Гаметы: понятие, формирование, типы и процесс оплодотворения. Гаметы образование Как образуются гаметы у человека

Возникает гаплоид- 

    РИС. 15-27. Мейоз . Деление клетки , приводящее к образованию гаплоидных гамет. 

Споры ипи гаметы, образованные гетеро-зиготой 

Отношение доминантных фенотипов к рецессивным как 3 1 характерно для поколения Рг при моногибридном скрещивании . Выводы Менделя о передаче каждой гаметой одного аллеля и о его фенотипическом проявлении соответствуют вероятностным законам. Вероятность того, что гамета , образованная гетерозиготной родительской особью Рь будет нести доминант- 

У человека и высших животных в результате мейоза образуются гаметы- яйцеклетка и сперматозоиды. При их слиянии возникает снова диплоидное ядро , из которого путем последовательных митозов развивается взрослый организм. Стадия мейоза характерна для жизненного цикла всех эукариот , однако отнюдь не всегда этот процесс протекает в период, аналогичный соответствующему моменту жизненного цикла человека. Так, клетки многих простейших и грибов обычно гаплоидны. После слияния двух гаплоидных ядер с образованием диплоидной клетки быстро наступает мейотическое деление, в результате которого вновь возникают гаплоидные особи. Чередование гаплоидных и диплоидных фаз жизненного цикла часто встречается у низших растений и примитивных животных. Например, гаметы папоротника падают на почву и 

Механизм, при помощи которого хромосомы распределяются в половых клетках (гаметах), например при формировании яйцеклетки и сперматозоидов, называется мейозом (гл. I, разд. В, 3). При образовании гамет число хромосом 

Частота образования различных типов гамет будет различна в зависимости от расстояния между генами. Однако в 

Необходимость уменьшения числа хромосом вдвое при образовании гамет объясняется тем, что при оплодотворении происходит суммирование хромосом сливающихся гамет. Если бы это суммирование не компенсировалось уменьшением 

ОБРАЗОВАНИЕ ГАМЕТ У ВЫСШИХ ЖИВОТНЫХ и У ЧЕЛОВЕКА 

И аЬ. Это одинаково относится как к пыльцевым зернам , так и к яйцеклеткам. Ввиду того что соединение гамет различных типов при образовании гибридами потомства происходит совершенно случайно, это случайное соединение можно выразить формулой АВ АЬ + аВ + аЬ) х АВ + АЬ + аВ - - аЬ). Результаты такого соединения станут более ясными, если 16 образующихся при этом комбинаций представить в виде следующей таблицы  

Однако довольно часто образуется небольшое число функционирующих гамет, причем у этих гамет число хромосом не редуцировано они возникают благодаря образованию реституционных ядер и способны функционировать, так как содержат все хромосомы. Таким образом, они имеют ту же наследственную конституцию , как и гаметы, нормально образуемые соответствующим диплоидом. Так, нормальный диплоид дурмана имеет 24 хромосомы, а соответствующий гаплоид-12 хромосом. Все эти хромосомы качественно различны и поэтому могут функционировать лишь нередуцированные гаметы , содержащие все хромосомы. Если от подобных гаплоидов удается получить потомство, то некоторые из развившихся растений будут диплоидными и, таким образом, будет восстановлено число хромосом, типичное для данного вида. 

В ОДНОМ опыте четыре указанные категории мух образовались с частотой 1) 145 2) 150 3) 33 4) 28, Общее число мух в этом случае составляло 356. Две кроссоверные категории мух (3 и 4) вместе были представлены 61 особью, составляя всего 17,1% общего числа мух. Очевидно, что это число показывает процент гамет кроссове рного типа в Таким образом, степень сцепления генов определяется путем скрещивания самок из Рх с самцами, рецессивными по обоим генам. При этом получаются четыре внешне различные категории потомства, которые точно соответствуют четырем типам гамет, образованным самкой р1. Процент перекреста определяется подсчетом числа полученных кроссоверных особей, которое выражается в процентах к общему числу особей. 

