Razvoj i građa spolnih stanica. Ženske i muške spolne stanice U tijelu se mogu stvarati pokretne spolne stanice

Seksualno razmnožavanje događa se kod predstavnika svih vrsta flore i faune. Povezan je sa stvaranjem posebnih zametnih stanica: ženskih - jaja i muških - spermija.

Spolne stanice (gamete) karakteriziraju jedan (haploidan) broj kromosoma (vidi). Osim toga, razlikuju se u omjeru volumena citoplazme i jezgre (u usporedbi sa somatskim stanicama).

Građa muške spolne stanice (spermija)

Muške spolne stanice - spermiji - obično su vrlo male i pokretne. Tipičan spermij sastoji se od glave, vrata i repa.

glava sastoji se gotovo u cijelosti od jezgre prekrivene tankim slojem citoplazme. Njegov najprednji dio je šiljast i prekriven klobukom.

Vrat sužen, sadrži centriol (sastavni dio staničnog središta) i mitohondrije.

Rep spermatozoid se sastoji od najfinijih vlakana prekrivenih citoplazmatskim cilindrom: to je organela kretanja.

Ukupna duljina spermija, uključujući glavu, vrat i rep, kod sisavaca i ljudi je 50-60 µm. Karakteristično je da se spermatozoidi obično stvaraju u ogromnim količinama (u sisavaca ih tijekom života sazrijevaju stotine milijuna).

Građa ženske spolne stanice (jajne stanice)

Ženske spolne stanice (jajne stanice) su nepokretne i u pravilu veće od spermija. Obično imaju sferni oblik i raznoliku strukturu ljuske. Kod sisavaca veličina jajašaca je relativno mala i iznosi 100-200 mikrona u promjeru. Ostali kralježnjaci (ribe, vodozemci, gmazovi, ptice) imaju velika jaja. Sadrže ogromnu količinu hranjivih tvari u citoplazmi.

Kod ptica, na primjer, jajna stanica je dio jajeta koji se obično naziva žumanjak. Promjer kokošjeg jajeta je 3-3,5 cm, a kod velikih ptica poput nojeva 10-11 cm. Ova su jajašca prekrivena s nekoliko membrana složene strukture (sloj proteina, podljuske i membrane ljuske itd.), koje osiguravaju normalan razvoj embrija.

Broj proizvedenih jajnih stanica obično je puno manji od broja spermija. Na primjer, žena će sazrijeti oko 400 jajnih stanica tijekom svog života.

Opisuje se građa muških i ženskih spolnih stanica biljaka.

Razvoj jajnih stanica i spermija

Sazrijevanje i razvoj spolnih stanica naziva se gametogeneza. Kod životinja i ljudi javlja se u spolnim žlijezdama: jajašca se razvijaju u jajnicima, a spermiji u testisima.

Faze razvoja

Procesi razvoja muških zametnih stanica (spermatogeneza) i ženskih zametnih stanica (ovogeneza) imaju niz sličnih značajki. Postoje tri različite faze u jajniku i testisima:

• Faze reprodukcije;
• faze rasta;
• faze sazrijevanja zametnih stanica.

Na prva razina razmnožavaju se spermatogoniji i oogoniji (stanice – prekursori spermija i jajnih stanica) i njihov broj raste.

U muškaraca mitotička dioba spermatogonija počinje tijekom puberteta i traje desetljećima. U žena se dioba oogonija događa samo tijekom embrionalnog razdoblja njihova života i završava prije rođenja. Kod životinja dioba tih stanica ovisi o vremenu i razdobljima reprodukcije.

U druga faza spermatogoniji i oogoniji prestaju se razmnožavati, počinju rasti i povećavati se, pretvarajući se u primarne spermatocite i oocite. Posebno se značajno povećava veličina oocita. Na primjer, kod žaba linearne dimenzije oocita su 2 tisuće puta veće od dimenzija oogonija. To je zbog činjenice da akumuliraju hranjive tvari potrebne za razvoj embrija.

Najvažnije promjene događaju se s budućim zametnim stanicama treća faza sazrijevanje. Ovdje se također pojavljuju značajne razlike između spermato- i oogeneze. U ovoj se zoni primarne jajne stanice dva puta dijele mejozom. Tijekom prve mejotičke diobe nastaju velika sekundarna jajna stanica i mala stanica, primarni polocit (prvo polarno ili vodeće tijelo).

Tijekom druge mejotičke diobe, sekundarni oocit se dijeli na veliko nezrelo jaje i mali sekundarni polocit (drugo polarno tijelo). Primarni polocit se također može podijeliti u još dva polocita.

Dakle, kao rezultat dvije mejotičke diobe, jedan primarni oocit proizvodi 4 stanice s haploidnim skupom kromosoma - nezrelu zametnu stanicu (koja se pretvara u zrelo jaje) i tri polocita, koji naknadno umiru.

Tijekom spermatogeneze, primarni spermatocit u zoni sazrijevanja također se dvaput dijeli mejozom. Ali u ovom slučaju pojavljuju se 4 identične haploidne spermatide. Naknadno se kroz složene preobrazbe (promjene oblika, razvoj repa) pretvaraju u zrele spermije.

