Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Гаметогенез — развитие половых клеток. Данный процесс протекает в половых органах, которые называются гонады. У женских особей гонады представлены яичниками, у мужских — семенниками. В яичниках образуется яйцеклетка, данный процесс называется овогенезом. Процесс созревания сперматозоидов у мужских особей называется сперматогенез.

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

В процессе гаметогенеза выделяют значимое событие деления клеток — мейоз. Мейоз включает в себя два быстро происходящих процесса разделения. Мейоз необходим для поддержания достаточного количества хромосом, принимающих участие в процессе оплодотворения яйцеклетки. Благодаря хромосомам появляются новые комбинации наследственных факторов.

Хромосомы делятся по дочерним ядрам в строго дозированном количестве, в этом заключается биологическая значимость мейоза. Митоз позволяет увеличивать популяцию клеточных тканей, обеспечивая жизнь организма.

Слияние мужских и женских половых клеток происходит в результате оплодотворения — внешнего или внутреннего. В результате появляется зигота — плодная гамета, которая наделена диплоидным набором хромосом, присущим всем соматическим клеткам.

Как происходит гаметогенез

В процессе прогенеза (образовании половых клеток) участвуют овогонии, число которых закладывается еще на стадии эмбрионального развития.

Процесс деления мужских спермогониев на фазе гаметогенеза является непрерывным течением. Женская яйцеклетка будет полностью созревшей и сформированной только после оплодотворения. Главное отличие мужских и женских клеток в том, что при овогенезе воспроизводится всего одна, при сперматогенезе — 4 гаметы.

Как мужские, так и женские половые клетки проходят общие стадии развития:

  • размножение — гаметы имеют полный комплект хромосом;
  • рост — гаметы скапливают питательные вещества и цитоплазму;
  • удвоение ДНК — процесс происходит на стадии роста, в момент образования гаметоцитов;
  • созревание — процессу созревания способствует мейотический процесс;
  • на последней стадии у сперматозоидов появляется подвижность, а яйцеклетка покрывается оболочкой.

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Стадия сперматогенеза

Сперматогенезом называется процесс, в результате которого образовываются и созревают сперматозоиды. На сперматогенез, локализующийся в яичках мужчины, уходит 75 дней. Процесс начинается в период полового созревания. Яичники вынесены за предел тела для того, чтобы в них поддерживалась температура 34 °С.

Сперматогенез проходит в 4 стадии:

  1. Стадия деления. Сперматогонии — малые округлые клетки — находятся у базальной мембраны, в самом дальнем ряду. Они являются стволовыми клетками, из которых будут развиваться будущие гаметы. Часть округлых клеток находится в процессе активного деления — они как бы «сдвигают» дочерние клетки в направлении извилистого канальца. На данном этапе стволовые клетки уже содержат 23 необходимые пары хромосом.
  2. Стадия роста. Получившиеся частицы начинают увеличиваться в размерах и накапливать питательные вещества. Их цепочки ДНК удваиваются и готовятся к дальнейшей стадии преобразований.
  3. Стадия созревания. В результате мейоза происходит образование сперматидов 1 и 2 порядка. Сперматиды 2 порядка содержат только половину необходимого набора хромосом. Из одного сперматида появляются 4 дочерних частицы. Две дочерние частицы несут в себе Х-хромосому, необходимую для рождения девочки, две другие — хромосомы, необходимые для зачатия мальчика. Из этого становится понятно, что именно сперматозоиды несут генетическую информацию, определяющую пол будущего ребенка. На данной связи половые клетки имеют большую связь с клетками Сертоли, обеспечивающими их кислородом и необходимыми питательными элементами. Для того, чтобы сперматиды развивались полноценно, они соединены между собой цитоплазматическими мостиками.
  4. Стадия формирования. Сперматозоиды окончательно созревают и приобретают необходимую форму за счет правильного распределения органелл. У элементов появляются жгутики, свешивающиеся в просвет канальцев и отвечающие за нормальное движение сперматозоидов. Данные жгутики являются своего рода «энергетическими станциями». Комплекс Гольджи смещается к переднему краю головки и формирует акросому — структуру, которая отвечает за расплавление оболочки ооцита. Без данного процесса оплодотворение невозможно. Соединения между полностью созревшими клетками распадаются и они выходят в извитые канальца. В просвете канальцев клетки соединяются с секретом предстательной железы, и в момент эякуляции покидают яички.

