Особенности строения гамет
Что такое гамета: определение
В переводе с греческого языка данный термин обозначает «жена» или «муж». Это как нельзя более точно определяет его значение. Гамета — это половая клетка. В природе существуют две ее разновидности — мужские и женские.
В любом случае гаметы образуются в результате деления первичных половых клеток. При этом их диплоидный набор хромосом сохраняется. Это обусловливает увеличение их количества. Процесс формирования мужских и женских гамет имеет свои существенные отличия. Так, из одного первичного сперматозоида образуются четыре полноценные клетки, способные к оплодотворению. У женских гамет такую способность приобретает лишь одна яйцеклетка.
Строение яйцеклетки
Что такое гамета женского организма? Это всегда неподвижная клетка, содержащая достаточный запас питательных веществ, необходимых для развития будущего организма. Она имеет округлую, или шаровидную форму. Яйцеклетка надежно защищена несколькими оболочками: желточной, прозрачной и наружной. Ее цитоплазма — настоящая кладовая желточных включений.
Особенности мужских половых клеток
Теперь давайте разберемся, что такое гамета мужского типа. Сперматозоиды всегда имеют гораздо меньшие размеры по сравнению с яйцеклетками. Это связано с тем, что мужские гаметы содержат только генетическую информацию. Почему они лишены питательных веществ? Дело в том, что основой будущего организма является именно яйцеклетка, которая имеет их в достаточном количестве.
Гаметы растений и животных: сходства и отличия
Мужские гаметы животных подвижны. Сперматозоиды состоят из трех частей: головки, шейки и хвоста. Первая из них содержит ядро. Его хромосомный набор является гаплоидным, или одинарным. Данная черта строения является типичной для всех половых клеток. Головка сперматозоида также содержит акросому, или апикальное тельце. Эта органелла вырабатывает специальный фермент, который способен растворять защитные оболочки яйцеклетки. В шейке находятся центриоли и митохондрии. Они вырабатывают энергию, необходимую для того, чтобы привести в движение хвост.
Мужские гаметы растений называют спермиями. У высших семенных представителей данного царства они находятся в пыльниках тычинок. Передвигаются они при помощи ветра, насекомых или человека. Процесс их переноса на рыльце пестика называют опылением.
Что такое гамета растений и где она расположена? Если речь идет о яйцеклетке, то это, также как и у растений, неподвижная клетка овальной формы. Она находится в нижней расширенной части пестика цветков. Чтобы произошло слияние гамет, два спермия передвигаются к женской гамете по мере роста зародышевой трубки. В результате их оплодотворения образуется семя.
У высших споровых растений половые клетки созревают в специализированных органах — гаметангиях. У этих организмов в жизненном цикле наблюдается четкое чередование поколений.
Рассмотрим этот процесс на примере мхов. Его половое поколение представлено зеленым «ковриком». Он состоит из отдельных листостебельных растений. На них и формируются гаметофиты, в которых созревают половые клетки. В результате процесса оплодотворения, для осуществления которого необходима вода, вырастает бесполое поколение — спорофит. Оно имеет вид коробочки на сухой ножке. В ней созревают клетки бесполого размножения, которые называются спорами. Они попадают в почву и снова дают начало гаметофиту. Так фазы жизненного цикла сменяют друг друга.
Результат оплодотворения
Оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой. Ее хромосомный набор уже является диплоидным, или двойным. У животных оплодотворение бывает внешним и внутренним. В первом случае оно происходит вне организма самки. Такой способ характерен для рыб и земноводных. При внутреннем оплодотворении самец при помощи копулятивных органов вводит сперматозоиды в организм самки. Там же происходит и развитие плода, поэтому такой способ является более прогрессивным.
У растений самый сложный процесс слияния гамет наблюдается у цветковых. Оно называется двойным, потому что со спермиями соединяется женская гамета и центральная зародышевая клетка. В результате формируется зародыш, запасное питательное вещество, которое называется эндоспермом, и кожура. А все вместе — семя.
