พัฒนาการและโครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์ เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชาย เซลล์สืบพันธุ์แบบเคลื่อนที่สามารถเกิดขึ้นได้ในร่างกาย

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกิดขึ้นในตัวแทนของพืชและสัตว์ทุกประเภท มีความเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์พิเศษ: เพศหญิง - ไข่และตัวผู้ - อสุจิ

เซลล์เพศ (gametes) มีลักษณะเฉพาะด้วยโครโมโซมจำนวนเดียว (เดี่ยว) (ดู) นอกจากนี้อัตราส่วนของปริมาตรของไซโตพลาสซึมและนิวเคลียสยังแตกต่างกัน (เทียบกับเซลล์ร่างกาย)

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (สเปิร์ม)

เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (อสุจิ) มักมีขนาดเล็กและเคลื่อนที่ได้ อสุจิโดยทั่วไปประกอบด้วยหัว คอ และหาง

ศีรษะประกอบด้วยนิวเคลียสเกือบทั้งหมดที่ปกคลุมไปด้วยชั้นบาง ๆ ของไซโตพลาสซึม ส่วนด้านหน้าสุดจะแหลมและมีหมวกคลุมไว้

คอแคบลงประกอบด้วยเซนทริโอล (ส่วนสำคัญของศูนย์กลางเซลล์) และไมโตคอนเดรีย

หางอสุจิประกอบด้วยเส้นใยที่ดีที่สุดที่หุ้มด้วยทรงกระบอกไซโตพลาสซึม ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ของการเคลื่อนไหว

ความยาวรวมของตัวอสุจิ รวมทั้งส่วนหัว คอ และหาง ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์อยู่ที่ 50-60 µm เป็นลักษณะเฉพาะที่ตัวอสุจิมักก่อตัวในปริมาณมาก (ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายร้อยล้านตัวจะเติบโตเต็มที่ในช่วงชีวิต)

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง (ไข่)

เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง (ไข่) ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ และตามกฎแล้วจะมีขนาดใหญ่กว่าสเปิร์ม มักมีรูปร่างเป็นทรงกลมและมีโครงสร้างเปลือกที่แตกต่างกัน ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ขนาดของไข่ค่อนข้างเล็กและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100-200 ไมครอน สัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ (ปลา สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ สัตว์เลื้อยคลาน นก) มีไข่ขนาดใหญ่ พวกมันมีสารอาหารจำนวนมากในไซโตพลาสซึม

ตัวอย่างเช่น ในนก ไข่คือส่วนหนึ่งของไข่ที่มักเรียกว่าไข่แดง เส้นผ่านศูนย์กลางของไข่ไก่อยู่ที่ 3-3.5 ซม. และในนกขนาดใหญ่ เช่น นกกระจอกเทศจะมีขนาด 10-11 ซม. ไข่เหล่านี้ถูกปกคลุมไปด้วยเยื่อหุ้มที่มีโครงสร้างซับซ้อนหลายชั้น (ชั้นโปรตีน เยื่อหุ้มชั้นนอกและเยื่อหุ้มเปลือก ฯลฯ) ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการพัฒนาตามปกติของตัวอ่อน

จำนวนไข่ที่ผลิตได้มักจะน้อยกว่าจำนวนอสุจิมาก ตัวอย่างเช่น ผู้หญิงคนหนึ่งจะโตเต็มที่ประมาณ 400 ฟองตลอดช่วงชีวิตของเธอ

มีการอธิบายโครงสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืชทั้งชายและหญิง

พัฒนาการของไข่และอสุจิ

การเจริญเติบโตและการพัฒนาของเซลล์สืบพันธุ์เรียกว่า การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์และมนุษย์ พบในอวัยวะสืบพันธุ์ ได้แก่ ไข่พัฒนาในรังไข่ และอสุจิในอัณฑะ

ขั้นตอนของการพัฒนา

กระบวนการพัฒนาของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (การสร้างอสุจิ) และเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง (การสร้างไข่) มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันหลายประการ มีสามขั้นตอนที่แตกต่างกันทั้งในรังไข่และอัณฑะ:

• ขั้นตอนการสืบพันธุ์
• ขั้นตอนการเจริญเติบโต
• ระยะการเจริญเติบโตของเซลล์สืบพันธุ์

บน ขั้นแรกอสุจิและโอโอโกเนีย (เซลล์ - สารตั้งต้นของอสุจิและไข่) ทวีคูณและจำนวนเพิ่มขึ้น

ในผู้ชาย การแบ่งตัวของอสุจิแบบไมโทติคเริ่มต้นในช่วงวัยแรกรุ่นและดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายทศวรรษ ในผู้หญิง การแบ่งตัวของโอโอโกเนียเกิดขึ้นเฉพาะในช่วงตัวอ่อนของชีวิตและสิ้นสุดก่อนเกิด ในสัตว์ การแบ่งเซลล์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับระยะเวลาและระยะเวลาของการสืบพันธุ์

