σεξουαλικά κύτταρα (γαμήτες). Δομή. Γαμέτες

Χαρακτηριστικά των γαμετών

Οι γαμέτες είναι αναπαραγωγικά κύτταρα που έχουν ένα απλοειδές (μονό) σύνολο χρωμοσωμάτων και εμπλέκονται στη σεξουαλική αναπαραγωγή. Όταν δύο γαμέτες συγχωνεύονται στη σεξουαλική διαδικασία, σχηματίζεται ένας ζυγώτης, ο οποίος εξελίσσεται σε ένα άτομο (ή ομάδα ατόμων) με τα κληρονομικά χαρακτηριστικά και των δύο γονικών οργανισμών που παρήγαγαν γαμέτες.

Σε ορισμένα είδη, η ανάπτυξη ενός μόνο γαμετή (ένα μη γονιμοποιημένο αυγό) στο σώμα είναι επίσης δυνατή - παρθενογένεση.

Μορφολογία γαμετών και είδη γαμετογαμίας

Οι γαμέτες είναι πολύ διαφοροποιημένα κύτταρα. Κατά τη διαδικασία της εξέλιξης, απέκτησαν προσαρμογές για την εκτέλεση συγκεκριμένων λειτουργιών.Οι πυρήνες τόσο των αρσενικών όσο και των θηλυκών γαμετών περιέχουν εξίσου τις κληρονομικές πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη του οργανισμού.Όμως άλλες λειτουργίες του ωαρίου και του σπέρματος είναι διαφορετικές, επομένως διαφέρουν έντονα στη δομή,

Τα αυγά είναι ακίνητα, έχουν σχήμα σφαιρικό ή ελαφρώς επίμηκες. Το ωάριο περιέχει όλα τα τυπικά κυτταρικά οργανίδια, αλλά η δομή του διαφέρει από τα άλλα κύτταρα, καθώς είναι προσαρμοσμένο να αντιλαμβάνεται τη δυνατότητα ανάπτυξης ολόκληρου του οργανισμού. Το μέγεθος των αυγών είναι πολύ μεγαλύτερο από τα σωματικά. Η ενδοκυτταρική δομή του κυτταροπλάσματος στα ωάρια είναι συγκεκριμένη για κάθε είδος ζώου, γεγονός που εξασφαλίζει συγκεκριμένα (και συχνά μεμονωμένα) αναπτυξιακά χαρακτηριστικά. Τα αυγά περιέχουν μια σειρά από ουσίες απαραίτητες για την ανάπτυξη του εμβρύου. Αυτά περιλαμβάνουν θρεπτικό υλικό (κρόκο). Μερικά είδη ζώων συσσωρεύουν τόσο πολύ κρόκο στα αυγά τους που φαίνονται με γυμνό μάτι. Αυτά είναι τα αυγά των ψαριών και των αμφιβίων, τα αυγά των ερπετών και των πτηνών. Από τα σύγχρονα ζώα, τα μεγαλύτερα αυγά του καρχαρία ρέγγας έχουν διάμετρο 29 cm. η διάμετρος ενός αυγού στρουθοκαμήλου είναι 10,5 εκ., του κοτόπουλου - 3,5 εκ. Τα αυγά των ζώων στα οποία το αναπτυσσόμενο έμβρυο λαμβάνει διατροφή από περιβάλλονόπως στα ανώτερα θηλαστικά. Διάμετρος αυγού ποντικιού 60 εκατοστά, αγελάδας 100 εκατοστά. Ένα ανθρώπινο αυγό έχει διάμετρο 130-200 c.

Μορφολογία γαμετών διάφορα είδηείναι αρκετά διαφορετικοί, ενώ οι παραγόμενοι γαμέτες μπορεί να διαφέρουν τόσο ως προς το σύνολο χρωμοσωμάτων (με την ετερογαμετία του είδους), το μέγεθος και την κινητικότητα (την ικανότητα να κινούνται ανεξάρτητα), ενώ ο διμορφισμός γαμετών σε διαφορετικά είδη ποικίλλει ευρέως - από την απουσία διμορφισμού σε η μορφή της ισογαμίας στις ακραίες εκδηλώσεις της με τη μορφή της ωογαμίας.

ισογαμία

Εάν οι συγχωνευόμενοι γαμέτες δεν διαφέρουν μορφολογικά μεταξύ τους ως προς το μέγεθος, τη δομή και το σύνολο των χρωμοσωμάτων, τότε ονομάζονται ισογαμίτες ή άφυλοι γαμέτες. Τέτοιοι γαμέτες είναι κινητικοί, μπορεί να φέρουν μαστίγια ή να είναι αμοιβοειδείς. Η ισογαμία είναι χαρακτηριστική για πολλά φύκια.

Ανισογαμία (ετερογαμία)

Οι γαμέτες που είναι ικανοί για σύντηξη διαφέρουν ως προς το μέγεθος, οι κινητικοί μικρογαμήτες φέρουν μαστίγια, οι μακρογαμέτες μπορεί να είναι είτε κινητικοί (πολλά φύκια) είτε ακίνητοι (οι μακρογαμέτες δεν έχουν μαστίγια σε πολλούς πρωτεργάτες).

Σπέρμα και ωάριο. Οι γαμέτες ενός βιολογικού είδους που μπορούν να συντηχθούν διαφέρουν έντονα σε μέγεθος και κινητικότητα σε δύο τύπους: αρσενικούς γαμέτες μικρού μεγέθους και μεγάλους ακίνητους θηλυκούς γαμέτες - αυγά. Η διαφορά στο μέγεθος των γαμετών οφείλεται στο γεγονός ότι τα αυγά περιέχουν επαρκή ποσότητα θρεπτικών συστατικών για να παρέχουν τις πρώτες λίγες διαιρέσεις του ζυγώτη κατά την ανάπτυξή του σε έμβρυο.

