Гаметогенез и оплодотворение, биология

Гаметогенезом называют процесс образования половых клеток (гамет). Этот процесс происходит у мужских и женских особей в гонадах (половых железах), представленных семенниками (яичками) и яичниками.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Гаметы (n) образуются в результате мейоза из клеток-предшественников (2n, как у соматических клеток). Половые клетки гаплоидны, то есть имеют в два раза меньшее число хромосом, чем клетки-предшественники. Мужская (n) и женская (n) гаметы, сливаясь друг с другом в процессе оплодотворения, образуют зиготу (2n).

Таким образом, за счет гаплоидности гамет (в результате мейоза) поддерживается постоянное количество хромосом в ряду поколений, не происходит их удвоения.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Процессы сперматогенеза и овогенеза (оогенеза) требуют нашего более детального изучения.

Сперматогенез (греч. sperma – семя + genesis – зарождение)

Сперматогенезом называют процесс формирования мужских гамет (половых клеток) – сперматозоидов. Он начинается в период полового созревания (под влиянием мужских половых гормонов) и длится практически до конца жизни. Сперматогенез складывается из четырех фаз (периодов):

  • Фаза размножения
  • В ходе фазы размножения диплоидные сперматогенные клетки (2n2c) многократно делятся митозом, в результате образуются сперматогонии (2n2c) – стволовые клетки. Часть сперматогоний вступает в последующее митотическое деление, образуя такие же сперматогонии (2n2c).

  • Фаза роста
  • Половые клетки в этой фазе называются сперматоцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению.В этот период клетка растет, увеличивается количество органоидов и цитоплазмы. Происходит подготовка к мейозу, который начинается в следующей фазе – созревания. На фазу роста приходится S-период: происходит удвоение ДНК, в результате чего набор хромосом сперматоцита I порядка становится (2n4c).

  • Фаза созревания
  • Происходит первое деление мейоза (мейоз I). В результате из сперматоцитов I порядка (2n4c) образуются сперматоциты II порядка (n2c). Между мейозом I и мейозом II практически отсутствует интерфаза, поэтому сперматоциты II порядка (n2c) сразу же вступают в мейоз II, в результате которого образуются сперматиды (nc). Итак, в фазу созревания происходят первое и второе деления мейоза, которые приводят к тому, что образовавшаяся клетка – сперматида – имеет гаплоидный набор хромосом (nc).

  • Формирования
  • В этой фазе у каждой сперматиды отрастает жгутик, после чего они получают полное право называться сперматозоидами. У основания жгутика концентрируются митохондрии – “энергетические станции клетки”, которые всегда будут готовы предоставить АТФ для его активной работы. Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Овогенез, или оогенез (греч. ōón — яйцо + genesis – зарождение)

Оогенезом называют процесс формирования женских гамет (половых клеток) – яйцеклеток. Он активируется в женском организме в период полового созревания (под действием женских половых гормонов) и длится до менопаузы (45-55 лет).

Оогенез протекает по очень похожей со сперматогенезом схеме, однако вы увидите некоторые отличия. Например, фаза формирования, характерная для сперматогенеза, здесь отсутствует, поэтому овогенез складывается из трех фаз:

  • Фаза размножения
  • В результате многократных делений клеток яичника образуются стволовые клетки – овогонии (2n2c).

  • Фаза роста
  • Половые клетки в этой фазе называются ооцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению. В овогенезе эта фаза отличается более длительной продолжительностью, по сравнению с такой же фазой в сперматогенезе. Клетки накапливают большой запас питательных веществ. В этот период происходит удвоение ДНК в S-периоде – набор хромосом и ДНК ооцитов I порядка становится 2n4c.

  • Фаза созревания
  • Ооциты I порядка (2n4c) вступают в первое деление мейоза, в результате которого образуются ооциты II порядка (n2c) и первое полярное (направительное) тельце, которое не несет большой функциональной значимости и подвергается дегенерации. Второе деление мейоза начинается только после взаимодействия овоцита II порядка (n2c) со сперматозоидом. В результате этого образуется яйцеклетка (nc) и второе полярное тельце, которое также подвергается дегенерации.

Строго говоря, при овуляции из яичников выходит не “яйцеклетка”, а ооцит II порядка, который ждет встречи со сперматозоидом для продолжения деления и развития будущего зародыша. Если такого взаимодействия не происходит, то яйцеклетка подвергается дегенерации.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Оплодотворение

Оплодотворение – ключевой процесс полового размножения, обусловленный слиянием сперматозоида и яйцеклетки. После оплодотворения в результате ряда стадий образуется эмбрион.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Сперматозоид (nc) обладает положительным химическим таксисом к яйцеклетке (nc). Оплодотворение – слияние сперматозоида с яйцеклеткой и образование зиготы (2n2c).

При внутреннем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой в женских половых путях, куда самец вводит семенную жидкость со сперматозоидами.

При внешнем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой вне половых путей самки, например, у двустворчатых моллюсков оплодотворение происходит в мантийной полости самки.

