Отличия между мужскими и женскими половыми клетками

Мужские гаметы содержатся в сперме и называются сперматозоидами (спермиями у растений), женские гаметы представляют собой яйцеклетки. Семенные растения содержат мужские половые клетки в пыльце, которая в последствии производит гаметофит. Женские половые клетки содержатся внутри завязи пестика. Что касается животных, то у них половые клетки производятся в специализированных органах – гонадах. Сперматозоиды отличаются тем, что обладают подвижностью, имеют вырост, представляющий собой небольшой хвостик. Его называют жгутиком. Яйцеклетки, в свою очередь имеют больший размер и не могут двигаться.

Любая из гамет образуется посредством деления. Этот процесс включает в себя два этапа и в результате дает четыре дочерние клетки, обладающие гаплоидным набором хромосом.

Как уже отмечалось ранее половые клетки имеют различия, но они заключаются не только в размере и подвижности. В критерии дифференцировки могут входить:

  • размер (женские гаметы в большинстве случаев больше по размеру, чем мужские половые клетки);
  • форма (зависит от видовой принадлежности организма);
  • содержание питательных веществ (в яйцеклетках увеличено);
  • тип развития и созревания (отличаются последней стадией).

Сперматозоиды имеют весь набор клеточных органелл. Головка сперматозоида практически полностью заполнена ядром. В головке сперматозиодов располагается акросома. На границе шейки и головки располагается центриоль.

Яйцеклетка является крупной клеткой с большим запасом питательных веществ. Они выполняют следующие функции: обеспечивает биосинтез белка необходимыми компонентами; регулируют процесс роста яйцеклетки; питают зародыш в эмбриональном периоде. По количеству желтка в яйцеклетке она может быть алецитальной, т. е. содержащей ничтожно малое количество желтка, поли-, мезо- или олиголецитальной. Человеческая яйцеклетка относится к алецитальным. Это обусловлено тем, что человеческий зародыш очень быстро переходит от гистиотрофного типа питания к гематотрофному. Также человеческая яйцеклетка по распределению желтка является изолецитальной: при ничтожно малом количестве желтка он равномерно располагается в клетке, поэтому ядро оказывается примерно в центре.

Например, у некоторых видов водорослей мужские и женские половые клетки практически идентичны, а также обладают одинаковой степенью подвижности. Объединения гамет такого типа называется изогамией.

Если же гаметы отличаются по вышеописанным критериям, то их слияние называют анизогамия, гетерогамия. Некоторые виды высших растений и водорослей проявляют особый тип анизогамии. Он называется оогамией. При таком типе слияния гамет женская гамета неподвижна, обладает значительно большим размером, чем мужская. Из данного правила возможны исключения.

Сущность процесса образования гамет


Формирование мужских половых клеток определяют, как сперматогенез, а женских – овогенез. Несмотря на большое количество различий между сперматозоидом и яйцеклеткой, как половыми гонадами, процессы их формирования достаточно сходны. Данные процессы объединяет общность четырех стадий:

  1. период размножения с образованием первичных овоцитов и спермацитов;
  2. период роста данных клеток заключается в интенсивном накоплении массы цитоплазмы и питательных веществ внутри нее, удвоении ДНК. На данной стадии клетки называются овоцитом и спермацитом второго порядка;
  3. период созревания гамет данного типа характеризуется образованием клеток с гаплоидным набором хромосом в результате мейоза (редукционного) деления;
  4. период формирования зрелых гамет характеризуется образованием оболочек для яйцеклеток, и подвижности для сперматозоида.

Центральным событием гаметогенеза считают оригинальную форму деления клеток – мейоз. Он состоит из двух делений, сменяющих друг друга практически моментально. Это происходит в периоде созревания. Удвоение ДНК этих клеток происходит один раз в период роста клетки.

