Яйцеклетки и сперматозоиды

Развитие и строение половых клеток

Строение мужских, женских половых клеток обусловливает выполнение их важнейшей функции — осуществления генеративного размножения. Оно свойственно представителям как растений, так и животных. Особенности строения половых клеток будут рассмотрены в нашей статье.

Гаметы: взаимосвязь строения и функций

Специализированные клетки, осуществляющие процесс генеративного размножения, называются гаметами. Мужские и женские половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки — имеют гаплоидный, т. е. одинарный набор хромосом. Такое строение половых клеток обеспечивает генотип организма, который образуется при их слиянии. Он является диплоидным, или двойным. Таким образом, половину генетической информации организм получает от матери, а другую часть — от отца.

Несмотря на общие черты, строение половых клеток растений и животных во многом отличается друг от друга. Это прежде всего касается определенных мест их формирования. Так, у покрытосеменных растений спермии расположены в пыльниках тычинки, а яйцеклетка — в завязи пестика. Многоклеточные животные имеют специальные органы — железы, в которых происходит формирование половых клеток: яйцеклеток — в яичниках, а сперматозоидов — в семенниках.

Процесс формирования половых клеток

Строение и развитие половых клеток определяется ходом гаметогенеза — процессом их формирования, который протекает в несколько этапов. В ходе фазы размножения первичные гаметы делятся несколько раз путем митоза. При этом сохраняется двойной набор хромосом. У особей разного пола этот этап имеет свои отличия. Так, у самцов млекопитающих он начинается с момента наступления полового созревания и длится до глубокой старости. У самок деление первичных половых клеток происходит только во время внутриутробного развития плода. А до наступления полового созревания они остаются в состоянии покоя.

Фаза роста является следующей. В этот период первичные гаметы увеличиваются в размерах, происходит репликация (удвоение) ДНК. Важным процессом является также запасание питательных веществ, ведь они будут необходимы для последующих делений.

Последний этап гаметогенеза называется фазой роста. В его ходе первичные половые клетки делятся путем редукционного деления — мейоза. Его результатом являются четыре гаплоидные клетки, образованные из первичных диплоидных.

Сперматогенез

В результате образования мужских половых клеток, т. е. сперматогенеза, образуется четыре одинаковых и полноценных структуры. Они обладают способностью к оплодотворению. Строение мужской половой клетки, точнее ее особенность, заключается в возникновении специфических приспособлений. В частности, это жгутик, с помощью которого происходит движение мужских гамет. Этот процесс происходит в последнюю дополнительную фазу формирования, которая характерна только для процесса сперматогенеза.

Овогенез

Строение женских половых клеток, как и процесс их формирования (овогенез), имеет ряд характерных особенностей. При созревании яйцеклеток в ходе мейоза цитоплазма распределяется между будущими клетками неравномерно. Только одна из них в результате становится яйцеклеткой, способной дать начало будущей жизни. Остальные три превращаются в направительные тельца и в результате разрушаются. Биологический смысл этого процесса заключается в уменьшении количества зрелых, способных к оплодотворению женских половых клеток. Только при этом условии единственная яйцеклетка сможет получить необходимое количество питательных веществ, являющееся главным условием развития будущего организма. В итоге в течение времени, когда женщина является способной к рождению детей, способно сформироваться всего около 400 половых клеток. В то время как у мужчины эта цифра достигает нескольких сотен миллионов.

Строение мужских половых клеток

Сперматозоиды являются очень мелкими клетками. Их размер едва достигает нескольких микрометров. В природе такие размеры, естественно, компенсируются их количеством. Строение половых клеток мужского организма имеет свои особенности.

Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Каждая из этих частей выполняет определенные функции. В головке располагается постоянная клеточная органелла эукариот — ядро. Оно является носителем генетической информации, заключенной в молекулы ДНК. Именно ядро обеспечивает передачу и хранение наследственного материала. Вторым компонентом головки сперматозоида является акросома. Эта структура является видоизмененным комплексом Гольджи и выделяет особые ферменты, способные растворить оболочки яйцеклетки. Без этого процесс оплодотворения будет невозможным. В шейке находятся органеллы митохондрии, которые обеспечивают движения хвоста. В этой части сперматозоидов находятся и центриоли. Эти органеллы играют важную роль образования веретена деления во время дробления оплодотворенной яйцеклетки. Хвост сперматозоидов образован микротрубочками, которые, используя энергию митохондрий, обеспечивают движение мужских половых клеток.

Читайте также:  Болит правый висок, давящая боль в правом виске

Строение яйцеклеток

Женские половые клетки гораздо крупнее сперматозоидов. Их диаметр у млекопитающих составляет до 0,2 мм. А вот этот же показатель у кистеперых рыб составляет 10 см, а у сельдевой акулы — до 23 см. В отличие от мужских половых клеток яйцеклетки неподвижны. Они имеют округлую форму. В цитоплазме этих клеток содержится в большом количестве находится запас питательных веществ в виде желтка. В ядре кроме ДНК, несущей генетическую информацию, находится другая нуклеиновая кислота — РНК. Она содержит сведения о структуре важнейших белков будущего организма. Желток может располагаться в яйцеклетке неравномерно. Например, у ланцетника он находится в центре, а у рыб занимает практически всю поверхность, сдвигая ядро и цитоплазму к одному из полюсов клетки. Снаружи яйцеклетка надежно защищена оболочками: желточной, прозрачной и наружной. Именно их приходится растворять акросоме головки сперматозоида для осуществления процесса оплодотворения.

