вівторок, 26 вересня 2017 р.
суботу, 16 вересня 2017 р.
11 клас Факультативне заняття. Сперматогенез і овогенез
Сперматогенез і овогенез
Тварини
Розвиток статевих клітин відбувається в статевих залозах. Цикл розвитку
сперматозоїдів називають сперматогенезом (від грец. Sperma – насіння, genesis –
походження), а яйцеклітин – овогенез (від грец. Ovum – яйце, genesis –
походження).
Сперматогенез – утворення чоловічих статевих
клітин – сперматозоїдів. Сперматозоїди у людини утворюються протягом усього
активного періоду життя чоловіків. Тривалість розвитку зрілих сперматозоїдів з
родоначальних клітин (сперматогоній) становить близько 70 – 75 діб. Спочатку
сперматогонії, загальне число яких в одному яєчку досягає 1 млрд.,
розмножуються, діляться мітотичним шляхом. При цьому збільшується кількість
сперматогоній. Починаючи з періоду статевого дозрівання, частина сперматогоній
припиняє ділитися і вступає в стадію зростання, а потім дозрівання. На стадії
дозрівання мейотичний розподіл призводить до утворення чотирьох сперматид,
кожна з яких має гаплоїдний набір хромосом (23 хромосоми). Сперматиди поступово
перетворюються на сперматозоїди. У цих статевих клітинах відбувається
перебудова структур: вони подовжуються, у них формуються головка і хвіст. У
верхівки головки сперматозоїда утвориться ущільнене тільце – акросома, що
містить ферменти, які при зустрічі з жіночою статевою клітиною (яйцеклітиною)
руйнують її оболонку. При цьому сперматозоїд проникає всередину яйцеклітини.
При недорозвиненні або відсутності акросоми сперматозоїд не здатен запліднити
яйцеклітину.
Сформовані сперматозоїди потрапляють в просвіт сім’яних канальців яєчка і
разом з рідиною, утвореною стінками канальців, поступово просуваються в бік
придатка яєчка, який служить резервуаром для сперматозоїдів. Кількість
сперматозоїдів в яєчках величезна. В 1 см3 сперми міститься до 100 млн.
сперматозоїдів, швидкість просування яких становить близько 3,5 мм в 1 хв. У
жіночих статевих шляхах сперматозоїди зберігають життєздатність протягом 1 – 2
діб.
Овогенез – розвиток жіночих статевих клітин
(яйцеклітин). Розмноження майбутніх яйцеклітин (овогоній) у овогенезі
відбувається тільки в період внутрішньоутробного розвитку організму. При цьому
утворюються так звані прімордіальні фолікули, розташовані в кірковій речовині
яєчника. Кожен такий фолікул містить незрілу жіночу статеву клітину – овогонію,
оточену одним шаром фолікулярних клітин. Овогонії багаторазово мітотично
діляться, перетворюючись на ооцити першого порядку, які зберігаються в яєчнику
дівчинки аж до її статевого дозрівання. На початок статевого дозрівання в
яєчниках є близько 300 тис. ооцитів першого порядку. Ооцити разом з оточуючими
їх двома шарами клітин фолікулярного епітелію утворюють первинні фолікули.
У період статевого дозрівання та у статевозрілої жінки більшість ооцитів
гине, дозрівають тільки 400 – 500 яйцеклітин. У процесі дозрівання ооцит
проходить стадії мейозу, в результаті чого утворюється ооцит другого порядку.
Те, що відбувається на цій стадії другий розподіл мейозу призводить до
утворення однієї яйцеклітини з гаплоїдним набором хромосом і трьох направляючих
тілець. Первинні фолікули перетворюються у вторинні фолікули. Навколо кожного
вторинного ооцита утворюється кілька оболонок, а всередині фолікула
накопичується рідина. Таким чином, вторинний фолікул перетворюється на
пухирчастий (третинний) фолікул, заповнений фолікулярної рідиною. Зрілий пухирчастий
фолікул досягає в діаметрі 1 см. У статевозрілої жінки кожен місяць одночасно
дозріває 1, рідше 2 фолікула, інші фолікули піддаються зворотному розвитку –
атрезії. На місці загибелі таких недозрілих і загиблих фолікулів залишаються
структури, що отримали назву артритичних тіл.
Розвиток статевих клітин називається гаметогенезом.
Він складається з таких етапів[
1. Період розмноження
Клітини діляться шляхом мітозу. В результаті
збільшується кількість клітин, всі вони містять диплоїдний набір хромосом (2n).
Чоловічі клітини називаються сперматогоніями, а жіночі — оогоніями.
2. Період зростання
Клітини збільшуються в розмірах і називаються
сперматоцитами І порядку або ооцитами І порядку. Особливо добре цей період
виражений у яйцеклітин, в яких накопичуються запасні поживні речовини.
3. Період дозрівання
У цей період відбувається мейоз. У особин чоловічої
статі утворюються 4 гаплоїдні клітини — сперматиди. У жіночого організму
утворюються 3-4 клітини — одна яйцеклітина і 2-3 дрібні
клітини — полярні тільця, які гинуть. Це відбувається
тому, що в еволюційному плані вигіднішим виявилось зосередити запас поживних
речовин в одній, а не в 4 клітинах.
