиготы, образующейся в результате слияния двух половых клеток.

Половой процесс. Половое размножение характеризуется наличием полового процесса, в ходе которого происходит сближение половых клеток (гамет) и последующее их слияние (оплодотворение). Гаметы у большинства организмов образуются с перекомбинированными родительскими хромосомами (вспомните, как осуществляется мейоз). При слиянии гамет образуется диплоидная зигота, из которой развивается организм, унаследовавший уникальную комбинацию генов и признаков обоих родителей. Таким образом, половое размножение (в отличие от бесполого) приводит к появлению разнообразного потомства. Это повышает возможность организмов приспосабливаться к меняющимся условиям среды, что имеет первостепенное значение в эволюции живой природы.


Различают два типа полового процесса — конъюгацию и копуляцию. При конъюгации происходит слияние содержимого двух неспециализированных клеток (у некоторых водорослей и грибов) или обмен генетическим материалом меязду особями (у некоторых бактерий и инфузорий). Причем во втором случае не происходит увеличения количества особей. Однако за счет обмена и перекомбинации генетического материала обеспечивается повышение наследственной изменчивости организмов.

Копуляция (гаметогамия) — слияние половых клеток с образованием зиготы. При этом гаплоидные ядра гамет образуют диплоидное ядро зиготы.

Строение половых клеток. У большинства видов живых организмов формируется два типа половых клеток, отличающихся по строению и физиологическим свойствам — мужские (подвижные сперматозоиды или неподвижные с п е р м и и) и женские (яйцеклетки).

Сперматозоиды человека и многих животных имеют головку, шейку, среднюю часть и длинный жгутик (хвост), служащий для активного передвижения (рис. 79). Головка содержит гаплоидное ядро и незначительное количество цитоплазмы. На переднем конце головки расположена акр о сома, представляющая собой видоизмененный аппарат Гольджи. В акросоме содержатся ферменты, растворяющие оболочки яйцеклетки при оплодотворении. В шейке располагаются две центриоли, а в средней части — митохондрии, которые генерируют энергию, необходимую для движения жгутика. В хвосте находится подвижная осевая нить жгутика, построенная из микротрубочек.

>

Сперматозоиды могут длительное время сохранять свою жизнеспособность вне организма при замораживании. Это свойство широко применяется в сельском хозяйстве, в частности при разведении крупного рогатого скота методом искусственного осеменения. Сперму элитных пород животных собирают и хранят в жидком азоте, а после размораживания используют для получения высокопродуктивного потомства.

Яйцеклетки чаще всего неподвижны и имеют сферическую форму (рис. 80). Яйцеклетка содержит ядро и цитоплазму с набором различных органоидов и запасом питательных веществ для развития зародыша. Поэтому яйцеклетки, как правило, намного крупнее сперматозоидов и соматических клеток. Например, диаметр яйцеклеток человека достигает 200 мкм, в то время как длина сперматозоидов — около 60 мкм. Очень крупные размеры имеют яйцеклетки животных, эмбриональное развитие которых происходит вне тела матери, — птиц, рептилий, амфибий, рыб и др. Так, у курицы диаметр яйцеклетки (яйца без белковой оболочки) более 30 мм, у некоторых акул — 50—70 мм, а у страуса — 80 мм.

Процесс образования половых клеток называется

Яйцеклетки покрыты оболочками. По происхождению оболочки делят на первичные, вторичные и третичные. Первичная оболочка яйцеклетки является производной цитоплазмы и называется желточной.


а характерна для яйцеклеток всех животных. Вторичные оболочки образуются за счет деятельности клеток, питающих яйцеклетку. Они характерны, например, для членистоногих (хитиновая оболочка). Третичные оболочки возникают в результате деятельности желез половых путей. К третичным относятся скорлуповая, подскорлуповая и белковая оболочки яиц птиц и пресмыкающихся, студенистая оболочка яйцеклеток земноводных. Оболочки яйцеклеток выполняют защитные функции и обеспечивают обмен веществ с окружающей средой.

Гаметогенез — это процесс образования и развития гамет. У растений, некоторых водорослей и грибов формирование гамет происходит в специальных органах. Например, у споровых растений женские гаметы образуются в архе-гониях, мужские — в антеридиях. У большинства животных гаметогенез протекает в половых железах.

