Митоз первичных половых клеток по времени протекает. Урок "образование половых клеток"

Свойство организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни, называется размножением .

Половым называется размножение, при котором преемственность поколений в увеличение численности особей осуществляется с помощью специализированных половых клеток - гамет: женских - яйцеклеток и мужских - сперматозоидов. Созревшие половые клетки при слиянии образуют зиготу, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь производит гаметы, которые дают начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений. Половое размножение имеет очень большие эволюционные преимущества по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что генотип потомков возникает путем комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. В результате повышаются возможности организмов в приспособлении к условиям окружающей среды. Сущность полового размножения заключается в объединении в наследственном материале потомка генетической информация из двух разных источников - родителей. При партеногенезе, когда развитие нового организма происходит только из яйцеклетки, в ней возникает новая комбинация генов в результате кроссинговера и независимого комбинирования хромосом.

Развитие половых клеток (гаметогенез)

В половых железах развиваются половые клетки - гаметы. Мужские гаметы созревают в мужских половых железах - семенниках; этот процесс называется сперматогенезом. Женские гаметы созревают в яичниках в процессе овогенеза. В процессе образования половых клеток -как сперматозоидов, так и яйцеклеток - выделяют ряд стадий: зону размножения, зону роста и зону созревания; в зоне созревания гаметы окончательно формируются путем мейоза..

Период размножения

Первичные половые клетки делятся путем митоза, в результате чего увеличивается их количество.

Период роста

У незрелых мужских гамет он выражен нерезко. Их размеры увеличиваются незначительно. Овоциты увеличиваются в размерах иногда в сотни, а чаще в тысячи и даже миллионы раз. В конце периода роста - винтерфазе-1 - происходит редупликация ДНК (2n4с).

Период созревания или мейоз .
Мейоз происходит в результате двух последовательных делений родоначальной диплоидной клетки. Каждое из них включает четыре фазы. Все фазы первого мейотического деления обозначают цифрой I, а все фазы второго деления - цифрой II. Передпрофазой I в клетках, удваивается ДНК и в мейоз клетки вступают с хромосомным набором 2n4с.
В профазе I хромосомы вначале имеют вид тонких нитей, а затем утолщаются. Гомологичные хромосомы сближаются, в пунктах касания они перекрещиваются и обмениваются гомологичными участками- этот процесс называется кроссинговером (и представляет один из источников генотипической комбинативной изменчивости). Каждая хромосома в результате самоудвоения состоит из двух хроматид и называется унивалентой, а после сближения двух гомологичных хромосом (двух унивалент) образуются тетрады (биваленты). Как и в профазе митоза, в клетке в этот период формируется веретено деления, центриоли отходят к полюсам, оболочка ядра распадается, а тетрады движутся к центру клетки.
В метафазе I тетрады выстраиваются в плоскости экватора, гомологичные хромосомы в области центромер отходят друг от друга, оставаясь соединенными в области плеч. Нити веретена прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом. Клетка вступает в третью фазу - анафазу I, во время которой нити веретена увлекают униваленты к противоположным полюсам. При этом одна из двух гомологичных хромосом случайно оказывается на одном полюсе, вторая - на другом. Именно в этот период происходит уменьшение вдвое (редукция) числа хромосом и их случайное перераспределение в будущих гаметах. В заключительной фазе клетка вступает в телофазу I. Таким образом, в итоге мейоза образуются две клетки, содержащие лишь по одной из двух гомологичных хромосом, каждая из которых состоит из двух хроматид. Хромосомы в результате кроссинговера обмениваются своими участками и несут, таким образом, перекомбинированный наследственный материал. Телофаза I длится недолго, и клетка переходит в интерфазу (краткую по времени), после которой наступает второе мейотическое деление. Во время интерфазы в отличие от митоза в клетках не происходит синтеза ДНК.
В профазе II по периферии ядра располагаются нитевидные хромосомы - униваленты, образуется веретено деления, хромосомы, приближаются к плоскости экватора и клетка вступает метафазу II. В анафазе II хроматиды расходятся и увлекаются нитями веретена от плоскости экватора к противоположным полюсам. Вслед за этим наступает телофаза II, во время которой хромосомы истончаются, образуя нити, и у полюсов формируются ядра дочерних клеток. В итоге из двух клеток мейоза I в телофазе мейоза II образуются четыре дочерние зрелые гаметы, жаждая из которых несет гаплоидное число хромосом. Описанный процесс типичен для формирования мужских гамет. Образование женских половых клеток идет аналогично, но при овогенезе развивается лишь одна зрелая яйцеклетка, а три мелких редукционных тельца впоследствии отмирают.
Перериод формирования
Формирование характерно только, для сперматогенеза и состоит в образовании сперматозоида. Сущность образования сперматозоида заключается в приобретении клеткамиопределенной формы и размеров, соответствующихих специфической функции.
функция сперматозоидов состоит в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим после завершения мейоза половая клетка подвергается и глубокой перестройке. Аппарат Гольджи располагается на передаем конце головки, пре-образуясь в концевое тельце - акросому. выделяющую ферменты, растворяющие мембрану яйца.
Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. Сформированный сперматозоид содержит также центриоль.