Αρσενικοί γαμέτες - σπερματοζωάρια ζώων και πολλά φυτά είναι κινητικά και συνήθως φέρουν ένα ή περισσότερα μαστίγια, με εξαίρεση τους αρσενικούς γαμέτες φυτών σπόρων - σπέρμα, που παραδίδονται στο αυγό κατά τη βλάστηση του σωλήνα γύρης, καθώς και σπερματοζωάρια χωρίς μαστίγια ( σπερματοζωάρια) νηματωδών και αρθροπόδων.

Παρόλο που τα σπερματοζωάρια φέρουν μιτοχόνδρια, μόνο το πυρηνικό DNA περνά από τον αρσενικό γαμετή στον ζυγώτη κατά τη διάρκεια της ωογαμίας· το μιτοχονδριακό DNA (και στην περίπτωση των φυτών, το πλαστιδικό DNA) συνήθως κληρονομείται από τον ζυγώτη μόνο από το ωάριο.

Γαμέτες(Ελληνικός Γαμετής - γυναίκα, γαμέτες - άνδρας) - σεξουαλικά κύτταρα: ωάρια (θηλυκοί γαμέτες) και σπερματοζωάρια (αρσενικοί γαμέτες), τα οποία, μέσω πλύσεων κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή και την έναρξη της ανάπτυξης ενός νέου ατόμου, εξασφαλίζουν τη μεταφορά κληρονομικών πληροφοριών από τους γονείς στους απογόνους.

Οι γαμέτες είναι εξαιρετικά διαφοροποιημένα κύτταρα που, στην πορεία της εξέλιξης, έχουν αποκτήσει τις ιδιότητες να εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες.

Οι πυρήνες τόσο των αρσενικών όσο και των θηλυκών γαμετών περιέχουν τις ίδιες κληρονομικές πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη του οργανισμού. Ωστόσο, άλλες λειτουργίες του ωαρίου και του σπέρματος είναι διαφορετικές, επομένως είναι πολύ διαφορετικές στη δομή.

θηλυκοί γαμέτες- τα αυγά είναι ακίνητα, σφαιρικά ή κάπως επιμήκη. Περιέχουν όλα τα τυπικά κυτταρικά οργανίδια, αλλά διαφέρουν στη δομή από άλλα κύτταρα, καθώς είναι προσαρμοσμένα για να υλοποιούν την ανάπτυξη ολόκληρου του οργανισμού.

Τα ωοκύτταρα είναι πολύ μεγαλύτερα από τα σωματικά κύτταρα. Η ενδοκυτταρική δομή του κυτταροπλάσματος είναι συγκεκριμένη για κάθε ζωικό είδος, η οποία παρέχει είδη (και συχνά μεμονωμένα) χαρακτηριστικά της ανάπτυξης του εμβρύου.

Αυτά περιλαμβάνουν θρεπτικό υλικό (κρόκο).

Τα αυγά καλύπτονται με μεμβράνες που εκτελούν προστατευτική λειτουργία και παρέχουν τον απαραίτητο τύπο μεταβολισμού.

Αρσενικοί γαμέτες- τα σπερματοζωάρια έχουν την ικανότητα να κινούνται, σε κάποιο βαθμό, παρέχει τη δυνατότητα συνάντησης γαμετών. Για την εξωτερική μορφολογία και μια μικρή ποσότητα κυτταροπλάσματος, τα σπερματοζωάρια είναι πολύ διαφορετικά από τα άλλα κύτταρα, αλλά έχουν όλα τα κύρια οργανίδια. Ένα τυπικό σπερματοζωάριο έχει κεφάλι, λαιμό και ουρά. Στο πρόσθιο άκρο της κεφαλής υπάρχει ένα ακροσωμάτιο που αποτελείται από ένα τροποποιημένο σύμπλεγμα Golgi. Το μεγαλύτερο μέρος του κεφαλιού καταλαμβάνεται από τον πυρήνα. Ο λαιμός περιέχει κεντρόλες και ένα σπειροειδές νήμα που σχηματίζεται από μιτοχόνδρια.

Οι αρσενικοί γαμέτες - σπερματοζωάρια έχουν μικρή ποσότητα κυτταροπλάσματος (καθώς η κύρια λειτουργία αυτών των κυττάρων είναι η μεταφορά κληρονομικού υλικού στο ωάριο), επομένως η αναλογία πυρηνικού-κυτταροπλασματικού είναι υψηλή. Κατά την εξέταση των σπερματοζωαρίων ηλεκτρονικό μικροσκόπιοδιαπιστώθηκε ότι το κυτταρόπλασμα της κεφαλής δεν έχει κολλοειδή, αλλά υγροκρυσταλλική κατάσταση. Αυτό επιτυγχάνει την αντίσταση των σπερματοζωαρίων σε δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες. Για παράδειγμα, καταστρέφονται λιγότερο από την ιονίζουσα ακτινοβολία σε σύγκριση με τα ανώριμα γεννητικά κύτταρα. Το μήκος ενός ανθρώπινου σπερματοζωαρίου κυμαίνεται από 52-70 μικρά.

Όλα τα σπερματοζωάρια έχουν το ίδιο (αρνητικό) φορτίο, το οποίο τα εμποδίζει να κολλήσουν μεταξύ τους. Τα σεξουαλικά κύτταρα διαφέρουν σημαντικά από τα σωματικά κύτταρα:

• στα γεννητικά κύτταρα, ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, στα σωματικά κύτταρα, ένα διπλοειδές σύνολο.
• Στα γεννητικά κύτταρα, η αναλογία πυρηνικού-κυτταροπλασματικού είναι διαφορετική: στα σπερματοζωάρια είναι υψηλή, στο ωάριο είναι χαμηλή.
• το σχήμα και το μέγεθος των γεννητικών κυττάρων είναι διαφορετικά από τα σωματικά.
• για τους θηλυκούς γαμέτες - αυγά, ο κυτταροπλασματικός διαχωρισμός είναι χαρακτηριστικός (κανονική ανακατανομή του κυτταροπλάσματος μετά τη γονιμοποίηση).