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Стадия овогенеза

Формирование женских половых клеток у млекопитающих начинается еще внутриутробно, то есть до того, как девочка появится на свет.

Процесс овогенеза включает в себя три стадии, без которых невозможно полноценное созревание и развитие яйцеклетки:

  1. Фаза размножения. В яичнике плода много зародышевых клеток — эпителиоцитов, которые активно делятся митозом. В результате процесса деления в корковом слое яичника накапливаются овогонии. Это активные клетки, отвечающие за накопление питательных веществ — белков, жиров и глюкозы. Овогонии имеют диплоидный набор хромосом и являются идентичными своим предшественницам. Единственное их различие — больший размер.
  2. Фаза роста. Наступает в яичниках незадолго до того, как девочка должна появиться на свет. В процессе митоза овогонии превращаются в овоциты первого порядка. Цитоплазма овогоний равномерно распределяется между дочерними клетками, что приводит к их уменьшению. Дочерние клетки быстро увеличиваются в размерах, подготавливаясь к процессу собственного деления. Для диплоидных ядер и протоплазмы наступает профаза, приводящая к консервации овоцитов виде примордиального фолликула. В яичниках девочки заложено около 2 млн. фолликулов, из которых дальнейшее развитие получают 400-450 штук.
  3. Женский организм развивается и приходят месячные. За 20 дней до этого события начинается фаза созревания. Для одного из примордиальных фолликулов организм включает «зеленый свет». При получении такого сигнала фолликул начинает расти, и его размеры увеличиваются. Теперь фолликул называется первичным. Он включается в фазу, которая была остановлена много лет назад, перед рождением девочки. Происходит мейотическое деление, в результате которого появляется овоцит второго порядка. Данный овоцит, укрывшийся в яйценосном холмике и омытый жидкостью зрелого фолликула, вступает во второе делений мейоза. Здесь его настигает овуляция.

В чем различия овогенеза и сперматогенеза

Гаметогенез мужских и женских половых клеток отчасти схожи между собой, однако, процесс созревания яйцеклетки имеет ряд интересных отличий:

  1. Гаметогенез мужчин и женщин стартует в разные сроки. Сперматогенез запускается у мальчиков в период полового созревания. Овогенез начинается задолго до того, как девочка появится на свет. Интересно, что финальной стадии развития достигают лишь несколько половых клеток во время оплодотворения.
  2. Различается продолжительность жизни мужских и женских половых клеток во время гаметогенеза. Для того, чтобы мужские гаметы прошли путь от зародыша до полноценных спермиев, им требуется 74-75 дней. Начиная с первых этапов сперматогенеза мужские гаметы остаются жизнеспособными 110 дней. Яйцеклетки женщины, вышедшие в период овуляции, являются результатом 15- или даже 40-летнего ожидания.
  3. Существенная разница прослеживается и в количественных показателях половых клеток. Мужчины, чья половая жизнь регулярная и реализованная, выбрасывают сперматозоиды, чье количество исчисляется в сотнях миллиардов. У женских особей лишь 400-450 яйцеклеток проходят фазы подготовки и созревания за период от первой менструации и до начала климакса.

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Строение яйцеклетки

Женская половая клетка чаще всего имеет шарообразную форму и весь набор органелл, присущий любой клетке. Яйцеклетка имеет больший размер, чем сперматозоид потому, что она накапливает огромное количество питательных веществ, необходимых для зачатия плода.

Яйцеклетка покрыта специфическими оболочками, выполняющими несколько важных функций:

  • защищают яйцеклетку;
  • препятствуют проникновению в нее нескольких сперматозоидов;
  • импортируют зародыш к стенкам матки.