ใน ขั้นตอนที่สองอสุจิและโอโอโกเนียหยุดการเพิ่มจำนวน เริ่มเติบโตและเพิ่มขนาด กลายเป็นเซลล์อสุจิและโอโอไซต์หลัก ขนาดของโอโอไซต์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น ในกบ มิติเชิงเส้นของโอโอไซต์จะใหญ่กว่าของโอโอโกเนียถึง 2,000 เท่า เนื่องจากพวกมันสะสมสารอาหารที่จำเป็นต่อการพัฒนาของตัวอ่อน

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดเกิดขึ้นกับเซลล์สืบพันธุ์ในอนาคต ขั้นตอนที่สามการเจริญเติบโต ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างตัวอสุจิและการสร้างไข่ก็ปรากฏที่นี่เช่นกัน ในโซนนี้ โอโอไซต์ปฐมภูมิแบ่งสองครั้งด้วยไมโอซิส ในระหว่างการแบ่งไมโอติกครั้งแรก จะมีการสร้างโอโอไซต์รองขนาดใหญ่และเซลล์ขนาดเล็กที่เรียกว่าโพโลไซต์ปฐมภูมิ (ร่างกายที่มีขั้วแรกหรือลำตัวนำทาง)

ในระหว่างการแบ่งไมโอติกครั้งที่สอง โอโอไซต์รองจะถูกแบ่งออกเป็นไข่ที่ยังไม่เจริญเต็มที่ขนาดใหญ่และโพโลไซต์รองขนาดเล็ก (ตัวขั้วที่สอง) โพโลไซต์หลักยังสามารถแบ่งออกเป็นสองโพโลไซต์เพิ่มเติมได้

ดังนั้นเป็นผลมาจากการแบ่งไมโอติกสองครั้ง โอโอไซต์หลักหนึ่งเซลล์จึงสร้างเซลล์ 4 เซลล์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว - เซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่เจริญเต็มที่ (ซึ่งกลายเป็นไข่ที่โตเต็มที่) และโพโลไซต์สามเซลล์ซึ่งต่อมาจะตาย

ในระหว่างการสร้างสเปิร์ม อสุจิปฐมภูมิในเขตการเจริญเติบโตยังแบ่งสองครั้งด้วยไมโอซิส แต่ในกรณีนี้อสุจิเดี่ยวที่เหมือนกัน 4 ตัวจะปรากฏขึ้น ต่อจากนั้นผ่านการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อน (การเปลี่ยนแปลงรูปร่างการพัฒนาหาง) พวกเขากลายเป็นสเปิร์มที่โตเต็มที่

การปฏิสนธิ

การปฏิสนธิคือกระบวนการหลอมรวมนิวเคลียสของอสุจิและไข่ และการฟื้นฟูชุดโครโมโซมแบบดิพลอยด์ ไข่ที่ปฏิสนธิเรียกว่าไซโกต การก่อตัวของไซโกตจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อสเปิร์มทะลุผ่านไข่เท่านั้น

กระบวนการนี้ดำเนินการแตกต่างกันไปในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การแทรกซึมของอสุจิเข้าไปในไข่จะมาพร้อมกับการละลายของเปลือกไข่ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ต่างๆ ที่หลั่งออกมาจากตัวอสุจิ ในแมลงหลายชนิด ไข่จะมีเปลือกหนาแน่น และสเปิร์มจะทะลุผ่านรูเล็กๆ ได้ ในสิ่งมีชีวิตในน้ำบางชนิด จะมีตุ่มรับเล็กๆ เกิดขึ้นบนพื้นผิวของไข่ ณ จุดที่สัมผัสกับสเปิร์ม ซึ่งจากนั้นจะหดกลับเข้าด้านในพร้อมกับอสุจิ

โดยปกติแล้วมีเพียงหัวของอสุจิที่มีไมโตคอนเดรียและเซนทริโอลเท่านั้นที่แทรกซึมเข้าไปในไซโตพลาสซึมของไข่และหางยังคงอยู่ด้านนอก เปลือกของศีรษะละลาย นิวเคลียสเริ่มบวมจนมีขนาดเท่ากับนิวเคลียสของไข่ จากนั้นนิวเคลียสทั้งสองก็เข้ามาใกล้และรวมตัวกันในที่สุด