Внешнее оплодотворение характерно для рыб, земноводных, моллюсков. Внутреннее – для пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение | Биология

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворениеГаметогенез и оплодотворение, Биология

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Это процесс образования и формирования половых клеток. Различают процесс формирования яйцеклеток – оогенез и процесс формирования сперматозоидов – сперматогенез.

У млекопитающих первоначальные половые клетки выделяются среди соматических очень рано на эмбриональной стадии развития и имеют диплоидный набор хромосом. Они мигрируют к месту закладки половой железы. В яичниках развиваются женские половые клетки, в семенниках – мужские. Они проходят ряд последовательных стадий: размножения, созревания и формирования.

Стадия размножения

Путем митоза делятся первичные половые клетки, которые попали в половые железы. Образуется большое количество оогоний в яичниках и сперматогоний в семенниках. Имеют диплоидный набор хромосом.

Оогонии перестают делиться еще в эмбриональном периоде самки. Потом большинство из них дегенерирует.

Сперматогонии расположены в семенном канальце под соединительнотканной оболочкой.

Стадия роста

Клетки прекращают деление и растут. Они называются ооцитами и сперматоцитами первого порядка. Клетки в этот период накапливают большое количество веществ, увеличивают количество цитоплазмы, размеры ядра.

Сперматоциты I порядка расположены ближе к просвету семенника.

Стадия созревания

В этой стадии происходят два последовательных деления мейоза. Диплоидные клетки становятся гаплоидными.

После первого деления мейоза получаются один ооцит и одно полярное тельце (полоцит). К ооциту второго порядка отходит почти вся цитоплазма.

После второго деления из полярного тельца получаются оотиды, которые почти не имеют цитоплазмы и быстро гибнут. После второго деления из ооцита образуется яйцеклетка и второе полярное тельце.

Полярное тельце быстро разрушается. Яйцеклетка имеет почти всю цитоплазму.

После первого деления мейоза образуются сперматоциты второго порядка. Все клетки имеют равномерно распределенную между ними цитоплазму. После второго деления получаются четыре сперматиды с равным количеством цитоплазмы.

Стадия формирования

На этой стадии в яйцеклетке происходит формирование части внешних оболочек и созревание.

В сперматогенезе происходит преобразование сперматид в сперматозоиды. Этот процесс называется спермиогенезом. При этом ядро уплотняется, хромосомы конденсируются, становятся инертными. Перемещаются органеллы.

Аппарат Гольджи прижимается к ядру, уплотняется и превращается в вакуоль. Эта вакуоль содержит ферменты, способные растворять оболочку яйцеклеток, межклеточное вещество, и называется акросомой. Одна из центриолей приближается к ядру, вторая – к периферии.

Из второй центриоли начинает расти жгутик. В виде спирального чехлика вокруг основания жгутика расположены митохондрии. Они поставляют энергию для движения. Остальные все органеллы и цитоплазма исчезают. Зрелый сперматозоид почти не имеет цитоплазмы.

Расположены зрелые сперматозоиды в просвете семенных канальцев.

Оогенез и сперматогенез у цветочных растений

Оогенез происходит в процессе формирования семенного зачатка, при формировании зародышевого мешка.

Сперматогенез происходит в пыльцевом зерне.

Строение половых клеток

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Строение половых клеток

Половые клетки переносят генетическую информацию от родительских организмов потомкам. Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом. Для них характерен низкий уровень процессов обмена веществ по сравнению с соматическими клетками.

Яйцеклетки животных

Имеют большие размеры по сравнению с мужскими гаметами, определенный запас веществ – желток. Желток имеет в составе белки, жиры, углеводы, минеральные вещества.

По количеству желтка различают: многожелтковые яйцеклетки (у членистоногих, большинства рыб, пресмыкающих, птиц), со средним количеством желтка (у амфибий, осетровых рыб), маложелтковые (у большинства червей, моллюсков, иглокожих), практически безжелтковые (у некоторых беспозвоночных, плацентарных млекопитающих).

От количества запасных питательных веществ в цитоплазме зависят размеры яйцеклетки. Размеры яйцеклетки плацентарных млекопитающих от 50 до 180 мкм, человека – 90 мкм, страусов (без оболочек) – 80 мм, с оболочками – более 150 мм.

В процессе формирования желтка определяется полярность.

Полюс, где откладывается желток, называется вегетативным, а противоположный, со смещенным ядром – анимальным.

Могут быть покрыты разнообразными оболочками. Первичные оболочки имеют яйцеклетки всех животных. У млекопитающих образованы выростами фолликулярных клеток и яйцеклетки.

Вторичные оболочки есть лишь у некоторых животных (у насекомых) и формируются в яичнике. Имеют микрополе (вход для сперматозоида). У некоторых животных после оплодотворения образуются железами яйцевода третичные оболочки.

У птиц это скарлупная, подскарлупная оболочки и белок.

Сперматозоиды животных

Размеры – от 10 до 800 мкм длиной, иногда больше. Имеют жгутики, с помощью которых передвигаются. Строение их подобно строению жгутиков клеток эукариот.