Вокруг яйцеклетки всегда присутствует плазматическая мембрана, а снаружи она покрыта мукополисахаридной блестящей оболочкой.

На оболочке яйцеклетки присутствует лучистый венец, отвечающий за питание и защиту яйцеклетки. Защиту венца может пробить только одновременная атака нескольких сперматозоидов. После такого воздействия шансы яйцеклетки на оплодотворение падают.

Яйцеклетка не имеет своего двигательного аппарата, поэтому тратит около 7 дней на то. чтобы переместиться в яйцевод.

В оплодотворенной яйцеклетке плазматическая сегрегация, позволяющая в дальнейшем обеспечить все будущие ткани цитоплазмой в достаточном количестве.

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Конструкция и особенности сперматозоида

Сперматозоид, сильно отличающийся от всех остальных клеток организма, имеет настолько маленький размер, что увидеть его можно только под микроскопом.

Ученые выдвигают теорию о том, что сперматозоиды — мальчики отличаются большей подвижностью, но живут всего сутки. А вот сперматозоиды с набором Х-хромосом способны жить до 4 суток, но отличаются малой степенью подвижности. Поэтому, если родители хотят сына, процесс зачатия должен происходить непосредственно в день овуляции.

Сперматозоид имеет сложное строение и состоит из:

  1. Головки. В головке спермия, напоминающей форму ложки, присутствует ядро, содержащее 23 хромосомы и отвечающее за пол будущего ребенка; мембранный пузырек, содержащий ферменты, растворяющие оболочку яйцеклетки и позволяющие спермию попасть в нее; центросому, регулирующую движения хвостика спермия.
  2. Шейки. Шейка имеет крохотный размер, но позволяет головке сперматозоида быть подвижной и наклоняться под определенным углом.
  3. Средней части. Через тело спермия проходит осевая нить, регулирующая подвижность хвостовой части. Средняя часть содержит митохондрии, выделяющие энергию, необходимую спермию для движения.
  4. Хвостика. Правильная форма хвостика позволяет спермию поддерживать нормальную скорость и двигаться в правильном направлении. Хвост является своего рода «винтом» и состоит из фибрилл.

Оплодотворение яйцеклетки наступает в тот момент, когда происходит слияние мужской и женской гамет. Гаметогенез — многоэтапный и сложный процесс оплодотворения, необходимый для того, чтобы на свет появился новый человек.

Читайте также:  Сохранение человека в условиях увеличения народонаселения, Биология

22. Образование половых клеток и оплодотворение – Ганбаров Гуламгусейн

22

ОБРАЗОВАНИЕ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК И ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

– Чем мужские половые клетки отличаются от женских?– С чем связаны эти отличительные особенности?

Деятельность

Лабораторная работа

Строение половых клеток.Цель работы: изучить отличительные особенности половых клеток.Ход работы:1. Рассмотрите готовые микропрепараты половых клеток.

2. Заполните сравнительную таблицу.

Признаки Сперматозоид Яйцеклетка
Строение и форма
Подвижность
Запас питательных веществ
Размер
Численность
Набор хромосом

– В чем заключается биологическая роль половых клеток?

Образование и рост гамет (половых клеток). Процесс образования половых клеток называется гаметогенез. Половые клетки образуются в специальных органах родительских организмов – яичниках и семенниках – (половых органах животных). На первой стадии своего развития первичные половые клетки делятся путем митоза, и их количество возрастает.

Гаметогенез Образование иразвитие половых

клеток

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Ключевые слова

• гаметогенез• партеногенез• гермафродит

На второй стадии происходит подготовка первичных половых клеток к дальнейшему делению. В этот период клет-ки растут, и в них удваивается и в них удваивается количество ДНК. Следующая стадия носит название стадия созревания. Первичные половые клетки делятся путем мейоза.

За счет неравномерного распределения цитоплазмы первичной женской половой клетки во время мейоза образуются одна большая и три маленькие клетки (полярные тельца), которые погибают.

