 |
Особенности гаметогенеза у человека
|
|
|
|
Лекция №10.
Тема: Размножение – универсальное свойство живого.
План лекции
1. Размножение как универсальное свойство живого.
2. Формы размножения организмов.
3. Эволюция полового процесса.
4. Гаметогенез. Строение половых клеток.
5. Осеменение. Оплодотворение.
6. Особенности репродукции человека.
Размножение – одно из основных универсальных свойств живого,обеспечивающее воспроизведение себе подобных, в основе которого лежит передача генетической информации из поколения в поколение. Размножение на молекулярном уровне – это репликация (самоудвоение) ДНК, на субклеточном уровне – удвоение некоторых органоидов, на клеточном – амитоз, митоз (деление клеток). Клеточное деление лежит в основе размножения организмов.
Формы размножение организмов
Наиболее древний способ – бесполое размножение организмов. У паразитов бесполое размножение является средством расселения и быстрого увеличения численности вида.
Бесполое размножение
Вегетативное Спорообразование
(частями тела) (специальными клетками – спорами)
у одноклеточных у многоклеточных
у растений у животных
Вегетативное размножение одноклеточных:
а) деление надвое – ядро делится митотически, затем перетяжкой на две части делится цитоплазма; продольное деление – у эвглены, поперечное – у инфузории;
б) шизогония – множественное деление – ядро делится на много частей, затем – цитоплазма (у малярийного плазмодия);
в) почкование – на материнской клетке образуется выступ с ядром (почка); почка растет и отделяется от материнской особи (у дрожжевых грибков и у сосущих инфузорий).
Вегетативное размножение у многоклеточных:
А. У растений – вегетативными органами: корнем, стеблем, листьями.
|
|
|
Б. У животных:
а) почкование (у гидры);
б) фрагментация – деление тела перетяжками на несколько частей (ресничные и кольчатые черви);
в) полиэмбриония – деление зародыша на несколько частей, каждая из которых образует целый организм (сосальщики).
Спорообразование: специально образуемые клетки – споры – дают начало новому организму (у водорослей, грибов, мхов, плаунов, хвощей и папоротников). У растений споры образуются в специальных органах – спорангиях.
Половое размножение с оплодотворением без оплодотворения (гаметическая копуляция) (партеногенез) андрогенез гиногенез
Основу полового размножения составляет половой процесс. Он может проходить как конъюгация (обмен генетической информацией между двумя клетками) или как копуляция – объединение генетической информации двух клеток. Конъюгация характерна для инфузорий и бактерий. Во время конъюгации инфузории соединяются цитоплазматическим мостиком и обмениваются частями микронуклеуса. После этого они расходятся и размножаются бесполым способом.
В определенный период жизненного цикла особи протистов выполняют функцию гамет. Они сливаются (происходит копуляция) и после этого размножаются делением. Если происходит слияние одинаковых по величине и подвижности клеток, процесс называется изогамия (пример: раковинные амебы). Процесс называется анизогамия, если одна клетка более крупная и неподвижная, вторая – более мелкая и подвижная (пример: малярийный плазмодий).
Копуляция при половом размножении многоклеточных называется гаметической. В гонадах (половых железах) образуются специальные клетки – гаметы. Женские гаметы образуются в яичниках, мужские гаметы образуются в семенниках.
Яйцеклетки имеют округлую или слегка овальную форму. Их размеры от 60 мкм до нескольких сантиметров в диаметре. Они неподвижны. Яйцеклетки содержат органоиды и запас питательных веществ (желток). Их цитоплазма видоспецифична. Яйцеклетки покрыты различными оболочками, у млекопитающих – еще и клетками фолликулярного эпителия.
|
|
|
Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Подвижен. Имеет небольшие размеры (40-500 мкм). Размеры сперматозоида человека - 52-70 мкм. Но конце головки расположена акросома – видоизмененный комплекс Гольджи. Она обеспечивает проникновение сперматозоида в яйцеклетку. Основную часть головки занимает ядро, окруженное тонким слоем цитоплазмы. В шейке находятся центросома и спиральная нить, которая состоит из митохондрий. Они продуцируют энергию для движения хвоста
Процесс формирования гамет называется гаметогенез: овогенез – формирование яйцеклеток, сперматогенез – формирование сперматозоидов.
При гаметогенезе из диплоидных соматических клеток половых желез образуются гаплоидные гаметы.
Особенности гаметогенеза у человека
1. Митотическое деление овогоний заканчивается до рождения организма. Митоз сперматогоний начинается с периода полового созревания.
2. При овогенезе значительно выражена зона роста, при сперматогенезе зона роста почти не выражена.
3. При овогенезе первое деление мейоза останавливается на стадии диакинеза профазы до полового созревания. Второе деление мейоза
останавливается на стадии метафазы и завершается после оплодотворения.
4. При овогенезе зона формирования не выражена, при сперматогенезе зона формирования выражена значительно.
Родившаяся девочка имеет в яичниках около 30 000 ооцитов, достигают зрелости 300-600 (примерно по 13 клеток в год). За период половой жизни мужской организм продуцирует до 500 млрд. сперматозоидов (несколько миллиардов на один овоцит II порядка).
В настоящее время последние стадии овогенеза воспроизводятся вне организма и дают возможность «зачатия» в пробирке. На стадии 8-16 бластомеров зародыш переносится в матку женщины-реципиента.
У низших животных половые клетки вырабатываются в течение всей жизни, у высших – в период половой активности.