บางครั้งอสุจิหลายตัวเจาะไข่ในเวลาเดียวกัน แต่มีเพียงหนึ่งตัวเท่านั้นที่หลอมรวมกับนิวเคลียส ในไซโกต โครโมโซมทั้งหมดจะถูกจับคู่กัน โดยในโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันแต่ละคู่ โครโมโซมหนึ่งอันอยู่ในไข่ ส่วนอันที่สองอยู่ถัดจากอสุจิ ปรากฏการณ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตที่พัฒนาจากไซโกตมีความแปรผันรวมกันได้หลากหลาย ดังนั้นจึงมีโอกาสมากขึ้นในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป

ลักษณะของพืชดอก

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ- วิธีการสืบพันธุ์ซึ่งบุคคลใหม่มักจะพัฒนาจากไซโกตที่เกิดจากการหลอมรวมของเซลล์เพศทั้งสอง

กระบวนการทางเพศการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีลักษณะเฉพาะคือการปรากฏตัวของกระบวนการทางเพศในระหว่างที่เซลล์สืบพันธุ์ (gametes) มารวมกันและเกิดการหลอมรวม (การปฏิสนธิ) ตามมา เซลล์สืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครโมโซมของผู้ปกครองที่รวมตัวกันใหม่ (โปรดจำไว้ว่าไมโอซิสเกิดขึ้นได้อย่างไร) เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ผสมพันธุ์ จะเกิดไซโกตแบบดิพลอยด์ ซึ่งสิ่งมีชีวิตพัฒนาขึ้นโดยสืบทอดยีนและลักษณะเฉพาะที่ผสมผสานกันจากทั้งพ่อและแม่ ดังนั้นการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ (ซึ่งตรงกันข้ามกับการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ) ส่งผลให้เกิดลูกหลานที่หลากหลาย สิ่งนี้จะเพิ่มความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการวิวัฒนาการของธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต

กระบวนการทางเพศมีสองประเภท - การผันคำกริยาและการมีเพศสัมพันธ์ ในระหว่างการผันคำกริยา เนื้อหาของเซลล์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงสองเซลล์จะรวมกัน (ในบางส่วน สาหร่ายและ เห็ด)หรือการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมระหว่างบุคคล (ในบางส่วน แบคทีเรียและ ciliates)นอกจากนี้ในกรณีที่สองไม่มีการเพิ่มจำนวนบุคคล อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการแลกเปลี่ยนและการรวมตัวกันใหม่ของสารพันธุกรรม ทำให้มั่นใจได้ถึงความแปรปรวนทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่เพิ่มขึ้น

การผสมพันธุ์ (gametogamy) คือการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์เพื่อสร้างไซโกต ในกรณีนี้นิวเคลียสเดี่ยวของ gametes จะก่อตัวเป็นนิวเคลียสซ้ำของไซโกต

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ส่วนใหญ่ เซลล์สืบพันธุ์สองประเภทถูกสร้างขึ้น ซึ่งมีโครงสร้างและคุณสมบัติทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกัน - ตัวผู้ (อสุจิที่เคลื่อนไหวได้หรือตัวอสุจิที่ไม่เคลื่อนที่) และตัวเมีย (ไข่)

อสุจิมนุษย์และสัตว์หลายชนิดมีศีรษะ คอ ส่วนตรงกลาง และมีแฟลเจลลัมยาว (หาง) ซึ่งทำหน้าที่ในการเคลื่อนไหวอย่างกระฉับกระเฉง (รูปที่ 79) ส่วนหัวประกอบด้วยนิวเคลียสเดี่ยวและไซโตพลาสซึมจำนวนเล็กน้อย ที่ปลายด้านหน้าของศีรษะจะมี ac soma ซึ่งเป็นอุปกรณ์ Golgi ที่ได้รับการดัดแปลง อะโครโซมมีเอนไซม์ที่ละลายเยื่อหุ้มไข่ระหว่างการปฏิสนธิ ที่คอมีเซนทริโอลสองตัว และตรงกลางมีไมโตคอนเดรียซึ่งสร้างพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหวของแฟลเจลลัม หางประกอบด้วยเส้นใยแนวแกนที่เคลื่อนย้ายได้ของแฟลเจลลัม ซึ่งสร้างจากไมโครทูบูล

อสุจิสามารถคงอยู่ภายนอกร่างกายได้นานเมื่อถูกแช่แข็ง คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเกษตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเพาะพันธุ์โคโดยใช้การผสมเทียม สเปิร์มของสัตว์สายพันธุ์ดีจะถูกรวบรวมและเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลว และหลังจากการละลายแล้ว จะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตลูกหลานที่มีประสิทธิผลสูง