Таким образом, развивающаяся первичная женская клетка дает начало лишь одной крупной полноценной клетке, содержащей большое количество питательных веществ. Впоследствии она превращается в яйцеклетку.

!

  • Размножение тлей в ос-новном происходит черезпартеногенез, или живо-рождение. У некоторыхпредставителей тлей ужевнутри тела новорожденныхразвивается яйцеклетка, ичерез 10-15 дней рождаетсяновая тля.

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Из первичной мужской половой клетки в результате образуются четыре одинаковых клетки, из которых созревают сперматозоиды.

Оплодотворение. Процесс слияния мужской и женской гамет, в результате которого образуется зигота, называется оплодотворением. Оплодотворение происходит в итоге проникновения сперматозоида в яйцеклетку. После процесса оплодотворения зигота начинает делиться, и образуется диплоидный зародыш, из которого впоследствии формируется новый организм.

Формы полового размножения. У боль-шинства животных, таких как многие круглые черви, двустворчатые моллюски, членистоногие, женские и мужские органы имеются у разных особей. Такие животные называются раздельнополыми. Однако у особей некоторых животных, к примеру, плоских и кольчатых червей, имеются и женские, и мужские органы; такие организмы называютсягермафродитами.

В некоторых случаях во время полового размножения оплодотворения не происходит. При этом из неоплодотворенной яйцеклетки формируется полноценная новая особь. Образование нового организма из неоплодотворенной яйцеклетки называют партеногенезом (от греч. “parthenos” – девушка, “genesis” – зарождение).

Партеногенез наблюдается у самцов медоносной пчелы, дафний, тлей и других животных.

ПРИМЕНЕНИЕ И ПРОВЕРКА ПОЛУЧЕННЫХ ЗНАНИЙ

  1. Расположите события, происходящие во время гаметогенеза при образовании женской половой клетки, в правильной последовательности: 
  1. Крупная клетка превращается в яйцеклетку.
  2. В первичных половых клетках удваивается количество ДНК.
  3. Первичные половые клетки растут.
  4. Первичные половые клетки делятся путем мейоза.
  5. Развивающаяся первичная женская половая клетка дает начало только одной крупной клетке с крупным желтком.
  6. Первичные половые клетки делятся путем митоза. 
  7. За счет деления первичной женской половой клетки в итоге образуются крупная клетка и три маленьких полярных тельца.                                     
    1. Найдите ошибочные высказывания и исправьте их:
      1. Во время фазы роста происходит удвоение ДНК.
      2. Кольчатые черви относятся к организмам-гермафродитам.
      3. Образование нового организма из неоплодотворенной гаметы, называют партеногенезом.
      4. В фазе созревание в результате мейоза образуются три яйцеклетки и одно полярное тельце.
      5. Во втором делении мейоза из первичной мужской половой клетки образуются четыре одинаковые клетки, из которых формируются сперматозоиды.
      6. Партеногенез встречается у плоских червей.
      7. В результате гаметогенеза образуются диплоидные сперматозоиды и яйцеклетки.
      8. Процесс слияния мужской и женской гаметы завершающийся образованием зиготы, называется гаметогенезом.
    2. Внимательно рассмотрите схему. Что на схеме обозначено буквами А, В и цифрами 1-9?

    Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение | Биология

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворениеГаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

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. Строение половых клеток и оплодотворение

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. Строение половых клеток и оплодотворение

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

Развитие половых клеток у растений и животных

Содержание:

  • Развитие половых клеток у растений и животных.
  • Деление клетки – основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза.

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Процесс возникновения половых клеток – гаметогенез

У растений и животных пути образования гамет различаются. У растений половые клетки возникают путем деления соматических клеток, по-другому митозом. У животных же помимо митоза есть и мейоз.

Гаметогенез растений

Перед самим процессом образования гамет в пыльниках тычинок образуются микроспоры. Образование мужских половых клеток непосредственно связано с делением материнской клетки путем митоза. Так, из одной клетки получаются четыре микроспоры, каждая из которых имеет гаплоидный набор хромосом.