В природе существует немало видов, у которых один и тот же организм может образовывать как мужские, так и женские половые клетки. Такие организмы называются гермафродитами (в греческой мифологии Гермафродитос — обоеполое существо, дитя богов Гермеса и Афродиты). Гермафродитизм распространен среди беспозвоночных животных (кишечнополостных, плоских и кольчатых червей, моллюсков) и у растений.

Гермафродитизм развивался как приспособление к сидячему, малоподвижному или паразитическому образу жизни. Одним из его преимуществ является возможность самооплодотворения при наличии только одной особи.


нако у большинства гермафродитных видов происходит перекрестное оплодотворение между разными особями, поскольку имеются механизмы, препятствующие самооплодотворению. Например, перекрестное оплодотворение у морских ракообразных и некоторых моллюсков обеспечивается неодновременным созреванием мужских и женских гамет. У ресничных и дождевых червей половой аппарат устроен таким образом, что поступление сперматозоидов в женские органы той же особи становится невозможным.

Образование половых клеток у млекопитающих. Процесс формирования мужских половых клеток называется сперматогенезом, женских — оогенезом.

Сперматогенез происходит в мужских половых железах — семенниках. Этот процесс подразделяют на четыре периода (рис. 81).

1. В период размножения диплоидные предшественники мужских гамет сперматогонии — многократно делятся митозом, что ведет к значительному увеличению их количества. У самцов млекопитающих (в том числе и у человека) этот процесс начинается с периода полового созревания и протекает до глубокой старости.

Процесс образования половых клеток называется

2.  В период роста деление сперматогониев прекращается, и они начинают расти (при этом размеры увеличиваются незначительно) — образуются спер-матоциты первого порядка.


3.  В период созревания сперматоциты первого порядка делятся мейозом. После первого деления мейоза из каждого сперматоцита первого порядка образуются два гаплоидных сперматоцита второго порядка, после второго — четыре гаплоидные сперматиды.

4.  В период формирования сперматиды преобразуются в сперматозоиды, при этом меняется форма клетки, образуются жгутик, акросома и др.

Продолжительность сперматогенеза у человека составляет около 75 суток. В семенниках (яичках) формируется огромное количество сперматозоидов, например у человека в 1 мл семенной жидкости их содержится до 100 млн.

Оогенез протекает в женских половых железах — яичниках — и начинается еще до рождения. В процессе формирования яйцеклеток выделяют три периода (см. рис. 81).

1.  В период размножения диплоидные предшественники яйцеклеток о о го нии — многократно делятся митотически. У млекопитающих этот процесс происходит в эмбриональном периоде (до рождения). Количество оогониев в яичниках значительно возрастает, а затем они сохраняются без изменения до наступления половой зрелости.

2.  С наступлением половой зрелости отдельные оогонии периодически вступают в период роста, который может продолжаться несколько месяцев. За это время их объем значительно увеличивается за счет поступления веществ из окружающих фолликулярных клеток и крови. Так образуются ооциты первого порядка.


3.  Периодически ооциты первого порядка вступают в мейоз. Это — период созревания. В процессе мейоза образуются разные по величине дочерние клетки. После первого мейотического деления образуется крупная гаплоидная клетка — ооцит второго порядка — и маленькая, называемая первичным полярным тельцем. Происходит овуляция — ооцит второго порядка выходит из яичника в брюшную полость. Затем он попадает в маточную трубу, где совершает второе мейотическое деление, образуя крупную яйцеклетку и мелкое вторичное полярное тельце. Первичное полярное тельце, как правило, тоже делится надвое. Все полярные тельца впоследствии погибают и разрушаются.

Таким образом, в отличие от сперматогенеза, где в ходе мейоза образуются четыре равноценные гаплоидные клетки, при оогенезе развивается одна крупная яйцеклетка и три небольших полярных тельца. Биологический смысл неравномерного деления заключается в сохранении в яйцеклетке максимального количества питательных веществ, необходимых для будущего зародыша.

Источник: botana.biz

Фаза размножения

Характеризуется многократными митотическими делениями клеток стенки семенника или яичника, приводящими к образованию многочисленных сперматогоний и оогоний. Эти клетки, как и все клетки тела, диплоидны. Фаза размножения у мужчин начинается с наступлением половой зрелости и продолжается постоянно в течение почти всей жизни. В женском организме размножение оогоний начинается в эмбриогенезе и завершается к третьему году жизни.