ออวุลส่วนใหญ่มักจะไม่นิ่งและมีรูปร่างเป็นทรงกลม (รูปที่ 80) ไข่ประกอบด้วยนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมพร้อมออร์แกเนลล์หลายชุดและมีสารอาหารสำหรับการพัฒนาของเอ็มบริโอ ดังนั้นไข่มักจะมีขนาดใหญ่กว่าอสุจิและเซลล์ร่างกายมาก ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของไข่มนุษย์สูงถึง 200 ไมครอน ในขณะที่ความยาวของสเปิร์มอยู่ที่ประมาณ 60 ไมครอน เซลล์ไข่ของสัตว์ซึ่งเป็นพัฒนาการของตัวอ่อนที่เกิดขึ้นนอกร่างกายของแม่นั้นมีขนาดใหญ่มาก - นก สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ ปลาฯลฯ ใช่ ไก่เส้นผ่านศูนย์กลางของโอโอไซต์ (ไข่ที่ไม่มีเปลือกไข่ขาว) มากกว่า 30 มม. ในบางส่วน ฉลาม- 50-70 มม. และ นกกระจอกเทศ- 80 มม.

ไข่ถูกหุ้มด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดของมัน เปลือกหอยจะถูกแบ่งออกเป็นระดับประถมศึกษา มัธยมศึกษา และตติยภูมิ เยื่อหุ้มปฐมภูมิของไข่เป็นอนุพันธ์ของไซโตพลาสซึมและเรียกว่าเยื่อหุ้มไวเทลลีน เป็นลักษณะของไข่ของสัตว์ทุกชนิด เยื่อหุ้มเซลล์ทุติยภูมิเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานของเซลล์ที่ช่วยบำรุงไข่ พวกมันเป็นลักษณะเฉพาะของสัตว์ขาปล้อง (เปลือกไคติน) เยื่อหุ้มระดับอุดมศึกษาเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการทำงานของต่อมของระบบสืบพันธุ์ ชั้นตติยภูมิ ได้แก่ เปลือก เปลือกย่อย และเยื่อหุ้มไข่ขาวของไข่ของนกและสัตว์เลื้อยคลาน และเยื่อหุ้มเยลลี่ของไข่ของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เยื่อหุ้มไข่ทำหน้าที่ป้องกันและรับประกันการแลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อม

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เป็นกระบวนการสร้างและพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ ในพืช สาหร่ายและเชื้อราบางชนิด การก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เกิดขึ้นในอวัยวะพิเศษ ตัวอย่างเช่นในพืชสปอร์ gametes ตัวเมียจะถูกสร้างขึ้นในอาร์คีโกเนียม ส่วนเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ใน antheridia ในสัตว์ส่วนใหญ่ การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เกิดขึ้นในอวัยวะสืบพันธุ์

ในธรรมชาติ มีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันสามารถสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ทั้งชายและหญิง สิ่งมีชีวิตดังกล่าวเรียกว่ากระเทย (ในตำนานเทพเจ้ากรีก Hermaphroditus เป็นสัตว์กะเทยซึ่งเป็นลูกของเทพเจ้า Hermes และ Aphrodite) กระเทยเป็นเรื่องปกติในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ( coelenterates แบนและ annelids หอย) และในพืช

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศชายเรียกว่าการสร้างอสุจิ และกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงเรียกว่าการสร้างเซลล์สืบพันธุ์

การสร้างอสุจิเกิดขึ้นในอวัยวะเพศชาย - อัณฑะ กระบวนการนี้แบ่งออกเป็นสี่ช่วง (รูปที่ 81)

1 . ใน ฤดูผสมพันธุ์สารตั้งต้นซ้ำของ gametes เพศผู้ — อสุจิ - แบ่งซ้ำ ๆ โดยไมโทซีสซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในจำนวนของพวกเขา ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพศชาย (รวมถึงมนุษย์) กระบวนการนี้เริ่มต้นเมื่อเข้าสู่วัยแรกรุ่นและดำเนินต่อไปจนถึงวัยชรา

2. ใน ระยะเวลาการเจริญเติบโตการแบ่งตัวของอสุจิหยุดและพวกมันก็เริ่มเติบโต (ในเวลาเดียวกันขนาดของพวกมันก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อย) - เซลล์อสุจิลำดับที่หนึ่งจะถูกสร้างขึ้น

3. ในช่วงระยะการเจริญเติบโตเซลล์อสุจิลำดับที่ 1 แบ่งด้วยไมโอซิส หลังจากการแบ่งไมโอติกครั้งแรก จากแต่ละเซลล์อสุจิลำดับที่หนึ่งจะมีการสร้างสเปิร์มเซลล์ลำดับที่สองเดี่ยวสองอันเกิดขึ้นหลังจากวินาที - สี่อสุจิเดี่ยวเดี่ยว

4 . ใน ระยะเวลาการก่อตัวอสุจิจะถูกเปลี่ยนเป็นอสุจิ ในขณะที่รูปร่างของเซลล์เปลี่ยนไป แฟลเจลลัม อะโครโซม ฯลฯ จะเกิดขึ้น