Зигота начинает дробиться. При этом формируется зародыш. Сначала он состоит из одного слоя. Он называется бластулой. Далее в нем начинается закладка тканей и будущих органов. В этот период он называется гаструлой. Продолжается формирование зародыша закладкой трех зародышевых листков, из которых развиваются определенные органы и их системы.
Итак, в нашей статье мы рассмотрели, что такое гамета и зигота. Эти структуры являются носителями наследственной информации и дают начало новому организму.
Источник: autogear.ru
Мужские гаметы
Сперматозоид – это мужская половая клетка, основной функцией которой выступает оплодотворение яйцеклетки. Размер гаметы – 50–55 мкм, поэтому рассмотреть ее возможно только под микроскопом. Сперматозоид состоит из нескольких частей:
- Головка.
Этот сегмент половой клетки имеет форму ложки, в которой расположено ядро. Оно содержит в себе генетический код, находящийся в 23 хромосомах. Причем одна из них определяет пол будущего ребенка: Х-хромосома дает жизнь девочке, а Y-хромосома – мальчику. Ядро окружает мембранный пузырек, защищающий головку от ударов и агрессивной среды влагалища. В нем созревают ферменты, способные растворить оболочку яйцеклетки, чтобы сперматозоид мог проникнуть в цитоплазму женской половой клетки. Центросома, которая выполняет функцию регулировки движения хвоста половой клетки.
- Тело.
Оно начинается мягкой частью или шейкой, необходимой сперматозоиду для возможности совершения колебательных движений головкой. В средней зоне тела находится цитоскелет, обеспечивающий подвижность хвостика. В теле созревают митохондрии, которые продуцируют энергию для движения сперматозоида к яйцеклетке.
- Хвост.
Самая длинная часть сперматозоида, составляющая 3/4 всей клетки, имеет форму жгутика и состоит из микротрубочек, покрытых плотной оболочкой. Кнутообразные движения хвоста позволяют половой клетке преодолеть все препятствия и добраться до яйцеклетки за 72 часа, в течение которых сперматозоиды могут функционировать вне семенников.
К моменту рождения в организме мальчика находятся зачаточные несформированные сперматозоиды, которые остаются в таком состоянии до подросткового возраста. В дальнейшем каждые 70–72 дня спермии проходят стадии созревания. Таким образом, в мужской репродуктивной системе постоянно происходит созревание и обновление половых клеток, и в течение жизни организм мужчины способен спродуцировать более 500 млрд спермиев.
В семенных каналах сперматозоиды находятся в неподвижном состоянии, но процесс семяизвержения запускает их активацию, благодаря чему половые клетки непрерывно движутся, улавливая «сигнал» яйцеклетки. Для успешного оплодотворения необходим выпуск нескольких сотен миллионов спермиев за одну эякуляцию. Однако намного важнее иметь большой процент здоровых сперматозоидов, которые отличаются отсутствием внутренних и внешних дефектов.
Женские гаметы
Яйцеклетка является крупной клеткой. Ее форма напоминает слегка вытянутый шар диаметром 100–170 мкм, то есть в три раза крупнее сперматозоида. Она лишена частей, обеспечивающих движение, но обладает запасом питательных веществ. Под микроскопом можно увидеть, что в центре находится гаплоидное ядро с набором хромосом. Как и в головке сперматозоида, в нем есть 22 аутосомные + 1 половая хромосома. В цитоплазме яйцеклетки находятся несколько желтковых гранул, состоящих из жиров, белков, витаминов и микроэлементов. Они обеспечивают половую клетку питанием от момента созревания до внедрения в матку или гибели.
В цитоплазме находятся рибосомы и митохондрии, продуцирующие энергию половой клетки. В состав жидкости входят и кортикальные гранулы, необходимые для успешного оплодотворения сперматозоидом и препятствия проникновению других спермиев. Внешний слой яйцеклетки составляет плазматическая мембрана, окруженная фолликулярной оболочкой под названием «лучистый венец». Он представляет собой микроскопические ворсинки из мукополисахаридов, выполняющих питательную и защитную функции.