Фаза роста

Сопровождается увеличением объема цитоплазмы клеток, накоплением ряда веществ, необходимых для дальнейших делений, репликацией ДНК и удвоением хромосом. В фазе роста клетки получают название сперматоцитов I порядка и ооцитов I порядка. Фаза роста более выражена в оогенезе, поскольку ооциты I порядка накапливают значительные количества питательных веществ.

Фаза созревания

Характеризуется мейозом. При сперматогенезе в результате I мейотического деления образуются два одинаковых сперматоцита II порядка, каждый из которых после второго деления мейоза формирует по две сперматиды.

При оогенезе профаза первого мейотического деления осуществляется еще в эмбриональном периоде, а остальные события мейоза продолжаются после полового созревания организма. Каждый месяц в одном из яичников половозрелой женщины созревает одна яйцеклетка. При этом завершается первое деление мейоза, образуются крупный ооцит II порядка и первое полярное (направительное) тельце, которые вступают во второе деление мейоза. На стадии метафазы второго мейотического деления ооцит II порядка овулирует — выходит из яичника в брюшную полость, откуда попадает в яйцевод. Дальнейшее созревание его возможно лишь после слияния со сперматозоидом. Если оплодотворения не происходит, ооцит II порядка погибает и выводится из организма. В случае оплодотворения он завершает второе мейотическое деление, образуя зрелую яйцеклетку — оотиду — и второе полярное тельце. Полярные тельца никакой роли в оогенезе не играют и, в конце концов, погибают. Таким образом, в результате фазы созревания из каждой диплоидной клетки формируются гаплоидные клетки: при сперматогенезе — четыре сперматиды, при оогенезе — одна оотида и три полярных тельца.

Источник: jbio.ru

§35. Половое размножение. Образование половых клеток
Решебник "Биология 10"

 


 


 

1. Как называются органы, в которых осуществляется образование женских и мужских гамет у споровых растений? У животных?

Яичники, антеридии, спорангии, семенники, архегонии.

У споровых растений женские гаметы образуются в архегониях, а мужские – в антеридиях.

У животных женские гаметы формируются в яичниках, а мужские – в семенниках.

 

2. Как строение сперматозоида и яйцеклетки связано с функциями, выполняемыми этими клетками?

Сперматозоиды и яйцеклетки – половые клетки, посредством которых осуществляется передача наследственной информации от одного поколения другому. Выполнение этой функции обусловлено наличием ядра с гаплоидным набором хромосом как в мужских, так и в женских гаметах. При слиянии сперматозоида и яйцеклетки образуется диплоидная зигота, из которой развивается организм, унаследовавший уникальную комбинацию генов и признаков обоих родителей.

Сперматозоиды – подвижные половые клетки. В связи с этим они имеют обтекаемую форму и длинный жгутик (хвост), служащий для активного передвижения. Сперматозоид содержит небольшое количество цитоплазмы с минимальным набором органоидов. На переднем конце головки расположена акросома, обеспечивающая растворение оболочек яйцеклетки при оплодотворении. В шейке располагаются две центриоли, одна из которых служит центром организации микротрубочек, образующих подвижную осевую нить жгутика. Митохондрии, расположенные в средней части сперматозоида, генерируют энергию, необходимую для движения жгутика.

Яйцеклетки чаще всего неподвижны. Они содержат запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша. Поэтому яйцеклетки, как правило, намного крупнее сперматозоидов и покрыты несколькими защитными оболочками.

 

3. Сперматозоиды практически не содержат цитоплазмы и питательных веществ, однако им необходимо большое количество энергии для движения. Как вы думаете, откуда берётся эта энергия?

Энергию для движения жгутика сперматозоида (в виде АТФ) непосредственно поставляют митохондрии, локализованные в средней части сперматозоида. Однако исходным источником энергии, за счёт которого происходит синтез АТФ в митохондриях, служат питательные вещества (прежде всего – фруктоза), содержащиеся в семенной жидкости. Эти вещества выделяются семенными пузырьками, предстательной железой и некоторыми другими органами мужской половой системы.

 

4. Какое максимальное количество яйцеклеток и вторичных полярных телец может сформироваться у кошки из четырёх ооцитов первого порядка?

У млекопитающих в результате мейотического деления ооцита первого порядка образуется одна яйцеклетка и три вторичных полярных тельца. Следовательно, из четырёх ооцитов первого порядка может сформироваться четыре яйцеклетки и двенадцать вторичных полярных телец.