Путем последовательных митотических делений из одной оплодотворенной яйцеклетки формируется взрослый организм. Для формирования организма человека достаточно всего 40-50 последовательных митозов. Однако образование гамет (половых клеток), имеющих гаплоидный набор хромосом, осуществляется путем мейоза - специального процесса , в ходе которого число хромосом делится надвое. При мейозе одна хромосома из каждой гомологичной пары, содержащейся в диплоидной клетке , переходит в одну из образующихся гамет. В организме, подобном As aris, который содержит единственную пару хромосом, гамета получает хромосому либо от отцовского организма, либо от материнского, но не от обоих сразу. В организмах, имеющих несколько пар хромосом, хромосомы при мейозе распределяются случайным образом, так что в каждой гамете имеются как материнские, так и отцовские хромосомы. 

Независимое распределение геиов (Independent assortment) Распределение генов, локализованных на разных хромосомах, по гаплоидным гаметам с образованием всех возможных комбинаций генов. Лежит в основе закона Менделя о независимом распределении признаков. 

Наличие квадривалентов, тривалентов и унивалентов в мейозе у тетраплоидов ведет к нарушениям в распределении хромосом и к образованию гамет с измененными числами 

У низших грибов фаза полового размножения начинается с образования половых клеток, или гамет. Если гаметы, происходящие от мужской и женской родительских клеток, морфологически неразличимы, их называют изогаметами. Гаметы образуются часто в особых морфологически дифференцированных клетках - гаметангиях. Если эти последние различны по своей форме, то мужские гаметангии называют антери-диями, а женские - оогониями. 

Грибы размножаются вегетативным, т. е. бесполым путем, но у них есть и половое размножение . Бесполое раампожекке возможно- спорами, почкованием клеток, фрагментацией гиф с образованием оидий или артроспор, а также в результате механического разрыва мицелия. Грибам свойственна высокая регенеративная способность любой обрывок мицелия в благоприятных условиях дает рост, превращаясь в организм следующего поколения. Половое размножение грибов происходит в результате слияния двух клеток - гамет (плазмогамия), сопро- 

К моменту вьшупления личинки в ее организме имеются две первичные половые клетки, нз которых в дальнейшем образуется около 2000 клеток, заполняющих гонаду взрослой особи. Вблизи дистального конца гонады продолжается образование первичных половых клбток путем митотических делений , в то время как в остальной части гонады они вступают в мейоз (рис. 15-68). Пролиферирующие клетки дистального конца, подобно сперматогониям у самцов млекопитающих, играют роль стволовых клеток, восполняющих убыль гамет, по мере того как те созревают и используются для размножения. 

У всех высших растений и животных в процессе полового размножения происходит смена ядерных фаз. При оплодотворении половые клетки (гаметы) и их ядра сливаются, образуя зиготу. Отцовское и материнское ядра вносят при оплодотворении одинаковое число хромосом (п) таким образом, ядро зиготы содержит двойной хромосомный набор (2п). Иными словами, гаметы-гаплоидные клетки (т.е. клетки с одним набором хромосом), а соматические клетки -диплоидные (с двумя наборами). Поэтому при образовании гамет следующего поколения число хромосом в клетке (2и) должно уменьшиться вдвое (2и/2 = и). Совокупность процессов, приводящих к уменьшению числа хромосом, называют мейозом или редукционным делением (рис. 2.3). Мейоз - важнейший процесс у организмов, размножающихся половым путем он приводит к двум результатам 1) к перекомбинированию отцовских и материнских наследственных факторов (генов) и 2) к уменьшению числа хромосом. Мейоз начинается с конъюгации хромосом-каждая хромосома соединяется с соответствующей (гомологичной) хромосомой, происходящей от дфугого родителя. Во время конъюгации путем разрыва и перекрестного воссоединения (кроссинговера) может происходить обмен фрагментами одинаковой длины между гомологичными хромосомами . Затем следует двукратное разделение спаренных расщепившихся хромосом, и в результате образуются четыре клетки, каждая из которых имеет гаплоидное ядро. Таким образом, в процессе мейоза не только происходит перетасовка хромосом материнского и отцовского происхождения, но может произойти и обмен сегментами между гомологичными хромосомами . Оба процесса приводят к новым сочетаниям генов (к их рекомбинации). 

У родительских особей наследственные детерминанты, 0пределя 10ш ие окраску цветков, существуют в двух устойчивых альтернативных формах , или аллелях. Пурпурной окраске соответствует гомозиготная пара аллелей РР, а белой окраске - также гомозиготная пара аллелей рр. При образовании гамет (половых клеток) эти аллели распределяются независимо друг от друга при оплодотворении аллели рекомбинируют. 

ПРЯМОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ГЕТЕРОЗИГОТОИ ГАМЕТ Л И а В РАВНОМ КОЛИЧЕСТВЕ 

Чрезвычайно важное положение, следующее из таблицы дигибридного расщепления , состоит в том, что гены скрещиваемых сортов могут рекомбинироваться при образовании гибридами гамет . В результате становится возможным возникновение новых константных сортов с новыми сочетаниями признаков. Так, скрещивание (красные гладкие) X (белые морщинистые) приведет к возникновению в Ра новых сочетаний (красные морщинистые) и (белые гладкие). Если это выразить в виде формул, то скрещивание ААВВ У(ааЬЬ, помимо всего прочего, даст рекомбинации ААЬЬ и ааВВ. В эти сочетания входят те же самые гены, что и в прежние, однако они были перегруппированы, и эта перегруппировка, или рекомбинация, привела к образованию особей (а с их помощью, если мы захотим, и константных новых сортов) с совершенно новыми сочетаниями признаков. Такая рекомбинация представляет собой следствие того, что при. мейозе у гибридов доминантные и рецессивные гены разделяются и что гены, входящие в различные пары аллелей, наследуются независимо друг от друга. 

В только что приведенном примере дигибридного расщепления одна из родительских форм несла два доминантных гена (ААВВ), а другая была рецессивна по обои .м этим генам (ааЬЬ). Точно такое же расщепление произойдет в том случае, если каждая из родительских форм имеет только один доминантный ген ААЬЬ, ааВВ) при этом родительские формы будут иметь соответственно следующие признаки красные цветки, морщинистые семена и белые цветки, гладкие семена. Соединение при скрещивании гамет АЬ и аВ приведет к образованию в р1 особей, которые, как и в первом случае, будут иметь конституцию АаВЬ. Внешними признаками этих потомков будут красные цветки и гладкие семена, и, следовательно, в этом случае особи Р1 будут отличаться от обеих родительских форм . Однако расщепление во втором поколении будет такое же, как и при скрещивании ААВВ X ааЬЬ. Самая распространенная категория растений в Рг (соответствующая 

В гл. III подчеркивалось, что в мейозе

Из нашей статьи вы узнаете, что такое гамета. Это особая клетка, функции которой строго специализированы. В чем же они заключаются? Давайте разбираться вместе.

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. 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 самец при помощи 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.

В нашей статье мы познакомимся с таким понятием, как гаметогенез. Это процесс, который характерен только для организмов, размножающихся половым способом.

Определение понятия

В ходе полового размножения особей новое поколение возникает как результат слияния специализированных клеток. Они называются гаметы.

В животном организме они формируются в особых органах - железах. Более древние организмы являются гермафродитными. В этом случае в одном организме созревают клетки двух типов - женские и мужские. К ним относятся кишечнополостные, все типы червей, а также некоторые моллюски. В ходе эволюции появились раздельнополые виды.

Гаметогенез - это процесс, который происходит и у растений. К примеру, у покрытосеменных генеративным органом является цветок. Споровые формируют гаметофиты.

Этапы гаметогенеза

Несмотря на существенные отличия в строении женских и мужских половых клеток, они проходят ряд одинаковых этапов развития. Стадии гаметогенеза следующие: размножение, рост, созревание. В первой первичные половые клетки многократно дробятся. При этом диплоидный набор в ядрах их хромосом сохраняется, что обеспечивает увеличение количества гамет.

В фазу роста происходит увеличение размеров клеток. В них также осуществляется процесс репликации ДНК. Его суть заключается в синтезе дочерней молекулы нуклеиновой кислоты на основе родительской. Усиленный рост сопровождается накоплением питательных веществ, необходимых для дальнейшего развития.

В результате стадии дозревания формирующиеся половые клетки делятся путем мейоза. Поскольку он является редукционным, из диплоидных гамет образуются гаплоидные. Они имеют одинарный набор хромосом. Это очень важно, поскольку половой процесс предполагает слияние клеток. Завершается гаметогенез стадией дозревания.