После этого происходит деление одной из получившихся спор с образованием мужского гаметофита. Он, в свою очередь, состоит из большой вегетативной и маленькой генеративной клетки. После деления гаметофит покрывается плотной оболочкой и образует пыльцевое зерно.

Иногда, в процессе созревания пыльцы или же после переноса её на рыльце пестика, маленькая генеративная клетка делится митозом, в результате которого образуется две неподвижные мужские половые клетки, называемые спермиями.

Из вегетативной же клетки, после опыления, образуется пыльцевая трубка, способствующая проникновению спермиев в завязь пестика для оплодотворения. 

Рис. 1 Образование мужского гаметофита

Образование женских половых клеток у растений называется мегагаметогенезом. Этот процесс происходит в завязи пестика, предшествующий процесс – мегаспорогенез, вследствие которого из мегаспоры материнской клетки путём двух последовательных мейотических делений образуется четыре мегаспоры.

Одна из этих мегаспор три раза делится митозом, при этом получается зародышевый мешок с восемью ядрами, называющийся женским гаметофитом.

После, цитоплазмы дочерних клеток обособляются, и одна из образовавшихся клеток становится яйцеклеткой, по бокам которой расположены синергиды, на противоположном конце зародышевого мешка образуются три антипода, в центре же формируется диплоидная центральная клетка, возникшая в результате слияния двух гаплоидных ядер. 

  • Рис. 2 Образование женского гаметофита
  • Развитие половых клеток у животных
  • Существуют два процесса образования половых клеток у животных, сперматогенез (образование мужских половых клеток) и овогенез (образование женских половых клеток). 
  • У человека сперматогенез осуществляется в семенниках (по-другому яичках) и подразделяется на четыре следующих друг за другом периода: размножение, рост, созревание и окончательное формирование. 

Период размножения характеризуется тем, что первичные половые клетки делятся путём митоза, в результате чего, вначале образуется диплоидные сперматогонии. Во время роста сперматогонии накапливают в цитоплазме питательные вещества, размеры их увеличиваются и они преобразуются в первичные сперматоциты, которые также называют сперматоциты первого порядка.

После этого, начинается период созревания, в котором они вступают в мейоз. Результатом произошедшего мейоза является образование сначала двух вторичных сперматоцитов, или сперматоцитов второго порядка, с последующим образованием четырёх гаплоидных клеток с большим количеством цитоплазмы – сперматид.

  В период формирования сперматиды формируют жгутик, превращаясь в сперматозоиды, утрачивая при этом почти всю цитоплазму. 

Сперматозоиды – это очень мелкие подвижные мужские половые клетки, они состоят из головки, шейки и хвостика. 

В головке имеется ядро и акросома, представляющая собой видоизменённый комплекс Гольджи, который обеспечивает в процессе оплодотворения растворение оболочки яйцеклетки.

Шейка сперматозоида является местонахождением центриолей клеточного центра.

Основа хвостика образована микротрубочками, которые и обеспечивают  движение сперматозоида, также в нём находятся митохондрии, синтезирующие энергию АТФ для движения сперматозоида.

Образование женских половых клеток. Овогенез. 

У человека процесс образования яйцеклеток (овогенез) происходит в яичниках. 

Яйцеклетка – крупная половая клетка, содержащая гаплоидный набор хромосом и большое количество запасных питательных веществ, необходимых для последующего развития зародыша. Она покрыта четырьмя оболочками для предотвращения повреждения её различными факторами.

Женский организм вырабатывает яйцеклетки с промежутком в 28-30 суток. 

Овогенез проходит в три стадии, или периода, которые соответственно называются: размножения, роста и созревания. Периоды размножения и роста происходят ещё во внутриутробном состоянии организма человека.

Из первичных половых клеток формируются диплоидные оогонии, превращающиеся затем в диплоидные ооциты первого порядка, или первичные ооциты. Далее следует период созревания, с протекающими в нём процессами митоза и цитокинеза.

