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
Способ образования гамет называют мейозом
Подробное решение параграф §40 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. Углубленный уровень 2017
Вспомните, из каких стадий состоит митоз (см. рис. 100). Сравните митоз и мейоз (рис. 158). В чем сходство и отличие митоза и мейоза?
Стадии митоза: Интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, образование двух клеток.
Сходства: Мейоз и митоз содержат одинаковые фазы, носящие названия профазы, метафазы, анафазы и телофазы. В интерфазе обеих процессов увеличивается вдвое число хромосом. Мейоз и митоз – процессы, обеспечивающие размножение клеток.
Различия: Митоз передает информацию от клетки к клетке, а мейоз – от поколения к поколению. В результате митоза образуются 2 клетки. Мейоз приводит к образованию 4 клеток. Митоз является способом размножения всех клеток тела. Мейоз – способ образования сперматозоидов и яйцеклеток. При митозе образуются клетки, являющиеся копиями материнской, а при мейозе – клетки, которые отличаются от материнской. В результате митоза количество хромосом не изменяется: клетки остаются диплоидными. Мейоз приводит к уменьшению числа хромосом: клетка получает гаплоидный набор. Митоз состоит из одного деления, а мейоз – из двух. При мейозе совершаются конъюгация и кроссинговер, приводящие к рекомбинации наследственной информации. При митозе таких процессов не наблюдается. В первой анафазе мейоза производится расхождение хромосом к полюсам, в отличие от митоза, при котором к полюсам отходят хроматиды. Во второй анафазе мейоза осуществляется расхождение сестринских хроматид.
Вопросы и задания
1. Какой тип деления клетки лежит в основе полового размножения? Какие клетки образуются в результате такого деления? Какое это имеет значение?
В основе полового размножения лежит мейоз. В результате образуются не две, а четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. За счёт удвоения количества органоидов клетка увеличивается в размерах.
2. Опишите стадии мейоза. Как распределяются гомологичные и негомологичные хромосомы в мейозе? Какое значение это имеет для организмов?
Стадии, или фазы, первого мейотического деления:
Профаза I. Спирализация хромосом. Гомологичные хромосомы располагаются параллельно друг другу и обмениваются некоторыми гомологичными участками (конъюгация хромосом и кроссинговер, в результате которого происходит перекомбинация генов). Разрушается ядерная оболочка, начинает формироваться веретено деления.
Метафаза I. Пары гомологичных хромосом располагаются в экваториальной плоскости клетки. К центромере каждой хромосомы присоединяется нить веретена деления. Причем к каждой только одна таким образом, что к одной гомологичной хромосоме присоединена нить с одного полюса клетки, а к другой – с другого.
Анафаза I. Каждая хромосома из пары гомологичных отходит к своему полюсу клетки. При этом каждая хромосома продолжает состоять из двух хроматид.
Телофаза I. Образуются две клетки, содержащие гаплоидный набор удвоенных хромосом.
Стадии, или фазы, второго мейотического деления:
Профаза II. Разрушение ядерных оболочек, формирование веретена деления.
Метафаза II. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, к ним присоединяются нити веретена деления. Причем таким образом, что к каждой центромере присоединяются две нити – одна с одного полюса, другая – с другого.
Анафаза II. Хроматиды каждой хромосомы разделяются в области центромер, и каждая из пары сестринских хроматид уходит к своему полюсу.
Телофаза II. Формирование ядер, раскручивание хромосом, деление цитоплазмы.
В мейозе гомологичные хромосомы всегда попадают в разные гаметы. Так как они могут нести разные по качеству признаки, то образующиеся гаметы не идентичны по генному набору.
Негомологичные хромосомы расходятся в гаметы произвольно, независимо друг от друга. Это связано со случайным расположением бивалентов в мейозе I и их независимым расхождением в анафазе I. Следовательно, отцовские и материнские хромосомы распределяются в гаметах случайным образом. Этот процесс, называемый независимым распределением, приводит к увеличению числа типов гамет и является основой генетического разнообразия организмов, способных к половому размножению.
3. В чём основное отличие мейоза от митоза? С чем это связано?
При митозе образуются клетки, являющиеся копиями материнской, а при мейозе – клетки, которые отличаются от материнской. Это связано с особенностями прохождения мейоза.
4. Объясните биологический смысл мейоза. Почему редукционное деление имеет место только при половом размножении? Ответ обоснуйте.
Биологический смысл мейоза заключается в образовании гаплоидных ядер или клеток, которые в ходе полового размножения сливаются, и в зиготе восстанавливается диплоидный набор. Этот процесс обеспечивает постоянный набор хромосом у вновь образующихся организмов при половом размножении.
Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом.
5. Сравните деление мейоза I и мейоза II. В чём основные отличия мейоза I и мейоза II? Перечертите в тетрадь и заполните таблицу.
6. Объясните, почему при мейозе происходит образование значительного числа типов гамет у организмов. Определите, сколько типов гамет образуют клетки с набором хромосом, содержащим гены АаВЬСс, если все гены находятся в разных парах хромосом. Какие это типы гамет?
При мейозе происходит комбинирование гамет.
АаВвСс – восемь типов гамет (АВС, АВс, АвС, Авс, аВС, аВс, авс, авС).
7. Как жизненные циклы организмов связаны с мейозом? Приведите примеры.