Сперматозоиды млекопитающих состоят из короткой головки, шейки, короткого промежуточного отдела и жгутика. В головке содержится ядро.

На переднем ее конце расположена акросома, которая формируется из комплекса Гольджи. Она обеспечивает проникновение сперматозоида в яйцеклетку, активацию ее (переход к состоянию развития).

В промежуточном отделе находятся центриоли, окруженные митохондриями, которые поставляют энергию жгутику.

Жгутики характерны для сперматозоидов хордовых животных, зеленых и бурых водорослей, папоротников, хвощей, плаунов, мхов и т. п. Не имеют жгутиков мужские половые клетки покрытосеменных, большинство голосеменных, красных водорослей, грибов и некоторых животных.

Оплодотворение

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Оплодотворение

Это процесс слияния мужской и женской гамет с образованием зиготы. Сперматозоиды атакуют яйцеклетку, при контакте с акросомой вызывают ее активацию, то есть выводят из состояния покоя. Свойства оболочки яйцеклетки изменяются. Вглубь нее проникает один сперматозоид. Он отбрасывает жгутик.

Оболочки становятся непроницаемыми для других сперматозоидов. Иногда проникает несколько сперматозоидов, но с ядром яйцеклетки сливается лишь ядро одного из них. Остальные сперматозоиды гибнут. Иногда ядра обеих половых клеток продолжительное время не сливаются (у грибов, некоторых круглых чер-вей).

Сливаются они перед дроблением.

У животных различают внешнее и внутреннее оплодотворение.

Внешнее оплодотворение

Внешнее оплодотворение характерно преимущественно для жителей водоемов. Это оплодотворение, которое происходит вне половой системы самки.

Встречается у многощетинковых червей, иглокожих, некоторых ракообразных, двухстворчатых моллюсков, ланцетников, костных рыб, земноводных.

Характерно иногда для некоторых наземных животных – дождевых червей, некоторых паукообразных и др.

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит в половых путях самки. Характерно преимущественно для животных, жителей суши: плоских червей, круглых червей, многоножек, насекомых, моллюсков, пресмыкающих, птиц, млекопитающих. Иногда встречается у жителей водоемов – некоторых ракообразных, хрящевых рыб и т. п.

Необходимым условием для оплодотворения водорослей и высших споровых растений является влага, вода. В ней передвигаются сперматозоиды.

Не зависит от влаги оплодотворение у семенных растений (голосеменных и покрытосеменных). Оплодотворению предшествует опыление. Для покрытосеменных растений характерно двойное оплодотворение.

Оплодотворение позволяет увеличить наследственную изменчивость (комбинативная изменчивость), поскольку сливаются половинные наборы хромосом мужской и женской гамет. Образование эндосперма с тройным набором хромосом служит причиной интенсификации процессов биосинтеза, синтеза белков, что позволяет значительно улучшить запасание питательных веществ в семени.

Размножение и индивидуальное развитие организмов

Образование половых клеток — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс)

Гаметогенез — процесс образования и развития половых клеток.

У многоклеточных водорослей, многих грибов и споровых растений гаметы образуются в специальных органах полового размножения: женские — в архегониях, мужские — в антеридиях.

У большинства животных образование гамет происходит в половых железах: сперматозоиды формируются в семенниках, а яйцеклетки — в яичниках

Существуют раздельнополые и обоеполые виды. Раздельнополые организмы продуцируют только один вид гамет, обоеполые — оба вида.

Гермафродиты — обоеполые организмы, способные образовывать и мужские, и женские половые клетки.

Гермафродитизм возник как приспособление к сидячему, малоподвижному или паразитическому образу жизни. Он встречается у кишечнополостных, плоских и кольчатых червей, моллюсков и у большинства растений.

Преимуществом гермафродитизма является возможность самооплодотворения при наличии только одной особи. Но у большинства гермафродитных организмов происходит перекрёстное оплодотворение между разными особями.

Гаметогенез у высших животных

Сперматогенез происходит в семенниках. В них имеются семенные канальцы, в которых образуются и развиваются сперматозоиды.

В процессе образования сперматозоидов выделяют четыре периода (стадии): размножение, рост, созревание и формирование.

В период размножения происходит многократное митотическое деление первичных половых клеток (сперматогоний). При этом сохраняется диплоидный набор хромосом (2n2c).

Затем наступает период роста: образовавшиеся клетки несколько увеличиваются в размерах, в них удваиваются молекулы ДНК. Сперматогонии превращаются в сперматоциты первого порядка с хромосомным набором (2n4c).

В период созревания происходят два деления мейоза. После первого деления из одного сперматоцита первого порядка образуются два сперматоцита второго порядка  ((1n2c)), а после второго — четыре сперматида  ((1n1c)).

В период формирования сперматиды преобразуются в сперматозоиды.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Рис. (1). Сперматогенез

Обрати внимание!

При сперматогенезе из одной первичной половой клетки образуются четыре сперматозоида.

Оогенез (овогенез) происходит в яичниках и в отличие от сперматогенеза начинается ещё до рождения женского организма.