Типы оплодотворения

Строение и функции половых клеток обусловливают осуществление процесса оплодотворения — слияния гамет. В результате этого процесса генетический материал гамет соединяется в едином ядре, и образуется зигота. Она и является первой клеткой нового организма.

В зависимости от места прохождения данного процесса различают наружное (внешнее) и внутреннее оплодотворение. Первый тип осуществляется вне организма женской особи. Обычно это происходит в водной среде обитания. Примерами организмов, у которых происходит наружное оплодотворение, являются представители класса рыбы. Их самки мечут икру в воду, где самцы и поливают ее семенной жидкостью. Количество икринок таких животных достигает нескольких тысяч, из которых выживает и вырастает не так уж много особей. Большинство из них съедают водные животные. А вот для всех млекопитающих животных характерно внутреннее оплодотворение, которое происходит внутри женского организма при помощи специализированных копулятивных органов самца. При этом количество яйцеклеток, готовых к оплодотворению, невелико.

Строение мужской, женской половой клетки и репродуктивной системы растений значительно отличается от таковой у животных. Поэтому и процесс слияния гамет происходит иначе. Мужские половые клетки растений не имеют хвоста и не способны к движению. Поэтому оплодотворению предшествует опыление. Это процесс переноса пыльцы с пыльника тычинки на рыльце пестика. Оно происходит при помощи ветра, насекомых или человека. Оказавшись таким образом на рыльце пестика, спермии опускаются по зародышевой трубке в его расширенную нижнюю часть — завязь. Там располагается яйцеклетка. При слиянии гамет образуется зародыш семени.

Понятие о партеногенезе

Строение половых клеток, в частности женских, делает возможным одну из необычных форм генеративного размножения. Она называется партеногенезом. Его биологическая суть заключается в развитии взрослого организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Такой процесс наблюдается в жизненном цикле рачков дафний, в ходе которого чередуются половое и партеногенетическое поколения. Женская половая клетка содержит достаточно питательных веществ, чтобы дать начало новой жизни. Однако при партеногенезе не происходит возникновения новых комбинаций генетической информации, а значит, появление новых признаков также невозможно. Однако партеногенез имеет важное биологическое значение, поскольку делает возможным процесс полового размножения даже без наличия особи противоположного пола.

Фазы менструального цикла

В женском организме половые клетки не всегда готовы к оплодотворению, а только в определенные фазы менструального цикла. Во время этого физиологического процесса в организме происходят циклические закономерные изменения функций половой системы. Регулируется этот процесс гуморальной системой. Продолжительность этого цикла составляет 21-36 дней при среднем показателе 28. Этот период можно разделить на три фазы. В первую (менструальную), которая продолжается примерно первые 5 дней, происходит отторжение слизистой оболочки матки. Это сопровождается разрывом небольших кровеносных сосудов. На 6-14-й день под воздействием гипофиза выделяется фолликул, в котором созревает яйцеклетка. Слизистая оболочка матки в этот период начинает восстанавливаться. В этом заключается суть послеменструальной фазы. С 15-го по 28-й день происходит образование жировой соединительной ткани — желтого тела. Оно выполняет роль временной железы внутренней секреции, которая вырабатывает гормоны, задерживающие созревание фолликулов. В период с 17-го по 21-й день вероятность к оплодотворению наиболее высока. Если этого не происходит, половая клетка разрушается и слизистая оболочка снова отслаивается.

Что такое овуляция

На 14-й день менструального цикла строение женской половой клетки несколько изменяется. Яйцеклетка разрывает фолликулярную оболочку и выходит из яичника в маточную трубу. Именно там завершается ее созревание. Этот процесс называется овуляцией. Это очень важный период, в ходе которого матка приобретает способность принять оплодотворенную яйцеклетку.

Хромосомный набор половых клеток

Яйцеклетки и сперматозоиды имеют одинарный набор генетической информации. Например, у человека половые клетки содержат по 23 хромосомы, а зигота — 46. При слиянии гамет половину генов организм получает от матери, а вторую часть — от отца. Это касается также и пола. Среди хромосом различают аутосомы и одну пару половых. Они обозначаются латинскими буквами. У человека женские клетки содержат две одинаковые половые хромосомы, а мужские — разные. Половые клетки содержат по одной из них. Таким образом, пол будущего ребенка полностью зависит от мужского организма и от вида хромосом, который несет сперматозоид.