Gnojidba

Gnojidba je proces spajanja jezgri spermija i jajašca i obnavljanje diploidnog skupa kromosoma. Oplođeno jaje naziva se zigota. Formiranje zigote događa se tek kada spermij prodre u jaje.

Taj se proces različito odvija u različitim organizmima. Kod sisavaca prodiranje spermija u jaje prati otapanje njegove ljuske uz pomoć različitih enzima koje izlučuje spermij. Kod mnogih insekata jaja imaju gustu ljusku, a sperma prodire kroz male rupice. Kod nekih vodenih organizama na površini jajašca na mjestu kontakta sa spermijem formira se mala receptivna kvržica, koja se zatim povlači prema unutra zajedno sa spermom.

Tipično, samo glava sperme s mitohondrijima i centriolom prodire u citoplazmu jajašca, a rep ostaje izvana. Ljuska glave se otapa, jezgra počinje bubriti dok ne dosegne veličinu jezgre jajeta. Tada se obje jezgre približavaju i konačno spajaju.

Ponekad nekoliko spermija istodobno prodre u jajnu stanicu, ali se samo jedan od njih spoji s jezgrom. U zigoti se svi kromosomi uparuju: u svakom paru homolognih kromosoma jedan kromosom pripada jajnoj stanici, a drugi spermiju. Ovaj fenomen je od velike važnosti za evoluciju. Organizam koji se razvija iz zigote ima veliki raspon kombinacijske varijabilnosti, a time i veće mogućnosti prilagodbe promjenjivim uvjetima okoliša.

Karakteristično za cvjetnice.

Spolno razmnožavanje- način razmnožavanja u kojem se nova jedinka obično razvija iz zigote koja nastaje spajanjem dviju spolnih stanica.

Seksualni proces. Seksualno razmnožavanje karakterizira prisutnost spolnog procesa, tijekom kojeg se zametne stanice (gamete) spajaju i dolazi do njihove naknadne fuzije (oplodnje). Gamete u većini organizama nastaju s rekombiniranim roditeljskim kromosomima (sjetite se kako nastaje mejoza). Kada se gamete stapaju, nastaje diploidna zigota iz koje se razvija organizam koji je naslijedio jedinstvenu kombinaciju gena i karakteristika od oba roditelja. Dakle, spolno razmnožavanje (za razliku od nespolnog razmnožavanja) rezultira različitim potomstvom. Time se povećava sposobnost organizama da se prilagode promjenjivim uvjetima okoliša, što je od iznimne važnosti u evoluciji žive prirode.

Postoje dvije vrste spolnog procesa - konjugacija i kopulacija. Tijekom konjugacije dolazi do spajanja sadržaja dviju nespecijaliziranih stanica (u nekim alge I gljive) ili razmjena genetskog materijala između pojedinaca (u nekima bakterije I cilijate).Štoviše, u drugom slučaju nema povećanja broja jedinki. Međutim, zahvaljujući razmjeni i rekombinaciji genetskog materijala, osigurava se povećanje nasljedne varijabilnosti organizama.

Kopulacija (gametogamija) je spajanje spolnih stanica u zigotu. U tom slučaju haploidne jezgre gameta tvore diploidnu jezgru zigote.

Građa spolnih stanica. U većini vrsta živih organizama formiraju se dvije vrste spolnih stanica koje se razlikuju po građi i fiziološkim svojstvima - muške (pokretni spermiji ili nepokretni spermiji) i ženske (jajašca).

Sperma ljudi i mnoge životinje imaju glavu, vrat, središnji dio i dugi flagelum (rep), koji služi za aktivno kretanje (slika 79). Glava sadrži haploidnu jezgru i malu količinu citoplazme. Na prednjem kraju glave nalazi se ac soma, koja je modificirani Golgijev aparat. Akrosom sadrži enzime koji otapaju membrane jajašca tijekom oplodnje. U vratu su dva centriola, au središnjem dijelu nalaze se mitohondriji koji stvaraju energiju potrebnu za kretanje flageluma. Rep sadrži pomični aksijalni filament flageluma, građen od mikrotubula.

Spermatozoidi mogu ostati održivi dugo vremena izvan tijela kada su smrznuti. Ovo se svojstvo naširoko koristi u poljoprivredi, osobito pri uzgoju stoke umjetnom oplodnjom. Sperma elitnih pasmina životinja skuplja se i pohranjuje u tekućem dušiku te se nakon odmrzavanja koristi za dobivanje visokoproduktivnog potomstva.

Ovule najčešće su nepomični i imaju sferni oblik (slika 80). Jaje sadrži jezgru i citoplazmu s nizom različitih organela i zalihu hranjivih tvari za razvoj embrija. Stoga su jajašca obično puno veća od spermija i somatskih stanica. Na primjer, promjer ljudskih jajašaca doseže 200 mikrona, dok je duljina spermija oko 60 mikrona. Jajne stanice životinja, čiji se embrionalni razvoj odvija izvan majčinog tijela, vrlo su velike veličine - ptice, gmazovi, vodozemci, ribe itd. Da, Piletina promjer oocite (jaje bez bjelančevine) veći je od 30 mm, kod nekih morski psi- 50-70 mm, i noj- 80 mm.