Процессы сперматогенеза и овогенеза в принципе сходны, но между ними имеются и различия. В результате сперматогенеза образуется четыре сперматозоида, аовогенез завершается образованием одной яйцеклетки. Это обусловлено тем, что при первом и втором делениях созревания яйцеклетки не делятся пополам, а отделяют маленькие направительные, или редукционные, тельца. Направительные тельца несут полноценные хромосомные наборы, но практически лишены цитоплазмы и вскоре погибают. Биологический смысл образования этих телец заключается в необходимости сохранения в цитоплазме яйцеклетки максимального количества желтка, потребного для развития будущего зародыша.
Яйцекшетка имеет оболочку и цитоплазму с запасом питательного вещества - желтком. Его количество зависит от того, где будет в дальнейшем развиваться зигота. У млекопитающих и человека зародыш развивается в матке, и питательные вещества он получает от материнского организма через плаценту, поэтому их яйцеклетки бедны желтком. У рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и моллюсков зародыш развивается вне тела матери, поэтому в яйцеклетке желтка много, и он сконцентрирован на одномиз полюсов яйца - вегетативном. Яйцеклетка не имеет органоидов движения.
Сперматозоиды имеют малые размеры и состоят из головки, шейки, хвостовой части. Ядро и небольшой слой цитоплазмы сконцентрированы в головке, в цитоплазме шейки находятся аентросома, АТФ. Хвостовая часть служит для передвижения. Мужские половые клетки, лишенные хвостовой части, называются спермиями. Они характерны только для покрытосемеивых растений.

Таблица Схема образования половых клеток (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)

1. Впишите недостающие слова.

Мужские половые клетки называются сперматозоиды , а процесс их образования - сперматогенез ; женские половые клетки называются яйцеклетки , а процесс их образования - овогенез .

2. Дайте краткое описание событий, происходящих в каждом периоде сперматогенеза. Заполните таблицу.

СПЕРМАТОГЕНЕЗ

3. Дайте краткое описание событий, происходящих в каждом периоде овогенеза. Заполните таблицу.

4. Известно, что профаза 1 (редукционного) мейотического деления отличается значительной продолжительностью, что связано со сложным характером протекающей в ней процессов. Опишите эти процессы.

Конъюгация - процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом при мейозе.

Кроссинговер - обмен гомологичными участками (содержащими одни и те же гены) при конъюгации гомологичных хромосом.

Биологическое значение кроссинговера : этот процесс обеспечивает комбинативную генотипическую изменчивость вида.

5. Раскройте механизм второго мейотического деления, укажите его роль в процессе гаметогенеза.

Второе мейотическое деление в общем протекает так же, как и митоз, с той лишь разницей, что делящаяся клетка гаполоидна. В анафазе 2 центромеры, соединяющие сестринские хроматиды в каждой хромосоме, делятся, и хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. С завершением телофазы 2 заканчивается и весь процесс мейоза: из исходной первичной половой клетки образуется 4 гаплоидные половые клетки.