Этот период характеризуется неравномерным делением цитоплазмы материнской клетки, поэтому, вначале формируется один ооцит второго порядка, или  вторичный ооцит, после чего из вторичного ооцита образуется яйцеклетка.

Яйцеклетка имеет большой запас питательных веществ и сохраняет второе полярное тельце. Первое же полярное тельце делится на две части. Образовавшиеся полярные тельца забирают избыток наследственного материала. 

Рис. 3 Сперматогенез  и овогенез

Деление клетки как основа размножения, индивидуального развития организмов. Роль митоза и мейоза

Деление клеток – это основной процесс, который лежит в основе размножения, роста и развития всех живых организмов. В результате деления из одной материнской клетки образуется две дочерних идентичных материнскому организму клетки. Рост различных органов и тканей растений и животных возможен только благодаря процессу деления. 

Роль митоза. Основным способом деления клетки является митоз. Его биологическое значение в том, что этот процесс лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, которые имеют в составе клетки ядро (эукариоты).

Благодаря митозу, число хромосом в клеточных поколениях остаётся постоянным, таким образом, дочерний организм получает точно такой же набор хромосом, следовательно, такой же генетический материал, который содержался в ядре материнской клетки.

Роль мейоза. Биологическое значение мейоза заключается в том, что этот процесс поддерживает постоянное число хромосом при наличии полового процесса.

Важным является то, что в процессе мейоза происходит кроссинговер, в результате которого происходит обмен генетической информацией и появление в хромосомах новых наследственных признаков.

Таким образом, мейоз обеспечивает свойства комбинативной изменчивости, результатом которой служат новые сочетания признаков при дальнейшем оплодотворении.

Эти два процессы играют важнейшую роль в жизнедеятельности каждого организма. Именно они лежат в основе онтогенетического и филогенетического развития живых организмов.

Тема: «Гаметогенез, оплодотворение» Пименов А.В. Задачи: Дать характеристику гаметогенезу и оплодотворению у животных Задачи: Дать характеристику гаметогенезу. – презентация

1 Тема: «Гаметогенез, оплодотворение» Пименов А.В. Задачи: Дать характеристику гаметогенезу и оплодотворению у животных Задачи: Дать характеристику гаметогенезу и оплодотворению у животных

2 Гаметогенез В образовании гамет различают три фазы: фазу размножения, фазу роста, фазу созревания. В сперматогенезе имеется еще одна фаза фаза формирования. Гаметогенез это процесс развития половых клеток гамет. Этапы гаметогенеза Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенезом, а образование яйцеклеток овогенезом.

3 Фаза размножения: Диплоидные клетки многократно делятся митозом. Их называют овогонии и сперматогонии. Набор хромосом 2n. Фаза роста: Сущность этой фазы рост сперматогоний и овогоний, кроме того, в эту фазу происходит репликация ДНК, каждая хромосома становится двухроматидной (2n 4с). Образовавшиеся клетки называются овоциты 1-го порядка и сперматоциты 1-го порядка. Гаметогенез

4 Фаза созревания: Сущность фазы мейоз. В первое мейотическое деление вступают гаметоциты 1-го порядка.

В результате первого мейотического деления образуются гаметоциты 2-го порядка (набор хромосом n2с), которые вступают во второе мейотическое деление, и образуются клетки с гаплоидным набором хромосом (nc).

Овогенез на этом этапе практически заканчивается, а сперматогенез включает еще одну фазу, во время которой сперматозоиды приобретают свою специфическую структуру. Гаметогенез

5

6 Во время периода полового созревания диплоидные клетки в семенных канальцах семенников делятся митотически, в результате чего образуется множество более мелких клеток, называемых сперматогониями.

Клетки Сертоли обеспечивают механическую защиту, опору и питание развивающихся гамет. Лейдиговы клетки образуют мужские половые гормоны. Сперматогонии вступают в фазу роста и увеличивается в размерах.