Jaja su prekrivena opnama. Prema podrijetlu školjke se dijele na primarne, sekundarne i tercijarne. Primarna membrana jajašca je derivat citoplazme i naziva se žućnjačka membrana. Karakterističan je za jaja svih životinja. Sekundarne membrane nastaju djelovanjem stanica koje hrane jaje. Karakteristični su npr. za člankonošce (hitinski oklop). Tercijarne membrane nastaju kao rezultat aktivnosti žlijezda genitalnog trakta. U tercijarne spadaju ljuska, podljuska i bjelančevine jaja ptica i gmazova, te želatinozna membrana jaja vodozemaca. Membrane jaja obavljaju zaštitne funkcije i osiguravaju razmjenu tvari s okolinom.

Gametogeneza je proces formiranja i razvoja gameta. U biljkama, nekim algama i gljivama, stvaranje gameta događa se u posebnim organima. Na primjer, kod spornih biljaka ženske spolne stanice nastaju u arhegoniju, a muške u anteridiji. Kod većine životinja gametogeneza se odvija u spolnim žlijezdama.

U prirodi postoje mnoge vrste kod kojih isti organizam može formirati i muške i ženske spolne stanice. Takvi se organizmi nazivaju hermafroditi (u grčkoj mitologiji Hermafrodit je dvospolno biće, dijete bogova Hermesa i Afrodite). Hermafroditizam je čest među beskralješnjacima ( coelenterates, stan I anelide, mekušci) i u biljkama.

Stvaranje spolnih stanica u sisavaca. Proces nastanka muških zametnih stanica naziva se spermatogeneza, a ženskih oogeneza.

Spermatogeneza javlja se u muškim spolnim žlijezdama – testisima. Ovaj proces je podijeljen u četiri razdoblja (slika 81).

1 . U sezona parenja diploidni prekursori muških gameta — spermatogonije - više puta se dijele mitozom, što dovodi do značajnog povećanja njihovog broja. U muških sisavaca (uključujući i ljude), ovaj proces počinje u pubertetu i nastavlja se do starosti.

2. U razdoblje rasta dioba spermatogonija prestaje i oni počinju rasti (istodobno se njihove veličine malo povećavaju) - formiraju se spermatociti prvog reda.

3. Tijekom razdoblja sazrijevanja Spermatociti prvog reda dijele se mejozom. Nakon prve mejotičke diobe, iz svake spermatocite prvog reda nastaju dvije haploidne spermatocite drugog reda, nakon druge - četiri haploidne spermatide.

4 . U razdoblje formiranja spermatide se pretvaraju u spermatozoide, pri čemu se mijenja oblik stanice, nastaje flagelum, akrosom itd.

Trajanje spermatogeneze kod ljudi je oko 75 dana. Ogroman broj spermija nastaje u testisima (testisi), na primjer, kod ljudi 1 ml sjemene tekućine sadrži do 100 milijuna.

Oogeneza javlja se u ženskim spolnim žlijezdama – jajnicima – i počinje još prije rođenja. U procesu formiranja jajašca razlikuju se tri razdoblja (vidi sliku 81).

1. U sezona parenja diploidni prekursori jajeta — O goniji - dijele se mitotski mnogo puta. U sisavaca se ovaj proces događa u embrionalnom razdoblju (prije rođenja). Broj oogonija u jajnicima se značajno povećava, a zatim ostaju nepromijenjeni do puberteta.

2. S početkom puberteta, pojedinačni oogoniji povremeno ulaze u razdoblje rasta koji može trajati i nekoliko mjeseci. Tijekom tog vremena njihov se volumen značajno povećava zbog unosa tvari iz okolnih folikularnih stanica i krvi. Tako nastaju jajne stanice prvog reda.

3. Povremeno, oociti prvog reda ulaze u mejozu. Ovaj - razdoblje sazrijevanja. Tijekom procesa mejoze nastaju stanice kćeri različitih veličina. Nakon prve mejotičke diobe nastaje velika haploidna stanica – oocita drugog reda – i mala, koja se naziva primarno polarno tijelo. Dolazi do ovulacije – oocita drugog reda odlazi iz jajnika u trbušnu šupljinu. Zatim ulazi u jajovod, gdje prolazi kroz drugu mejotičku diobu, formirajući veliko jaje i malo sekundarno polarno tijelo. Primarno polarno tijelo, u pravilu, također se dijeli na dva. Sva polarna tijela nakon toga umiru i bivaju uništena.

Dakle, za razliku od spermatogeneze, gdje tijekom mejoze nastaju četiri jednake haploidne stanice, tijekom oogeneze se razvija jedno veliko jaje i tri mala polarna tjelešca. Biološki smisao neravnomjerne podjele je očuvanje maksimalne količine hranjivih tvari potrebnih za budući embrij u jajetu.

1. Kako se zovu organi u kojima se kod spornih biljaka stvaraju ženske i muške spolne stanice? Kod životinja?

Jajnici, anteridija, sporangiji, testisi, arhegoniji.

2. Kako je struktura spermija i jajne stanice povezana s funkcijama koje obavljaju te stanice?

3. Spermiji praktički ne sadrže citoplazmu i hranjive tvari, ali im je za kretanje potrebna velika količina energije. Što mislite odakle dolazi ta energija?

4. Koliki je najveći broj jajašaca i sekundarnih polarnih tjelešaca koji se mogu formirati u mačke iz četiri oocite prvog reda?