ระยะเวลาของการสร้างอสุจิในมนุษย์คือประมาณ 75 วัน อสุจิจำนวนมากถูกสร้างขึ้นในอัณฑะ (อัณฑะ) ตัวอย่างเช่นในมนุษย์น้ำอสุจิ 1 มิลลิลิตรมีมากถึง 100 ล้านตัว

การสร้างไข่เกิดขึ้นในต่อมเพศหญิง - รังไข่ - และเริ่มก่อนเกิด ในกระบวนการสร้างไข่จะมีช่วงเวลาสามช่วงที่แตกต่างกัน (ดูรูปที่ 81)

1. ใน ฤดูผสมพันธุ์สารตั้งต้นของไข่ซ้ำ — เกี่ยวกับ gonia - พวกมันแบ่งไมโตหลายครั้ง ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม กระบวนการนี้เกิดขึ้นในช่วงตัวอ่อน (ก่อนเกิด) จำนวนโอโอโกเนียในรังไข่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และยังคงไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าจะเข้าสู่วัยแรกรุ่น

2. เมื่อเริ่มเข้าสู่วัยแรกรุ่น oogonia แต่ละตัวจะเข้าสู่วัยแรกรุ่นเป็นระยะ ระยะเวลาการเจริญเติบโตซึ่งสามารถคงอยู่ได้นานหลายเดือน ในช่วงเวลานี้ ปริมาตรของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการดูดสารจากเซลล์ฟอลลิคูลาร์ที่อยู่รอบๆ และเลือด นี่คือวิธีการสร้างโอโอไซต์ลำดับที่หนึ่ง

3. โอโอไซต์ลำดับที่หนึ่งจะเข้าสู่ไมโอซิสเป็นระยะ นี้ - ระยะเวลาการเจริญเติบโตในระหว่างกระบวนการไมโอซิสจะเกิดเซลล์ลูกสาวที่มีขนาดต่างกัน หลังจากการแบ่งไมโอติกครั้งแรก จะเกิดเซลล์เดี่ยวขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งเป็นโอโอไซต์อันดับสอง และเซลล์ขนาดเล็กเรียกว่าตัวขั้วปฐมภูมิ การตกไข่เกิดขึ้น - โอโอไซต์ลำดับที่สองออกจากรังไข่เข้าไปในช่องท้อง จากนั้นมันจะเข้าไปในท่อนำไข่ ซึ่งจะมีการแบ่งไมโอติกครั้งที่สอง ก่อตัวเป็นไข่ขนาดใหญ่และมีขั้วรองขนาดเล็ก ตามกฎแล้วร่างกายขั้วโลกหลักก็แบ่งออกเป็นสองส่วนเช่นกัน วัตถุขั้วโลกทั้งหมดก็ตายและถูกทำลายในเวลาต่อมา

ดังนั้น ตรงกันข้ามกับการสร้างสเปิร์มซึ่งมีเซลล์เดี่ยวสี่เซลล์ที่เท่ากันเกิดขึ้นในระหว่างไมโอซิส ในระหว่างการสร้างไข่ ไข่ขนาดใหญ่หนึ่งฟองและวัตถุขั้วโลกขนาดเล็กสามตัวจะพัฒนาขึ้น ความหมายทางชีวภาพของการแบ่งส่วนที่ไม่สม่ำเสมอคือการรักษาปริมาณสารอาหารสูงสุดที่จำเป็นสำหรับตัวอ่อนในอนาคตไว้ในไข่

1. อวัยวะที่เกิดการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชายในสปอร์ชื่ออะไร? ในสัตว์?

รังไข่, antheridia, sporangia, อัณฑะ, อาร์เกโกเนีย

2. โครงสร้างของอสุจิและไข่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์เหล่านี้อย่างไร?

3. อสุจิแทบไม่มีไซโตพลาสซึมและสารอาหาร แต่พวกมันต้องการพลังงานจำนวนมากเพื่อเคลื่อนที่ คุณคิดว่าพลังงานนี้มาจากไหน?

4. จำนวนไข่สูงสุดและวัตถุมีขั้วทุติยภูมิที่สามารถเกิดขึ้นได้ในแมวหนึ่งตัวจากโอโอไซต์ลำดับแรกสี่ตัวคือเท่าใด

5. กระบวนการใดที่เกิดขึ้นในระหว่างการให้กำเนิดไข่ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการสะสมสารอาหารจำนวนมากในไข่

6. ความหมายทางชีวภาพของการก่อตัวของวัตถุขั้วโลกระหว่างการสร้างโอโอจีเนซิสคืออะไร?