Особенности формирования мужских половых клеток

Процесс гаметогенеза имеет свои отличительные особенности. В результате стадии дозревания формируется четыре гаплоидные мужские половые клетки. Они делятся путем мейоза. В результате образуются гаплоидные спермациты. На стадии формирования в их клетках уплотняются ядро и цитоплазма, а размеры становятся значительно меньше - практически в 30 раз, чем у предшественниц.

Процесс сперматогенеза продолжается 80 дней. Длина мужских половых клеток млекопитающих достигает максимум 800 мкм. Они состоят из головки, в которой расположено ядро, шейки и хвоста. Последняя часть обеспечивает передвижение сперматозоидов.

Формирование яйцеклеток

Процесс формирования женских гамет называется овогенезом. На стадии роста яйцеклеток после первого мейотического деления формируются две клетки. Цитоплазма между ними распределяется неравномерно, поэтому они отличаются по строению. Первая - более крупная. Она содержит большое количество запасных веществ и называется овоцит. Вторая - полярное тельце, гораздо меньших размеров.

В результате второго деления образуются четыре клетки. Только одна из них является жизнеспособной. Это яйцеклетка. Три остальные называются направительными, или полярными тельцами. Они содержат минимальное количество питательных веществ, а впоследствии разрушаются.

Какой смысл имеет такой гаметогенез? Это гарантирует уменьшение количества яйцеклеток, которые способны к оплодотворению, и обеспечивает необходимое количество питательных веществ.

Гаметогенез у животных

Процесс формирования половых клеток животных происходит в специализированных железах. В мужском организме это семенники, в женском - яичники. После гаметогенеза следует оплодотворение - слияние половых клеток. У животных различают два типа этого процесса: внешнее и внутреннее.

В первом случае оплодотворение происходит вне организма самки. Оно характерно для некоторых червей, моллюсков, а также рыб и земноводных. Но преобладающему количеству наземных и некоторых водных животных свойственно внутреннее оплодотворение. Это более прогрессивный тип, поскольку он обеспечивает защиту и жизнеспособность будущего организма.

Гаметогенез у растений

У разных систематических групп растений гаметогенез и дальнейшее оплодотворение имеет свои особенности. Самым прогрессивным этот процесс является у цветковых, или покрытосеменных. Из материнской клетки в нижней расширенной части пестика, которая называется завязь, в ходе мейоза формируются четыре клетки. Они называются мегаспоры и имеют гаплоидный набор хромосом. При этом продолжает делиться только одна из них, а остальные три отмирают. Из жизнеспособной клетки развивается зародышевый мешок, в котором находятся центральная зародышевая и яйцеклетка.

В пыльниках тычинки в результате редукционного дробления развиваются микроспоры с гаплоидным набором хромосом. Они продолжают делиться. В результате формируются пыльцевые зерна.

У цветковых растений процессу оплодотворения предшествует опыление. Это перенос спермиев с пыльника тычинки на рыльце пестика, который осуществляется с помощью ветра, насекомых или человека. В процессе оплодотворения принимают участие две мужские гаметы. Одна из них сливается с женской гаметой с образованием зародыша. Другой спермий соединяется с центральной зародышевой клеткой, формируя запасное питательное вещество - эндосперм. Поэтому такой тип оплодотворения называется двойным.

Итак, гаметогенез - это формирование половых клеток. В ходе этого процесса, который происходит в несколько этапов, образуются гаметы с одинарным хромосомным набором. Это происходит потому, что в дальнейшем гаметы сливаются. При этом формируется диплоидный организм.

Гамета - это в биологии половая клетка организма, несущая одинарный набор хромосом. Гаметы играют ключевую роль в оплодотворении и внутриутробном развитии. Рассмотрим человеческий организм, в каждой соматической (не половой) клетке которого находится 46 хромосом, то есть диплоидный набор. Только в гаметах, количество хромосом составляет 23. Когда эти клетки сливаются, образуется зигота с полным набором хромосом.

Этот процесс будет более детально рассмотрен далее. Вначале разберем подробно, что же такое гамета в биологии. Это половая клетка, необходимая для репродукции. Но какова ее структура и анатомия? Изучим этот вопрос подробнее.

Гаметогенез

Гаметогенез - процесс созревания гамет в организме. Под ним подразумевают сперматогенез (у особей мужского пола), и оогенез (у особей женского пола). Гаметогенез присутствует в жизненном цикле многоклеточных животных и растений: водорослей, грибов, членистоногих, птиц, амфибий, моллюсков, млекопитающих.

