Как называется способ образования половых клеток

Развитие половых клеток у растений и животных

Содержание:

Содержание:

• 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.

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.

Источник

Сперматогенез и овогенез

Гаметогенез (греч. gamete– жена, gametes – муж + genesis – зарождение)

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

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.

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).

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).

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).

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.

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).

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.

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.

Оплодотворение

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

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.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Как называется способ образования половых клеток

Гаметогенез — это процесс образования половых клеток. Протекает он в половых железах — гонадах (в яичниках у самок и в семенниках у самцов). Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называетсясперматогенезом.

Гаметогенез — это последовательный процесс, которых складывается из нескольких стадий — размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.

1. Стадия размножения. Клетки, из которых в последующем образуются мужские и женские гаметы, называются сперматогониями и овогониямисоответственно. Они несут диплоидный набор хромосом 2n2c. На этой стадии первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются в течение всего репродуктивного периода в мужском организме. Размножение овогоний происходит главным образом в эмбриональном периоде. У человека в яичниках женского организма процесс размножения овогоний наиболее интенсивно протекает между 2 и 5 месяцами внутриутробного развития.

К концу 7 месяца большая часть овоцитов переходит в профазу I мейоза.

Если в одинарном гаплоидном наборе количество хромосом обозначить как n, а количество ДНК — как c, то генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2n2c до синтетического периода митоза (когда происходит репликация ДНК) и 2n4c после него.

2. Стадия роста. Kлетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка (последние достигают особенно больших размеров в связи с накоплением питательных веществ в виде желтка и белковых гранул). Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Важное событие этого периода — репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом. Они приобретают двунитчатую структуру: генетическая формула клеток в этот период выглядит как 2n4c.

3. Стадия созревания. Происходят два последовательных деления — редукционное (мейоз I) и эквационное (мейоз II), которые вместе составляют мейоз. После первого деления (мейоза I) образуются сперматоциты и овоциты II порядка (с генетической формулой n2c), после второго деления (мейоза II) — сперматиды и зрелые яйцеклетки (с формулой nc) с тремя редукционными тельцами, которые погибают и в процессе размножения не участвуют. Так сохраняется максимальное количество желтка в яйцеклетках. Таким образом, в результате стадии созревания один сперматоцит I порядка (с формулой 2n4c) дает четыре сперматиды (с формулой nc), а один овоцит I порядка (с формулой 2n4c) образует одну зрелую яйцеклетку (с формулой nc) и три редукционных тельца. Отмеченные выше различия в ходе овогенеза и сперматогенеза имеют определенный биологический смысл, связанный с разным функциональным назначением мужских и женских гамет (помимо переноса генетической информации). Накопление в цитоплазме яйцеклетки большого количества запасных питательных веществ необходимо, так как на этой «базе» осуществляется развитие дочернего организма из оплодотворенного яйца. Неравномерное клеточное деление при овогенезе и обеспечивает формирование крупной яйцеклетки. Функция же сперматозоидов заключается в отыскании яйцеклетки, проникновении в нее и доставке своего хромосомного набора. Их существование кратковременно, а поэтому нет необходимости в запасании большого количества веществ в цитоплазме. А поскольку сперматозоиды в массе гибнут в процессе поиска яйцеклетки, их образуется огромное количество.

Центральное событие в процессе гаметогенеза — редукция диплоидного набора хромосом (в ходе мейоза) и формирование гаплоидных гамет.

4. Стадия формирования, или спермиогенеза (только при сперматогенезе). В результате этого процесса каждая незрелая сперматида превращается в зрелый сперматозоид (с формулой nc), приобретая все структуры, ему свойственные. Ядро сперматиды уплотняется, происходит сверхспирализация хромосом, которые становятся функционально инертными. Комплекс Гольджи перемещается к одному из полюсов ядра, формируя акросому. К другому полюсу ядра устремляются центриоли, причем одна из них принимает участие в формировании жгутика. Вокруг жгутика спирально закручивается одна митохондрия. Почти вся цитоплазма сперматиды отторгается, поэтому головка сперматозоида ее почти не содержит.

Сперматогенез (от греч. сперма, сперматос — семя и генезис — происхождение, возник­ новение) — это процесс образования зрелых мужских половых клеток — сперматозоидов. У человека он протекает в семенниках, или яичках, и делится на четыре периода: размно­ жение, рост, созревание и формирование.

В период размножения первичные половые клетки делятся митотически, вследствие чего образуются диплоидные сперматогонии. В период роста сперматогонии накапливают пита­ тельные вещества в цитоплазме, увеличиваются в размерах и превращаются в первичные сперматоциты, или сперматоциты 1­го порядка. Лишь после этого они вступают в мейоз (период созревания), в результате которого образуется сначала два вторичных спермато­ цита, или сперматоциты 2­го порядка, а затем — четыре гаплоидных клетки с еще до­ статочно большим количеством цитоплазмы — сперматиды. В период формирования они утрачивают почти всю цитоплазму и формируют жгутик, превращаясь в сперматозоиды.

Сперматозоиды — очень мелкие подвижные мужские половые клетки, имеющие голов­ ку, шейку и хвостик В головке, кроме ядра, находится акросома — видоизмененный комплекс Гольджи, обеспечивающий растворение оболочек яйцеклетки в процессе оплодотворения. В шейке находятся центриоли клеточного центра, а основу хвостика образуют микротрубочки, непо­ средственно обеспечивающие движение сперматозоида. В его основании также расположены митохондрии, обеспечивающие сперматозоид энергией АТФ для движения.