7. เปรียบเทียบกระบวนการสร้างอสุจิและการสร้างไข่ ระบุความเหมือนและความแตกต่าง

8. รังไข่ของผู้หญิงอายุ 22 ปีที่มีวงจรการสืบพันธุ์ 28 วันคงที่มีรูขุมขน 42,000 ฟอง ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กมากและมีเพียง 299 เท่านั้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 ไมครอน นอกจากนี้ยังมี Corpora lutea 5 ก้อนในรังไข่และรอยแผลเป็น 112 ที่เหลืออยู่ ผู้หญิงคนนี้ตกไข่ครั้งแรกเมื่ออายุเท่าไหร่? เธอมักจะหยุดผลิตไข่เมื่ออายุเท่าใด

บทที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต

• § 1. เนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกาย มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก
• § 2. สารประกอบเคมีในสิ่งมีชีวิต สารอนินทรีย์

บทที่ 2 เซลล์ - หน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิต

• § 10. ประวัติความเป็นมาของการค้นพบเซลล์ การสร้างทฤษฎีเซลล์
• § 15. ตาข่ายเอ็นโดพลาสมิก กอลจิคอมเพล็กซ์ ไลโซโซม

บทที่ 3 การเผาผลาญและการแปลงพลังงานในร่างกาย

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ส่วนใหญ่สืบพันธุ์ ทางเพศทาง. ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บทบาทหลักในกระบวนการนี้คือเซลล์สืบพันธุ์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว - gametes. ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ การหลอมรวมของไข่ - เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและอสุจิ (หรืออสุจิในยิมโนสเปิร์มและแองจิโอสเปิร์ม) - เซลล์สืบพันธุ์เพศชายเกิดขึ้น เนื่องจากสิ่งมีชีวิตของลูกสาวได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ทั้งสอง
gametes ประเภทต่างๆ สามารถพบได้ในธรรมชาติ ในสิ่งมีชีวิตจำนวนหนึ่ง gametes จะเคลื่อนที่ได้ โดยมีรูปร่างและขนาดเหมือนกัน มีสปีชีส์ที่เซลล์สืบพันธุ์ที่เคลื่อนไหวได้มีขนาดต่างกัน ในสายพันธุ์ที่มีการจัดระเบียบสูง gametes จะมีขนาดและการเคลื่อนที่ต่างกัน เช่น ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม gametes ตัวผู้มีขนาดเล็กและเคลื่อนที่ได้ ในขณะที่ตัวเมียมีขนาดใหญ่และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ ในพืชที่มีเมล็ดสูง gametes ทั้งตัวผู้และตัวเมียจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
มาทำความรู้จักกับโครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์กันดีกว่า อสุจิประกอบด้วยศีรษะ คอ และแฟลเจลลัมยาว ส่วนหัวประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว คอประกอบด้วยเซลล์ที่สังเคราะห์โมเลกุล ATP ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการเคลื่อนที่ของแฟลเจลลัมด้วยความช่วยเหลือในการเคลื่อนที่ของอสุจิ
เมื่อเทียบกับเซลล์อื่นๆ ในร่างกาย ไข่เป็นเซลล์ขนาดใหญ่ ประกอบด้วยนิวเคลียสขนาดใหญ่ที่มีนิวคลีโอลี มีไซโตพลาสซึมจำนวนมากและมีออร์แกเนลล์จำนวนมาก พลาสซึมของไข่มีสารอาหารจำนวนมาก - โปรตีน, ไขมัน, คาร์โบไฮเดรต สารเหล่านี้ให้สารอาหารแก่เอ็มบริโอในระยะแรกของการพัฒนา นิวเคลียสของไข่ประกอบด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยว

* ขนาดของไข่ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันแตกต่างกันไปตั้งแต่หลายสิบไมโครเมตรไปจนถึงเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเซนติเมตร จำนวนไข่ยังแตกต่างกันไปตามสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในนกที่ดูแลลูกๆ จำนวนไข่จะมีน้อย แต่ในปลามีจำนวนไข่ถึงหลายแสนฟอง ตัวอย่างเช่น ปลาคอดวางไข่ได้มากถึง 9 ล้านฟอง ปลา Viviparous ที่ดูแลลูกหลานจะผลิตไข่ได้เพียง 100 ถึง 300 ฟอง

ไข่บางชนิดมีเยื่อหุ้มหุ้มอยู่ เยื่อหุ้มไข่มีขนาดใหญ่เป็นพิเศษในสิ่งมีชีวิตที่มีการปฏิสนธิภายนอก เช่น ในนกส่วนใหญ่
สัตว์ส่วนใหญ่มีความแตกต่างกัน กล่าวคือ พวกมันผลิตไข่ในร่างกายของผู้หญิงและสเปิร์มในร่างกายของผู้ชาย ในบางสปีชีส์ บุคคลเดียวกันจะผลิตเซลล์สืบพันธุ์ทั้งตัวผู้และตัวเมีย สิ่งมีชีวิตที่ก่อตัวเป็นเซลล์ทั้งตัวเมียและตัวผู้ ได้แก่ โปรโตซัว โคอีเลนเตอเรต พยาธิตัวแบน ไส้เดือนฝอย (เช่น ไส้เดือน) และพืชหลายชนิด

20. การก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ ไมโอซิส

จดจำ!