Анатомия гамет

Женская гамета в биологии - это яйцеклетка. Она образуется в результате оогенеза. Яйцеклетки содержат запас питательных веществ, необходимых для развития зиготы после оплодотворения. Они неподвижны и заметно (примерно в 100000 раз) превосходят в размерах мужские половые клетки.

Мужская гамета в биологии - это сперматозоид. Эти клетки гораздо меньше женских гамет. У них есть жгутики, которые и делают сперматозоиды подвижными и способствуют продвижению к женским половым клеткам. У членистоногих сперматозоиды не имеют жгутиков, но это, скорее, исключение из правил.

На картинке ниже представлены изображения мужской и женской половых гамет - яйцеклетки и сперматозоида.

Биологическая роль

Что такое гамета в биологии? Определение и функции уже описаны, разберемся с их биологической ролью. Гаметы играют ключевую роль в размножении. Сливаясь, мужская и женская гамета образуют зиготу - клетку с полным диплоидным набором хромосом. В человеческой яйцеклетке есть только одна разновидность хромосом - Х. Поскольку у мужчин есть и Х- и У-хромосомы, то часть сперматозоидов несут Х, а часть - У-хромосомы. В зависимости от того, какая разновидность сперматозоида оплодотворит яйцеклетку, зависит пол будущего ребенка. Хромосомы ХХ кодируют женский пол, ХУ - мужской.

Сразу после оплодотворения зигота начинает развиваться и делиться. яйцеклетки находится запас питательных веществ в виде желтка. Зигота может какое-то время пребывать в неактивном состоянии, не делиться и не развиваться до наступления благоприятных условий. Этот тип развития характерен для некоторых растений.

По количеству питательных веществ яйцеклетки делятся на алецитальные (без желтка), олиголецитальные (с небольшим количеством питательных веществ), мезолецитальные (со средним количеством питательных веществ), полилецитальные (с большим количеством желтка). Можно сделать вывод, что гамета в биологии - это половая клетка, без которой невозможно размножение среди особей данного вида.

Лекция №10.

Тема: Размножение – универсальное свойство живого.

План лекции

1. Размножение как универсальное свойство живого.

2. Формы размножения организмов.

3. Эволюция полового процесса.

4. Гаметогенез. Строение половых клеток.

5. Осеменение. Оплодотворение.

6. Особенности репродукции человека.

Размножение – одно из основных универсальных свойств живого,обеспечивающее воспроизведение себе подобных, в основе которого лежит передача генетической информации из поколения в поколение. Размножение на молекулярном уровне – это репликация (самоудвоение) ДНК, на субклеточном уровне – удвоение некоторых органоидов, на клеточном – амитоз, митоз (деление клеток). Клеточное деление лежит в основе размножения организмов .

Формы размножение организмов

Бесполое размножение

Вегетативное Спорообразование

(частями тела) (специальными клетками – спорами)

у одноклеточных у многоклеточных

у растений у животных

Вегетативное размножение одноклеточных:

а) деление надвое – ядро делится митотически, затем перетяжкой на две части делится цитоплазма; продольное деление – у эвглены, поперечное – у инфузории;

б) шизогония – множественное деление – ядро делится на много частей, затем – цитоплазма (у малярийного плазмодия);

в) почкование – на материнской клетке образуется выступ с ядром (почка); почка растет и отделяется от материнской особи (у дрожжевых грибков и у сосущих инфузорий).

Вегетативное размножение у многоклеточных:

А. У растений – вегетативными органами: корнем, стеблем, листьями.

Б. У животных :

а) почкование (у гидры);

б) фрагментация – деление тела перетяжками на несколько частей (ресничные и кольчатые черви);

в) полиэмбриония – деление зародыша на несколько частей, каждая из которых образует целый организм (сосальщики).

Спорообразование: специально образуемые клетки – споры – дают начало новому организму (у водорослей, грибов, мхов, плаунов, хвощей и папоротников). У растений споры образуются в специальных органах – спорангиях.