 

5. Какие процессы, происходящие в ходе оогенеза, обеспечивают накопление в яйцеклетках большого количества питательных веществ?

В период роста происходит значительное увеличение объёма первичных половых клеток (оогониев) за счёт поступления в них питательных веществ из окружающих фолликулярных клеток и крови. Так образуются ооциты первого порядка.

В результате последующего мейоза (период созревания) образуются разные по величине дочерние клетки: одна крупная яйцеклетка и три небольших полярных тельца, которые впоследствии погибают и разрушаются. Биологический смысл такого неравномерного деления заключается в сохранении в яйцеклетке максимального количества питательных веществ, необходимых для развития будущего зародыша.

 

6. Каков биологический смысл образования при оогенезе полярных телец?

Формирование полярных телец, содержащих незначительное количество цитоплазмы, необходимо для осуществления мейоза при сохранении максимального запаса питательных веществ в яйцеклетке. Проще говоря, полярные тельца образуются с целью отделения (удаления) «избыточной» генетической информации.

 

7. Сравните процессы сперматогенеза и оогенеза, укажите черты сходства и различия.

Сходство:

● Представляют собой процессы гаметогенеза – образования и развития половых клеток (гамет), подразделяются на несколько периодов, протекающих сходным образом.

● Первый этап – период размножения. Диплоидные предшественники гамет многократно делятся митозом, в результате чего их количество значительно возрастает.

● Второй этап – период роста. Сперматогонии (оогонии) увеличиваются в размерах и становятся сперматоцитами (ооцитами) первого порядка.

● Третий этап – период созревания. Происходит мейоз, в результате которого из каждого сперматоцита (ооцита) первого порядка, содержащего набор 2n4c, образуются четыре гаплоидных дочерних клетки (набор 1n1c).

Различия:

● В результате сперматогенеза образуются подвижные мужские половые клетки – сперматозоиды, в результате оогенеза – неподвижные женские гаметы – яйцеклетки. Обычно сперматозоидов в мужском организме формируется во много раз больше, чем яйцеклеток в женском.

● В сперматогенезе за периодом созревания следует период формирования сперматозоидов, в оогенезе период формирования отсутствует. Таким образом, сперматогенез включает четыре периода, а оогенез – три.

● Сперматогенез у самцов млекопитающих начинается с периода полового созревания. Оогенез у самок млекопитающих начинается ещё до рождения.

● В период роста сперматогонии увеличиваются в размерах незначительно, а размер оогониев увеличивается существенно.

● В ходе сперматогенеза мейоз приводит к образованию из одного сперматоцита первого порядка четырёх одинаковых дочерних клеток – сперматид. В ходе оогенеза происходит неравномерное мейотическое деление ооцита первого порядка, в результате чего формируется одна крупная клетка с запасом питательных веществ (яйцеклетка) и три мелких полярных тельца.

…и (или) другие существенные признаки.

 

8. В яичниках 22-летней женщины со стабильным 28-дневным репродуктивным циклом содержится 42 тысячи фолликулов. Большинство из них очень мелкие, и лишь 299 имеют диаметр свыше 100 мкм. Кроме того, в яичниках есть 5 жёлтых тел и 112 рубцов, оставшихся от них. В каком возрасте у этой женщины произошла первая овуляция? В каком возрасте у неё, вероятнее всего, прекратится образование яйцеклеток?

● Из 42 тысяч фолликулов только 299 имеют диаметр свыше 100 мкм, т.е. содержат ооциты первого порядка. Остальные фолликулы содержат оогонии (не прошедшие период роста) и впоследствии подвергнутся дегенерации.

● При стабильном 28-дневном репродуктивном цикле в год происходит 365 : 28 = 13,035 ≈ 13 овуляций. Общее количество жёлтых тел и рубцов, оставшихся от них, равно 5 + 112 = 117. Следовательно, первая овуляция, скорее всего, произошла 117 : 13 = 9 лет тому назад. Сейчас женщине 22 года, значит, овуляции у неё начались в 22 – 9 = 13 лет.

● Запаса ооцитов первого порядка может хватить на 299 : 13 = 23 года. Таким образом, образование яйцеклеток, вероятнее всего, прекратится в 22 + 23 = 45 лет.

Ответ: первая овуляция произошла в 13 лет; образование яйцеклеток, вероятнее всего, прекратится в 45 лет.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 


Источник: dashkov.by


Adblock
detector