5. Koji procesi koji se odvijaju tijekom oogeneze osiguravaju nakupljanje velike količine hranjivih tvari u jajima?

6. Koji je biološki smisao nastanka polarnih tijela tijekom oogeneze?

7. Usporedite procese spermatogeneze i oogeneze, navedite sličnosti i razlike.

8. Jajnici 22-godišnje žene sa stabilnim 28-dnevnim reproduktivnim ciklusom sadrže 42 tisuće folikula. Većina ih je vrlo malena, a samo 299 ima promjer veći od 100 mikrona. Osim toga, u jajnicima postoji 5 žutih tijela i od njih je ostalo 112 ožiljaka. U kojoj je dobi ova žena prvi put ovulirala? U kojoj dobi će najvjerojatnije prestati proizvoditi jaja?

Poglavlje 1. Kemijski sastojci živih organizama

• § 1. Sadržaj kemijskih elemenata u tijelu. Makro- i mikroelementi
• § 2. Kemijski spojevi u živim organizmima. Anorganske tvari

Poglavlje 2. Stanica - strukturna i funkcionalna jedinica živih organizama

• § 10. Povijest otkrića ćelije. Stvaranje stanične teorije
• § 15. Endoplazmatski retikulum. Golgijev kompleks. Lizosomi

Poglavlje 3. Metabolizam i pretvorba energije u tijelu

Velika većina višestaničnih organizama se razmnožava spolni put. U višestaničnim organizmima glavnu ulogu u ovom procesu igraju zametne stanice s haploidnim skupom kromosoma - gamete. Tijekom spolnog razmnožavanja dolazi do spajanja jajne stanice - ženske spolne stanice i spermija (odnosno spermija u golosjemenjača i kritosjemenjača) - muške spolne stanice, zbog čega organizmi kćeri dobivaju genetske informacije od oba roditelja.
U prirodi se mogu naći različite vrste gameta. Kod niza organizama gamete su pokretne, identičnog oblika i veličine. Postoje vrste kod kojih se pokretne gamete razlikuju po veličini. U više organiziranih vrsta gamete se razlikuju po veličini i pokretljivosti: kod sisavaca, na primjer, muške spolne stanice su male i pokretne, dok su ženske spolne stanice velike i nepokretne. Kod viših sjemenskih biljaka i muške i ženske spolne stanice su nepokretne.
Upoznajmo se s građom zametnih stanica. Spermij se sastoji od glave, vrata i dugog biča. Glava sadrži jezgru s haploidnim skupom kromosoma. U vratu se nalaze stanice koje sintetiziraju molekule ATP-a - izvor energije za kretanje flageluma, uz pomoć kojih se kreće spermija.
U usporedbi s drugim stanicama u tijelu, jajašca su velike stanice. Sadrže veliku jezgru s jezgricama, puno citoplazme s brojnim organelama. Citoplazma jaja sadrži veliku količinu hranjivih tvari - proteina, masti, ugljikohidrata. Ove tvari osiguravaju prehranu embrija u ranim fazama razvoja. Jezgra jajne stanice sadrži haploidni set kromosoma.

* Veličina jajašaca u različitim organizmima varira od nekoliko desetaka mikrometara do nekoliko centimetara u promjeru. Broj jajašaca također varira među različitim organizmima. Kod ptica koje se brinu za svoje potomstvo, broj jaja je mali, ali kod riba broj jaja doseže nekoliko stotina i tisuća. Bakalar, primjerice, snese do 9 milijuna jaja. Viviparne ribe koje se brinu za svoje potomstvo proizvode samo 100 do 300 jaja.

Neka su jaja prekrivena opnama. Membrane jajašca posebno su masivne u organizama s vanjskom oplodnjom, primjerice kod većine ptica.
Većina životinjskih vrsta su dvodomne, odnosno proizvode jajašca u tijelu žene i spermu u tijelu muškarca. Kod nekih vrsta ista jedinka proizvodi i muške i ženske gamete. Organizmi koji tvore i ženske i muške stanice uključuju neke protozoe, koelenterate, plosnate crve, prstenaste gliste (na primjer, gliste) i mnoge biljke.

20. Stvaranje spolnih stanica. Mejoza

Zapamtiti!

Gdje u ljudskom tijelu nastaju spolne stanice?

Koji set kromosoma sadrže gamete? Zašto?

Za spolno razmnožavanje potrebne su specijalizirane stanice – gamete koji sadrži jedan (haploidni) set kromosoma. Njihovim spajanjem (oplodnjom) nastaje diploidna garnitura u kojoj svaki kromosom ima par – homologni kromosom. U svakom paru homolognih kromosoma jedan je kromosom primljen od oca, a drugi od majke.

U životinja je proces stvaranja zametnih stanica gametogeneza– nastaje u posebnim organima – spolnim žlijezdama (gonadama). Kod većine životinja muške spolne stanice (spermatozoidi) nastaju u testisima, a ženske spolne stanice (jajne stanice) u jajnicima. Razvoj jajašca naziva se oogeneza ili oogeneza, i spermatozoidi – spermatogeneza.

Građa spolnih stanica.