Половое размножение с оплодотворением без оплодотворения (гаметическая копуляция) (партеногенез) андрогенез гиногенез

Основу полового размножения составляет половой процесс. Он может проходить как конъюгация (обмен генетической информацией между двумя клетками) или как копуляция – объединение генетической информации двух клеток. Конъюгация характерна для инфузорий и бактерий. Во время конъюгации инфузории соединяются цитоплазматическим мостиком и обмениваются частями микронуклеуса. После этого они расходятся и размножаются бесполым способом.

В определенный период жизненного цикла особи протистов выполняют функцию гамет. Они сливаются (происходит копуляция) и после этого размножаются делением. Если происходит слияние одинаковых по величине и подвижности клеток, процесс называется изогамия (пример: раковинные амебы). Процесс называется анизогамия , если одна клетка более крупная и неподвижная, вторая – более мелкая и подвижная (пример: малярийный плазмодий).

Копуляция при половом размножении многоклеточных называется гаметической. В гонадах (половых железах) образуются специальные клетки – гаметы. Женские гаметы образуются в яичниках, мужские гаметы образуются в семенниках.

Яйцеклетки имеют округлую или слегка овальную форму. Их размеры от 60 мкм до нескольких сантиметров в диаметре. Они неподвижны. Яйцеклетки содержат органоиды и запас питательных веществ (желток). Их цитоплазма видоспецифична. Яйцеклетки покрыты различными оболочками, у млекопитающих – еще и клетками фолликулярного эпителия.

Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Подвижен. Имеет небольшие размеры (40-500 мкм). Размеры сперматозоида человека - 52-70 мкм. Но конце головки расположена акросома – видоизмененный комплекс Гольджи. Она обеспечивает проникновение сперматозоида в яйцеклетку. Основную часть головки занимает ядро, окруженное тонким слоем цитоплазмы. В шейке находятся центросома и спиральная нить, которая состоит из митохондрий. Они продуцируют энергию для движения хвоста

Процесс формирования гамет называется гаметогенез: овогенез – формирование яйцеклеток, сперматогенез – формирование сперматозоидов.

При гаметогенезе из диплоидных соматических клеток половых желез образуются гаплоидные гаметы.

Особенности гаметогенеза у человека

1. Митотическое деление овогоний заканчивается до рождения организма. Митоз сперматогоний начинается с периода полового созревания.

2. При овогенезе значительно выражена зона роста, при сперматогенезе зона роста почти не выражена.

3. При овогенезе первое деление мейоза останавливается на стадии диакинеза профазы до полового созревания. Второе деление мейоза

останавливается на стадии метафазы и завершается после оплодотворения.

4. При овогенезе зона формирования не выражена, при сперматогенезе зона формирования выражена значительно.

Родившаяся девочка имеет в яичниках около 30 000 ооцитов, достигают зрелости 300-600 (примерно по 13 клеток в год). За период половой жизни мужской организм продуцирует до 500 млрд. сперматозоидов (несколько миллиардов на один овоцит II порядка).

В настоящее время последние стадии овогенеза воспроизводятся вне организма и дают возможность «зачатия» в пробирке. На стадии 8-16 бластомеров зародыш переносится в матку женщины-реципиента.

У низших животных половые клетки вырабатываются в течение всей жизни, у высших – в период половой активности.

Основное преимущество полового размножения перед бесполым – увеличение генетического разнообразия видов и популяций.

Отличия форм размножения

По наличию и функционированию половых желез в организме

различают гермафродитизм и раздельнополость.

Гермафродит – организм, у которого имеются мужские и женские гонады, образующие половые клетки у одной особи. Такой гермафродитизм встречается у плоских и кольчатых червей. Это – истинный гермафродитизм . Разновидностью его может быть гермафродитизм моллюсков, половая железа которых, в зависимости от возраста и условий существования, периодически продуцирует то мужские, то женские гаметы. В случае ложного гермафродитизма у одной особи развиваются наружные половые органы и вторичные признаки обоих полов, а гонады – одного пола (мужские или женские). У человека могут быть признаки ложного гермафродитизма.

