каковы функции мужской и женской половых клетокПоловые клетки человека, именуемые иногда гаметами, являются одним из направлений дифференцировки клеток. Специализированы они на выполнении исключительно репродуктивной функции, что полностью обуславливает их строение. Рассмотрим данные клетки детально, и подробно расскажем о том, каковы функции мужской и женской половых клеток.

Особенности строения гамет

Половые клетки, в сравнении с обычными, соматическими, имеют множество отличий. Самым главным из таковых является гаплоидный набор хромосом, который располагается непосредственно в ядрах самих половых клеток. Это обеспечивает воспроизведение в зиготе типичного для организма диплоидного набора хромосом, т.е. половина от матери, половина от отца.


Также гаметы отличаются от других клеток необычным соотношением ядра и цитоплазмы. При этом у сперматозоидов оно выше, чем у яйцеклеток. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что у спермиев количество цитоплазмы мало, по сравнению с яйцеклеткой, которая содержит большое количество ее с питательными веществами для развития зародыша.

Кроме того, в отличие от соматических клеток, половые клетки характеризуются низким уровнем обменных процессов.

Какие функции выполняют мужские половые клетки?

Главной и, пожалуй, единственной функцией сперматозоидов, является репродуктивная. Спермии, сливаясь с яйцеклеткой, представляют им свой гаплоидный набор хромосом, который необходим для развития зародыша.

функции мужской и женской половых клетокТакже можно сказать, что именно мужская половая клетка обуславливает пол будущего малыша.

Источник: womanadvice.ru

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.


ловка 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

iv>

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.

Источник: NatWorld.info

По строению половые клетки сходны с соматическими (телесными) клетками. Они также состоят из ядра и цитоплазмы, построенной из органелл и включений.

Отличительные свойства зрелых гаметоцитов — низкий уровень процессов ассимиляции и диссимиляции, неспособность к делению, содержание в ядрах гаплоидного (половины) числа хромосом.

Строение половых клеток самцов. Половые клетки самцов (спермии) у всех позвоночных имеют жгутиковую форму (рис. 34). Образуются они в половых железах самцов (семенниках) в большом количестве. Так, в одной порции выделенного семени (эякулята) у лошади, собаки и других животных содержатся десятки миллионов и даже миллиарды спермиев.

Спермии сельскохозяйственных животных обладают подвижностью, на их форме отражается двигательная активность клетки. Как размер, так и форма спермиев у


Строение и функции половых клеток
Рис. 34. Спермии домашних животных:

1 — жеребца; 2 — осла; 3 — быка; 4 — барана; 5 — козла; 6 — хряка; 7 — кобеля; 8 — кота. Под 2, 3, 6 — вид головки в профиль.

Строение и функции половых клеток
Рис. 35. Схема строения спермиев млекопитающих, на которой изображены структуры, выявляемые с помощью электронного микроскопа, и указаны выполняемые ими функции.

разных животных сильно варьируют. Строение этих клеток обусловлено их функцией (оплодотворение половой клетки самки), поэтому они состоят из головки, шейки и хвостового отдела (рис. 35). Большую часть головки занимает плотное, богатое нуклеопротеидами ядро, в нем локализуется наследственный материал (мужской набор плотно упакованных хромосом). Спермин гетерогенны, так как в их ядрах содержатся разные типы половых хромосом. Половина спермиев имеет Х-хромосому, другая половина — У-хромосому. Половые хромосомы несут генетическую информацию, определяющую половые признаки самца. От остальных хромосом (аутосом) они отличаются большим содержанием гетерохроматина, размером и строением.

>

Передний край головки спермия покрыт цитоплазматическим чехликом, или акросомой, которая образуется в результате сложной перестройки комплекса Гольджи. В акросоме находятся ферменты. Под их влиянием при оплодотворении яйцеклетки разрушаются гликозаминогликаны (мукополисахариды), склеивающие клетки вторичной оболочки. Нарушение целостности вторичной оболочки необходимо при проникновении спермия в яйцеклетку. Акросома играет существенную роль в стимуляции яйцеклетки к дальнейшему развитию. Снаружи головка спермия покрыта плазмолеммой. Электронно-микроскопическими методами в ней найдены фибриллы, придающие ей механическую прочность. Не прерываясь, плазмолемма с головки спермия переходит на шейку, а затем хвостовой отдел.