6. Ответьте, в чем состоит биологическое значение мейоза.

1) является основным этапом гаметогенеза;

2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;

3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.

А также, биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются. 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. Благодаря мейозу половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом.

7. Приведите морфофункциональную характеристику яйцеклетки по следующим позициям:

Особенности строения : крупная, покрыта оболочками, содержит запас питательных веществ в виде желтка.

Функции : защита зародыша от неблагоприятных воздействий и его питание.

8. Приведите морфофункциональную характеристику сперматозоида по следующим позициям:

Особенности строения : различные размеры и форма, подвижные.

Функции : доставка в яйцеклетку генетической информации и стимуляция ее развития (оплодотворение).

9. Справедливо ли утверждение: «У всех яйцеклеток, образуемых данным организмом, генотип тождественен»? Ответ поясните.

Нет. Половые клетки делятся мейозом, а в процессе мейоза (в профазе 1) возможен кроссинговер, при котором хромосомы обмениваются информацией (возможно проявление изменчивости), в результате чего каждая яйцеклетка становится уникальной.

10. Вставьте недостающие слова.

Процесс слияния мужской и женской половых клеток называется оплодотворение , а образующаяся при этом клетка - зиготой .

11. Опишите эволюционные преимущества полового размножения по сравнению с бесполым.

Преимущества большие. Генотип потомков возникает путем объединения генов от обоих родителей, в результате повышаются возможности потомков в приспособлении к условиям среды. Появление новых комбинаций генов обеспечивает более успешное и быстрое приспособление вида к меняющимся условиям обитания.

Вопрос 1. Опишите строение половых клеток.
Половые клетки (гаметы) бывают двух типов. Женские гаметы - это яйцеклетки, мужские - сперматозоиды. Яйцеклетки крупные, округлые, неподвижные; они могут содержать запас питательных веществ в виде желтка (особенно много желтка в икринках рыб, яйцах пресмыкающихся и птиц). Сперматозоиды - мелкие подвижные клетки, которые, как правило, имеют головку, шейку и хвостжгутик, обеспечивающий их подвиж ность. В шейке располагаются митохондрии, в головке - ядро, содержащее хромосомы. У семенных растений мужские гаметы переносятся к яйцеклеткам с помощью особой структуры - пыльцевой трубки. В связи с эти они не имеют жгутика и называются спермиями.

Вопрос 2. От чего зависит размер яйцеклеток?
Яйцеклетки значительно крупнее соматических клеток, т.к. содержат питательные вещества. У некоторых видов животных накапливается столько желтка, что яйцеклетки становятся видимыми невооруженным глазом (Например: икринки рыб и земноводных, яйца рептилий и птиц).
Из современных животных наиболее крупные яйца у сельдевой акулы (диаметром 29 см), у страуса (диаметром 10,5 см), у курицы – диаметр 3,5 см. У плацентарных млекопитающих размер яйцеклеток составляет всего 0,1-0,3 мм. Яйцеклетки могут иметь дополнительные оболочки: белковые, кожистые, известковые. Оболочки выполняют функции защиты от внешних неблагоприятных факторов. Оболочки проницаемы для воздуха, но вирусы и бактерии не проходят, в особенностях через оболочки яиц птиц. У плацентарных млекопитающих оболочки яйцеклетки служат для внедрения зародыша в стенку матки и формирования плаценты.
Размер яйцеклеток зависит от наличия или отсутствия в них запаса питательных веществ. Яйцеклетки, содержащие много желтка (например, у птиц), имеют размеры от нескольких миллиметров до 15 см. Яйцеклетки, почти не содержащие запаса питательных веществ, значительно мельче. В свою очередь, количество желтка определяется тем, развивается ли оплодотворенная яйцеклетка самостоятельно, либо заботу о зародыше берет на себя материнский организм. В последнем случае какой-либо значительный запас питания не нужен.