4. Період формування
Утворюються зрілі гамети — 4 сперматозоїди і одна
яйцеклітина.
У рослин гаметогенез проходить значно складніше. Процес мейозу відбувається не на
стадії утворення гамет, а на стадії утворення спор. Крім цього, у рослин
спостерігається чергування поколінь із диплоїдним і гаплоїдним набором хромосом.
Покоління з гаплоїдним набором хромосом називається гаметофітом і утворює
гамети у процесі мітозу. Покоління з диплоїдним набором хромосом називається
спорофітом і утворює спори у процесі мейозу. Гаметофіт розвивається з
гаплоїдних спор, а спорофіт — із диплоїдної зиготи, що утворюється в результаті
запліднення.
У циклі розвитку мейоз проходить завжди
один раз. Залежно від періоду життя спорофіта та гаметофіта, доросла рослина
може бути гаплоїдною або диплоїдною.
Розмноження і розвиток водоростей. У
нижчих рослин переважаючим поколінням є гаметофіт. Він розмножується
безстатевим шляхом, утворюючи клітини, з яких розвиваються дорослі особини. У
визначений період гаметофіт утворює гамети, різні або однакові за розмірами.
Після запліднення утворюється зигота, яка відразу ділиться шляхом мейозу і
утворює спори, що дають початок новим гаметофітам.
Розмноження і розвиток вищих спорових
рослин. У мохів, папоротей, плаунів та хвощів розмноження відбувається спорами.
Статеве покоління починає розвиватися із проростання спори (n). Зі спори утворюється
заросток (n), в якому розвиваються органи статевого розмноження антеридії й архегонії.
В антеридіях у процесі мітозу утворюються сперматозоїди, а в архегоніях —
яйцеклітина (зазвичай, одна). За участю води сперматозоїди проникають в
архегонії і запліднюють яйцеклітину, при цьому утворюється зигота (2n). Із зиготи
розвивається зародок, а далі молода рослина спорофіт. У дорослої рослини у
спеціальних органах спорангіях (2n) в результаті мейозу утворюються спори (n), що дають початок
новому поколінню.
У мохів дорослою рослиною є гаметофіт (n), що розвивається зі
спор, а спорофіт утворюється на гаметофіті у вигляді коробочки на ніжці.
У папоротей, плаунів і хвощів переважаючим
поколінням у дорослому стані є спорофіт, на якому утворюються спори. Гаметофіт
представлений у вигляді невеликого заростка й існує недовго.
Розмноження і розвиток насінних рослин. У
насінних рослин розмноження відбувається за допомогою насіння, переважаючим
поколінням є спорофіт, а гаметофіт дуже редукований, розвивається у спорофіті і
представлений лише декількома клітинами. Процес розвитку насінних рослин
розглянемо на прикладі квіткових рослин.
Доросла рослина має диплоїдний набір
хромосом і є спорофітом. Вона розвивається з насіння. Репродуктивним органом є
квітка, в якій утворюються жіночий орган — маточка і чоловічий — тичинки. У
зав’язі маточки в насіннєвому зачатку з клітин спорангія шляхом мейозу
утворюються 4 великі спори (n), одна з яких перетворюється в жіночий заросток гаметофіт, а три
відмирають. Спора тричі ділиться мітотично, і утворюється 8-ядерний зародковий
мішок. Ближче до пилкової трубки велике ядро утворює яйцеклітину, 2 сусідніх
ядра — 2 супутні клітини — синергіди. На протилежному полюсі мішка
розташовуються 3 клітини-антиподи, а в центрі утворюється центральна двоядерна
клітина. Усі ядра гаплоїдні.
У пилкових мішках тичинок з клітин
мікроспорангія шляхом мейозу утворюється багато дрібних спор (n). Усі вони дають
початок чоловічому заростку — гаметофіту. Спора мітотично ділиться і утворює
вегетативну та генеративну клітини. Ядро генеративної клітини ділиться ще раз і
утворюються 2 спермії. Вегетативна та генеративна клітини покриваються
оболонкою і утворюється пилкове зерно. При попаданні пилку на приймочку маточки
вегетативна клітина проростає й утворює пилкову трубку, по який переміщується
генеративна клітина до пилковходу. Два спермії через пилковхід потрапляють у
зародковий мішок. Один спермій зливається з яйцеклітиною і утворюється зигота
(2п), з якої розвивається зародок насіння. Інший спермій зливається з 2 ядрами
центральної клітини, в результаті чого утворюється ендосперм (Зn) насіння, в якому
нагромаджуються поживні речовини. Цей процес називається подвійним заплідненням
і був відкритий російським вченим С. Г. Навашиним. У результаті подвійного
запліднення в насінному зачатку утворюється насінина, а з покриву насінного
зачатка — насіннєва шкірка. Навколо насінини з зав’язі та інших частин квітки
формується плід.
Отже, від нижчих до вищих рослин
спостерігається чергування двох поколінь: гаметофіта та спорофіта. У вищих
рослин спорофіт домінує над гаметофітом.
четвер, 14 вересня 2017 р.
Підписатися на:
Дописи (Atom)