เซลล์สืบพันธุ์ก่อตัวที่ไหนในร่างกายมนุษย์?

gametes ประกอบด้วยโครโมโซมชุดใด ทำไม

ในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ จำเป็นต้องมีเซลล์พิเศษ - gametesประกอบด้วยโครโมโซมชุดเดียว (เดี่ยว) เมื่อพวกเขารวมกัน (การปฏิสนธิ) ชุดซ้ำจะเกิดขึ้นซึ่งแต่ละโครโมโซมมีคู่ - โครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน ในโครโมโซมคล้ายคลึงกันแต่ละคู่ จะได้รับโครโมโซมหนึ่งอันจากพ่อและโครโมโซมที่สองจากแม่

ในสัตว์มีกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์คือ การสร้างเซลล์สืบพันธุ์– เกิดขึ้นในอวัยวะพิเศษ – อวัยวะเพศ (gonads) ในสัตว์ส่วนใหญ่ gametes ตัวผู้ (สเปิร์ม) จะถูกสร้างขึ้นในอัณฑะ ส่วน gametes ตัวเมีย (ไข่) จะอยู่ในรังไข่ เรียกว่าพัฒนาการของไข่ การสร้างไข่หรือ การสร้างไข่และอสุจิ – การสร้างอสุจิ.

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์

ออวุล- เซลล์เหล่านี้เป็นเซลล์ที่ค่อนข้างใหญ่ อยู่นิ่ง และมีรูปร่างกลม ในปลา สัตว์เลื้อยคลาน และนกบางชนิด พวกมันมีสารอาหารจำนวนมากในรูปของไข่แดงและมีขนาดตั้งแต่ 10 มม. ถึง 15 ซม. ไข่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงมนุษย์นั้นมีขนาดเล็กกว่ามาก (0.1–0.3 มม.) และไข่แดง แทบจะไม่มีเลย

อสุจิ –เซลล์เคลื่อนที่ขนาดเล็ก ในมนุษย์มีความยาวเพียง 60 ไมครอนเท่านั้น ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันรูปร่างและขนาดต่างกัน แต่ตามกฎแล้วสเปิร์มทั้งหมดมีหัวคอและหางซึ่งช่วยให้เคลื่อนไหวได้ ในหัวของสเปิร์มจะมีนิวเคลียสที่มีโครโมโซมและอะโครโซมซึ่งเป็นถุงพิเศษที่มีเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการละลายเปลือกไข่ ไมโตคอนเดรียกระจุกตัวอยู่ที่คอ ซึ่งให้พลังงานแก่ตัวอสุจิที่กำลังเคลื่อนที่ (รูปที่ 63)

ข้าว. 63. สเปิร์มของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: A – ภาพถ่ายอิเล็กทรอนิกส์; B – แผนภาพโครงสร้าง

ตัวอสุจิได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยนักธรรมชาติวิทยาชาวดัตช์ เอ. ลีเวนฮุก ในปี ค.ศ. 1677 นอกจากนี้เขายังเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่า สเปิร์ม (มาจากภาษากรีก. อสุจิ– เมล็ดพืชและ สวนสัตว์– สิ่งมีชีวิต) กล่าวคือ เมล็ดพันธุ์ที่มีชีวิต ไข่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2370 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย K. M. Baer

การก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์การพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์แบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน: การสืบพันธุ์, การเจริญเติบโต, การสุกแก่และในกระบวนการสร้างอสุจินั้น ขั้นตอนการก่อตัวก็มีความโดดเด่นเช่นกัน (รูปที่ 64)

ข้าว. 64. การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในมนุษย์

ข้าว. 65. ระยะของไมโอซิส

ขั้นตอนการสืบพันธุ์ ในขั้นตอนนี้ เซลล์ที่สร้างผนังของอวัยวะสืบพันธุ์จะแบ่งตัวโดยไมโทซีส ทำให้เกิดเซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่เจริญเต็มที่ ระยะนี้ในผู้ชายเริ่มต้นด้วยการเข้าสู่วัยแรกรุ่นและดำเนินต่อไปเกือบตลอดชีวิต ในผู้หญิง การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิจะเสร็จสมบูรณ์ในช่วงตัวอ่อน กล่าวคือ จำนวนไข่ทั้งหมดที่ผู้หญิงจะเจริญเติบโตในช่วงวัยเจริญพันธุ์นั้นถูกกำหนดไว้ตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการพัฒนาร่างกายของผู้หญิง ในขั้นตอนของการสืบพันธุ์ เซลล์สืบพันธุ์ในยุคแรกเริ่มก็เหมือนกับเซลล์อื่นๆ ในร่างกายที่มีการทำซ้ำ