ΣΤΟ ιατρική πρακτικήπως ορμονική αντισύλληψηχρησιμοποιήστε πολύπλοκα από του στόματος αντισυλληπτικά, στα οποία συνδυάζονται φυσιολογικά οι δύο κύριες γυναικείες ορμόνες: οιστρογόνα και γεσταγόνη.

Εξέλιξη σε άτομο (ή ομάδα ατόμων) με κληρονομικά χαρακτηριστικά και των δύο γονικών οργανισμών που παρήγαγαν γαμέτες.

Σε ορισμένα είδη, είναι επίσης δυνατή η ανάπτυξη ενός μόνο γαμετή (μη γονιμοποιημένου αυγού) στο σώμα - παρθενογένεση.

Μορφολογία γαμετών και είδη γαμετογαμίας

Ισογαμία, ετερογαμία και ωογαμία

Η μορφολογία των γαμετών διαφορετικών ειδών είναι αρκετά διαφορετική, ενώ οι παραγόμενοι γαμέτες μπορεί να διαφέρουν τόσο στο σύνολο των χρωμοσωμάτων (με την ετερογαμετρία του είδους), όσο και σε μέγεθος και κινητικότητα (την ικανότητα να κινούνται ανεξάρτητα), ενώ ο διμορφισμός γαμετών σε διαφορετικά είδη ποικίλλει ευρέως - από την απουσία διμορφισμού με τη μορφή ισογαμίας έως την ακραία εκδήλωσή του με τη μορφή ωογαμίας.

ισογαμία

Εάν οι συγχωνευόμενοι γαμέτες δεν διαφέρουν μορφολογικά μεταξύ τους ως προς το μέγεθος, τη δομή και το σύνολο των χρωμοσωμάτων, τότε ονομάζονται ισογαμίτες ή ασεξουαλικοί γαμέτες. Τέτοιοι γαμέτες είναι κινητικοί, μπορεί να φέρουν μαστίγια ή να είναι αμοιβοειδείς. Η ισογαμία είναι χαρακτηριστική για πολλά φύκια.

Ανισογαμία (ετερογαμία)

Οι γαμέτες που είναι ικανοί για σύντηξη διαφέρουν ως προς το μέγεθος, οι κινητικοί μικρογαμήτες φέρουν μαστίγια, οι μακρογαμέτες μπορεί να είναι είτε κινητικοί (πολλά φύκια) είτε ακίνητοι (οι μακρογαμέτες δεν έχουν μαστίγια σε πολλούς πρωτεργάτες).

ωογαμία

Οι γαμέτες ενός βιολογικού είδους που μπορούν να συντηχθούν διαφέρουν έντονα σε μέγεθος και κινητικότητα σε δύο τύπους: μικρούς κινητούς αρσενικούς γαμέτες - σπερματοζωάρια - και μεγάλους ακίνητους θηλυκούς γαμέτες - αυγά. Η διαφορά στο μέγεθος των γαμετών οφείλεται στο γεγονός ότι τα αυγά περιέχουν επαρκή ποσότητα θρεπτικών συστατικών για να παρέχουν τις πρώτες λίγες διαιρέσεις του ζυγώτη κατά την ανάπτυξή του σε έμβρυο.

Η θεωρία του Parker για την ανατρεπτική επιλογή. Εάν το μέγεθος του ζυγώτη είναι αρκετά σημαντικό για την επιβίωσή του (σε οργανισμούς με εξωτερική γονιμοποίηση), τότε η ανισογαμία θα ήταν μια εξελικτικά σταθερή στρατηγική. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ένας πληθυσμός αρσενικών (παραγωγοί μικρών γαμετών) και θηλυκών (παραγωγοί μεγάλων γαμετών) θα είναι σταθερός. Η θεωρία της διασπαστικής επιλογής καθιστά δυνατή την εξήγηση της εμφάνισης και διατήρησης της διοικίας σε πολλά φυτά και ορισμένα ζώα με εξωτερική γονιμοποίηση.

Τύπος παιχνιδιών και φύλο

Η έννοια του φύλου συνδέεται με τη διαφοροποίηση στο μέγεθος των γαμετών, δηλαδή αναφερόμαστε στα άτομα του αρσενικού φύλου που παράγουν μικρούς κινητούς γαμέτες και στο θηλυκό - σε αυτά που παράγουν μεγάλους. Ταυτόχρονα, η διαφοροποίηση ανάλογα με τον τύπο της γαμητότητας (homo - XX ή ετερογαμική σύσταση - XY) σε ορισμένα είδη μπορεί να μην συμπίπτει με τη διαφοροποίηση στο μέγεθος.

Στη διαδικασία της εξέλιξης, στα περισσότερα είδη, οι μικροί γαμέτες και η ετερογαμική σύσταση XY αποδείχτηκαν στο αρσενικό και οι μεγάλοι γαμέτες και η ομογαμική σύσταση XX στο θηλυκό. Πρόκειται για είδη με γαμήλιο τύπο Δροσόφιλα. Αντίθετα, σε είδη με γαμετικό τύπο Αβραξάς (Αγγλικά)Ρωσική(πουλιά, πεταλούδες, σκώροι, ορισμένα είδη ψαριών κ.λπ.) οι κατευθύνσεις αυτών των διαφοροποιήσεων δεν συμπίπτουν. Τα ωάρια στα θηλυκά είναι ετερογαματικά, ενώ τα σπερματοζωάρια στα αρσενικά είναι ομογαματικά.