Наиболее сложной фазой мейоза признают Профазу I. Она проходит в 5 стадий:


  1. лептотена – хромосомы длинные и слабо спирализованные;
  2. зиготена – происходит сближение хромосом (конъюгация);
  3. пахитена – гомологичные хромосомы объединяются в биваленты в соответствии с гаплоидным набором хромосом. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. В это же время происходит кроссинговер;
  4. диплотена – стадия отталкивания гомологичных хромосом друг от друга;
  5. диакинез – стадия максимальной спирализации хромосом, их утолщения и укорочения.

После диакенеза ядерная оболочка растворяется и формируется веретено деления. Далее в метафазе биваленты располагаются по экватору. К ним крепятся нити веретена деления. Что касается анафазы, то к полюсам расходятся целые пары бивалентов. в этом заключается главное отличие мейотического деления от митотического. Завершающая стадия мейоза называется телофаза I.

Тем самым, подводя итог всему вышесказанному, можно делать вывод о том, что первое мейотическое деление отличается независимым расхождением бивалентов к полюсам. В каждой дочерней клетки содержится гаплоидный набор хромосом, но ДНК остается не удвоенным. Второе (эквационное) деление мейоза протекает по типу митоза.

Процесс созревания гамет относят к фундаментальным физиологическим механизмам, обеспечивающим реализацию такого свойства живого, как размножение. При этом достаточно важно понимать, систему становления половых клеток, как целостный, регулируемый процесс.

Источник: spravochnick.ru

Что такое гаметы?

iv>

Гаметы — это репродуктивные клетки (половые клетки), которые объединяются во время полового размножения, чтобы сформировать новую клетку, называемую зиготой. Мужские гаметы — сперма, а женские гаметы — яйцеклетки. У семенных растений, пыльца является мужской спермой, производящей гаметофит. Женские гаметы (яйцеклетки) содержатся внутри завязи растения. У животных гаметы производятся в мужских и женских гонадах. Сперматозоиды подвижны и имеют длинный хвостообразный вырост, называемый жгутиком. Однако яйцеклетки не подвижны и относительно велики по сравнению с мужской гаметой.

Образование гамет

Гаметы образуются посредством клеточного деления, называемого мейозом. Этот процесс двухэтапного деления производит четыре дочерние клетки, которые являются гаплоидными. Гаплоидные клетки содержат только один набор хромосом. Когда гаплоидные мужские и женские гаметы объединяются в процесс, называемом оплодотворением, они образуют зиготу. Зигота диплоидна и содержит два набора хромосом.

Типы гамет

Одни мужские и женские гаметы имеют одинаковый размер и форму, в то время как другие отличаются по размеру и форме. У некоторых видов водорослей и грибов мужские и женские половые клетки почти идентичны, и обычно одинаково подвижны. Объединение этих типов гамет известно как изогамия. В некоторых организмах гаметы имеют разные размеры и форму, и их слияние называют анизогамией или гетерогамией. Высшие растения, животные, а также некоторые виды водорослей и грибов проявляют особый тип анизогамии, называемой оогамия. При оогамии женская гамета не подвижна и намного больше, чем мужская гамета.

Гаметы и оплодотворения


Оплодотворение происходит, когда мужские и женские гаметы сливаются. У животных организмов объединение спермы и яйцеклетки происходит в фаллопиевых трубах женского репродуктивного тракта. Миллионы сперматозоидов высвобождаются во время полового акта, которые попадают из влагалища в фаллопиевы трубы.

Сперма специально приспособлена для оплодотворения яйцеклетки. Головная область имеет колпачковое покрытие, называемое акросом, которое содержит ферменты, помогающие клетке спермы проникать в половую железу (наружное покрытие мембраны яичных клеток). По достижении клеточной мембраны яйцеклетки сперматозоидная головка сливается с яйцеклеткой. Проникновение сквозь zona pellucida (оболочка вокруг мембраны яйцеклетки) вызывает выброс веществ, которые изменяют zona pellucida, и предотвращает оплодотворение яйцеклетки другими сперматозоидами. Этот процесс имеет решающее значение, поскольку оплодотворение несколькими клетками спермы или полиспермия вызывает зиготу с дополнительными хромосомами. Это явление смертельно для зиготы.