За головкой расположена шейка, состоящая из двух центриолей: проксимальной и дистальной. Первая при оплодотворении вносится в цитоплазму яйцеклетки, обусловливая ее деление. Вторая также имеет две части: переднюю и заднюю. От передней начинается осевая нить хвостика, поэтому ее относят к аппарату движения спермия. Задняя часть дистальной центриоли имеет форму кольца и находится на границе начальной и главной частей хвостового отдела спермия.


Хвостовой отдел состоит из начальной, главной и концевой частей. В центре всего хвостового отдела проходит осевая нить. Построенная из микротрубочек, содержащих белок тубулин, она по строению сходна с мерцательными ресничками эпителиальных клеток. В начальной части хвостика сосредоточена основная масса цитоплазмы спермия. Здесь много митохондрий, которые выстраиваются по спирали вокруг осевой нити (рис. 36). Цитоплазма богата гликогеном, фосфолипидами; ферменты сукцинатдегидрогеназа (СДГ), аденозинтрифосфатаза и другие характеризуются высокой активностью. Осевая нить главной части хвостика одета узким слоем цитоплазмы, лишенной органелл и включений. Снаружи расположена плазмолемма.

Концевая часть хвостового отдела состоит только из осевой нити и плазмолеммы.

Таким образом, в жгутиковых спермиях позвоночных последовательно расположены структуры, несущие генетическую, метаболическую, двигательную функции (см. рис. 35). При оплодотворении спермии вносит в яйцеклетку отцовский генетический материал и центросому (последняя отсутствует в яйцеклетке), необходимую при делении зиготы (оплодотворенной яйцеклетки). Спермий обеспечивает встречу и создает необходимые условия для внедрения его в яйцеклетку. Спермин способны к движению в направлении яйцеклетки (хемотаксис) и против тока жидкости (реотаксис). Они обладают минимальным запасом питательных веществ, которые очень быстро расходуются при движении клетки. Если не произойдет слияния спермия с яйцеклеткой, то в половых путях самки он обычно погибает через 24 — 36 ч.

В искусственных условиях можно продлить жизнь мужских половых клеток до нескольких лет, применив глубокое охлаждение, полностью снижающее обмен веществ клетки. Это свойство спермиев широко используется в настоящее время при


Строение и функции половых клеток
Рис. 36. Электронно-микроскопическое строение спермия:

1 — головка; 2 — шейка; 3 — осевая нить; 4 — митохондрии в связующем отделе; 5 — плазмолемма.

искусственном осеменении, при создании «банков» спермы наиболее ценных пород сельскохозяйственных животных, а также редких и исчезающих видов диких животных.

Способность оплодотворить яйцеклетку спермии приобретают в концевом отделе придатка семенника, куда они поступают в виде плотной массы. Здесь, покрываясь тонкой липидно-белковой оболочкой, спермии получают одинаковый электрический заряд и отталкиваются друг от друга. В присутствии двух- и трехвалентных металлов и кислот спермии теряют электрический заряд, склеиваются и становятся неспособными к оплодотворению. Губительна влияют на спермии хинин, алкоголь, никотин и другие наркотические вещества.

Строение половых клеток самок (яйцеклеток). По сравнению со спермиями яйцеклетки, или овоциты, образуются в значительно меньшем количестве, поэтому на одну женскую половую клетку приходится множество мужских (рис. 37).


Размер яйцеклетки у одного и того же животного превышает размер спермия во много раз. Диаметр овоцитов может варьировать от 100 мкм до нескольких миллиметров, что обусловлено количеством желтка (включение цитоплазмы), необходимого питательного материала для развития зародыша.