Основное преимущество полового размножения перед бесполым – увеличение генетического разнообразия видов и популяций.
|
|
|
Отличия форм размножения
По наличию и функционированию половых желез в организме
различают гермафродитизм и раздельнополость.
Гермафродит – организм, у которого имеются мужские и женские гонады, образующие половые клетки у одной особи. Такой гермафродитизм встречается у плоских и кольчатых червей. Это – истинный гермафродитизм. Разновидностью его может быть гермафродитизм моллюсков, половая железа которых, в зависимости от возраста и условий существования, периодически продуцирует то мужские, то женские гаметы. В случае ложного гермафродитизма у одной особи развиваются наружные половые органы и вторичные признаки обоих полов, а гонады – одного пола (мужские или женские). У человека могут быть признаки ложного гермафродитизма.
Раздельнополые организмы имеют или женские или мужские гонады. Половые органы у них закладываются в эмбриогенезе. Самцы и самки характеризуются признаками полового диморфизма: различия по размерам тела, по окраске, по строению, по голосовым данным, по поведению и другим признакам. Признаками полового диморфизма у человека являются: особенности костно-мышечной системы; распределение подкожной жировой клетчатки; степень развития волосяного покрова; тембр голоса; особенности нервной системы и поведения и др. Ряд процессов, которые обеспечивают встречу женских и мужских гамет называется осеменением. У большинства водных животных осеменение наружное: гаметы выделяются во внешнюю среду, и в воде происходит их слияние. При внутреннем осеменении (у наземных животных) мужские гаметы вводятся в половые пути самки во время полового акта. За процессом осеменения следует процесс оплодотворения – слияние гамет с образованием зиготы. Встречу гамет обеспечивают:
- разные заряды гамет;
- движение сперматозоидов и сокращение стенок женских половых
путей;
- выделение яйцеклеткой особых химических веществ – гамонов, на которые у сперматозоидов проявляется положительный хемотаксис.
В процессе оплодотворения выделяют внешнюю и внутреннюю фазы. Внешняя фаза оплодотворения – это активация яйцеклетки и проникновение в нее сперматозоида. В оболочке некоторых яйцеклеток имеется отверстие – микропиле, через которое в яйцеклетку входит сперматозоид. В большинстве случаев его проникновение в яйцеклетку происходит с помощью акросомной реакции. При контакте с яйцеклеткой оболочка акросомы разрушается и выделяется фермент гиалуронидаза. Он растворяет оболочку яйцеклетки, из акросомы выбрасывается акросомная нить и проникает через яйцевые оболочки и сливается с мембраной яйцеклетки. В этом участке яйцеклетки образуется воспринимающий бугорок, который захватывает и вносит в цитоплазму яйцеклетки головку, центриоль и митохондрии сперматозоида. В яйцеклетку может входить один сперматозоид (у млекопитающих) и процесс называется моноспермия. Если входят несколько сперматозоидов (у насекомых, рыб, птиц), процесс называется полиспермия. Активация яйцеклетки – это сложные структурные и физико-химические изменения: перестройка цитоплазмы, изменения проницаемости мембраны и обмена веществ. После проникновения сперматозоида на поверхности яйцеклетки образуется оболочка оплодотворения, и другие сперматозоиды не могут попасть внутрь. На этом заканчивается внешняя фаза оплодотворения.
|
|
|
С внутренней фазой оплодотворения связан второй важный процесс - синкариогамия – слияние гаплоидных ядер гамет и образование диплоидного ядра зиготы. Коллоидные свойства цитоплазмы яйцеклетки изменяются, повышается ее вязкость. Мужской пронуклеус (ядро сперматозоида) набухает до размеров женского пронуклеуса (ядра яйцеклетки), поворачивается на 180° и центросомой вперед движется в сторону женского пронуклеуса. Пронуклеусы встречаются, и происходит их слияние. Восстанавливается диплоидный набор хромосом и образуется зигота. Слияние гамет у человека происходит в верхней трети яйцевода.
Особую форму полового размножения представляет партеногенез и его разновидности: гиногенез и андрогенез – развитие организмов из неоплодотворенных яйцеклеток.
Партеногенез (греч. partenos – девственница, genos – рождение) был описан в середине XVIII века швейцарским натуралистом Ш.Бонне. Естественный партеногенез встречается у низших ракообразных, пчел, бабочек, скальных ящериц. Ядра соматических клеток таких особей будут гаплоидными. Диплоидный набор иногда восстанавливается при слиянии ядра яйцеклетки с ядром направительного тельца. В 1886 году А.А.Тихомиров описал искусственный партеногенез. Он вызвал дроблениенеоплодотворенных яиц тутового шелкопряда, действуя на них физическими
|
|
|
или химическими раздражителями. Б.Л. Астауров разработал промышленный способ получения партеногенетического потомства у тутового шелкопряда.
Гиногенез (греч. gyne – женщина) – развитие организма происходит на основе информации женского пронуклеуса. Сперматозоид является активатором развития. Ядро сперматозоида не участвует в оплодотворении. Если оно попадает в яйцеклетку, происходит его разрушение. Гиногенез встречается у некоторых видов рыб (например, серебристый карась). Их потомство состоит из одних самок.
Андрогенез – (греч. andros – мужчина, genesis – рождение) – развитие зародыша происходит за счет ядер одной или двух мужских гамет, проникших в яйцеклетку с разрушенным ядром. Такие особи получены у тутового шелкопряда и некоторых ос. Все они имели лишь отцовские признаки.
|
|
|