Οι γαμέτες παρέχουν τη μεταφορά κληρονομικών πληροφοριών μεταξύ γενεών ατόμων, η οποία υποστηρίζει τη ζωή στο χρόνο.

Όσον αφορά τη δομή, τα σεξουαλικά κύτταρα είναι παρόμοια με τα σωματικά (σωματικά) κύτταρα. Αποτελούνται επίσης από πυρήνα και κυτταρόπλασμα κατασκευασμένα από οργανίδια και εγκλείσματα.

Χαρακτηριστικές ιδιότητες των ώριμων γαμετοκυττάρων είναι το χαμηλό επίπεδο διεργασιών αφομοίωσης και αφομοίωσης, η αδυναμία διαίρεσης, η περιεκτικότητα στους πυρήνες του απλοειδούς (μισού) αριθμού χρωμοσωμάτων.

Σε σύγκριση με τα σωματικά κύτταρα, οι γαμέτες έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικά γνωρίσματα. Πρώτη διαφορά- η παρουσία στον πυρήνα ενός απλοειδούς συνόλου χρωμοσωμάτων, που εξασφαλίζει την αναπαραγωγή στον ζυγώτη ενός διπλοειδούς συνόλου τυπικού για οργανισμούς αυτού του είδους.

Δεύτερη διαφορά- μια ασυνήθιστη αναλογία πυρηνικών-κυτταροπλασμάτων (δηλαδή, η αναλογία του όγκου του πυρήνα προς τον όγκο του κυτταροπλάσματος). Στα αυγά, μειώνεται λόγω του γεγονότος ότι υπάρχει πολύ κυτταρόπλασμα, το οποίο περιέχει θρεπτικό υλικό (κρόκο) για το μελλοντικό έμβρυο. Στα σπερματοζωάρια, αντίθετα, η αναλογία πυρηνικών-κυτταροπλασμάτων είναι υψηλή, αφού ο όγκος του κυτταροπλάσματος είναι μικρός (σχεδόν ολόκληρο το κύτταρο καταλαμβάνεται από τον πυρήνα). Αυτό το γεγονός είναι σύμφωνο με την κύρια λειτουργία του σπέρματος - την παράδοση κληρονομικού υλικού στο ωάριο.

Τρίτη διαφορά- χαμηλό επίπεδο μεταβολισμού στους γαμέτες. Η κατάστασή τους είναι παρόμοια με τα κινούμενα σχέδια σε αναστολή. Τα αρσενικά γεννητικά κύτταρα δεν εισέρχονται καθόλου στη μίτωση και οι θηλυκοί γαμέτες λαμβάνουν αυτή την ικανότητα μόνο μετά τη γονιμοποίηση (όταν ήδη πάψουν να είναι γαμέτες και γίνονται ζυγώτες).

Σπέρμαείναι το ανδρικό σεξουαλικό κύτταρο (gamete). Έχει την ικανότητα να κινείται, κάτι που εξασφαλίζει σε ένα βαθμό τη δυνατότητα συνάντησης με ετεροφυλόφιλους γαμέτες.

Η δομή του σπέρματος

Στη μορφολογία, τα σπερματοζωάρια διαφέρουν έντονα από όλα τα άλλα κύτταρα, αλλά περιέχουν όλα τα κύρια οργανίδια. Κάθε σπερματοζωάριο έχει κεφάλι, λαιμό, ενδιάμεσο τμήμα και ουρά με τη μορφή μαστιγίου. Σχεδόν ολόκληρο το κεφάλι είναι γεμάτο με τον πυρήνα, ο οποίος μεταφέρει το κληρονομικό υλικό με τη μορφή χρωματίνης. Στο πρόσθιο άκρο του κεφαλιού (στην κορυφή του) βρίσκεται το ακροσωμάτιο, το οποίο είναι ένα τροποποιημένο σύμπλεγμα Golgi. Εδώ, εμφανίζεται ο σχηματισμός υαλουρονιδάσης - ένα ένζυμο που είναι σε θέση να διασπάσει τους βλεννοπολυσακχαρίτες των μεμβρανών των ωαρίων, γεγονός που καθιστά δυνατή τη διείσδυση του σπέρματος στο ωάριο. Τα μιτοχόνδρια, τα οποία έχουν ελικοειδή δομή, βρίσκονται στο λαιμό του σπερματοζωαρίου. Είναι απαραίτητο να παραχθεί ενέργεια, η οποία δαπανάται για την ενεργό κίνηση του σπέρματος προς το ωάριο. Το σπέρμα λαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς του με τη μορφή φρουκτόζης, η οποία είναι πολύ πλούσια σε εκσπερμάτιση. Το κεντριόλιο βρίσκεται στο όριο του κεφαλιού και του λαιμού. Στην εγκάρσια τομή του μαστιγίου είναι ορατά 9 ζεύγη μικροσωληνίσκων, 2 ακόμη ζεύγη βρίσκονται στο κέντρο. Το μαστίγιο είναι ένα οργανίδιο ενεργητικής κίνησης. Στο σπερματικό υγρό, ο αρσενικός γαμίτης αναπτύσσει ταχύτητα ίση με 5 cm / h.

Η ηλεκτρονική μικροσκοπία του σπέρματος αποκάλυψε ότι το κυτταρόπλασμα της κεφαλής έχει υγροκρυσταλλική κατάσταση. Αυτό επιτυγχάνει την αντίσταση του σπερματοζωαρίου σε δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες (για παράδειγμα, σε όξινο περιβάλλονγυναικεία γεννητική οδός).

Τα σπερματοζωάρια ορισμένων ζωικών ειδών έχουν μια ακροσωμική συσκευή που εκτοξεύει ένα μακρύ και λεπτό νήμα για να συλλάβει το ωάριο.