Яйцеклетки позвоночных овальной формы, неподвижны, состоят из ядра и цитоплазмы. Шаровидной формы и большого размера ядро построено, как и у соматической клетки, из хроматина, ядрышка, кариолимфы и кариолеммы. Ядро содержит гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Яйцеклетки млекопитающих относят к гомогаметным, так как в их ядре имеется только Х-хромосома. Ядрышко крупное. Его размер и строение свидетельствуют об интенсивном синтезе рибосом и РНК.

Строение и функции половых клеток
Рис. 37. Яйцеклетка млекопитающих

1 — яйцо; 2 — ядрышко; 3 — цитоплазма; 4 — первичная оболочка; 5 — вторичная оболочка.

Для цитоплазмы характерна относительно высокая степень базофилии, обладающей сродством с РНК. В ней содержатся свободные рибосомы, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, мультивезикулярные тельца, желток. В образовании последнего активное участие принимают эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи. Желток, являясь цитоплазматическим включением, имеет вид гранул, 00шаров и пластин; состоит из протеинов, углеводов, фосфолипидов.


Овоциты обладают полярностью. Это объясняется неравномерным расположением желтка и других цитоплазматических структур, в связи с чем в овоците различают два полюса: апикальный и базальный.

Периферический слой цитоплазмы яйцеклетки называют кортикальным слоем (cortex — кора). Он лишен полностью желтка, содержит множество митохондрий. Функции у этого слоя — перенос питательных веществ и участие в развитии зародыша на самых ранних стадиях эмбриогенеза.

Яйцеклетки покрыты оболочками. Различают первичную, вторичную и третичную оболочки. Первичная оболочка — это плазмолемма, поэтому она присутствует всегда. Вторичная оболочка является производной фолликулярных клеток яичника. Она состоит из фолликулярных клеток и выполняет трофическую, защитную функции, препятствует полиспермии (оплодотворение яйцеклетки многими спермиями) и особенно хорошо развита у млекопитающих. Третичная оболочка овоцита формируется из материала, секретируемого клетками яйцевода. Она играет защитную, а также трофическую функции и развита у пресмыкающихся и птиц. Третичными оболочками яйцеклетки птиц являются белок, подскорлуповая и скорлуповая оболочки яйца.

Таким образом, яйцеклетки в связи с выполняемыми ими функциями обладают рядом морфологических особенностей: наличием запаса питательного материала (желтка), кортикального слоя, специальных оболочек, полярностью, генетической однородностью (Х-хромосомой).

Классификация яйцеклеток. Усложнение эмбриогенеза в ряду хордовых незначительно сказалось на строении половых клеток самцов, тогда как в яйцеклетках наблюдается постепенное нарастание содержания питательных веществ (желтка). По количеству желтка различают яйцеклетки с малым количеством желтка — олиголецитальные (oligos — мало, lecytos — желток), со средним количеством — мезолецитальные (mesos — средний) и с большим количеством желтка — полилецитальные (роly — много).

По месту расположения желтка в цитоплазме различают яйцеклетки с равномерным распределением желтка — изолецитальные, или гомолецитальные (isos, homos — одинаковый, сходный), и с локализацией желтка у одного полюса — телолецитальные (telos — край, конец). Олиголецитальные и изолецитальные яйцеклетки у ланцетника и млекопитающих. Если у ланцетника это связано с наличием в их развитии личиночной стадии (личинка сама для себя добывает питательный материал), то у млекопитающих — в связи с внутриутробным развитием. Мезолецитальные и телолецитальные яйцеклетки — у амфибий, некоторых рыб, а полилецитальные и телолецитальные — у многих рыб, пресмыкающихся, птиц и яйцекладущих млекопитающих.

Строение и функции половых клеток

Отзывов (0)

Добавить отзыв

Источник: HistologyBook.ru

Рубрики

Источник: kaz-ekzams.ru

Особенности полового размножения

В природе существует несколько способов воспроизведения себе подобных. Самым прогрессивным из них является половой. Его суть заключается в комбинировании генетического материала двух организмов. В большинстве случаев это происходит путем соединения генетического материала половых клеток — гамет. Это имеет важно приспособительное значение, поскольку новый организм приобретает новые признаки, которые он получает от двух исходных.