Ovule- To su relativno velike, stacionarne ćelije okruglog oblika. Kod nekih riba, gmazova i ptica sadrže veliku količinu hranjivih tvari u obliku žumanjka i veličine su od 10 mm do 15 cm. Jaja sisavaca, uključujući i čovjeka, mnogo su manja (0,1–0,3 mm) i žumanjak gotovo da ne sadrži.

Sperma – male pokretne stanice, kod ljudi njihova duljina iznosi samo oko 60 mikrona. U različitim organizmima razlikuju se po obliku i veličini, ali u pravilu svi spermiji imaju glavu, vrat i rep koji osiguravaju njihovu pokretljivost. U glavi spermija nalazi se jezgra koja sadrži kromosome i akrosom - posebna vezikula s enzimima potrebnim za otapanje ljuske jajeta. U vratu su koncentrirani mitohondriji koji opskrbljuju pokretni spermij energijom (slika 63).

Riža. 63. Sperma sisavaca: A – elektronska fotografija; B – dijagram strukture

Spermatozoide je prvi opisao nizozemski prirodoslovac A. Leeuwenhoek 1677. On je također skovao pojam spermatozoid (od grč. sperma– sjeme i zoon– živo biće), odnosno živo sjeme. Jaje sisavca otkrio je 1827. ruski znanstvenik K. M. Baer.

Stvaranje spolnih stanica. Razvoj spolnih stanica dijelimo na nekoliko faza: razmnožavanje, rast, sazrijevanje, au procesu spermatogeneze razlikujemo i fazu stvaranja (slika 64.).

Riža. 64. Gametogeneza kod ljudi

Riža. 65. Faze mejoze

Faza reprodukcije. U ovoj fazi, stanice koje tvore stijenke spolnih žlijezda aktivno se dijele mitozom, tvoreći nezrele spolne stanice. Ova faza kod muškaraca počinje s početkom puberteta i nastavlja se gotovo cijeli život. U žena je formiranje primarnih spolnih stanica završeno u embrionalnom razdoblju, tj. ukupan broj jajnih stanica koje će žena sazrijeti tijekom reproduktivnog razdoblja određen je već u ranoj fazi razvoja ženskog tijela. U fazi reprodukcije, primordijalne zametne stanice, kao i sve druge stanice u tijelu, su diploidne.

Faza rasta. U fazi rasta, koja je puno bolje izražena u oogenezi, dolazi do povećanja citoplazme stanica, nakupljanja potrebnih tvari i reduplikacije DNA (udvostručenje kromosoma).

Faza sazrijevanja. Treća faza je mejoza. Mejoza- ovo je posebna metoda stanične diobe, koja dovodi do smanjenja broja kromosoma za pola i prijelaza stanice iz diploidnog stanja u haploidno.

Buduće gamete u fazi sazrijevanja dijele se dvaput. Stanice koje započinju mejozu sadrže diploidni set već udvostručenih kromosoma. Tijekom dvije mejotičke diobe jedna diploidna stanica proizvodi četiri haploidne stanice.

Mejoza se sastoji od dvije uzastopne diobe, kojima prethodi jedno umnožavanje DNA, koje se provodi tijekom faze rasta. U svakoj diobi mejoze postoje četiri faze, koje su karakteristične i za mitozu (profaza, metafaza, anafaza, telofaza), ali se razlikuju po nekim značajkama (slika 65.).

Profaza prve mejotičke diobe ( profaza I) je značajno duža od profaze mitoze. U to vrijeme, udvostručeni kromosomi, od kojih se svaki već sastoji od dvije sestrinske kromatide, spiraliziraju se i poprimaju kompaktne veličine. Zatim se homologni kromosomi raspoređuju paralelno jedan s drugim, tvoreći takozvane bivalente ili tetrade, koji se sastoje od dva kromosoma (četiri kromatide). Između homolognih kromosoma može doći do izmjene odgovarajućih homolognih regija (crossing over), što će dovesti do rekombinacije nasljednih informacija i stvaranja novih kombinacija očevih i majčinih gena u kromosomima budućih gameta (slika 66.).

Do kraja profaze I, nuklearna ovojnica je uništena.

U metafaza I homologni kromosomi smješteni su u parovima u obliku bivalenata, odnosno tetrada, smještenih u ekvatorijalnoj ravnini stanice, a na njihove su centromere pričvršćene niti vretena.

U anafaza I homologni kromosomi iz dvovalentne (tetrade) divergiraju prema polovima. Posljedično, samo jedan od svakog para homolognih kromosoma završava u svakoj od dviju dobivenih stanica - broj kromosoma se prepolovi, a kromosomski set postaje haploidan. Međutim, svaki se kromosom još uvijek sastoji od dvije sestrinske kromatide.

Riža. 66. Križanje kromosoma i izmjena homolognih regija

U telofaza I Stanice se formiraju s haploidnim skupom kromosoma i dvostrukom količinom DNA.

Nakon kratkog vremena stanice započinju drugu mejotičku diobu, koja se odvija kao tipična mitoza, ali se razlikuje po tome što su stanice koje u njoj sudjeluju haploidne.

U profaza II nuklearna membrana je uništena. U metafaza II kromosomi se poredaju u ekvatorijalnoj ravnini stanice, vretenaste niti povezuju se s centromerama kromosoma. U anafaza II Centromeri koji povezuju sestrinske kromatide se dijele, kromatide postaju neovisni kromosomi kćeri i pomiču se na različite polove stanice. Telofaza II završava drugu diobu mejoze.