Έχει διαπιστωθεί ότι η μεμβράνη του σπέρματος έχει συγκεκριμένους υποδοχείς που αναγνωρίζουν τις χημικές ουσίες που απελευθερώνονται από το ωάριο. Επομένως, τα ανθρώπινα σπερματοζωάρια είναι ικανά να κατευθύνονται προς το ωάριο (αυτό ονομάζεται θετική χημειοταξία).

Κατά τη γονιμοποίηση, μόνο η κεφαλή του σπερματοζωαρίου, που φέρει την κληρονομική συσκευή, διεισδύει στο ωάριο, ενώ τα υπόλοιπα μέρη παραμένουν έξω.

Αυγό- ένα μεγάλο, ακίνητο κύτταρο που έχει απόθεμα θρεπτικών συστατικών. Το μέγεθος του θηλυκού ωαρίου είναι 150-170 μικρά (πολύ μεγαλύτερο από τα αρσενικά σπερματοζωάρια, των οποίων το μέγεθος είναι 50-70 μικρά). Οι λειτουργίες των θρεπτικών συστατικών είναι διαφορετικές. Εκτελούνται:

1) συστατικά που απαιτούνται για τις διαδικασίες βιοσύνθεσης πρωτεϊνών (ένζυμα, ριβοσώματα, m-RNA, t-RNA και οι πρόδρομοί τους).

2) συγκεκριμένες ρυθμιστικές ουσίες που ελέγχουν όλες τις διεργασίες που συμβαίνουν με το αυγό.

3) ο κρόκος, που περιλαμβάνει πρωτεΐνες, φωσφολιπίδια, διάφορα λίπη, μεταλλικά άλατα. Είναι αυτός που παρέχει διατροφή στο έμβρυο κατά την εμβρυϊκή περίοδο.

Ανάλογα με την ποσότητα του κρόκου στο αυγό, μπορεί να είναι αλεσιτάλ, δηλαδή να περιέχει αμελητέα ποσότητα κρόκου, πολυ-, μεσο- ή ολιγολεκιταλικό.

Το ωάριο έχει μεμβράνες που προστατευτικές λειτουργίες, αποτρέπουν τη διείσδυση περισσότερων του ενός σπερματοζωαρίων στο ωάριο, προωθούν την εμφύτευση του εμβρύου στο τοίχωμα της μήτρας και καθορίζουν το πρωταρχικό σχήμα του εμβρύου.

Το ωάριο έχει συνήθως σφαιρικό ή ελαφρώς επίμηκες σχήμα, περιέχει ένα σύνολο από εκείνα τα τυπικά οργανίδια που κάνει κάθε κύτταρο. Όπως και άλλα κύτταρα, το ωάριο οριοθετείται από μια πλασματική μεμβράνη, αλλά εξωτερικά περιβάλλεται από μια γυαλιστερή μεμβράνη που αποτελείται από βλεννοπολυσακχαρίτες. Η διαφανής ζώνη καλύπτεται με ένα ακτινοβόλο στέμμα, ή ωοθυλακική μεμβράνη, η οποία είναι μια μικρολάχνη ωοθυλακικών κυττάρων. Παίζει προστατευτικό ρόλο, θρέφει το αυγό.

Το ωοκύτταρο στερείται τη συσκευή ενεργητικής κίνησης. Για 4-7 ημέρες, περνά μέσα από τον ωαγωγό στην κοιλότητα της μήτρας, απόσταση που είναι περίπου 10 cm.

3.Γαμετογένεσηείναι η διαδικασία σχηματισμού γεννητικών κυττάρων. Ρέει στους σεξουαλικούς αδένες - γονάδες (στις ωοθήκες στα θηλυκά και στους όρχεις στα αρσενικά). Η γαμετογένεση στο σώμα μιας γυναίκας μειώνεται στο σχηματισμό γυναικείων γεννητικών κυττάρων (ωάρια) και ονομάζεται ωογένεση. Στα αρσενικά, εμφανίζονται αρσενικά σεξουαλικά κύτταρα (σπερματοζωάρια), η διαδικασία σχηματισμού των οποίων ονομάζεται σπερματογένεση.

Γαμετογένεση- αυτή είναι μια διαδοχική διαδικασία, η οποία αποτελείται από πολλά στάδια - αναπαραγωγή, ανάπτυξη, ωρίμανση των κυττάρων. Η διαδικασία της σπερματογένεσης περιλαμβάνει επίσης ένα στάδιο σχηματισμού, το οποίο δεν υπάρχει στην ωογένεση.

Γαμετογένεση

Τα αρσενικά και θηλυκά σεξουαλικά κύτταρα (γαμήτες) σχηματίζονται κατά τη γαμετογένεση.

σπερματογένεση(σχηματισμός σπερματοζωαρίων) χωρίζεται σε τέσσερα στάδια: (1) αναπαραγωγή, (2) ανάπτυξη, (3) ωρίμανση (μείωση) και (4) σχηματισμός (σπερμογένεση). Τα πρωτογενή γεννητικά κύτταρα μεταναστεύουν στους ορχικούς οφθαλμούς, διαιρούνται και διαφοροποιούνται σε σπερματοζωάρια. Μέχρι την εφηβεία, η σπερματογονία παραμένει αδρανής. Το αναπαραγωγικό στάδιο αρχίζει με την έναρξη της εφηβείας. Μετά από μια σειρά μιτωτικών διαιρέσεων, τα σπερματογονίδια διαφοροποιούνται σε σπερματοκύτταρα πρώτης τάξης, τα οποία εισέρχονται στο στάδιο της ανάπτυξης. Τα σπερματοκύτταρα αυξάνονται σε μέγεθος κατά 4 ή περισσότερες φορές. Το στάδιο της ωρίμανσης (μείωση) ακολουθεί αμέσως το στάδιο της ανάπτυξης. Ως αποτέλεσμα της πρώτης διαίρεσης της μείωσης, σχηματίζονται δύο σπερματοκύτταρα δεύτερης τάξης από ένα σπερματοκύτταρο πρώτης τάξης και μετά τη δεύτερη μειωτική διαίρεση, τέσσερις σπερματίδες με 22 αυτοσώματα και ένα χρωμόσωμα Χ ή Υ. Τα σπερματοκύτταρα δεύτερης τάξης είναι δύο φορές μικρότερα και οι σπερματίδες είναι τέσσερις φορές μικρότερες κατ' όγκο των σπερματοκυττάρων πρώτης τάξης. Η σπερμογένεση (στάδιο σχηματισμού) είναι ένα μεταμειωτικό στάδιο μορφολογικών αλλαγών στα σπερματοζωάρια με το σχηματισμό σπερματοζωαρίων (Εικ. 4-2) Έτσι, κατά τη διάρκεια της σπερματογένεσης σχηματίζονται τέσσερα πλήρη σπερματοζωάρια από ένα σπερματοζωάριο.

