Сперматогенез, овогенез. Оплодотворение

Лекция «Гаметогенез. Оплодотворение».

Гаметогенез - это процесс развития половых клеток - гамет. Предшественники гамет (гаметоциты) диплоидны. Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенезом, а образование яйцеклеток — овогенезом (оогенезом). В половых железах различают три разных участка (или зоны): зона размножения, зона роста, зона созревания. Сперматогенез и овогенез включают 3 одинаковые фазы (стадии): фаза размножения, фаза роста, фаза созревания (деления).

 

 

 

В сперматогенезе имеется еще одна фаза - фаза формирования. Фаза размножения: диплоидные клетки (гаметогонии) многократно делятся митозом. Количество клеток в гонадах растет, их называют оогонии и сперматогонии. Набор хромосом 2n. В фазе роста происходит их рост, образовавшиеся клетки называются ооциты 1-го порядка и сперматоциты 1-го порядка (2n4c). В фазе созревания происходит мейоз, в результате первого мейотического деления образуются гаметоциты 2-го порядка (набор хромосом n2с), которые вступают во второе мейотическое деление, и образуются клетки с гаплоидным набором хромосом (nc). Овогенез на этом этапе практически заканчивается, а сперматогенез включает еще фазу формирования, во время которой формируются сперматозоиды.

В отличие от образования сперматозоидов, которое происходит только после достижения половой зрелости (в частности, у позвоночных животных), процесс образования яйцеклеток начинается еще у зародыша. Период размножения полностью осуществляется на зародышевой стадии развития и заканчивается к моменту рождения (у млекопитающих и человека). В период роста овоциты увеличиваются в размерах за счет накопление питательных веществ (белков, жиров, углеводов) и пигментов — образуется желток. Затем овоциты 1-го порядка вступают в период созревания. В результате первого мейотического деления возникают две дочерние клетки. Одна из них, относительно мелкая, называемая первым полярным тельцем, не является функциональной, а другая, более крупная (овоцит 2-го порядка), подвергается дальнейшим преобразованиям.

Второе деление мейоза у овоцита 2-го порядка осуществляется до стадии метафазы-2 и продолжится только после овуляции и только в том случае, если произойдет оплодотворение, если сперматозоид проникнет внутрь яйцеклетки. Таким образом, из яичника выходит, строго говоря, не яйцеклетка, а ооцит 2-го порядка. Лишь после оплодотворения он делится, делится и первое полярное тельце. В результате деления овоцита 2-го порядка образуется яйцеклетка (или яйцо) и третьеполярное тельце. Однако традиционно для удобства яйцеклеткой называют овоцит 2-го порядка, готовый к взаимодействию со сперматозоидом. Таким образом, в результате овогенеза образуется одна нормальная яйцеклетка и три полярных тельца.

 

 

 

Гаметы - это половые клетки. Хромосомный набор соматических клеток - диплоидный (2n), а гамет - гаплоидный (n). Яйцеклетка не только приносит в зиготу свой набор хромосом, но и обеспечивает ранние стадии развития зародыша. Поэтому она имеет крупные размеры и, как правило, содержит большой запас питательных веществ.

Организация яйцеклеток животных. Размер яйцеклеток колеблется в широких пределах - от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека - около -100 мкм, яйцо страуса, имеющее длину со скорлупой порядка 155 мм - тоже яйцеклетка). Яйцеклетка имеет ряд оболочек, располагающихся поверх плазматической мембраны и запасные питательные вещества. У млекопитающих яйцеклетки имеют блестящую оболочку, поверх которой располагается лучистый венец - слой фолликулярных клеток.

 

 

 

Организация сперматозоидов. Длина сперматозоида человека 50-60 мкм. Функции сперматозоида определяют и его строение. Головка. Самая крупная часть сперматозоида, образованная ядром, которое окружено тонким слоем цитоплазмы. На переднем конце головки расположена акросома - часть цитоплазмы с видоизмененным аппаратом Гольджи. Она вырабатывает фермент, который способствует растворению оболочек яйцеклетки. В месте перехода головки в среднюю часть образуется перехват - шейка сперматозоида, в которой расположены две центриоли. За шейкой располагается средняя часть сперматозоида, содержащая митохондрии и жгутик, который имеет типичное для всех жгутиков эукариот строение и является органоидом движения сперматозоида. Энергию для движения поставляет гидролиз АТФ, происходящий в митохондриях средней части сперматозоида.

Оплодотворение - совокупность процессов, приводящих к слиянию мужских и женских гамет, объединению их ядер и образованию зиготы, которая дает начало новому организму.