В отличие от мужского организма, в котором сперматозоиды обновляются до старости, девочки рождаются уже с определенным запасом яйцеклеток. Во время беременности у плода-девочки формируется 6–8 млн фолликул. Однако в процессе эволюционного отбора часть клеток отмирает и к моменту рождения их остается уже 1–1,5 млн. В период развития и роста женский организм продолжает терять половые клетки. Рубеж первой менструации девушка перешагивает с 300–400 тысячами гамет, а к 35 годам женщина располагает только 20–25 тысячами яйцеклеток. Причем некоторые из них становятся слишком слабыми для осуществления оплодотворения.
Яйцеклетка не имеет частей, помогающих ей совершать поступательное движение к матке. Поэтому расстояние до матки через фаллопиеву трубу она преодолевает белее трех суток. После созревания и выхода в брюшную полость половая клетка подбирается выростами воронок маточной трубы, покрытой изнутри мерцающими ресничками. Они плавно доносят ее до ампулярного отдела, где и совершается процесс оплодотворения. Далее эмбрион перемещается к матке, где внедряется в стенку органа. Если слияния не происходит, яйцеклетка вымывается из организма вместе с выделениями менструации.
Сравнение
Сходства и отличия половых клеток можно оценить, изучив таблицу, в которой рассматриваются как особенности строения, так и функции гамет. Признаки, отличающие яйцеклетку от сперматозоида:
Общими чертами яйцеклетки и сперматозоида является наличие генетического кода, передаваемого ребенку от родителей. Отличительных признаков у половых клеток очень много, но именно они позволяют гаметам слиться при оплодотворении для создания новой жизни.
Источник: egosila.ru
|
||||
|
По сравнению с другими клетками гаметы выполняют уникальные функции. Они обеспечивают передачу наследственной информации между поколениями особей, что поддерживает жизнь во времени. Гаметы – это одно из направлений дифферен-цировки клеток многоклеточного организма, направленное на процесс размножения. Это высокодифференцированные клетки, ядра которых содержат всю необходимую наследственную информацию для развития нового организма. По сравнению с соматическими клетками (эпителиальными, нервными, мышечными) гаметы имеют ряд характерных особенностей. Первое отличие – наличие в ядре гаплоидного набора хромосом, что обеспечивает воспроизведение в зиготе типичного для организмов данного вида диплоидного набора (гаметы человека, например, содержат по 23 хромосомы; при слиянии гамет после оплодотворения формируется зигота, которая содержит 46 хромосом – нормальное количество для человеческих клеток). Второе отличие – необычное ядерно-цитоплазматическое соотношение (т. е. отношение объема ядра к объему цитоплазмы). У яйцеклеток оно снижено за счет того, что имеется много цитоплазмы, где содержится питательный материал (желток) для будущего зародыша. В сперматозоидах, наоборот, ядерно-цито-плазматическое соотношение высокое, так как мал объем цитоплазмы (почти вся клетка занята ядром). Этот факт находится в соответствии с основной функцией сперматозоида – доставкой наследственного материала к яйцеклетке. Третье отличие – низкий уровень обмена веществ в гаметах. Их состояние похоже на анабиоз. Мужские половые клетки вообще не вступают в митоз, а женские гаметы получают эту способность только после оплодотворения (когда они уже перестают быть гаметами и становятся зиготами) или воздействия фактора, индуцирующего партеногенез. Несмотря на наличие ряда общих черт, мужские и женские половые клетки значительно отличаются друг от друга, что обусловлено различием в выполняемых функциях. Яйцеклетка – крупная неподвижная клетка, обладающая за-па-сом питательных веществ. Размеры женской яйцеклетки составляют 150–170 мкм (гораздо больше мужских сперматозоидов, размер которых 50–70 мкм). Функции питательных веществ различны. Их выполняют: 1) компоненты, нужные для процессов биосинтеза белка (ферменты, рибосомы, м-РНК, т-РНК и их предшественники); 2) специфические регуляторные вещества, которые контролируют все процессы, происходящие с яйцеклеткой, например, фактор дезинтеграции ядерной оболочки (с этого процесса начинается профаза 1 мейотического деления), фактор, преобразующий ядро сперматозоида в пронуклеус перед фазой