Отличие соматических и половых клеток

Все клетки можно объединить в две группы, в зависимости от особенностей и выполняемых функций. Основу любого организма составляют соматические. В переводе с греческого «сома» означает «тело». Эти клетки содержат всю информацию о признаках организма, кроме пола. Они формируют ткани внутренней среды, а также нервную и покровную.

Гаметы — это половые, или репродуктивные клетки. Они содержат гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Это имеет важное биологическое значение. Дело в том, что хромосомный набор организма — диплоидный. Образуется он при объединении двух гамет. Только в этом случае возможно нормальное развитие и функционирование дочерней особи.

Виды гамет

Половые клетки растений и животных имеют свои характерные особенности. Так, водоросли переходят к половому процессу только при наступлении неблагоприятных условий. Подвижные гаметы выходят в воду, где попарно сливаются с образованием зиготы. В таком состоянии водоросль переносит как засуху, так и замерзание.

Высшие споровые растения также формируют гаметы. Они неподвижны, поэтому обязательным условием оплодотворения является наличие воды. У семенных растений процессу слияния гамет предшествует опыление. Так называется перенос пыльцевых зерен (спермиев) с тычинки на рыльце пестика. Он осуществляется с помощью ветра, воды, насекомых или человека.

В процессе оплодотворения у представителей этой систематической группы принимает участие два спермия. Поэтому оплодотворение семенных растений называется двойным. Один спермий соединяется с яйцеклеткой, образуя зародыш, а другой — с центральной, зародышевой. В этом случае формируется эндосперм. Так называется запасное питательное вещество семени, за счет которого развивается зародыш.

Яйцеклетка

Женские половые клетки животных неподвижны. Они имеют округлую форму и значительно большие размеры — до 0,1 мм. Для сравнения отметим, что мужские половые клетки имеют величину всего 55 мкм (голова и жгутик вместе).

Женская гамета — это основа будущего организма. Поэтому ее цитоплазма богата питательными веществами в виде желточных включений, которые равномерно распределены в клетке. Снаружи яйцеклетка покрыта тремя оболочками: желточной, прозрачной и внешней. Последняя состоит из фолликулярных клеток, которые выполняют функцию защиты и питания.

Сперматозоиды

Мужские гаметы — это очень мелкие подвижные клетки продолговатой формы. Их основными частями являются головка, шейка и хвост. Каждая из них выполняет определенные функции. В головке содержится ядро с гаплоидным хромосомным набором, окруженным тонким слоем цитоплазмы. Здесь же расположена акросома, или апикальное тельце. Эта структура способна выделять особый фермент, растворяющий оболочки яйцеклетки. В шейке находится большое количество центриолей и митохондрий. Они вырабатывают энергию, необходимую для движения хвоста.

Как происходит процесс оплодотворения

У животных слияние гамет может происходить двумя способами. Если оплодотворение осуществляется вне женского организма, оно называется наружным. Чаще всего такой тип характерен для обитателей водоемов: лягушек, моллюсков, большинства рыб. При этом половые клетки оказываются в окружающей среде. Здесь вероятность их развития заметно снижается. Поэтому самка одновременно выделяет в воду до нескольких тысяч яйцеклеток.

У животных, которые обитают на суше, преобладает внутреннее оплодотворение. Оно происходит в женских половых органах. Поэтому гаметы более защищены. У крупных видов потомство в основном немногочисленное, а забота о нем ярко выражена. У мелких видов все наоборот. К примеру, полевые мыши становятся половозрелыми уже в возрасте двух месяцев, размножаются до четырех раз в год, производя на свет при каждом окоте около 10 особей.

Итак, гаметы — это половые клетки. Их особенностью является гаплоидный набор хромосом. Гаметы растений являются неподвижными, поэтому оплодотворение происходит с помощью воды, ветра, насекомых или человека. Сперматозоиды животных подвижны, а яйцеклетка содержит значительный запас питательных веществ, поскольку является основой будущего организма.

Источник: www.syl.ru