>

После оплодотворения два гаплоидных гамета становятся одной диплоидной клеткой или зиготой. У людей это означает, что зигота будет иметь 23 пары гомологичных хромосом в общей сложности 46 хромосом. Зигота продолжит деление посредством митоза и в конечном итоге созревать в полностью функционирующий организм. Пол будущего ребенка, определяется наследованием половых хромосом. Клетки спермы могут иметь один из двух типов половых хромосом — X или Y. Яйцеклетка имеет только один тип половых хромосом — Х. Если клетка спермы с Y-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет мужского пола (XY). Если клетка спермы с X-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет женского пола (XX).

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Вспомните!

Какой набор хромосом имеет зигота?

Для каких животных характерно наружное оплодотворение?

У каких организмов существует двойное оплодотворение?

Для осуществления полового размножения организму недостаточно просто сформировать половые клетки – гаметы, надо обеспечить возможность их встречи. Процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением их генетического материала, называют оплодотворением. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка – зигота, активация и дальнейшее развитие которой приводит к формированию нового организма. При слиянии половых клеток разных особей осуществляется перекрёстное оплодотворение, а при объединении гамет, продуцируемых одним организмом, – самооплодотворение.


Существует два основных типа оплодотворения – наружное (внешнее) и внутреннее.

Наружное оплодотворение. При наружном оплодотворении половые клетки сливаются вне организма самки. Например, рыбы мечут икру (яйцеклетки) и молоку (сперму) прямо в воду, где происходит наружное оплодотворение. Подобным образом осуществляется размножение у земноводных, многих моллюсков и некоторых червей. При наружном оплодотворении встреча яйцеклетки и сперматозоида зависит от самых разных факторов внешней среды, поэтому при таком типе оплодотворения организмы обычно образуют огромное количество половых клеток. Например, озёрная лягушка откладывает до 11 тыс. яиц, атлантическая сельдь вымётывает около 200 тыс. икринок, а рыба-луна – почти 30 млн.

Внутреннее оплодотворение. При внутреннем оплодотворении встреча гамет и их слияние происходит в половых путях самки. Благодаря согласованному поведению самца и самки и наличию специальных совокупительных органов мужские половые клетки поступают непосредственно в женский организм. Так происходит оплодотворение у всех наземных и некоторых водных животных. В этом случае вероятность успешного оплодотворения высока, поэтому половых клеток у таких особей гораздо меньше.


Количество половых клеток, которые образует организм, зависит также от степени заботы родителей о потомстве. Например, треска вымётывает 10 млн икринок и никогда не возвращается к месту кладки, африканская рыбка тиляпия, вынашивающая икру во рту, – не более 100 икринок, а млекопитающие, обладающие сложным родительским поведением, обеспечивающим заботу о потомстве, рождают всего одного или нескольких детёнышей.

У человека, как и у всех остальных млекопитающих, оплодотворение происходит в яйцеводах, по которым яйцеклетка движется по направлению к матке. Сперматозоиды преодолевают огромное расстояние до встречи с яйцеклеткой, и лишь один из них проникает в яйцеклетку. После проникновения сперматозоида яйцеклетка формирует на поверхности толстую оболочку, непроницаемую для остальных сперматозоидов.

Если оплодотворение произошло, яйцеклетка завершает своё мейотическое деление (§ 20) и два гаплоидных ядра сливаются в зиготе, объединяя генетический материал отцовского и материнского организмов. Образуется уникальная комбинация генетического материала нового организма.

Оплодотворённая яйцеклетка может развиваться в теле материнского организма, как это происходит у плацентарных млекопитающих, или во внешней среде, как у птиц и пресмыкающихся. Во втором случае она покрывается специальными защитными оболочками (яйца птиц и пресмыкающихся).