В процессе образования яйцеклеток выделяют три периода (стадии): размножение, рост и созревание.

В период размножения первичные половые клетки (оогонии)  делятся митозом. При этом диплоидный набор хромосом (2n2c) сохраняется, но клеток образуется значительно меньше, чем при сперматогенезе. Период размножения заканчивается до рождения женской особи. К этому времени образуется около (30) тысяч первичных половых клеток.

У половозрелой женской особи периодически начинается дальнейшее развитие отдельных оогоний. В период роста объём клетки значительно увеличивается за счёт синтеза и накопления веществ. Происходит удвоение ДНК. Образуется ооцит первого порядка  ((2n4c)).

В период созревания происходит два деления мейоза. После первого деления из одного ооцита первого порядка образуются одна крупная гаплоидная клетка (ооцит второго порядка  ((1n2c))) и одна маленькая (полярное, или направительное,тельце).

Образовавшийся ооцит выходит из яичника в брюшную полость и попадает в маточную трубу — происходит овуляция.

В маточной трубе клетка совершает второе мейотическое деление, в результате которого ооцит образует яйцеклетку ((1n1c)) и ещё одно полярное тельце. Первое полярное тельце, как правило, тоже делится.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Рис. (2). Оогенез

Обрати внимание!

При оогенезе из одной первичной половой клетки образуются одна яйцеклетка и три полярные тельца, которые вскоре разрушаются.

Источники:

Рис. 1. Сперматогенез. © ЯКласс

Рис. 2. Оогенез. © ЯКласс

гаметогенез – Биология Егэ

Мейоз лежит в основе процессов спорогенеза – образование спор у растений и грибов, и гаметогенеза – образование половых клеток, который состоит из сперматогенеза и овогенеза.

Сперматогенез  Овогенез
процесс образования сперматозоидов процесс образования яйцеклеток
Из исходной клетки сперматогония образуется 4 сперматозоида.  Из исходной клетки овогония образуется 1 яйцеклетка, а оставшиеся 3 клетки превращаются в направительные или редукционные тельца.
Начинается при половом созревании и длится до конца жизни. Длится в течение эмбрионального периода, и от начала полового созревания, до менопаузы.
Сперматозоиды образуются в МПЖ семенниках. Яйцеклетки формируются в женских половых железах – яичниках.
Мелкие, подвижные Крупные, неподвижные
Тестостерон Прогестерон
  • Фазы гаметогенеза:
  • 1) РАЗМНОЖЕНИЕ – митоз
  • • Сперматогенез: из клеток сперматогенной ткани гоноцитов образуются диплоидные первичные половые клетки сперматогонии(2n2с).
  • • Овогенез: из клеток овогенной ткани яичников гоноцитов образуются первичные половые диплоидные клетки овогонии (2n2с).
  • 2) РОСТ – интерфаза мейоза I

 Сперматогенез: из каждого сперматогония развивается сперматоцит 1ого порядка (2n4с). Репликация ДНК.

• Овогенез: репликация ДНК, из каждого овогония развивается овоцит 1ого порядка (2n4с). Запас питательных веществ (желток, жир).

3) СОЗРЕВАНИЕ – деление мейоза

• Сперматогенез: после первого деления образуются два сперматоцита 2ого порядка (n2c). После второго – четыре гаплоидных сперматиды (nc).

• Овогенез:после первого деления – 1 редукционное тельце и один овоцит 2ого порядка(n2c)После второго деления – 3 редукционных тельца и одна крупная овотида, из которой впоследствии сформируется яйцеклетка и еще одно редукционное тельце. Если оплодотворения не происходит, то овотида погибает и выводится из организма.

  1. 4) ФОРМИРОВАНИЕ
  2. • Сперматогенез: сперматиды превращаются в сперматозоиды (nc), приобретают свойственные им признаки и подвижность.
  3. • Овогенез: практически отсутствует
  4. Сперматозоиды состоят из – головка: ядро и акросома, которая выделяет фермент, растворяющий оболочку яйцеклетки – шейка: митохондрии и комплекс Гольджи
  5. – хвост из микротрубочек.

Гаметогенез и оплодотворение, Биология

Гаметогенез – стадии, фазы и схема образования половых клеток

Время на чтение: 14 минут

Общее понятие

Основным событием процесса является деление клеток — мейоз. Стадия включает два быстро происходящих разделения во время созревания, которые следуют сразу одно после другого. Дезоксирибонуклеиновая кислота удваивается 1 раз на стадии роста.

В промежутке между первым и вторым делением не происходит синтез наследственного материала. Мейоз поддерживает определенное количество хромосом во время оплодотворения.

В результате обмена комбинируются новые сочетания наследственных факторов в молекулах.

Митоз представляет собой непрямую репликацию клетки, метод воспроизведения эукариотических бластомеров. Биологическая значимость заключается в строго дозированном разделении хромосом по дочерним ядрам, что делает возможным появление идентичных клеток в генетическом плане. Митоз обеспечивает жизнь организма (онтогенез), в результате процесса увеличивается популяция клеточных тканей.

