Половое размножение. Гаметогенез. Мейоз
(для слабослышащих)
План
Особенности полового размножения. Половые клетки.
Гаметогенез.
Мейоз.
1. Особенности полового размножения
При половом размножении каждое следующее поколение возникает в результате слияния двух специализированных клеток – гамет. Гаметы возникают в специальных органах родительских особей, мужской и женской. Сущность полового размножения заключается в слиянии генетической информации родителей, благодаря чему генетическое разнообразие в потомстве увеличивается, а значит, растет и жизнеспособность по сравнению с родительской.
Половые клетки – гаметы формируются у животных в половых железах (гонады): у самцов в семенниках образуются сперматозоиды. А у самок в яичниках – яйцеклетки.
Яйцеклетки неподвижны, обычно достигают крупных размеров и содержат запасы питательных веществ.
Сперматозоиды очень малы и подвижны. У млекопитающих сперматозоид состоит из головки (ее длина около 5-10 мкм), шейки и хвостика (их общая длина около 60 мкм). В головке расположено ядро, содержащее гаплоидный набор хромосом. Цитоплазмы в головке очень мало. В шейке находятся небольшое число митохондрий, вырабатывающих энергию для движения сперматозоида, и центриоль, обеспечивающая колебания жгутика, лежащего вдоль оси хвостика.
2. Гаметогенез
Процесс образования половых клеток – сперматозоидов и яйцеклеток называется гаметогенезом. В нем выделяется несколько стадий.
Первая стадия – период размножения. В это время первичные половые клетки делятся митозом и их количество увеличивается. У самцов млекопитающих (в том числе и у человека0 этот процесс идет с момента наступления половой зрелости до глубокой старости. У самок млекопитающих, в том числе у женщин. Первичные половые клетки делятся только в период внутриутробного развития плода до наступления полового созревания сохраняются в покое.
Вторая стадия – период роста будущих гамет. Будущие сперматозоиды увеличиваются незначительно, ведь очень малы. А вот будущие яйцеклетки увеличиваются во много раз.
Третья стадия формирования гамет – период созревания, или мейоз.
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 – 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.
3. Мейоз
Мейоз – особый вид деления клеток, при котором число хромосом в дочерних клетках уменьшается в два раза. Это необходимо для сохранения постоянства числа хромосом в клетках организма тпри половом размножении. Поясним на примере. В каждой клетке тела человека диплоидный набор хромосом (2n) равен 46. Новый человеческий организм возникает в момент слияния яйцеклетки и сперматозоида. Для того чтобы в клетках будущего ребенка также было 46 хромосом, необходимо, чтобы в яйцеклетке и сперматозоиде было по гаплоидному набору хромосом (1n), т.е. по 23 хромосомы.
Мейоз представляет собой два последовательных деления6 мейоз I (первое деление) и мейоз II (второе деление). Перед первым делением, как и перед митозом, происходит удвоение хромосом в результате редупликации ДНК. Каждое из этих делений состоит из тех же фаз, что и митоз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. В профазу первого деления (профаза I) спирализованные хромосомы находят «свою пару», т.е. гомологичную хромосому, и тесно с ней скручиваются. Этот процесс кратковременного соединения гомологичных хромосом получил название конъюгации. Во время конъюгации в гомологичных хромосомах могут происходить поперечные разрывы и хромосомы обмениваются одинаковыми участками. Это явление получило название перекреста хромосом. После конъюгации гомологичные хромосомы расходятся и наступает метафаза I, во время которой в экваториальной плоскости располагаются друг напротив друга гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид. Затем во время анафазы I к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид. А не половинки хромосом – хроматиды, как во время митоза.
Затем следует короткая телофаза I, и сразу вслед за ней начинается мейоз II, т.е. второе деление мейоза, при котором делятся те две клетки, которые образовались при мейозе I. В метафазу II по экваторам этих двух клеток располагается вдвое меньше хромосом, чем в метафазу I. В анафазу II происходит расхождение к полюсам клеток дочерних хроматид, составляющих раньше единую хромосому. В результате мейоза из одной диплоидной клетки (2n) образуется четыре гаплоидные клетки (1n).
Сущность мейоза в том, что после одного удвоения хромосом происходят два последовательных деления клетки и каждая половая клетка получает только n хромосом. Кроме того, при перекресте во время конъюгации в гаметах возникают новые комбинации генов. У мужских особей все четыре гаплоидные клетки, образующиеся в результате мейоза, превращаются в сперматозоиды.
При созревании яйцеклетки мейоз идет иначе: цитоплазма неравномерно распределяется между клетками. При этом только одна клетка из образовавшихся четырех получается полноценной и жизнеспособной, а три остальные дочерние клетки превращаются в направительные тельца.
Половое размножение. Гаметогенез. Мейоз
План