Одним из главных механизмов, который обеспечивает оплодотворение строго внутри вида, является соответствие числа и строения хромосом женских и мужских гамет, а также химическое сродство цитоплазмы яйцеклетки и ядра сперматозоида. Даже если чужеродные половые клетки и соединяются при оплодотворении, это, как правило, приводит к ненормальному развитию зародыша или к рождению стерильных гибридов, т. е. особей, неспособных к деторождению.

Двойное оплодотворение. Особый тип оплодотворения характерен для цветковых растений. Он был открыт в конце XIX в. русским учёным Сергеем Гавриловичем Навашиным и получил название двойного оплодотворения (рис. 67).

Во время опыления пыльца попадает на рыльце пестика. Пыльцевое зерно (мужской гаметофит) состоит всего из двух клеток. Генеративная клетка делится, образуя два неподвижных спермия, а вегетативная клетка, прорастая внутрь пестика, формирует пыльцевую трубку. В завязи пестика развивается женский гаметофит – зародышевый мешок с восемью гаплоидными ядрами. Два из них сливаются, формируя центральное диплоидное ядро. В результате дальнейшего деления цитоплазмы зародышевого мешка образуется семь клеток: яйцеклетка, центральная диплоидная клетка и пять вспомогательных.

Рис. 67. Двойное оплодотворение у цветковых растений


После того как пыльцевая трубка прорастает в основание пестика, спермии, находящиеся внутри неё, проникают в зародышевый мешок. Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, – возникает диплоидная зигота; из неё в дальнейшем развивается зародыш. Другой спермий сливается с ядром крупной центральной диплоидной клетки, образуя клетку с тройным хромосомным набором (триплоидную), из которой затем формируется эндосперм – питательная ткань для зародыша. Таким образом, у покрытосеменных растений в оплодотворении участвует два спермия, т. е. осуществляется двойное оплодотворение.

Искусственное оплодотворение. Большое значение в современном сельском хозяйстве имеет искусственное оплодотворение, приём, который широко применяется в селекции при выведении и улучшении пород животных и сортов растений. В животноводстве при помощи искусственного осеменения можно получить многочисленное потомство от одного выдающегося производителя. Сперма таких животных хранится в специальных низкотемпературных условиях и сохраняет жизнеспособность в течение долгого времени (десятки лет).

Искусственное опыление в растениеводстве позволяет осуществлять определённое, заранее запланированное скрещивание и получать сорта растений с необходимым сочетанием родительских свойств.

В современной медицине при лечении бесплодия используется искусственное оплодотворение спермой донора и экстракорпоральное (внетелесное) оплодотворение – метод, разработанный впервые в 1978 г. и известный под названием «ребёнок из пробирки». Этот метод заключается в оплодотворении яйцеклеток вне организма и последующем переносе их назад в матку для продолжения нормального развития.

Повторите и вспомните!

Растения

Опыление. Двойному оплодотворению у цветковых растений предшествует опыление – перенос пыльцы (пыльцевых зёрен) на рыльце пестика. Опыление осуществляется различными способами. Если пыльца цветка попадает на рыльце пестика этого же цветка, происходит самоопыление. Перенос пыльцы на рыльце пестика другого цветка называют перекрёстным опылением.

Самоопыление характерно для небольшого числа цветковых растений. Учёные считают, что самоопыление возникло вторично, когда какие-то обстоятельства стали препятствовать осуществлению перекрёстного опыления. Биологически самоопыление менее выгодно, поскольку при этом не происходит обмен генетической информации между различными особями вида.

Перекрёстное опыление распространено у покрытосеменных растений гораздо шире, чем самоопыление. Биологически перекрёстное опыление более благоприятно, чем самоопыление, потому что оно даёт возможность объединять генетическую информацию разных особей. Появляются потомки, отличающиеся от родительских особей. Это способствует приспособлению вида к изменяющимся условиям обитания.

Перекрёстное опыление может осуществляться различными способами. Условно их можно разделить на две группы: абиотическое опыление (при помощи ветра или воды) и биотическое (при помощи животных). В роли опылителей могут выступать разные животные: насекомые, птицы, млекопитающие.

Следующая глава >

Источник: bio.wikireading.ru