Ωογένεση(σχηματισμός του αυγού) περνά από τρία στάδια: (1) αναπαραγωγή, (2) ανάπτυξη και (3) ωρίμανση (μείωση). Τα πρωτογενή γεννητικά κύτταρα μεταναστεύουν στα βασικά στοιχεία των ωοθηκών και διαφοροποιούνται σε ωογονία, τα οποία εισέρχονται αμέσως στο στάδιο της αναπαραγωγής. Μετά την ολοκλήρωση μιας σειράς μιτωτικών διαιρέσεων, η ωογονία εισέρχεται στο στάδιο της ανάπτυξης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα εγκλείσματα του κρόκου συσσωρεύονται στο κυτταρόπλασμα. Το στάδιο της ανάπτυξης ακολουθείται από το στάδιο της ωρίμανσης (μείωση). Η πρώτη διαίρεση της μείωσης παραμένει ατελής: τα ωοκύτταρα πρώτης τάξης που σχηματίζονται στην πρόφαση της πρώτης διαίρεσης της μείωσης εισέρχονται σε μια μακρά περίοδο ανάπαυσης, που διαρκεί μέχρι την εφηβεία. Με την έναρξη της εφηβείας και την εγκαθίδρυση του ωοθηκικού εμμηνορροϊκού κύκλου κατά την ωορρηξία (απελευθέρωση του ωαρίου από το ωοθυλάκιο), ολοκληρώνεται η πρώτη διαίρεση της μείωσης και αρχίζει η δεύτερη διαίρεση, σταματώντας στη μετάφαση. Ταυτόχρονα, σχηματίζεται ένα μεγάλο ωοκύτταρο δεύτερης τάξης και ένα μικρό αποτυχημένο κύτταρο - το πρώτο πολικό (διευθυντικό ή αναγωγικό) σώμα. Το σήμα για την ολοκλήρωση της δεύτερης μειοτικής διαίρεσης είναι η γονιμοποίηση. το ωοκύτταρο δεύτερης τάξης διαιρείται για να σχηματίσει ένα ώριμο ωάριο και ένα δεύτερο πολικό σώμα. Το πρώτο πολικό σώμα υφίσταται επίσης τη δεύτερη διαίρεση της μείωσης. Ένα ώριμο ωάριο έχει 22 αυτοσώματα και ένα χρωμόσωμα Χ (Εικ. 4-2).Έτσι, κατά την ωογένεση, σχηματίζεται ένα πλήρες ωάριο από ένα ωάριο, κάτω από τη διαφανή μεμβράνη του οποίου εντοπίζονται τρία πολικά σώματα.

Ωρίμανση αρσενικών και θηλυκών σεξουαλικών κυττάρων.Πριν από την πρώτη μειοτική διαίρεση, το γενετικό υλικό διπλασιάζεται για να σχηματίσει συζευγμένα χρωμοσώματα (2n4c). Μετά την πρώτη διαίρεση της μείωσης στα θυγατρικά κύτταρα, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων και η περιεκτικότητα σε DNA μειώνονται. Παραμένουν 23 συζευγμένα (διπλασιασμένα) χρωμοσώματα με διπλοειδές περιεχόμενο DNA (1n2c). Μετά τη δεύτερη διαίρεση της μείωσης, τα θυγατρικά κύτταρα λαμβάνουν 23 χρωμοσώματα το καθένα με περιεχόμενο απλοειδούς DNA (1n1c) - 22 αυτοσώματα και ένα φυλετικό χρωμόσωμα. n - αριθμός χρωμοσωμάτων, c - ποσότητα DNA

4. Γονιμοποίηση είναι η διαδικασία σύντηξης των σεξουαλικών κυττάρων. Ως αποτέλεσμα της γονιμοποίησης, σχηματίζεται ένα διπλοειδές κύτταρο - ζυγωτός, αυτό είναι Πρώτο στάδιοανάπτυξη ενός νέου οργανισμού. Της γονιμοποίησης προηγείται η απελευθέρωση αναπαραγωγικών προϊόντων, δηλαδή η γονιμοποίηση. Υπάρχουν δύο τύποι γονιμοποίησης:

1) υπαίθριο. Τα σεξουαλικά προϊόντα απεκκρίνονται στο εξωτερικό περιβάλλον (σε πολλά ζώα του γλυκού νερού και της θάλασσας).

2) εσωτερική. Το αρσενικό εκκρίνει αναπαραγωγικά προϊόντα στη γυναικεία γεννητική οδό (σε θηλαστικά, ανθρώπους).

Η γονιμοποίηση αποτελείται από τρία διαδοχικά στάδια: σύγκλιση γαμετών, ενεργοποίηση του ωαρίου, σύντηξη γαμετών (συγγαμία), ακροσωμική αντίδραση.