Вопрос 3. Какие периоды выделяют в процессе развития половых клеток?
В ходе развития половых клеток выделяют:
период размножения - клетки стенок половых желез активно делятся митозом, образуя незрелые половые клетки (клетки-предшественницы); у мужчин этот процесс начинается с наступлением половой зрелости и идет почти всю жизнь, у женщин завершается еще в эмбриональном периоде;
период роста - происходит увеличение цитоплазмы клеток-предшественниц, накопление необходимых питательных и строительных веществ, удвоение ДНК; этот процесс лучше выражен у яйцеклеток;
период созревания - происходит мейотическое деление клеток-предшественниц, приводящее к образованию из одной диплоиднойклетки четырех гаплоидных; при сперматогенезе все четыре клетки одинаковые, в дальнейшем они превращаются в зрелые сперматозоиды; в овогенезе формируются три мелкие клетки (направительные тельца) и одна крупная (будущая яйцеклетка).

Вопрос 4. Расскажите, как протекает период созревания (мейоз) в процессе сперматогенеза; овогенеза.
В процессе сперматогенеза в период созревания идет два последовательных деления мейозом, образуется вначале два сперматоцита II порядка, а затем четыре сперматиды, имеющие овальную форму и значительно меньшие размеры. Перед вторым делением удвоения генетического материала не происходит. В результате образуются четыре клетки - будущие сперматозоиды, которые постепенно приобретают зрелый вид и становятся подвижными.
В процессе овогенеза в период соревания идет два последовательных деления мейозом. В результате первого деления образуется овоцит II порядка и одно направительное или редукционное тельце. Овоцит II порядка – это крупная клетка, а редукционное тельце- это мелкая клетка, состоящая преимущественно из ядра и минимального количества цитоплазмы. Это происходит за счет особенностей цитокинеза, т.е. неравномерного разделения цитоплазмы. После второго мейотического деления цитоплазма снова распределяется не равномерно и образуется крупная овотида и направительное тельце. Первое направительное тельце также делится. В конце этого периода образуется овотида и 3-и направительные тельца. Период созревания протекает в маточных трубах и здесь же идет оплодотворение. На стадии метафазы II предшественница яйцеклетки овулирует - выходит из яичника и попадает в брюшную полость, а затем в яйцевод. Второе мейотическое деление завершается, только если произошло оплодотворение. В противном случае так и не сформировавшаяся женская гамета погибает и выводится из организма. Полярные тельца также через некоторое время погибают. Их роль - удаление избытка генетического материала и перераспределение питательных веществ (практически все они достаются яйцеклетке).

Вопрос 5. Перечислите отличия мейоза от митоза.
Мейоз, в отличие от митоза, состоит из двух делений.
При митозе в профазе нет конъюгации гомологичных хромосом и кроссинговера.
Удвоение хромосом соответствует каждому делению клетки.
В метафазе при митозе на экваторе выстраиваются хромосомы, состоящие из двух хроматид.
В анафазе при митозе к полюсам расходятся хроматиды.
В телофазе дочерние клетки содержат то же число хромосом, что и материнские.
При мейозе в профазе I происходит конъюгация гомологичных хромосом, имеет место кроссинговер. Образуются биваленты хромосом.
В метафазе I при мейозе на экваторе располагаются биваленты хромосом.
При мейозе в анафазе I к полюсам расходятся хромосомы, состоящие из двух хроматид.
В телофазе I мейоза число хромосом в дочерних клетках вдвое меньше, чем в материнских.
Между I и II делениями мейоза в интерфазе нет синтеза ДНК.
Мейоз осуществляется в диплоидных и полиплоидных клетках.
В результате мейоза из одной клетки образуются четыре гаплоидных.
Мейоз у человека имеет место во время овогенеза и сперматогенеза.
Принципиальным отличием мейоза является то, что в анафазе I к разным полюсам клетки расходятся не хроматиды (как в анафазе митоза), а гомологичные хромосомы. Именно в этот момент происходит превращение диплоидного хромосомного набора в гаплоидный. При таком расхождении в формирующихся клетках образуется случайная комбинация материнских и отцовских хромосом, что определяет генетическое разнообразие будущих гамет. Иными словами, в результате мейоза возникают генетически различающиеся клетки, в то время как после митоза все дочерние клетки идентичны исходной материнской.