Раздельнополые организмы имеют или женские или мужские гонады. Половые органы у них закладываются в эмбриогенезе. Самцы и самки характеризуются признаками полового диморфизма: различия по размерам тела, по окраске, по строению, по голосовым данным, по поведению и другим признакам. Признаками полового диморфизма у человека являются: особенности костно-мышечной системы; распределение подкожной жировой клетчатки; степень развития волосяного покрова; тембр голоса; особенности нервной системы и поведения и др. Ряд процессов, которые обеспечивают встречу женских и мужских гамет называется осеменением. У большинства водных животных осеменение наружное: гаметы выделяются во внешнюю среду, и в воде происходит их слияние. При внутреннем осеменении (у наземных животных) мужские гаметы вводятся в половые пути самки во время полового акта. За процессом осеменения следует процесс оплодотворения – слияние гамет с образованием зиготы. Встречу гамет обеспечивают:

Разные заряды гамет;

Движение сперматозоидов и сокращение стенок женских половых

Выделение яйцеклеткой особых химических веществ – гамонов , на которые у сперматозоидов проявляется положительный хемотаксис.

В процессе оплодотворения выделяют внешнюю и внутреннюю фазы. Внешняя фаза оплодотворения – это активация яйцеклетки и проникновение в нее сперматозоида. В оболочке некоторых яйцеклеток имеется отверстие – микропиле , через которое в яйцеклетку входит сперматозоид. В большинстве случаев его проникновение в яйцеклетку происходит с помощью акросомной реакции . При контакте с яйцеклеткой оболочка акросомы разрушается и выделяется фермент гиалуронидаза. Он растворяет оболочку яйцеклетки, из акросомы выбрасывается акросомная нить и проникает через яйцевые оболочки и сливается с мембраной яйцеклетки. В этом участке яйцеклетки образуется воспринимающий бугорок , который захватывает и вносит в цитоплазму яйцеклетки головку, центриоль и митохондрии сперматозоида. В яйцеклетку может входить один сперматозоид (у млекопитающих) и процесс называется моноспермия . Если входят несколько сперматозоидов (у насекомых, рыб, птиц), процесс называется полиспермия. Активация яйцеклетки – это сложные структурные и физико-химические изменения: перестройка цитоплазмы, изменения проницаемости мембраны и обмена веществ. После проникновения сперматозоида на поверхности яйцеклетки образуется оболочка оплодотворения, и другие сперматозоиды не могут попасть внутрь. На этом заканчивается внешняя фаза оплодотворения.

С внутренней фазой оплодотворения связан второй важный процесс -синкариогамия – слияние гаплоидных ядер гамет и образование диплоидного ядра зиготы. Коллоидные свойства цитоплазмы яйцеклетки изменяются, повышается ее вязкость. Мужской пронуклеус (ядро сперматозоида) набухает до размеров женского пронуклеуса (ядра яйцеклетки), поворачивается на 180° и центросомой вперед движется в сторону женского пронуклеуса . Пронуклеусы встречаются, и происходит их слияние. Восстанавливается диплоидный набор хромосом и образуется зигота. Слияние гамет у человека происходит в верхней трети яйцевода.

Особую форму полового размножения представляет партеногенез и его разновидности: гиногенез и андрогенез – развитие организмов из неоплодотворенных яйцеклеток.

Партеногенез (греч. partenos – девственница, genos – рождение) был описан в середине XVIII века швейцарским натуралистом Ш.Бонне. Естественный партеногенез встречается у низших ракообразных, пчел, бабочек, скальных ящериц. Ядра соматических клеток таких особей будут гаплоидными. Диплоидный набор иногда восстанавливается при слиянии ядра яйцеклетки с ядром направительного тельца. В 1886 году А.А.Тихомиров описал искусственный партеногенез . Он вызвал дроблениенеоплодотворенных яиц тутового шелкопряда, действуя на них физическими

или химическими раздражителями. Б.Л. Астауров разработал промышленный способ получения партеногенетического потомства у тутового шелкопряда.

Гиногенез (греч. gyne – женщина) – развитие организма происходит на основе информации женского пронуклеуса. Сперматозоид является активатором развития. Ядро сперматозоида не участвует в оплодотворении. Если оно попадает в яйцеклетку, происходит его разрушение. Гиногенез встречается у некоторых видов рыб (например, серебристый карась). Их потомство состоит из одних самок.

Андрогенез – (греч. andros – мужчина, genesis – рождение) – развитие зародыша происходит за счет ядер одной или двух мужских гамет, проникших в яйцеклетку с разрушенным ядром. Такие особи получены у тутового шелкопряда и некоторых ос. Все они имели лишь отцовские признаки.