Σύγκλιση γαμετών

Λόγω ενός συνδυασμού παραγόντων που αυξάνουν την πιθανότητα συνάντησης γαμετών: σεξουαλική δραστηριότητα αρσενικών και θηλυκών, συντονισμένη έγκαιρα, κατάλληλη σεξουαλική συμπεριφορά, υπερβολική παραγωγή σπερματοζωαρίων, μεγάλο μέγεθοςαυγά. Ο κύριος παράγοντας είναι η απελευθέρωση γαμόνων από γαμέτες (συγκεκριμένες ουσίες που συμβάλλουν στη σύγκλιση και τη σύντηξη των γεννητικών κυττάρων). Το ωάριο απελευθερώνεται γυναικωνίτες, που καθορίζουν την κατευθυνόμενη κίνηση των σπερματοζωαρίων προς αυτό (χημειοτάξη) και τα σπερματοζωάρια εκκρίνουν ανδρογαμόνες.

Για τα θηλαστικά, η διάρκεια παραμονής των γαμετών στο θηλυκό γεννητικό σύστημα είναι επίσης σημαντική. Αυτό είναι απαραίτητο προκειμένου τα σπερματοζωάρια να αποκτήσουν γονιμοποιητική ικανότητα (συμβαίνει η λεγόμενη χωρητικότητα, δηλαδή η ικανότητα για ακροσωμική αντίδραση).

ακροσωμική αντίδραση

Η ακροσωμική αντίδραση είναι η απελευθέρωση πρωτεολυτικών ενζύμων (κυρίως υαλουρονιδάσης) που περιέχονται στο ακροσωμάτιο του σπέρματος. Υπό την επιρροή τους, οι μεμβράνες του ωαρίου διαλύονται στη θέση της μεγαλύτερης συσσώρευσης σπερματοζωαρίων. Εξωτερικά, υπάρχει ένα τμήμα του κυτταροπλάσματος του ωαρίου (το λεγόμενο φυμάτιο γονιμοποίησης), στο οποίο είναι προσκολλημένο μόνο ένα από τα σπερματοζωάρια. Μετά από αυτό, οι πλασματικές μεμβράνες του ωαρίου και του σπέρματος συγχωνεύονται, σχηματίζεται μια κυτταροπλασματική γέφυρα και τα κυτταροπλάσματα και των δύο γεννητικών κυττάρων συγχωνεύονται. Περαιτέρω, ο πυρήνας και το κεντρόλιο του σπερματοζωαρίου διεισδύουν στο κυτταρόπλασμα του ωαρίου και η μεμβράνη του είναι ενσωματωμένη στη μεμβράνη του ωαρίου. Το τμήμα της ουράς του σπερματοζωαρίου διαχωρίζεται και διαλύεται χωρίς να παίζει σημαντικό ρόλο στην περαιτέρω ανάπτυξη του εμβρύου.

Ενεργοποίηση ωαρίου

Η ενεργοποίηση του ωαρίου συμβαίνει φυσικά ως αποτέλεσμα της επαφής του με το σπέρμα. Λαμβάνει χώρα φλοιώδης αντίδρασηπου προστατεύει το ωάριο από την πολυσπερμία, δηλαδή τη διείσδυση περισσότερων του ενός σπερματοζωαρίων σε αυτό. Βρίσκεται στο γεγονός ότι η αποκόλληση και η σκλήρυνση της μεμβράνης του κρόκου συμβαίνουν υπό την επίδραση συγκεκριμένων ενζύμων που απελευθερώνονται από τους φλοιώδεις κόκκους.

Στο αυγό αλλάζει ο μεταβολισμός, αυξάνεται η ανάγκη για οξυγόνο και αρχίζει η ενεργή σύνθεση των θρεπτικών συστατικών. Η ενεργοποίηση του αυγού ολοκληρώνεται με την έναρξη του μεταφραστικού σταδίου της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών (καθώς το m-RNA, το t-RNA, τα ριβοσώματα και η ενέργεια με τη μορφή μακροεργασιών είχαν ήδη αποθηκευτεί στην ωογένεση).

Σύντηξη γαμετών

Στα περισσότερα θηλαστικά, τη στιγμή της συνάντησης του ωαρίου με το σπερματοζωάριο, βρίσκεται στη μετάφαση ΙΙ, αφού η διαδικασία της μείωσης σε αυτό εμποδίζεται από έναν συγκεκριμένο παράγοντα. Σε τρία γένη θηλαστικών (άλογα, σκύλοι και αλεπούδες), ο αποκλεισμός εμφανίζεται στη σκηνή διακινησία. Αυτό το μπλοκ αφαιρείται μόνο αφού ο πυρήνας του σπέρματος εισέλθει στο ωάριο. Ενώ η μείωση ολοκληρώνεται στο ωάριο, ο πυρήνας του σπέρματος που έχει διεισδύσει σε αυτό παίρνει μια διαφορετική μορφή - πρώτα η μεσόφαση και μετά ο πυρήνας της προφάσης. Ο πυρήνας του σπέρματος μετατρέπεται σε ανδρικό προπυρήνα: η ποσότητα του DNA σε αυτόν διπλασιάζεται, το σύνολο των χρωμοσωμάτων σε αυτό αντιστοιχεί σε n2c (περιέχει ένα απλοειδές σύνολο αναδιπλασιασμένων χρωμοσωμάτων).

Μετά την ολοκλήρωση της μείωσης, ο πυρήνας γίνεται γυναικείος προπυρήνας και περιέχει επίσης μια ποσότητα κληρονομικού υλικού που αντιστοιχεί στο n2c.

Και οι δύο προπυρήνες κάνουν σύνθετες κινήσεις εντός του μελλοντικού ζυγώτη, προσεγγίζουν και συγχωνεύονται, σχηματίζοντας ένα συγκαρυόνιο (περιέχει ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων) με μια κοινή πλάκα μεταφάσεως. Στη συνέχεια σχηματίζεται μια κοινή μεμβράνη, εμφανίζεται ένας ζυγώτης. Η πρώτη μιτωτική διαίρεση του ζυγώτη οδηγεί στον σχηματισμό των δύο πρώτων εμβρυϊκών κυττάρων (βλαστομερή), καθένα από τα οποία φέρει ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων 2n2c.