Увеличившиеся в размерах сперматогонии называются сперматоцитами 1-го порядка. Сперматогенез

7 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. Сперматогенез

8 Период формирования сперматозоидов характеризуется тем, что первично шаровидные сперматиды превращаются в сперматозоиды. Процесс превращения сперматид в сперматозоиды называется спермиогенезом. Сперматогенез

9 Аппарат Гольджи перемещается к одному из полюсов ядра и образует акросому. Центриоли занимают место у противоположного полюса ядра. У основания жгутика в виде спирального чехла концентрируются митохондрии. Почти вся цитоплазма сперматиды отторгается. Сперматогенез

10 Что происходит в зоне размножения при сперматогенезе? Диплоидные клетки многократно делятся митозом. Их называют сперматогонии. Набор хромосом 2n. Что происходит в зоне роста и созревания при сперматогенезе? В зоне роста – накопление питательных веществ, рост и репликация ДНК, в зоне созревания – мейоз.

Какой набор хромосом и ДНК после первого и второго деления мейоза? После первого n2c, после второго nc.

Что такое сперматогонии? Сперматоциты 1-го и сперматоциты 2-го порядка? Сперматогонии – предшественники гамет в зоне размножения, сперматоциты 1-го порядка – клетки, вступающие в первое деление мейоза, сперматоциты 2-го порядка – клетки, вступающие во второе деление мейоза.

Каковы функции клеток Сертоли? Обеспечивают механическую защиту, опору и питание развивающихся гамет. Каковы функции Лейдиговых клеток? Образуют мужские половые гормоны. Что такое акросома? Видоизмененный комплекс Гольджи в головке сперматозоида. Содержит ферменты, необходимые для растворения оболочек яйцеклетки. Подведем итоги:

11

12

13 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 (у млекопитающих и человека). Овогенез

14

15 1.Зона размножения. Овогонии подвергаются митотическому делению. 2.Зона роста. Дочерние клетки, возникшие в результате деления овогоний, после репликации ДНК называются овоцитами 1-го порядка (2n4c).

Овоциты увеличиваются в размерах, накапливая питательные вещества. 3.Зона созревания. Овоциты 1-го порядка вступают в профазу I, которая останавливается на стадии диплотены.

Происходит выпетливание «генов домашнего хозяйства», хромосомы имеют вид «ламповых щеток». Овогенез

16 В лет ежемесячно один из овоцитов 1-го порядка продолжает мейоз. В результате первого мейотического деления возникают две дочерние клетки. Одна из них, относительно мелкая, называется первым полярным тельцем, а другая, более крупная – овоцит 2-го порядка. Овогенез

17 Второе деление мейоза осуществляется до стадии метафазы II и продолжится только после того, как ооцит 2-го порядка вступит во взаимодействие со сперматозоидом, и произойдет оплодотворение. Таким образом, из яичника выходит, строго говоря, не яйцеклетка, а овоцит 2-го порядка.

Лишь после оплодотворения он делится, в результате чего возникает яйцеклетка (или яйцо) и второе полярное тельце. Однако традиционно для удобства яйцеклеткой называют овоцит 2-го порядка, готовый к взаимодействию со сперматозоидом.

Таким образом, в результате овогенеза образуется одна нормальная яйцеклетка и три полярных тельца. Овогенез

18

19 Яйцеклетка млекопитающих 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).

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, образующих слой, контактирующий с наружной цитоплазматической мембраной яйцеклетки. У млекопитающих эта оболочка называется блестящей. Овогенез

20 Вторичные оболочки, образованные выделениями фолликулярных клеток яичника. Имеются не у всех яиц. Вторичная оболочка яиц многих насекомых, например, содержит канал микропиле, через который сперматозоид проникает в яйцеклетку.

Третичные оболочки, образующиеся за счет деятельности специальных желез яйцеводов. Например, у птиц происходит образование белковой, подскорлуповой пергаментной, скорлуповой и надскорлуповой оболочек.