В результате внешнего или внутреннего оплодотворения происходит слияние женских и мужских половых клеток, итогом которого становится образование зиготы. Эта плодная гамета имеет диплоидный комплект хромосом (2 n).

Процесс развития

Число овогониев, которые вступают в процесс прогенеза, закладывается на стадии эмбриона. Спермогонии непрерывно делятся на фазе гаметогенеза при половом созревании и представляет собой непрерывное течение.

Сравнительное биологическое отличие в том, что сперматогенез обеспечивает появление разнообразия из 4 гамет, а при овогенезе воспроизводится одна.

Заканчивается образование женской яйцеклетки только после оплодотворения.

Особенности проявляются общими стадиями гаметогенеза:

  • размножение гаметогониев с полным комплектом хромосом;
  • период роста, накопление объема цитоплазмы и запасание питательными веществами;
  • репликация ДНК на стадии роста, образование гаметоцитов;
  • фаза созревания клеток в результате мейотического процесса;
  • стадия образования оболочек женской яйцеклетки и появление подвижности у сперматозоида.

Во время мейоза формируются биваленты путем связывания двух гомологических молекул после репликации хромосом. Входящие биваленты содержат удвоенные молекулы из двух хроматид. Молекулы передвигаются так, чтобы сблизить соответствующие зоны, претерпевшие рекомбинацию. Скрепляются они способом белкового комплекса, строение которого сходно в биологии у животных и человека.

Стадия сперматогенеза

В этом периоде размножаются диплоидные биваленты, из которых получаются гаметы. Овогонии и спермогонии подвергаются мейотическому делению, в результате их число возрастает. Мужские клетки вступают в процесс партеногенеза на протяжении времени половой зрелости мужчины. У женщин появление новых овогоний связывается со временем эмбриогенеза.

Наиболее сложной является первая фаза, схема гаметогенеза включает периоды:

  • лептотена — фаза удлиненных, малоспирализованных, тонких молекул;
  • зиготена — время сближения гомологических бивалентов;
  • пахитена — стадия слияния хромосом в биваленты и обмен участками;
  • диктиотен — промежуток отталкивания молекул;
  • диакинез — срок максимальной спирализованности хромосом, когда они утолщены и укорочены перед растворением оболочки ядра для формирования делительного веретена.

Первоначальные женские и мужские клетки размножаются путем митоза, поэтому соматические бластомеры содержат весь комплекс хромосом в парном сочетании для каждого вида. Молекулы отличаются однониточным строением до окончания синтетической стадии интерфазы. Двухниточная структура появляется в постсинтетическую стадию, профазу и метафазу.

Этап роста

На этом этапе клетки увеличивают размеры, мужские превращаются в сперматоциты, а женские становятся овоцитами первого порядка, при этом последние имеют большие размеры, чем сперматоциты. Питательные вещества накапливаются в виде желтков яйцеклетки для энергетической поддержки, вторая часть имеет значение при следующем делении. Отсутствие требуемого количества элементов приводит к патологии.

В этот период происходит репликация молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, при этом остается неизменным количество хромосом. Биваленты получают двухниточное строение, а автогенетическая формула овоцитов и сперматоцитов получает вид 2 n 4 c.

Скапливание энергетического питания, рост и эскалация размеров являются характеристиками второго этапа нарастания и подготовки клеток к мейозу — делению.

Фаза созревания

Наблюдается редукционное и эквационное деление (мейоз I и II). После первого межевания возникают сперматоциты и овоциты II с обозначением n 2 c. Незрелые сперматиды после второго деления становятся взрослыми сперматозоидами с соответствующим обозначением nc, развиваются все свойственные полноценным мужским клеткам структуры. Яйцеклетки имеют 3 редукционных тельца, которые впоследствии отмирают и в размножении не принимают участия.

В следующем виде гаметогенеза ядра уплотняются и происходит усиленная спирализация хромосом. Молекулы становятся инертными в функциональном плане.

Пластинчатый набор (комплекс Гольджи) движется к одному из ядерных полюсов, при этом формируется перфаторий — орган сперматозоида в виде мембранного пузырька. Центриоли находятся у противоположного полюса, у одной вырастает жгутик, где скапливаются митохондрии.

В этой стадии происходит отторжение почти всей цитоплазмы, поэтому к головке сперматозоида она не поступает.

Используется накопленный ранее объем питательных веществ. Это становится необходимым, т. к. на этом этапе развивается дочерний бионт и оплодотворяется яйцеклетка. Формирование крупной взрослой клетки обеспечивается неравномерностью деления гамет. Сперматозоид отыскивает яйцеклетку, проникает в полость и доносит туда генетический набор молекул ДНК.

Сперматозоиды существуют короткое время, они воспроизводятся в большом количестве, т. к. масса погибает на этапе выявления яйцеклетки, а в цитоплазме по этой причине не накапливается много питательных элементов. Центральным событием является упрощение диплоидного комплекса хромосом в процессе мейоза и воспроизведение гаплоидных клеток, частным вариантом которых являются гаметы.