Μείωση- Αυτός είναι ένας ειδικός τύπος κυτταρικής διαίρεσης, στον οποίο ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στα θυγατρικά κύτταρα γίνεται απλοειδής.

Η μείωση παράγει τέσσερα απλοειδή κύτταρα από ένα διπλοειδές κύτταρο. Η μείωση εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του σχηματισμού γεννητικά κύτταρα- γαμέτες (στα ζώα) - ή κατά το σχηματισμό απλοειδών σπορίων στα φυτά.

Παρόμοιες πληροφορίες.

Οι γαμέτες (από τις ελληνικές λέξεις γαμέτης - σύζυγος, γαμέτες - σύζυγος) είναι σεξουαλικά ή αναπαραγωγικά κύτταρα ζώων και φυτών, που εξασφαλίζουν την ανάπτυξη ενός νέου ατόμου και τη μεταφορά κληρονομικών χαρακτηριστικών από τους γονείς στους απογόνους κατά τη σύντηξη. Οι γαμέτες είναι απλοειδείς, δηλαδή περιέχουν ένα μόνο σύνολο χρωμοσωμάτων. Όταν συγχωνεύονται, δηλαδή κατά τη διάρκεια της γονιμοποίησης ή της σεξουαλικής διαδικασίας, εμφανίζεται ένας ζυγώτης με ένα διπλό (διπλοειδές) σύνολο χρωμοσωμάτων. Έτσι συνδυάζεται το γενετικό υλικό των γονικών ατόμων και αποκαθίσταται το πλήρες σύνολο των χρωμοσωμάτων.

Τα ζώα που αναπαράγονται σεξουαλικά (βλ. Αναπαραγωγή) παράγουν αρσενικούς γαμέτες - σπερματοζωάρια και θηλυκά - αυγά ή αυγά.

Σε πολλά πρωτόζωα, οι αρσενικοί και οι θηλυκοί γαμέτες έχουν το ίδιο μέγεθος και σχήμα, και οι δύο είναι κινητικοί (ισογαμία).

Για να συμβεί η γονιμοποίηση, οι γαμέτες πρέπει να βρουν ο ένας τον άλλον. Είναι επίσης απαραίτητο να παρέχεται στον ζυγώτη επαρκή παροχή θρεπτικών ουσιών και προστατευτικών κελυφών. Αυτές οι λειτουργίες στη διαδικασία της εξέλιξης χωρίστηκαν μεταξύ αρσενικών και θηλυκών γαμετών. Επομένως, στα περισσότερα ζώα, οι αρσενικοί γαμέτες είναι μικροί και κινητοί, ενώ οι θηλυκοί γαμέτες είναι μεγαλύτεροι, περιέχουν πολλά θρεπτικά συστατικά και δεν μπορούν να κινηθούν (ανισογαμία ή ωογαμία). Τα μεγαλύτερα αυγά σε ζώα των οποίων η εμβρυϊκή ανάπτυξη συμβαίνει στο εξωτερικό περιβάλλον, και όχι στο σώμα της μητέρας και συνεχίζεται πολύς καιρός- ημέρες, εβδομάδες (πουλιά, ερπετά, αμφίβια, ψάρια, κεφαλόποδα).

Τα σπερματοζωάρια αποτελούνται από κεφάλι, λαιμό και ουρά, γεγονός που τους παρέχει κινητικότητα. Το κεφάλι περιέχει έναν πυρήνα με πυκνά συσσωρευμένα χρωμοσώματα και ο λαιμός περιέχει μιτοχόνδρια, τα οποία παρέχουν ενέργεια για το μεταβολισμό και την κίνηση της ουράς. Οι αρσενικοί γαμέτες των υδρόβιων οργανισμών έχουν μερικές φορές μαστίγια που εξασφαλίζουν την κινητικότητά τους. Σε ορισμένους οργανισμούς στρογγυλά σκουλήκια, πολλά αρθρόποδα) οι αρσενικοί γαμέτες κινούνται σαν αμοιβάδα, με τη βοήθεια ψευδοπόδων.

Στα περισσότερα ζώα, εκτός από τα ανώτερα θηλαστικά, το κυτταρόπλασμα των αυγών περιέχει ένας μεγάλος αριθμός απόΚΡΟΚΟΣ ΑΥΓΟΥ.

Η διαδικασία σχηματισμού γαμετών ονομάζεται γαμετογένεση, σπέρμα - σπερματογένεση και αυγά - ωογένεση. Στα πολυκύτταρα ζώα αναπτύσσονται γαμέτες στους σεξουαλικούς αδένες - γονάδες (στα αρσενικά - όρχεις, στα θηλυκά - ωοθήκες). Ο σχηματισμός γαμετών στα κατώτερα ζώα συμβαίνει με μίτωση και στα περισσότερα ζώα - με μείωση. Οι γαμέτες παράγονται σε περίσσεια επειδή δεν φτάνουν όλα τα σπερματοζωάρια στο ωάριο και δεν μπορούν όλα τα γονιμοποιημένα ωάρια (ζυγώτες) να εξελιχθούν σε ενήλικα.

Στα φυτά, ανάλογα με τη δομή των γαμετών, διακρίνονται ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙσεξουαλική διαδικασία (βλ. Φύλο, Γονιμοποίηση). Στα ετερο- και ειδικά στα μογαμώδη φυτά, οι αρσενικοί γαμέτες σχηματίζονται σημαντικά περισσότερο από τους θηλυκούς, γεγονός που αυξάνει την πιθανότητα γονιμοποίησης.