Вторичные и третичные оболочки, как правило, образуются у яйцеклеток животных, зародыши которых развиваются во внешней среде. Их строение соответствует условиям среды. Овогенез

21 Поскольку у млекопитающих наблюдается внутриутробное развитие, их яйцеклетки имеют только первичную оболочку, поверх которой располагается лучистый венец слой фолликулярных клеток, доставляющих к яйцеклетке питательные вещества.

В зависимости от количества желтка, содержащегося в яйцеклетках, различают: алецитальные яйца (млекопитающие, плоские черви); изолецитальные яйца (ланцетник, морской еж); умеренно телолецитальные яйца (рыбы, земноводные); резко телолецитальные яйца (птицы).

Овогенез

22 В связи с накоплением питательных веществ, у яйцеклеток появляется полярность. Противоположные полюсы называются вегетативным и анимальным. Поляризация у разных животных выражена неодинаково и зависит от количества и распределения желтка. Овогенез

23 Различают два типа оплодотворения: наружное, при котором встреча сперматозоидов и яйцеклеток происходит во внешней среде; внутреннее, при котором встреча сперматозоидов и яйцеклеток происходит в половых путях самки (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).

Чаще всего сперматозоид полностью втягивается в яйцо, иногда жгутик остается снаружи и отбрасывается. С момента проникновения сперматозоида в яйцо гаметы перестают существовать, так как образуют единую клетку зиготу.

Ядро сперматозоида набухает, его хроматин разрыхляется, ядерная оболочка растворяется, и он превращается в мужской пронуклеус. Оплодотворение

24 Пронуклеусы перемещаются к центру яйцеклетки, происходит репликация ДНК, и после их слияния набор хромосом и ДНК зиготы становится 2n4c. Объединение пронуклеусов и представляет собой собственно оплодотворение. Таким образом, оплодотворение заканчивается образованием зиготы с диплоидным ядром.

Оплодотворение необратимый процесс, то есть однажды оплодотворенное яйцо не может быть оплодотворено вновь. Это происходит одновременно с завершением второго деления мейоза ядра яйцеклетки, которое возобновилось благодаря оплодотворению. Постепенно ядро яйцеклетки превращается в женский пронуклеус.

Оплодотворение

25 Когда происходит деление овогоний у человека (в зоне размножения)? Еще до рождения, начиная с трехмесячного возраста плода. На какой стадии останавливается деление овоцита первого порядка? Овоциты 1-го порядка вступают в профазу I, которая останавливается на стадии диплотены.

Что образуется из овоцита первого порядка после первого деления созревания? Овоцит второго порядка и первое полярное тельце. На какой стадии происходит овуляция овоцита второго порядка? На стадии метафазы – 2.

Когда завершается второе деление мейоза? После проникновения сперматозоида делится первое полярное тельце и заканчивается деление овоцита второго порядка. Что образуется в результате двух делений мейоза из овоцита? Яйцеклетка и три полярных тельца.

Каков смысл таких неравномерных делений? Сохранение питательных веществ у одной клетки – яйцеклетки. Какие оболочки различают в яйцеклетке? Блестящую и лучистую. Подведем итоги:

26 У каких животных алецитальные яйцеклетки? У млекопитающих. У каких животных изолецитальные яйцеклетки? У ланцетника, морского ежа. У каких животных умеренно телолецильные яйцеклетки? У рыб и земноводных. У каких животных резко телолецитальные яйцеклетки? У птиц и пресмыкающихся.

Какой полюс яйцеклетки называется анимальным? Вегетативным? Полюс, на котором активная цитоплазма с ядром – анимальный, противоположный, с большим количеством желтка – вегетативный. Какое оплодотворение называется наружным? Внутренним? Если оплодотворение происходит в воде – наружное, если в половых путях самки – внутреннее.

На какой день месячного цикла происходит овуляция яйцеклетки? На 14 день. Какое время после овуляции яйцеклетка способна к оплодотворению? До 48 часов. Подведем итоги:

27

Ссылка на основную публикацию