Вопрос 6. В чем заключается биологический смысл и значение мейоза?
Значение мейоза.
1. Поддерживается постоянное число хромосом у видов, размножающихся половым способом, т.к. при слиянии гаплоидных клеток восстанавливается диплоидный набор хромосом.
2. Образуется большое количество различных комбинаций отцовских и материнских хромосом, за счет независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазу I. Число комбинаций пар хромосом определяется как 2n, где n – гаплоидный набор хромосом. У человека число комбинаций равно 223 = 8388608.
3. Происходит перекомбинация генетического материала, за счет кроссинговера, который идет в профазу I, на стадии пахинемы.
Биологический смысл мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом в ряду поколений.

Вопрос 1. Опишите строение половых клеток.

Половые клетки (гаметы) бывают двух ти-пов. Женские гаметы — это яйцеклетки, муж-ские — сперматозоиды. Яйцеклетки круп-ные, округлые, неподвижные; они могут со-держать запас питательных веществ в виде желтка (особенно много желтка в икринках рыб, яйцах пресмыкающихся и птиц). Спер-матозоиды — мелкие подвижные клетки, которые, как правило, имеют головку, шейку и хвост-жгутик, обеспечивающий их подвижность. В шейке располагаются митохондрии, в головке — ядро, содержащее хромосомы. У се-менных растений мужские гаметы переносят-ся к яйцеклеткам с помощью особой структу-ры — пыльцевой трубки. В связи с эти они не имеют жгутика и называются спермиями.

Вопрос 2. От чего зависит размер яйцеклеток?

Размер яйцеклеток зависит от наличия или отсутствия в них запаса питательных веществ. Яйцеклетки, содержащие много желтка (на-пример, у птиц), имеют размеры от нескольких миллиметров до 15 см. Яйцеклетки, почти не содержащие запаса питательных веществ, зна-чительно мельче. В свою очередь, количество желтка определяется тем, развивается ли оп-лодотворенная яйцеклетка самостоятельно, либо заботу о зародыше берет на себя материн-ский организм. В последнем случае какой-либо значительный запас питания не нужен (у плацентарных млекопитающих размер яйце-клеток составляет всего 0,1-0,3 мм).

Вопрос 3. Какие периоды выделяют в процессе развития половых клеток?

В ходе развития половых клеток выделяют:

• период размножения — клетки стенок половых желез активно делятся митозом, об-разуя незрелые половые клетки (клетки-пред-шественницы); у мужчин этот процесс начина-ется с наступлением половой зрелости и идет почти всю жизнь, у женщин завершается еще в эмбриональном периоде;
• период роста — происходит увеличение цитоплазмы клеток-предшественниц, накоп-ление необходимых питательных и строитель-ных веществ, удвоение ДНК; этот процесс луч-ше выражен у яйцеклеток;
• период созревания — происходит мейотическое деление клеток-предшественниц, при-водящее к образованию из одной диплоидной клетки четырех гаплоидных; при сперматоге-незе все четыре клетки одинаковые, в даль-нейшем они превращаются в зрелые спермато-зоиды; в овогенезе формируются три мелкие клетки (направительные тельца) и одна круп-ная (будущая яйцеклетка).

Вопрос 4. Расскажите, как протекает период созревания (мейоз) в процессе сперматогенеза; овогенеза.

В процессе сперматогенеза клетка-пред-шественница претерпевает два последователь-ных деления. В результате первого деления об-разуются две клетки, несущие гаплоидный на-бор хромосом (каждая хромосома содержит по две хроматиды). Перед вторым делением удвое-ния генетического материала не происходит. В результате образуются четыре клетки — буду-щие сперматозоиды, которые постепенно приоб-ретают зрелый вид и становятся подвижными.