Читайте также:  Анизокория что это такое, причины, симптомы (фото), лечение

Функции половых клеток

Строение женской половой клетки, как и мужской, взаимосвязано с функциями, которые они выполняют. Являясь частью репродуктивной системы, они осуществляют функцию генеративного размножения. В отличие от бесполого, при котором сохраняется целостность генетической информации организма, половое размножение обеспечивает создание новых признаков. Это является необходимым условием возникновения адаптации, а значит, и всего существования живых организмов.

Развитие половых клеток у растений и животных

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

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.

Читайте также:  Как развить логическое мышление 10 способов, советы и формы

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.

Женские и мужские половые клетки

Женские и мужские половые клетки, называемые «гаметы» от греческого «брачующиеся», имеют половинный генетический набор и отвечают за воспроизводство организмов, при слиянии которых образуется зигота, диплоидная клетка, от которой происходят клетки нового организма. Человек имеет набор из 23 хромосом, 22 из которых называются аутосомами и одна – половая хромосома. Эта половая хромосома у женщин имеет обозначение Х, а у мужчин либо Х, либо Y.

Мужские половые клетки

Сперматозоиды, мужские половые клетки, отличаются высокой мобильностью и микроскопическими размерами. Их структура определяется головкой, несущей информацию о мужчине, шейкой и хвостом, который отвечает за передвижение. Самая, пожалуй, важная часть сперматозоида, головка, заполнена конденсированным хроматином. В среднем размер сперматозоидов, постоянно образующихся в яичках, равен 50 – 70 мкм, а средний вес одного яичка взрослого человека составляет от 20 до 30 г. Интересно, что при длине в 60 мкм на долю головки отводится всего 5 мкм.

Яички располагаются в мошонке, представляющей собой кожно-мышечное образование и состоящее из большого количества семенных канальцев. Среди этих канальцев располагаются межуточные клетки, отвечающие за синтез половых гормонов. Сперматозоиды образуются в семенных канальцах и далее проходят путь по крупному каналу, через придаток яичка, семявыводящий проток, после чего выводятся через брюшную полость в мочеиспускательный канал. В итоге завершением этого пути является половой член, представляющий собой наружный мужской половой орган.

Эрекцией называется процесс наполнения кровью губчатой ткани, расположенной внутри мужского полового органа. Во время извержения спермы, называемого эякуляцией, сперматозоиды оказываются в женских половых путях. Оплодотворение может произойти в случае, если в этот момент там находится зрелая яйцеклетка. Во время каждого семяизвержения в норме выделяется до 300млн сперматозоидов, что составляет приблизительно 1-6мл спермы, при этом скорость передвижения сперматозоидов приравнивается 3,5 мм в минуту.

Питание и активизацию функции движения сперматозоидам обеспечивает секрет парных половых желез. В среднем активность сперматозоидов сохраняется около 48 часов в шейке матки и около 2,5 часов внутри влагалища.

Женские половые клетки

Женские половые клетки начинают активно развиваться в возрасте около 12 лет, однако для каждой женщины эта цифра индивидуальна. В большинстве случаев ежемесячно созревает одна половая клетка, называемая яйцеклеткой, однако, известны и исключения из этого правила. Надо сказать, что яйцеклетка лишена возможности самостоятельно передвигаться. Она несет в себе довольно большой запас информации, включая цвет волос, глаз, рост и т.д.

Размером яйцеклетка обычно от 100 до 200 мкм и состоит из округлого ядра и цитоплазмы. Процесс созревания начинается в яичниках каждые 24 – 28 дней, что составляет месячный цикл женщины. Овоцит 1-го порядка, окруженный мембраной и венцом из фолликулярных клеток, количеством до 4 тысяч, во время овуляции покидает яичник и попадает в маточную трубу. Передвигаясь по ней, он окончательно созревает, образуя уже полноценную яйцеклетку, так называемый овоцит 2-го порядка. В общей сложности ядро яйцеклетки несет в себе 23 хромосомы, одна из которых и представляет собой половую Х-хромосому.

В случае, если яйцеклетка не оплодотворяется в течение 12-24 часов после наступления овуляции, она погибает.

Ссылка на основную публикацию
Эффективные народные жаропонижающие средства
Эффективные жаропонижающие народные средства. Сбить температуру у ребенка народными средствами - возможно ли это? Во время простудных или вирусных заболеваний...
Эрозивный дуоденит симптомы, лечение, диета 1
Дуоденит (K29.8) Версия: Справочник заболеваний MedElement Общая информация Краткое описание Дуодениты - воспалительно-дистрофические изменения слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки (ДПК). Наиболее...
Эрозивный эзофагит схема лечения дистального заболевания пищевода
Эзофагит Рубрика МКБ-10: K20 Содержание 1 Определение и общие сведения 2 Этиология и патогенез 3 Клинические проявления 4 Эзофагит: Диагностика...
Эффективные народные средства при лечении непроходимости пищевода
Кольцо шацкого в пищеводе лечение народными средствами Нижнее пищеводное кольцо — стриктура слизистой оболочки пищевода толщиной в 2—4 мм, вызывающая...
Adblock detector