Формирование женских бивалентов

В тканях женских яичников половые клетки с полным комплексом хромосом несколько раз подвергаются делению путем митоза. В результате овогенная ткань разрастается. Овогония переходит в стадию овоцита 1 порядка, который продолжает усиленный рост и концентрирует полезные вещества. Стадия роста овоцита длится дольше, чем развитие сперматоцита.

Рост овоцита 1 порядка заканчивается созреванием. Наступает время мейоза, но этот процесс деления проходит длительно.

У животных двоение клеток стартует на стадии эмбриона, но останавливается на первой фазе до того, как самка достигает половой зрелости.

Определение периода замораживания происходит в зависимости от вида млекопитающего и может продолжаться от месяцев до нескольких лет. Впоследствии под действием гормонов клетки делятся некоторое время на протяжении продуктивного возраста.

Первый процесс мейоза заключается в асимметричном образовании крупной гаметы — овоцита 2-го разряда, где скапливается энергетический потенциал и органоиды. Сюда передвигается маленькая клетка в виде направленного полярного тела, в которой находится только ядро.

Второе деление также относится к асимметрическим процессам. Яйцеклетка образуется из овоцита 2 порядка, в ней содержатся питательные элементы и вторичное направленное полярное тело. Из начального тела получается два небольших вторичных образования. У большинства животных мейоз останавливается в период метафазы второго деления и оканчивается с оплодотворением яйцеклетки.

Одна большая яйцеклетка с полным комплектом хромосом и 3 полярных тела, способных сокращаться, формируется из половой клетки женского организма в процессе овогония. Полярные сгустки служат для ровного разделения ядра и правильного расположения хромосом в процессе мейоза. Гормон прогестерон координирует начало и окончание овогенеза у млекопитающих.

Строение яйцеклетки

Элемент представляет собой гамету женского типа у высших растительных организмов, человека, животных. Яйцеклетка выделяется у водорослей, иных протистов с характерным слиянием клеток. У людей она является большой несинциатильной клеткой, хотя подобные элементы мышц и объемистые нейроны во много раз превышают размеры.

Крупная малоподвижная гамета имеет внутри запас питательных веществ.

В качестве энергетических запасов выступают составляющие, которые требуются для белкового биосинтеза, а также специальные регулятивные компоненты, контролирующие процессы.

В состав питательного комплекта входит желток, который содержит фосфолипиды, белки, минералы и разные жиры. Эти вещества снабжают зародыш в течение эмбриональной стадии.

Яйцеклетки различаются по количеству желтка:

  • алецитальные имеют в составе ничтожный объем желтка;
  • полилецитальные содержат его в большой массе;
  • мезолецитальные отличаются умеренным содержанием;
  • олигоцитальные включают малый объем желтка.

Яйцеклетка человека относится к алецитальным видам. Это объясняется быстрым переходом зародыша от питания продуктами распада тканей родительского организма к получению веществ из материнской ткани.

Клетки подразделяются по местоположению желтка:

  • телолецитальный тип — сгусток смещен в сторону вегетативного отростка;
  • гомолецитальный предполагает равномерное размещение;
  • центролецитальный вид — желток находится в центре.

В человеческой яйцеклетке желток равномерно распределяется в области, поэтому ядро располагается в центре. Оболочка защищает яйцо от проникновения нескольких сперматозоидов и пропускает только одного. Сохраняется первоначальная форма зародыша, благодаря капсуле. Яйцеклетка имеет немного вытянутую или шарообразную форму и примерный диаметр 130 мкм.

Конструкция и функция сперматозоида

Мужская половая гамета присутствует у размножающихся организмов по способу оогамии. Активно передвигающиеся сперматозоиды оплодотворяют женские яйцеклетки. По размеру они меньше женских половых гамет, т. к. не отличаются большим объемом цитоплазмы и воспроизводятся мужским организмом в большом количестве.

Сперматозоид отличается типичной структурой и состоит из элементов:

  • головка;
  • центральная часть;
  • хвост.

Головка отличается формой эллипса, немного сплющенного с боков. На одной стороне располагается небольшая выемка, поэтому сперматозоиды человека называют ложковидными.

В головке располагаются структурные элементы:

  • Ядро содержит одинарный комплект хромосом и носит наименование гаплоидного. После слияния с яйцеклеткой формируется организм с полным набором молекул ДНК, полученным от матери и отца.
  • Акросома представляет измененную лизосому, а именно пузырек в форме мембраны. В полости находятся 15 видов литических ферментов для растворения капсулы яйцеклетки. Акросома по размеру почти равняется ядру и занимает бо́льшую часть головки.
  • Центросома формируется в виде системы микротрубочек, которые нужны для организации передвижения с помощью хвоста. Этот элемент приближает ядра зиготы и способствует первому мейозу в клетке.

Сперматозоиды бывают двух видов в зависимости от содержания Y или X хромосомы. В первом случае получается мужской плод, во втором формируется женский. Сперматозоидное ядро мельче других клеточных оснований. Позади головки находится центральная часть, участки соединяются суженой шейкой.