дробления, фактор, ответственный за блок мейоза на стадии метафазы II и др.; 3) желток, в состав которого входят белки, фосфолипиды, различные жиры, минеральные соли. Именно он обеспечивает питание зародыша в эмбриональном периоде. По количеству желтка в яйцеклетке она может быть алеци-тальной, 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. Яйцеклетка имеет оболочки, которые выполняют защитные функции, препятствуют проникновению в яйцеклетку более одного сперматозоида, способствуют имплантации зародыша в стенку матки и определяют первичную форму зародыша. Яйцеклетка обычно имеет шарообразную или слегка вытянутую форму, содержит набор тех типичных органелл, что и любая клетка. Как и другие клетки, яйцеклетка отграничена плазматической мембраной, но снаружи она окружена блестящей оболочкой, состоящей из мукополисахаридов (получила свое название за оптические свойства). Блестящая оболочка покрыта лучистым венцом, или фолликулярной оболочкой, которая представляет собой микроворсинки фолликулярных клеток. Она играет защитную роль, питает яйцеклетку. Яйцеклетка лишена аппарата активного движения. За 4–7 суток она проходит по яйцеводу до полости матки расстояние, которое примерно составляет 10 см. Для яйцеклетки характерна плазматическая сегрегация. Это означает, что после оплодотворения в еще не дробящемся яйце происходит такое равномерное распределение цитоплазмы, что в дальнейшем клетки зачатков будущих тканей получают ее в определенном закономерном количестве. Сперматозоид – это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи разнополых гамет. Размеры сперматозоида микроскопические: длина этой клетки у человека составляет 50–70 мкм (самые крупные они у тритона – до 500 мкм). Все сперматозоиды несут отрицательный электрический заряд, что препятствует их склеиванию в сперме. Количество сперматозоидов, образующихся у особи мужского пола, всегда колоссально. Например, эякулят здорового мужчины содержит около 200 млн сперматозоидов (жеребец выделяет около 10 млрд сперматозоидов). Строение сперматозоида По морфологии сперматозоиды резко отличаются от всех других клеток, но все основные органеллы в них имеются. Каждый сперматозоид имеет головку, шейку, промежуточный отдел и хвост в виде жгутика. Почти вся головка заполнена ядром, которое несет наследственный материал в виде хроматина. На переднем конце головки (на ее вершине) располагается акро-сома, которая представляет собой видоизмененный комплекс Гольджи. Здесь происходит образование гиалуронидазы – фермента, который способен расщеплять мукополисахариды оболочек яйцеклетки, что делает возможным проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки. В шейке сперматозоида расположена митохондрия, которая имеет спиральное строение. Она необходима для выработки энергии, которая тратится на активные движения сперматозоида по направлению к яйцеклетке. Большую часть энергии сперматозоид получает в виде фруктозы, которой очень богат эякулят. На границе головки и шейки располагается цент-риоль. На поперечном срезе жгутика видны 9 пар микротрубочек, еще 2 пары есть в центре. Жгутик является органоидом активного движения. В семенной жидкости мужская гамета развивает скорость, равную 5 см/ч (что применительно к ее размерам примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца). При электронной микроскопии сперматозоида обнаружено, что цитоплазма головки имеет не коллоидное, а жидкокристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоида к неблагоприятным условиям внешней среды (например, к кислой среде женских половых путей). Установлено, что сперматозоиды более устойчивы к воздействию ионизирующей радиации, чем незрелые яйцеклетки. Сперматозоиды некоторых видов животных имеют акросом-ный аппарат, который выбрасывает длинную и тонкую нить для захвата яйцеклетки. Установлено, что оболочка сперматозоида имеет специфические рецепторы, которые узнают химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Поэтому сперматозоиды человека способны к направленному движению по направлению к яйцеклетке (это называется положительным хемотаксисом). При оплодотворении в яйцеклетку проникает только головка сперматозоида, несущая наследственный аппарат, а остальные части остаются снаружи. Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка – зигота, это начальный этап развития нового организма. Оплодотворению предшествует выделение половых продуктов, т. е. осеменение. Существует два типа осеменения: 1) наружное. Половые продукты выделяются во внешнюю среду (у многих пресноводных и морских животных); 2) внутреннее. Самец выделяет половые продукты в половые пути самки (у млекопитающих, человека). Оплодотворение состоит из трех последовательных стадий: сближения гамет, активации яйцеклетки, слияния гамет (синга-мии), акросомной реакции. Сближение гамет С)бусловлено совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи гамет: половой активностью самцов и самок, скоординированной во времени, соответствующим половым поведением, избыточной продукцией сперматозоидов, крупными размерами яйцеклеток. Ведущий фактор – выделение гаметами гамонов (специфических веществ, способствующих сближению и слиянию половых клеток). Яйцеклетка выделяет гиногамоны, которые обусловливают направленное движение к ней сперматозоидов (хемотаксис), а сперматозоиды выделяют андрогамоны. Для млекопитающих также важна длительность пребывания гамет в половых путях самки. Это необходимо для того, чтобы сперматозоиды приобрели оплодотворяющую способность (происходит так называемая капацитация, т. е. способность к акросом-ной реакции). Акросомная реакция Акросомная реакция – это выброс протеолитических ферментов (главным образом, гиалуронидазы), которые содержатся в акросоме сперматозоида. Под их влиянием происходит растворение оболочек яйцеклетки в месте наибольшего скопления сперматозоидов. Снаружи оказывается участок цитоплазмы яйцеклетки (так называемый бугорок оплодотворения), к которому прикрепляется только один из сперматозоидов. После этого плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуется цитоплазматический мостик, сливаются цитоплазмы обеих половых клеток. Далее в цитоплазму яйцеклетки проникают ядро и центриоль сперматозоида, а его мембрана встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида отделяется и рассасывается, не играя какой-либо существенной роли в дальнейшем развитии зародыша. Активация яйцеклетки Активация яйцеклетки происходит закономерно в результате контакта ее со сперматозоидом. Имеет место кортикальная реакция, защищающая яйцеклетку от полиспермии, т. е. проникновения в нее более одного сперматозоида. Она заключается в том, что происходят отслойка и затвердевание желточной оболочки под влиянием специфических ферментов, выделяющихся из кортикальных гранул. В яйцеклетке изменяется обмен веществ, повышается потребность в кислороде, начинается активный синтез питательных веществ. Завершается активация яйцеклетки началом трансляционного этапа биосинтеза белка (так как м-РНК, т-РНК, рибосомы и энергия в виде макроэргов были запасены еще в овогенезе). Слияние гамет У большинства млекопитающих на момент встречи яйцеклетки со сперматозоидом она находится в метафазе II, так как процесс мейоза в ней заблокирован с помощью специфического фактора. У трех родов млекопитающих (лошадей, собак и лисиц) блок осуществляется на стадии диакинеза. Этот блок снимается только после того, как в яйцеклетку проникает ядро сперматозоида. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро проникшего в нее сперматозоида приобретает другой вид – сначала интерфазного, а затем и профазного ядра. Ядро сперматозоида превращается в мужской пронуклеус: в нем удваивается количество ДНК, набор хромосом в нем соответствует n2c (содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом). После завершения мейоза ядро превращается в женский про-нуклеус и также содержит количество наследственного материала, соответствующее n2c. Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения внутри будущей зиготы, сближаются и сливаются, образуя синкарион (содержит диплоидный набор хромосом) с общей метафазной пластинкой. Затем формируется общая мембрана, возникает зигота. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух первых клеток зародыша (бластомеров), каждая из которых несет диплоидный набор хромосом 2n2c.
|
||||
|
Главная | Контакты | Прислать материал | Добавить в избранное | Сообщить РѕР± ошибке Источник: www.telenir.net | ||||