В овогенезе профаза I мейоза завершается в эмбриональном периоде; дальнейшие стадии идут лишь после полового созревания. Раз в месяц одна из клеток продолжает развитие. В результате первого деления образуется круп-ная клетка-предшественница яйцеклетки и мелкое полярное тельце, которые вступают во второе деление. На стадии метафазы II пред-шественница яйцеклетки овулирует — выхо-дит из яичника и попадает в брюшную полость, а затем в яйцевод. Второе мейотическое деле-ние завершается, только если произошло опло-дотворение. В противном случае так и не сфор-мировавшаяся женская гамета погибает и вы-водится из организма. Полярные тельца также через некоторое время погибают. Их роль — удаление избытка генетического материала и перераспределение питательных веществ (практически все они достаются яйцеклетке).

Вопрос 5. Перечислите отличия мейоза от ми-тоза.

Мейоз, в отличие от митоза, состоит из двух делений. Профаза I гораздо продолжи-тельнее профазы митоза. На этой стадии мейо-за происходит конъюгация гомологичных хро-мосом; они могут обмениваться участками, что приводит к перекомбинации наследствен-ной информации. Между первым и вторым де-лением мейоза удвоения генетического мате-риала не происходит.

Принципиальным отличием мейоза являет-ся то, что в анафазе I к разным полюсам клетки расходятся не хроматиды (как в анафазе мито-за), а гомологичные хромосомы. Именно в этот момент происходит превращение диплоидного хромосомного набора в гаплоидный. Материал с сайта

При таком расхождении в формирующихся клетках образуется случайная комбинация материнских и отцовских хромосом, что опре-деляет генетическое разнообразие будущих га-мет. Иными словами, в результате мейоза воз-никают генетически различающиеся клетки, в то время как после митоза все дочерние клет-ки идентичны исходной материнской.

Вопрос 6. В чем заключается биологический смысл и значение мейоза?

Биологический смысл мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом в ряду поколений. Значение мейоза состоит в том, что он создает возможность полового раз-множения, поскольку именно в результате мейо-за образуются гаплоидные гаметы. В ходе опло-дотворения такие гаметы сливаются, что ведет к восстановлению диплоидности. В отсутствие мейоза слияние диплоидных клеток приводило бы к удвоению числа хромосом у каждого по-следующего поколения. К тому же, благодаря перекомбинации участков гомологичных хро-мосом в профазе I, а также случайному расхож-дению хромосом в анафазе I, увеличивается ге-нетическое разнообразие потомства.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

На этой странице материал по темам:

• доклад по теме образование половых клеток мейоз
• от чего, как правило, зависит размер яйцеклеток?
• описать строение половых клеток
• периоды образования половых клеток
• эмбриональный период развития тесты с ответами мейоз

Половое размножение — способ размножения, при котором новая особь обычно развивается из зиготы, образующейся в результате слияния двух половых клеток.

Половой процесс. Половое размножение характеризуется наличием полового процесса, в ходе которого происходит сближение половых клеток (гамет) и последующее их слияние (оплодотворение). Гаметы у большинства организмов образуются с перекомбинированными родительскими хромосомами (вспомните, как осуществляется мейоз). При слиянии гамет образуется диплоидная зигота, из которой развивается организм, унаследовавший уникальную комбинацию генов и признаков обоих родителей. Таким образом, половое размножение (в отличие от бесполого) приводит к появлению разнообразного потомства. Это повышает возможность организмов приспосабливаться к меняющимся условиям среды, что имеет первостепенное значение в эволюции живой природы.

Различают два типа полового процесса — конъюгацию и копуляцию. При конъюгации происходит слияние содержимого двух неспециализированных клеток (у некоторых водорослей и грибов) или обмен генетическим материалом меязду особями (у некоторых бактерий и инфузорий). Причем во втором случае не происходит увеличения количества особей. Однако за счет обмена и перекомбинации генетического материала обеспечивается повышение наследственной изменчивости организмов.