Мейоз в жизненном цикле организма (от одного полового размножения до другого) происходит один раз. У животных мейоз имеет место при образовании гамет из исходных материнских диплоидных клеток. У растений мейоз наблюдается при формировании гаплоидных спор. Из таких спор в некоторых случаях может развиться гаплоидное поколение, у которого гаметы образуются уже в результате митоза. Но иногда у одноклеточных организмов, грибов, низших растений мейоз происходит сразу после образования зиготы, и в этом случае из гаплоидных клеток – спор – развивается взрослый гаплоидный организм.
Источник
ИСПРАВИТЬ ОШИБКИ В ТЕКСТЕ Способом образования гамет ( спор) является мейоз?
Биология | 5 — 9 классы
ИСПРАВИТЬ ОШИБКИ В ТЕКСТЕ Способом образования гамет ( спор) является мейоз.
Начинается он, как митоз, с интерфазы (но интерфазы 1), во время которой происходит удвоение (транскрипция) ДНК.
В конце интерфазы каждая интерфазы каждая хроматида состоит из двух хромосом.
Затем клетка вступает в профазу 1, во время которой гомологичные хромосомы вспариваются (т.
Е. происходит кроссинговер).
Одновременно формируется веретено деления.
Следующая фаза — метафаза 1, когда хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления и расходятся к противоположным полюсам клетки.
При этом происходит обмен участками между гомологичными хромосомами (конъюгация).
Затем наступает анафаза 1, когда хромосомы выстраиваются в середине клетки.
Далее каждая образовавшаяся клетка вступает в интерфазу 2, в которой как и в любой интерфазе происходит удвоение ДНК.
Далее профаза 2, когда начинается образовываться веретено деления, потом метафаза 2, когда хроматиды выстраиваются посередине клетки.
Затем следует анафаза 2, когда каждая хроматида делится на 2 хромосомы, и каждая хромосома отходит к своему полюсу клетки.
В итоге, в телофазе 2 получается 4 клетки с диплоидным (одинарным ) набором хромосом.
Meiosis — уменьшение), деления созревания, особый способ деления клеток, в результате к — рого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное ; осн.
Флеммингом (1882) у животных.
Э. Страсбургер установил (1888) явление редукции числа хромосом у растений.
М. происходит после репликации ДНК (в премейотич.
Он обеспечивает случайную, независимую рекомбинацию генов (см.
). В зависимости от места в жизненном цикле организма различают три осн.
: зиготный, или начальный (у мн.
Грибов и водорослей), происходит в зиготе сразу после оплодотворения и приводит к образованию гаплоидного мицелия или таллома, а затем спор и гамет ; гаметный, или конечный (у всех многоклеточных животных и ряда низших растений), происходит в половых органах и приводит к образованию гамет ; споровый, или промежуточный (у высших растений), происходит перед цветением и приводит к образованию гаплоидного гаметофита, в к — ром позднее образуются гаметы.
У простейших встречаются все три типа.
М. состоит из двух последоват.
Делений ядра, в процессе к — рых удвоение кол — ва ДНК происходит один раз.
, между к — рыми обычно бывает стадия интеркинеза, сопровождаются редукцией числа хромосом.
При этом в одних бивалентах при первом делении расходятся гомологичные хромосомы, а в других — хроматиды ; при втором делении, наоборот, в первых бивалентах расходятся хроматиды, а во вторых — гомологичные хромосомы (т.
О. , неверно называть одно деление редукционным, а другое эквационным, как это делалось ранее).
Отличит, особенностью первого деления М.
Является сложная и сильно растянутая во времени профаза (обычно профаза I), в к — рой выделяют 5 стадий.
Лептотена(стадия тонких нитей) — начало конденсации хромосом, в целом напоминает раннюю профазу митоза, отличаясь более тонкими хромосомами и крупными ядрами.
Зиготена(стадия сливающихся нитей) — сближение и начало конъюгации гомологичных хромосом ; к концу её все гомологи объединяются в биваленты.
Впахитене(стадия толстых нитей) происходит кроссинговер.
Диплотена(стадия двойных нитей) начинается взаимным отталкиванием гомологов и появлением хиазм ; у подавляющего большинства организмов в диплотене происходит дальнейшая спирализация хромосом и редукция числа ядрышек ; лишь в ооцитах животных, накапливающих много желтка (нек — рые рыбы, земноводные, птицы, млекопитающие), а также в сперматоцитах нек — рых насекомых хромосомы, наоборот, деконденсируются и приобретают вид «ламповых щёток » ; разрыхление хромосом сопровождается активацией процессов синтеза РНК и белка.
Это наиболее длит, период профазы I.
У насекомых хромосомы типа «ламповых щёток» могут существовать год и более, у человека — 12—50 лет.
Для диакинеза (стадия обособления двойных нитей) характерны уменьшение числа хиазм и значит, компактность бивалентов.
В прометафазе I фрагментируется ядерная оболочка и формируется веретено деления.
На стадии метафазы I биваленты выстраиваются по экватору веретена, образуя экваториальную пластинку.
В анафазе I начинается движение гомологичных хромосом и хроматид к противоположным полюсам клетки.
Телофаза I и интеркинез у большинства клеток имеются, но не всегда обязательны.
Второе деление М.
Условно делят на стадии : профаза II, прометафаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II ; иногда две первые стадии выпадают.
В результате двух последоват.
Из одной исходной диплоидной клетки образуются 4 гаплоидные генетически разнородные клетки.
Принципиальная основа М.
Сохраняется при всех его вариациях у разных групп организмов.
Источник