Жгутик из микротрубочек, который окружен метохондрионом, идет через центральный сегмент на всем протяжении. Скопление митохондрия синтезирует АТФ и обеспечивает ход жгутика. За средней областью находится хвост, который длиннее и тоньше центрального участка.

гаметогенез и оплодотворение

Слайд 1

Гаметогенез 9-11 класс Учитель Льянова З.К.

Слайд 2

Гаметогенез Гаметогенез — это процесс развития половых клеток — гамет (рис. 308). Предшественники гамет ( гаметоциты ) образуются на ранних стадиях развития зародыша за пределами половых желез, а затем мигрируют в них. На стадии гаметоцитов клетки, как правило, неотличимы. Различия появляются лишь после их проникновения в половые железы. Гаметоциты диплоидны

  • Слайд 4
  • Период размножения Сперматогенез 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с Овогенез 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с 2п2с сперматогонии овогонии
  • Слайд 5

Период роста 2п2с 2п2с Сперматоцит I порядка Овоцит I порядка 2п4с 2п4с ? ?

  1. Слайд 6
  2. СПЕРМАТОГЕНЕЗ ОВОГЕНЕЗ Период созревания 2п4с 1п2с 1п2с 1п1с 1п1с 1п1с 1п1с 2п4с 1п2с 1п1с 1п2с 1п1с 1п1с 1п1с сперматиды овотиды сперматоцит II порядка овоцицит II порядка сперматоцит II порядка
  3. Слайд 7
  4. Период формирования 1п1с 1п1с 1п1с 1п1с 1п1с сперматозоиды ЯЙЦЕКЛЕТКА
  5. Слайд 8

ОВОГЕНЕЗ Все периоды развития яйцеклеток осуществляются у животных в яичниках.

В отличие от образования сперматозоидов, которое происходит только после достижения половой зрелости (в частности, у позвоночных животных), процесс образования яйцеклеток начинается еще у зародыша.

Период размножения полностью осуществляется на зародышевой стадии развития и заканчивается к моменту рождения , в результате оогенеза образуется одна нормальная яйцеклетка и три полярных тельца.

  • Слайд 9
  • ОВОГЕНЕЗ (ООГЕНЕЗ) Фаза размножения 2n4c —) оогонии 2n2c внутриутробное развитие. Фаза роста —) ооцит 1 порядка 2n4c (рождение) Фаза созревания: Мейоз 1 —) ооцит 2 порядка n2c до овуляции и образование направительного тельца (овуляция) Мейоз 2—) яйцеклетка 2n2c (—- ОПЛОДОТВОРЕНИЕ и образуются 1 крупная гаплоидная яйцеклетка с запасом питательных веществ и 3 мелких гаплоидных клетки – направительные тельца, необходимые для равномерного распределения хромосом в мейозе, а за тем погибают
  • Слайд 10

СПЕРМАТОГЕНЕЗ Во время периода размножения диплоидные сперматогенные клетки делятся митотически , в результате чего образуется множество более мелких клеток, называемых сперматогониями .. Другая часть — прекращает делиться и увеличивается в размерах, вступая в следующий период сперматогенеза — период роста. Увеличившиеся в размерах сперматогонии называются сперматоцитами 1-го порядка.

Период созревания начинается тогда, когда сперматоцит 1-го порядка подвергается первому мейотическому делению, в результате чего образуются два сперматоцита 2-го порядка. Затем эти вновь образовавшиеся клетки делятся (второе мейотическое деление), и в результате образуются гаплоидные сперматиды . Таким образом, из одного сперматоцита 1-го порядка возникают четыре гаплоидных сперматиды .

Слайд 11

Сперматогенез Фаза размножения 2n4c в результате митоза образуются многочисленные сперматогонии 2n2c . Фаза роста. На этой стадии сперматогонии незначительно увеличиваются в размерах, и из каждой клетки образуется сперматоцит 1 порядка 2n4c .

Фаза созревания: Мейоз 1 образуется 2 сперматоцита 2 порядка n2c . Мейоз 2 образуется 4 гаплоидные клетки – сперматиды. nc Все 4 клетки одинаковы по величине, созревают 4 сперматозоида. Процесс образования сперматозоидов у человека занимает 70 дней.

Слайд 12

Гаметы Гаметы — это половые клетки, при слиянии которых образуется зигота, дающая начало новому организму. Они представляют собой высокоспециализированные клетки, участвующие в осуществлении процессов, связанных с половым размножением.

Гаметы имеют ряд особенностей, отличающих их от соматических клеток: хромосомный набор соматических клеток (у большинства организмов) — диплоидный (2 n 2с), а гамет — гаплоидный ( n с); гаметы не делятся; гаметы, особенно яйцеклетки, более крупные, чем соматические клетки; яйцеклетка содержит много питательных веществ, сперматозоид — мало (практически отсутствуют); гаметы имеют измененное ядерно-цитоплазматическое соотношение по сравнению с соматическими клетками (в яйцеклетке ядро занимает значительно больший объем, чем цитоплазма, в сперматозоиде — наоборот, причем ядро имеет такие же размеры, что и яйцеклетка).