Копуляция (гаметогамия) — слияние половых клеток с образованием зиготы. При этом гаплоидные ядра гамет образуют диплоидное ядро зиготы.

Строение половых клеток. У большинства видов живых организмов формируется два типа половых клеток, отличающихся по строению и физиологическим свойствам — мужские (подвижные сперматозоиды или неподвижные с п е р м и и) и женские (яйцеклетки).

Сперматозоиды человека и многих животных имеют головку, шейку, среднюю часть и длинный жгутик (хвост), служащий для активного передвижения (рис. 79). Головка содержит гаплоидное ядро и незначительное количество цитоплазмы. На переднем конце головки расположена акр о сома, представляющая собой видоизмененный аппарат Гольджи. В акросоме содержатся ферменты, растворяющие оболочки яйцеклетки при оплодотворении. В шейке располагаются две центриоли, а в средней части — митохондрии, которые генерируют энергию, необходимую для движения жгутика. В хвосте находится подвижная осевая нить жгутика, построенная из микротрубочек.

Сперматозоиды могут длительное время сохранять свою жизнеспособность вне организма при замораживании. Это свойство широко применяется в сельском хозяйстве, в частности при разведении крупного рогатого скота методом искусственного осеменения. Сперму элитных пород животных собирают и хранят в жидком азоте, а после размораживания используют для получения высокопродуктивного потомства.

Яйцеклетки чаще всего неподвижны и имеют сферическую форму (рис. 80). Яйцеклетка содержит ядро и цитоплазму с набором различных органоидов и запасом питательных веществ для развития зародыша. Поэтому яйцеклетки, как правило, намного крупнее сперматозоидов и соматических клеток. Например, диаметр яйцеклеток человека достигает 200 мкм, в то время как длина сперматозоидов — около 60 мкм. Очень крупные размеры имеют яйцеклетки животных, эмбриональное развитие которых происходит вне тела матери, — птиц, рептилий, амфибий, рыб и др. Так, у курицы диаметр яйцеклетки (яйца без белковой оболочки) более 30 мм, у некоторых акул — 50—70 мм, а у страуса — 80 мм.

Яйцеклетки покрыты оболочками. По происхождению оболочки делят на первичные, вторичные и третичные. Первичная оболочка яйцеклетки является производной цитоплазмы и называется желточной. Она характерна для яйцеклеток всех животных. Вторичные оболочки образуются за счет деятельности клеток, питающих яйцеклетку. Они характерны, например, для членистоногих (хитиновая оболочка). Третичные оболочки возникают в результате деятельности желез половых путей. К третичным относятся скорлуповая, подскорлуповая и белковая оболочки яиц птиц и пресмыкающихся, студенистая оболочка яйцеклеток земноводных. Оболочки яйцеклеток выполняют защитные функции и обеспечивают обмен веществ с окружающей средой.

Гаметогенез — это процесс образования и развития гамет. У растений, некоторых водорослей и грибов формирование гамет происходит в специальных органах. Например, у споровых растений женские гаметы образуются в архе-гониях, мужские — в антеридиях. У большинства животных гаметогенез протекает в половых железах.

В природе существует немало видов, у которых один и тот же организм может образовывать как мужские, так и женские половые клетки. Такие организмы называются гермафродитами (в греческой мифологии Гермафродитос — обоеполое существо, дитя богов Гермеса и Афродиты). Гермафродитизм распространен среди беспозвоночных животных (кишечнополостных, плоских и кольчатых червей, моллюсков ) и у растений.

Образование половых клеток у млекопитающих. Процесс формирования мужских половых клеток называется сперматогенезом, женских — оогенезом.

Сперматогенез происходит в мужских половых железах — семенниках. Этот процесс подразделяют на четыре периода (рис. 81).

1 . В период размножения диплоидные предшественники мужских гамет — сперматогонии — многократно делятся митозом, что ведет к значительному увеличению их количества. У самцов млекопитающих (в том числе и у человека) этот процесс начинается с периода полового созревания и протекает до глубокой старости.