Kao rezultat mejoze iz jedne izvorne diploidne stanice koja sadrži udvostručene molekule DNA nastaju četiri haploidne stanice od kojih se svaki kromosom sastoji od jedne molekule DNA.

Tijekom spermatogeneze u fazi sazrijevanja, kao rezultat mejoze, nastaju četiri identične stanice - prekursori spermija, koji u fazi formiranja dobivaju karakterističan izgled zrelog spermija i postaju pokretljivi.

Mejotičke diobe u oogenezi karakterizira niz značajki. Profaza I završava u embrionalnom razdoblju, tj. Do rođenja djevojčice, njezino tijelo već ima puni set budućih jaja. Preostali događaji mejoze nastavljaju se tek nakon što žena uđe u pubertet. Svaki mjesec, u jednom od ženinih jajnika, nastavlja se razvijati jedna od stanica koje su se prestale dijeliti. Kao rezultat prve diobe mejoze nastaje velika stanica - preteča jajašca i malo, takozvano polarno tijelo, koje ulaze u drugu diobu mejoze. U stadiju metafaze II prekursor jajašca ovulira, odnosno napušta jajnik u trbušnu šupljinu, odakle ulazi u jajovod. Ako dođe do oplodnje, završava se druga mejotička dioba – nastaje zrela jajna stanica i drugo polarno tijelo. Ako ne dođe do spajanja sa spermom, stanica koja nije završila diobu umire i izlučuje se iz tijela.

Polarna tjelešca služe za uklanjanje viška genetskog materijala i redistribuciju hranjivih tvari u korist jajeta. Neko vrijeme nakon diobe umiru.

Značenje gametogeneze. Kao rezultat gametogeneze nastaju zametne stanice koje sadrže haploidni set kromosoma, što omogućuje obnavljanje broja kromosoma karakterističnih za vrstu tijekom oplodnje. U nedostatku mejoze, fuzija gameta rezultirala bi udvostručenjem broja kromosoma u svakoj uzastopnoj generaciji koja je rezultat spolnog razmnožavanja. To se ne događa zbog postojanja posebnog procesa - mejoze, tijekom koje se diploidni broj kromosoma ( 2n) reducira se na haploid (1 n). Dakle, biološka uloga mejoze je održavanje konstantnog broja kromosoma tijekom generacija vrste.

Pregledajte pitanja i zadatke

1. Usporedi građu muške i ženske spolne stanice. Koje su im sličnosti, a koje razlike?

2. Što određuje veličinu jaja? Objasnite zašto su jajašca sisavaca među najmanjima.

3. Koja se razdoblja razlikuju u procesu razvoja zametnih stanica?

4. Objasniti kako nastaje razdoblje sazrijevanja (mejoza) tijekom spermatogeneze; oogeneza.

5. Navedite razlike između mejoze i mitoze.

6. Koji je biološki smisao i značaj mejoze?

Razmišljati! Učini to!

1. Organizam se razvio iz neoplođene jajne stanice. Jesu li njegove nasljedne karakteristike točna kopija karakteristika majčinog organizma?

2. Objasnite zašto postoje dva pojma za muške spolne stanice: spermij (npr. kod angiospermi) i spermij.

Rad s računalom

Pogledajte elektroničku prijavu. Proučite gradivo i riješite zadatke.

Ponovite i zapamtite!

ljudski

Spolne stanice. Stvaranje sperme kod muškaraca počinje u pubertetu. Trajanje sve četiri faze spermatogeneze je oko 80 dana. Tijekom života, tijelo muškarca proizvede ogroman broj spermija - do 10 10 .

Unatoč činjenici da je u ženskom embriju položeno puno jajašca, samo nekoliko njih sazrijeva. Tijekom reproduktivnog razdoblja, odnosno kada je žena sposobna rađati, konačno se formira oko 400 jajnih stanica.

Razvoj zametnih stanica (ovogeneza i spermatogeneza) određuje zdravlje buduće generacije. Pušenje, pijenje alkoholnih pića i opojnih droga mogu imati nepovratan učinak na razvoj zametnih stanica, što će kasnije dovesti do neplodnosti ili rođenja djeteta s nasljednim ili urođenim poremećajima.

Građa muških i ženskih spolnih stanica uvjetuje obavljanje njihove najvažnije funkcije - provedbu generativne reprodukcije. Karakterističan je za predstavnike biljaka i životinja. O strukturnim značajkama zametnih stanica raspravljat ćemo u našem članku.

Gamete: odnos strukture i funkcije

Specijalizirane stanice koje provode proces nazivaju se gamete. Muške i ženske reproduktivne stanice - spermiji i jajašca - imaju haploidni, tj. jedan set kromosoma. Ova struktura zametnih stanica daje genotip organizma, koji nastaje njihovim spajanjem. Diploidna je, odnosno dvostruka. Dakle, tijelo pola svojih genetskih informacija dobiva od majke, a drugi dio od oca.

Unatoč zajedničkim značajkama, struktura spolnih i životinjskih vrsta u mnogočemu se međusobno razlikuje. To se prvenstveno odnosi na određena mjesta njihova nastanka. Tako se kod kritosjemenjača spermiji nalaze u prašnicima prašnika, a jaje u plodnici tučka. Višestanične životinje imaju posebne organe - žlijezde, u kojima se stvaraju zametne stanice: jajašca - u jajnicima, a spermija - u testisima.