Слайд 13

Организация сперматозоидов Сперматозоид открыт в 1617 году учеником Гука. Он обеспечивает встречу с яйцеклеткой, приносит в нее свою часть генетической информации, стимулирует развитие зиготы. Длина сперматозоида человека 50-60 мкм. Функции сперматозоида определяют и его строение. Сперматозоид млекопитающих имеет форму длинной нити

Слайд 14

Яйцеклетка человека была открыта в 1821 году К.М.Бэром . Окончательное созревание яйцеклетки происходит уже после оплодотворения, поэтому фактически зрелой яйцеклетки не существует.

Размер яйцеклеток колеблется в широких пределах — от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека — около 100 мкм, яйцо страуса, имеющее длину со скорлупой порядка 155 мм — тоже яйцеклетка).

Форма ее обычно округлая или слегка сплюснутая.

Слайд 15

У большинства животных яйцеклетки имеют дополнительные оболочки, располагающиеся поверх цитоплазматической мембраны. В зависимости от происхождения . Различают :  Первичные оболочки, возникающие в результате выделения ооцитом и, возможно, фолликулярными клетками веществ. Выполняют защитную функцию .. У млекопитающих эта оболочка называется блестящей.

 Вторичные оболочки, образованные выделениями фолликулярных клеток яичника. Имеются не у всех яиц. Вторичная оболочка яиц многих насекомых, например, содержит канал — микропиле , через который спер- матозоид проникает в яйцеклетку.  Третичные оболочки,.

Например, у птиц происходит образование белковой, подскорлуповой пергаментной, скорлуповой и надскорлуповой оболочек.

  1. Слайд 16
  2. млекопитающие
  3. Слайд 17
  4. алецитальные яйца — яйца, не содержащие желтка или имеющие незначительное количество желточных включе – ний (млекопитающие, плоские черви); изолецитальные яйца — яйца с равномерно распределенным желтком (ланцетник, морской еж); умеренно телолецитальные яйца — яйца с неравномерным распределением желтка (рыбы, земноводные); резко телолецитальные яйца — яйца, в которых желток занимает большую часть, и лишь небольшой участок цитоплазмы на анимальном полюсе свободен от него (птицы).
  5. Слайд 18
  6. Типы дробления яйцеклеток
  7. Слайд 19

Женская половая система Яичник содержит 300-400 яйцеклеток, вырабатывает гормон эстроген. Он имеет миндалевидную форму и достигает длины 3 см. Яйцеклетки — женские половые клетки

  • Слайд 20
  • Из 23 пар хромосом только одна определяет пол будущего ребенка Хромосомы Х Y Хромосомы X X
  • Слайд 21
  • Диаметр = 0,15 мм Диаметр = 0,005 мм Оплодотворение —– совокупность процессов, приводящих к слиянию мужских и женских гамет ( сингамия ), объединению их ядер ( кариогамия ) и образованию зиготы, которая дает начало новому организму.
  • Слайд 22
  • В процессе оплодотворения происходит : 1)активация яйцеклетки; 2)восстановление диплоидного набора хромосом; 3)определение пола будущего организма; 4)объединение наследственных свойств родительских организмов и возникновение у потомков новых комбинаций наследственных факторов.
  • Слайд 23

Санкт-Петербург гимназия № 441 учитель биологии Деларова Е.В. Оплодотворение у животных Внешнее Внутреннее Рыбы, земноводные, большинство моллюсков, некоторые черви Пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие

Слайд 24

Санкт-Петербург гимназия № 441 учитель биологии Деларова Е.В. Внешнее оплодотворение Происходит вне организма самки, обычно в водной среде При внешнем оплодотворении много половых клеток гибнет

  1. Слайд 25
  2. Внутреннее оплодотворение Происходит в половых путях самки, обычно в водной среде Зигота защищена материнским организмом Уменьшается вероятность гибели клеток в окружающей среде Строение амниотического яйца Развитие зародыша млекопитающего
  3. Слайд 26

http://www.geneticsandsociety.org/article.php?id=4443 ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение) http://samtec.su/?bdf=picture-of-in-vitro-fertilization

Слайд 27

Санкт-Петербург гимназия № 441 Партеногенез parthenos (греч.) – девстенница genesis (греч.) – возникновение Развитие полноценных особей происходит из неоплодотворенной яйцеклетки Встречается у некоторый растений, насекомых (перепончатокрылые), червей, рептилий и птиц

Слайд 28

Факторы, способные повлиять на процесс оплодотворения: Алкоголь, никотин, наркотики. Антибиотики. Рентгеновское, радиоактивное излучение. Инфекционные заболевания. Воспалительные процессы.

Неправильный образ жизни, в том числе ранние половые связи. Избыточный или недостаточный вес. Гормональные нарушения. Стрессы. Хирургические операции, особенно на органах малого таза. Наследственные заболевания.

Аномалии внутренних органов.

Ссылка на основную публикацию