2. В период роста деление сперматогониев прекращается, и они начинают расти (при этом размеры увеличиваются незначительно) — образуются спер-матоциты первого порядка.

3. В период созревания сперматоциты первого порядка делятся мейозом. После первого деления мейоза из каждого сперматоцита первого порядка образуются два гаплоидных сперматоцита второго порядка, после второго — четыре гаплоидные сперматиды.

4 . В период формирования сперматиды преобразуются в сперматозоиды, при этом меняется форма клетки, образуются жгутик, акросома и др.

Продолжительность сперматогенеза у человека составляет около 75 суток. В семенниках (яичках) формируется огромное количество сперматозоидов, например у человека в 1 мл семенной жидкости их содержится до 100 млн.

Оогенез протекает в женских половых железах — яичниках — и начинается еще до рождения. В процессе формирования яйцеклеток выделяют три периода (см. рис. 81).

1. В период размножения диплоидные предшественники яйцеклеток — о о го нии — многократно делятся митотически. У млекопитающих этот процесс происходит в эмбриональном периоде (до рождения). Количество оогониев в яичниках значительно возрастает, а затем они сохраняются без изменения до наступления половой зрелости.

2. С наступлением половой зрелости отдельные оогонии периодически вступают в период роста, который может продолжаться несколько месяцев. За это время их объем значительно увеличивается за счет поступления веществ из окружающих фолликулярных клеток и крови. Так образуются ооциты первого порядка.

3. Периодически ооциты первого порядка вступают в мейоз. Это — период созревания. В процессе мейоза образуются разные по величине дочерние клетки. После первого мейотического деления образуется крупная гаплоидная клетка — ооцит второго порядка — и маленькая, называемая первичным полярным тельцем. Происходит овуляция — ооцит второго порядка выходит из яичника в брюшную полость. Затем он попадает в маточную трубу, где совершает второе мейотическое деление, образуя крупную яйцеклетку и мелкое вторичное полярное тельце. Первичное полярное тельце, как правило, тоже делится надвое. Все полярные тельца впоследствии погибают и разрушаются.

Таким образом, в отличие от сперматогенеза, где в ходе мейоза образуются четыре равноценные гаплоидные клетки, при оогенезе развивается одна крупная яйцеклетка и три небольших полярных тельца. Биологический смысл неравномерного деления заключается в сохранении в яйцеклетке максимального количества питательных веществ, необходимых для будущего зародыша.

1. Как называются органы, в которых осуществляется образование женских и мужских гамет у споровых растений? У животных?

Яичники, антеридии, спорангии, семенники, архегонии.

2. Как строение сперматозоида и яйцеклетки связано с функциями, выполняемыми этими клетками?

3. Сперматозоиды практически не содержат цитоплазмы и питательных веществ, однако им необходимо большое количество энергии для движения. Как вы думаете, откуда берется эта энергия?

4. Какое максимальное количество яйцеклеток и вторичных полярных телец может сформироваться у кошки из четырех ооцитов первого порядка?

5. Какие процессы, происходящие в ходе оогенеза, обеспечивают накопление в яйцеклетках большого количества питательных веществ?

6. Каков биологический смысл образования при оогенезе полярных телец?

7. Сравните процессы сперматогенеза и оогенеза, укажите черты сходства и различия.

8. В яичниках 22-летней женщины со стабильным 28-дневным репродуктивным циклом содержится 42 тысячи фолликулов. Большинство из них очень мелкие, и лишь 299 имеют диаметр свыше 100 мкм. Кроме того, в яичниках есть 5 желтых тел и 112 рубцов, оставшихся от них. В каком возрасте у этой женщины произошла первая овуляция? В каком возрасте у нее, вероятнее всего, прекратится образование яйцеклеток?

Глава 1. Химические компоненты живых организмов

• § 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы
• § 2. Химические соединения в живых организмах. Неорганические вещества

Глава 2. Клетка - структурная и функциональная единица живых организмов

• § 10. История открытия клетки. Создание клеточной теории
• § 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизосомы

Глава 3. Обмен веществ и преобразование энергии в организме