Оогенез (от греч. оон — яйцо и генезис — происхождение, возникновение) — это процесс образования зрелых женских половых клеток — яйцеклеток. У человека он происходит в яичниках и состоит из трех периодов: размножения, роста и созревания. Периоды размно­ жения и роста, аналогичные таковым в сперматогенезе, происходят еще во время внутри­ утробного развития. При этом из первичных половых клеток в результате митоза образуются диплоидные оогонии, которые превращаются затем в диплоидные первичные ооциты, или ооциты 1­го порядка. Мейоз и последующий цитокинез, протекающие в период созревания, характеризуются неравномерностью деления цитоплазмы материнской клетки, так что в итоге сначала получается один вторичный ооцит, или ооцит 2­го порядка, и пер вое полярное тельце, а затем из вторичного ооцита — яйцеклет­ ка, сохраняющая весь запас питательных веществ, и второе полярное тельце, тогда как первое полярное тельце делится на два.

Полярные тельца забирают избыток генетического материала.
У человека яйцеклетки вырабатываются с промежутком 28– 29 суток. Цикл, связанный с созреванием и выходом яйцеклетка называется менструальным.

Яйцеклетка — крупная женская половая клетка, которая не­ сет не только гаплоидный набор хромосом, но и значительный за­ пас питательных веществ для последующего развития зародыша. Яйцеклетка у млекопитающих покрыта четырьмя обо­ лочками, снижающими вероятность ее повреждения различными факторами.

Видео YouTube

Хромосомы — это основные органоиды клеточ­ного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов.

Число хромосом обычно постоянно для всех клеток особи любого вида животных и растений; то же и у человека. Но у разных видов количество хромосом не одинаково. Их может быть в ядре от двух до нескольких сотен.

Каждая хромосома образована одной молекулой ДНК и сопутствующи­ми ей белками. В структурной организации ДНК центральную роль играют специфические белки — гистоновые и негистоновые. Считается, что вся ядерная ДНК ассоциирована с этими белками и образует нуклеопротеиновый комплекс, называемый хроматином (греч. chromatos — «цвет», «окраска»).

Негистоновые белки очень разнообразны. Среди них находятся много­численные ферменты, обеспечивающие процессы репликации ДНК, транскрипции, а также некоторые белки ядерного матрикса. Полагают, что негистоно­вые белки хроматина выполняют и некото­рые регуляторные функции.

Гистоны — это белки, богатые остат­ками аминокислот аргинина и лизина, кото­рые определяют щелочные свойства этих белков. Гистоны являются структурными белками, выполняющими важную роль — упаковку ДНК. Например, в растянутом со­стоянии длина двойной спирали ДНК, со­державшейся в хромосоме человека, соста­вила бы в среднем около 4-5 см, а с помо­щью гистонов такая молекула упакована в хромосоме, измеряемой долями микромет­ра. По сравнению с остальными белками ко­личество гистонов в клетке очень велико — оно почти равно массе ДНК, содержащейся в ядре, что свидетельствует об их большом и активном участии в структурировании хроматина от молекулярного состояния ДНК до её формы в виде хромосомы.

Различные уровни компак­тизации хроматина в ядре

Молекула ДНК в хромосоме упакована очень компактно. Различают не­сколько уровнейкомпактизации хроматина в ядре клеток эукариот: от двой­ной нитевидной спиралевидной молекулы ДНК до её суперупакованного со­стояния в хромосоме

Форма хромосом в клетках разных видов различна. Но все они построе­ны по одному плану. На стадии метафазы митоза хромосомы хорошо различи­мы в микроскопе. Они имеют вид двух палочковидных телец — хроматид, скреплённых перетяжкой — центромерой. Центромера — это небольшой уча­сток хромосомы, к которому прикрепляются нити веретена при митозе (и мейозе) и который контролирует движение разделяющихся хромосом при делении клетки. Центромера делит хромосому на два равных по длине плеча. Концевые участки хромосом называют теломерами. Они предохраняют кон­цы хромосом от слипания.

Хромосомы, лишённые центромеры, не способны совершать упорядоченное дви­жение при делении клетки. Обычно центромера у хромосомы занимает опреде­лённое место, и это является одним из признаков, по которому хромосомы разли­чают. Изменение положения центромеры в той или иной хромосоме служит пока­зателем хромосомных перестроек.

Как особенность хромосом следует отметить их способность к удвое­нию (самовоспроизведению). В основе удвоения хромосом лежит процесс репликации молекул ДНК, обеспечивающий точное копирование и передачу генетической информации от поколения к поколению. Удвоение хромосом — это сложный процесс, включающий в себя не только репликацию гигантских молекул ДНК, но также синтез связанных с ДНК хромосомных белков. Конеч­ным этапом хромосомного удвоения является упаковка ДНК и их белков в хромосому.

Белки, окружающие отдельные участки ДНК, принимают участие и в ре­гуляции синтеза РНК. Участки ДНК, прикрытые белками, не способны синте­зировать РНК, т. е. они «нечитаемы», а освобожденные от белков — способны (с них списывается информация, т. е. они «читаемы»). Но в целом хромосомы в живой клетке обеспечивают синтез РНК, необходимый для последующего синтеза белков клетки.

Видео YouTube

Источник