 |
Биологическое значение оплодотворения
|
|
|
|
ГАМЕТОГЕНЕЗ. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ
План
Сперматогенез
Овогенез
Оплодотворение
Гаметогенез и оплодотворение у цветковых растений
Биологическое значение оплодотворения
Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза, яйцеклетки – овогенеза.
Клетки зачаткового эпителия половых желез последовательно делятся путем митоза и мейоза. Образующиеся гаметы имеют гаплоидный набор хромосом и содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма.
Сперматогенез
Сперматогенез – это образование мужских половых клеток (сперматозоидов) у животных и человека, происходящих в семенниках в 4 периода.
Семенник имеет несколько слоев или зон:
- наружный слой (размножение) – состоит из первичных половых клеток – сперматогоний (незрелые половые клетки), которые делятся путем митоза. В результате увеличивается количество клеток и размеры семенника
- после наступления половой зрелости некоторые сперматогонии перемещаются в следующую зону роста, расположенную ближе к просвету канальца, происходит мейотическая интерфаза, образуются первичные сперматоциты (I порядка).
- развитие мужских гамет называется периодом созревания. Происходит мейоз. Это два деления подряд, между которыми синтез ДНК не происходит. В результате 1-ого мейоза образуется две вторичных сперматоциты (II порядка). В результате 2-го деления мейоза образуются 4 сперматиды. Сперматиды перемещаются в зону формирования, где из них формируются сперматозоиды (4 недели).
У человека сперматогенез начинается в период полового созревания, срок формирования сперматозоида – три месяца, т.е. каждые три месяца сперматозоиды обновляются. Сперматогенез происходит непрерывно и синхронно в миллионах клеток.
|
|
|
Овогенез
Овогенез – процесс развития яйцеклеток, во время которого клетки яичника – овогонии – превращаются в яйцеклетки.
В отличие от образования сперматозоидов, которое происходит только после достижения половой зрелости, процесс образования яйцеклеток у человека начинается еще в эмбриональном периоде и течет прерывисто. У зародыша полностью осуществляются фазы размножения и роста, и начинается фаза созревания. К моменту рождения девочки в ее яичниках находятся сотни тысяч овоцитов 1-го порядка, остановившихся, «застывших» на стадии диплотены профазы 1 мейоза.
В период полового созревания мейоз возобновится: примерно каждый месяц под действием половых гормонов один из овоцитов 1-го порядка (редко два) будет доходить до метафазы 2 мейоза и овулировать на этой стадии. Мейоз может пройти до конца только при условии оплодотворения, проникновения сперматозоида, если оплодотворение не происходит, овоцит 2-го порядка погибает и выводится из организма.
Овогенез происходит в три периода.
Период размножения – первичные половые клетки овогонии интенсивно делятся митозом. У млекопитающих и человека этот период заканчивается к рождению. Сформировавшиеся к этому времени первичные овоциты сохраняются без изменения многие годы.
Период роста начинается с наступлением половой зрелости. Периодически отдельные первичные овоциты вступают в период роста клетки. Увеличиваются в размерах. В них накапливаются желток, жир. Каждый овоцит окружается фолликулярными клетками, обеспечивающими питание. (Происходит мейотическая интерфаза.)
Период созревания. В результате первого неравного деления мейоза образуется одна крупная клетка – вторичный овоцит (II) и маленькая клетка – первичный полоцит. При втором неравном делении мейоза из вторичного овоцита образуется одна крупная яйцеклетка и мелкая клетка вторичный полоцит. Первичный полоцит делится на 2 маленькие клетки – 2 вторичных полоцита. Таким образом в результате мейоза образуется одна яйцеклетка (крупная) и 3 вторичных полоцита, которые вскоре погибают.
|
|
|
Оплодотворение
Оплодотворение – это соединение двух гамет, в результате которого образуется оплодотворенное яйцо – зигота – начальная стадия развития нового организма. Зигота содержит материнскую и отцовскую гаметы.
Сущность оплодотворения состоит во внесении сперматозоидом отцовских хромосом. Сперматозоид оказывает стимулирующее влияние, вызывающее начало развития яйцеклетки.
Оплодотворению предшествует осеменение. Осеменение может быть наружным и внутренним. Наружное осеменение характерно для животных, обитающих в воде. Яйцеклетки и сперматозоиды выделяются в воду, и там происходит их слияние.
Внутреннее осеменение характерно для животных, обитающих на суше. Сперматозоиды во время полового акта вводятся в половые пути самки. Встреча гамет осуществляется в верхних отделах маточных труб.