Proces stvaranja zametnih stanica

Struktura i razvoj spolnih stanica određeni su tijekom gametogeneze - procesom njihovog nastanka koji se odvija u nekoliko faza. Tijekom reproduktivne faze, primarne gamete se dijele nekoliko puta mitozom. U ovom slučaju sačuvan je dvostruki set kromosoma. Ova faza ima svoje razlike u pojedincima različitih spolova. Dakle, kod muških sisavaca počinje od trenutka pojave i traje do starosti. U žena se dioba primarnih zametnih stanica događa samo tijekom intrauterinog razvoja fetusa. I do puberteta ostaju u stanju mirovanja.

Slijedi faza rasta. Tijekom tog razdoblja primarne spolne stanice povećavaju se u veličini i dolazi do replikacije (udvostručenja) DNA. Važan proces je i skladištenje hranjivih tvari, jer će one biti potrebne za naknadne diobe.

Posljednja faza gametogeneze naziva se faza rasta. Tijekom tog procesa primarne spolne stanice se dijele redukcijskom diobom – mejozom. Njegov rezultat su četiri haploidne stanice nastale iz primarnih diploidnih.

Spermatogeneza

Kao rezultat stvaranja muških spolnih stanica, odnosno spermatogeneze, nastaju četiri jednake i cjelovite strukture. Imaju sposobnost oplodnje. Struktura muške spolne stanice, odnosno njezina osobitost, leži u nastanku specifičnih prilagodbi. Konkretno, to je flagellum uz pomoć kojeg se događa kretanje muških spolnih stanica. Ovaj proces se događa u posljednjoj dodatnoj fazi formiranja, što je karakteristično samo za proces spermatogeneze.

Oogeneza

Struktura ženskih spolnih stanica, kao i proces njihovog stvaranja (ovogeneza), ima niz karakterističnih značajki. Tijekom mejoze citoplazma se neravnomjerno raspoređuje između budućih stanica. Samo jedna od njih na kraju postaje jajna stanica sposobna za početak budućeg života. Preostala tri pretvaraju se u usmjerena tijela i kao rezultat toga bivaju uništena. Biološki smisao ovog procesa je smanjenje broja zrelih ženskih spolnih stanica sposobnih za oplodnju. Samo pod tim uvjetom jedno jaje će moći dobiti potrebnu količinu hranjivih tvari, što je glavni uvjet za razvoj budućeg organizma. Kao rezultat toga, za vrijeme dok je žena sposobna rađati djecu, samo oko 400 spolnih stanica je sposobno formirati se. Dok za čovjeka ta brojka doseže nekoliko stotina milijuna.

Građa muških spolnih stanica

Spermiji su vrlo male stanice. Njihova veličina jedva doseže nekoliko mikrometara. U prirodi se takve veličine prirodno kompenziraju njihovom količinom. Struktura reproduktivnih stanica muškog tijela ima svoje karakteristike.

Spermij se sastoji od glave, vrata i repa. Svaki od ovih dijelova obavlja određene funkcije. U glavi se nalazi stalna stanična organela eukariota – jezgra. Nositelj je genetske informacije sadržane u molekulama DNA. To je jezgra koja osigurava prijenos i pohranjivanje nasljednog materijala. Druga komponenta glave spermija je akrosom. Ova struktura je modificirani Golgijev kompleks i izlučuje posebne enzime koji mogu otopiti membrane jajašca. Bez toga proces oplodnje bit će nemoguć. Vrat sadrži mitohondrijske organele koji osiguravaju kretanje repa. Ovaj dio sperme također sadrži centriole. Ove organele igraju važnu ulogu u formiranju vretena tijekom cijepanja oplođenog jajašca. Rep sperme čine mikrotubule, koje pomoću energije mitohondrija osiguravaju kretanje muških zametnih stanica.

Struktura jaja

Ženske reproduktivne stanice mnogo su veće od spermija. Promjer im je kod sisavaca do 0,2 mm. Ali ista brojka za ribu s režnjevima je 10 cm, a za morskog psa haringe - do 23 cm, za razliku od muških reproduktivnih stanica, jaja su nepokretna. Imaju okrugli oblik. Citoplazma ovih stanica sadrži veliku zalihu hranjivih tvari u obliku žumanjka. Osim DNK, koja nosi genetsku informaciju, jezgra sadrži još jednu nukleinsku kiselinu - RNK. Sadrži podatke o strukturi najvažnijih proteina budućeg organizma. Žumanjak može biti neravnomjerno smješten u jajetu. Na primjer, u lanceletu se nalazi u središtu, ali u ribama zauzima gotovo cijelu površinu, pomičući jezgru i citoplazmu na jedan od polova stanice. Izvana, jaje je pouzdano zaštićeno membranama: žućkastim, prozirnim i vanjskim. Upravo njih mora otopiti akrosom glave spermija kako bi se izvršio proces oplodnje.

Vrste gnojidbe

Građa i funkcije spolnih stanica određuju proces oplodnje – spajanje spolnih stanica. Kao rezultat ovog procesa, genetski materijal gameta se spaja u jednu jezgru i formira se zigota. To je prva stanica novog organizma.