При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоиды выделяет фермент растворяющий оболочку яйцеклетки. В этом месте из цитоплазмы яйцеклетки образуется воспринимающий бугорок. Он захватывает ядро, центриоли, митохондрий сперматозоида и увлекает внутрь яйцеклетки. Ядра обеих гамет сливаются, образуется диплоидное ядро клетки зиготы. Затем происходит обмен веществ в зиготе. Она готовится к дальнейшему развитию.
Гаметогенез и оплодотворение у цветковых растений
Цветок – орган семенного размножения. В пыльнике тычинок образуются гаплоидные микроспоры – пыльцевые зерна.
Гаплоидное зерно пыльцевого зерна делится на два ядра: вегетативное и генеративное. В это время пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, прорастает по направлению к завязи, образуя пыльцевую трубку. В завязи пестика находится зародышевый мешок с несколькими сколькими гаплоидными клетками, одна из которых - яйцеклетка. В пыльцевой трубке генеративное ядро делится еще раз, образуя два спермия. Один из них сливается с ядром яйцеклетки, и в результате образуется зигота с диплоидным набором хромосом. Из нее развивается диплоидный зародыш семени – будущее растение. Другой спермий сливается с двумя ядрами центральных клеток. В результате возникает триплоидный эндосперм, т.е. содержащий три набора хромосом. В клетках такого эндосперма содержится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша растения. Этот процесс называют двойным оплодотворением. Двойное оплодотворение было открыто известным русским ботаником С.Г.Навашиным.
|
|
|
Биологическое значение оплодотворения
Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии женской и мужской половых клеток образуется новый организм, несущий в себе признаки и матери и отца. При образовании половых клеток в мейозе возникают гаметы с разным сочетанием хромосом, поэтому образующиеся после оплодотворения новые организмы могут сочетать в себе признаки обоих родителей в самых различных комбинациях. В результате этого происходит увеличение наследственного разнообразия организмов.
2 вариант Лекции
Сперматогенез
Сперматогенез - образование мужских половых клеток (сперматозоидов) - происходит в стенках извитых канальцев семенника. Этот процесс условно делят на четыре периода.
1-й период - размножение. Наружный слой клеток семенных канальцев имеет диплоидный набор хромосом. Эти клетки делятся митозом. Их число увеличивается. Образовавшиеся клетки называют сперматогониями. Они имеют округлую форму и крупное ядро.
2-й период - период роста. Сперматогонии перемещаются в зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Клетки увеличиваются в размерах и их называют сперматоцитами I порядка.
3-й период - созревание. В этом периоде происходит два мейотических деления. Каждый сперматоцит I порядка в результате первого мейотического деления образует два сперматоцита II порядка с гаплоидным набором хромосом. После второго мейотического деления из сперматоцитов II порядка образуются по две сперматиды, представляющие собой овальные клетки небольших размеров.
|
|
|
В 4-м периоде формирования сперматиды перемещаются ближе к просвету канальца. Из сперматид формируются сперматозоиды, имеющие определенное строение. Хвосты сперматозоидов направлены в просвет канальца. Таким образом, из одного сперматогония формируется четыре сперматозоида (рис. 63).
Овогенез
Процесс развития женских половых клеток (яйцеклеток), во время которого клетки яичника - овогонии - превращаются в яйцеклетки, называется овогенезом. В овогенезе выделяют 3 периода: размножение, рост и созревание.
1-й период - размножение - заканчивается до рождения. Клетки зачаткового эпителия делятся митозом, и образуются овогонии.
Во 2-ом периоде - роста - образуются овоциты 1-го порядка, которые до полового созревания остаются на стадии профазы первого мейотического деления. Овоциты I порядка на этой стадии могут оставаться очень долго (десятки лет). С наступлением половой зрелости каждый месяц один из овоцитов I порядка увеличивается, окружается фолликулярными клетками, обеспечивающими питание.
Наступает 3-й период - созревание. Овоцит I порядка заканчивает первое мейотическое деление, и образуется 1 овоцит II порядка и полярное (редукционное) тельце. Второе мейотическое деление идет до стадии метафазы, но не продолжается дальше до тех пор, пока овоцит не соединится со сперматозоидом. Это происходит в яйцеводах. Овоцит II порядка заканчивает второе деление мейоза, образует овотиду - крупную клетку и второе полярное тельце.
Таким образом, из 1 овогонии образуются 1 овотида и 3 полярных тельца. Редукционные тельца разрушаются. Период формирования отсутствует.
Вопросы для самоконтроля
1. Как называют процесс формирования женских половых клеток?
2. Где происходит овогенез?
3. Сколько периодов выделяют в овогенезе?
4. Каким делением сопровождается образование овогонии?
|
|
|