Ovisno o mjestu ovog procesa, razlikuju se vanjski (vanjski) i Prvi tip se provodi izvan tijela ženske osobe. To se obično događa u vodenim staništima. Primjeri organizama kod kojih dolazi do vanjske oplodnje su predstavnici klase riba. Njihove ženke polažu jaja u vodu, gdje ih mužjaci zalijevaju sjemenom tekućinom. Broj jaja takvih životinja doseže nekoliko tisuća, od kojih mnogi pojedinci ne prežive i rastu. Većinu njih jedu vodene životinje. Ali sve sisavce karakterizira unutarnja oplodnja, koja se događa unutar ženskog tijela uz pomoć specijaliziranih mužjaka. U isto vrijeme, broj jaja spremnih za oplodnju je mali.

Građa muške, ženske spolne stanice i reproduktivnog sustava biljaka bitno se razlikuje od životinjskog. Stoga se proces fuzije gameta odvija drugačije. Muške spolne stanice biljaka nemaju rep i nisu sposobne za kretanje. Dakle, oplodnji prethodi oprašivanje. To je proces prijenosa peluda s prašnika prašnika na tučak tučka. Nastaje uz pomoć vjetra, insekata ili čovjeka. Našavši se tako na stigmi tučka, spermiji se po klicinoj cjevčici spuštaju u njen prošireni donji dio - jajnik. Tu se nalazi jaje. Kada se gamete stapaju, nastaje sjemeni zametak.

Pojam partenogeneze

Građa spolnih stanica, posebice ženskih, omogućuje jedan od neobičnih oblika generativnog razmnožavanja. Naziva se partenogeneza. Njegova biološka bit leži u razvoju odraslog organizma iz neoplođenog jajašca. Taj se proces opaža u životnom ciklusu rakova Daphnia, tijekom kojeg se izmjenjuju spolne i partenogenetske generacije. Ženska spolna stanica sadrži dovoljno hranjivih tvari za početak novog života. Međutim, tijekom partenogeneze ne nastaju nove kombinacije genetskih informacija, što znači da je nemoguće i pojavljivanje novih karakteristika. No, partenogeneza ima važno biološko značenje, jer omogućuje proces spolnog razmnožavanja i bez prisutnosti jedinke suprotnog spola.

Faze menstrualnog ciklusa

U ženskom tijelu spolne stanice nisu uvijek spremne za oplodnju, već samo u određeno vrijeme.Tijekom tog fiziološkog procesa u tijelu se događaju cikličke, prirodne promjene u funkcijama reproduktivnog sustava. Taj proces regulira humoralni sustav. Trajanje ovog ciklusa je 21-36 dana s prosjekom od 28. Ovo razdoblje može se podijeliti u tri faze. U prvom (menstrualnom) razdoblju, koje traje približno prvih 5 dana, dolazi do odbacivanja sluznice maternice. To je popraćeno pucanjem malih krvnih žila. 6-14. dana, pod utjecajem hipofize, oslobađa se folikul u kojem sazrijeva jajna stanica. Sluznica maternice počinje se oporavljati u tom razdoblju. Ovo je bit postmenstrualne faze. Od 15. do 28. dana dolazi do stvaranja masnog vezivnog tkiva – žutog tijela. Djeluje kao privremena endokrina žlijezda, koja proizvodi hormone koji odgađaju sazrijevanje folikula. U razdoblju od 17. do 21. dana vjerojatnost oplodnje je najveća. Ako se to ne dogodi, spolna stanica se uništava i sluznica se ponovno ljušti.

Što je ovulacija

14. dana menstrualnog ciklusa struktura ženske spolne stanice se neznatno mijenja. Jaje probija folikularnu membranu i napušta jajnik u jajovod. Tu završava njegovo sazrijevanje. Taj se proces naziva ovulacija. Ovo je vrlo važno razdoblje tijekom kojeg maternica stječe sposobnost prihvaćanja oplođene jajne stanice.

Kromosomski set spolnih stanica

Jajne stanice i spermiji imaju jedinstven skup genetskih informacija. Na primjer, kod čovjeka spolne stanice sadrže 23 kromosoma, a zigota 46. Kada se spolne stanice spajaju, tijelo prima polovicu gena od majke, a drugi dio od oca. To se također odnosi i na spol. Među kromosomima postoje autosomi i jedan par spolnih kromosoma. Označavaju se latiničnim slovima. Kod ljudi ženske stanice sadrže dva ista spolna kromosoma, dok muške stanice sadrže različite. Spolne stanice sadrže po jednu. Dakle, spol nerođenog djeteta u potpunosti ovisi o muškom tijelu i o vrsti kromosoma koje spermij nosi.

Funkcije zametnih stanica

Građa ženske spolne stanice, kao i muške, međusobno je povezana s funkcijama koje obavljaju. Kao dio reproduktivnog sustava, oni obavljaju funkciju generativne reprodukcije. Za razliku od nespolnog razmnožavanja, u kojem se čuva cjelovitost genetske informacije organizma, spolno razmnožavanje osigurava stvaranje novih karakteristika. To je neophodan uvjet za nastanak prilagodbe, a time i cjelokupno postojanje živih organizama.