ระยะการเจริญเติบโต ในระยะการเจริญเติบโตซึ่งแสดงออกมาได้ดีกว่ามากในการสร้างเซลล์ใหม่ จะมีการเพิ่มขึ้นของไซโตพลาสซึมของเซลล์ การสะสมของสารที่จำเป็น และการจำลองดีเอ็นเอ (โครโมโซมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า)

ระยะการเจริญเติบโต ขั้นตอนที่สามคือไมโอซิส ไมโอซิส- นี่เป็นวิธีการพิเศษในการแบ่งเซลล์ซึ่งนำไปสู่การลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่งและการเปลี่ยนเซลล์จากสถานะซ้ำไปเป็นสถานะเดี่ยว

gametes ในอนาคตในระยะการเจริญเติบโตจะถูกแบ่งสองครั้ง เซลล์ที่เริ่มต้นไมโอซิสจะมีชุดโครโมโซมซ้ำซ้อนอยู่แล้ว ในระหว่างการแบ่งไมโอติกสองเซลล์ เซลล์ซ้ำหนึ่งเซลล์จะสร้างเซลล์เดี่ยวสี่เซลล์

ไมโอซิสประกอบด้วยสองแผนกต่อเนื่องกัน ซึ่งนำหน้าด้วยการทำซ้ำของ DNA เพียงครั้งเดียว ซึ่งดำเนินการในช่วงระยะการเจริญเติบโต ในแต่ละส่วนของไมโอซิสมีสี่ขั้นตอนซึ่งเป็นลักษณะของไมโทซิสเช่นกัน (การทำนาย, เมตาเฟส, แอนาเฟส, เทโลเฟส) แต่คุณสมบัติบางอย่างจะแตกต่างกัน (รูปที่ 65)

การพยากรณ์การแบ่งไมโอติกครั้งแรก ( คำทำนาย I) ยาวกว่าระยะพยากรณ์ของไมโทซิสอย่างมีนัยสำคัญ ในเวลานี้โครโมโซมสองเท่าซึ่งแต่ละโครโมโซมประกอบด้วยโครมาทิดน้องสาวสองตัวอยู่แล้ว มีลักษณะเป็นเกลียวและมีขนาดกะทัดรัด จากนั้นโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะถูกจัดเรียงขนานกันทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าไบวาเลนต์หรือเตตราดซึ่งประกอบด้วยโครโมโซมสองตัว (สี่โครมาทิด) การแลกเปลี่ยนบริเวณที่คล้ายคลึงกันที่สอดคล้องกัน (การข้าม) สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันซึ่งจะนำไปสู่การรวมตัวของข้อมูลทางพันธุกรรมและการก่อตัวของการรวมกันใหม่ของยีนของบิดาและมารดาในโครโมโซมของ gametes ในอนาคต (รูปที่ 66)

เมื่อสิ้นสุดคำพยากรณ์ที่ 1 เปลือกนิวเคลียร์จะถูกทำลาย

ใน เมตาเฟส Iโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะอยู่เป็นคู่ในรูปแบบของไบวาเลนต์หรือเตตราดซึ่งอยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรของเซลล์และมีเกลียวแกนหมุนติดอยู่กับเซนโทรเมียร์

ใน แอนาเฟส Iโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจากไบวาเลนต์ (เตตราด) แยกออกไปที่ขั้ว ด้วยเหตุนี้ โครโมโซมคล้ายคลึงกันเพียงคู่เดียวจากแต่ละคู่จะจบลงในแต่ละเซลล์ที่เกิดทั้งสองเซลล์ - จำนวนโครโมโซมจะลดลงครึ่งหนึ่ง และชุดโครโมโซมจะกลายเป็นเดี่ยว อย่างไรก็ตามแต่ละโครโมโซมยังคงประกอบด้วยโครมาทิดน้องสาวสองตัว

ข้าว. 66. การผสมข้ามโครโมโซมและการแลกเปลี่ยนบริเวณที่คล้ายคลึงกัน

ใน เทโลเฟส Iเซลล์ถูกสร้างขึ้นด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยวและมีปริมาณ DNA เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ เซลล์จะเริ่มการแบ่งไมโอติกครั้งที่สอง ซึ่งดำเนินไปในลักษณะไมโทซีสทั่วไป แต่จะแตกต่างตรงที่เซลล์ที่เข้าร่วมในเซลล์นั้นเป็นเซลล์เดี่ยว

ใน คำทำนาย IIเยื่อหุ้มนิวเคลียสถูกทำลาย ใน เมตาเฟส IIโครโมโซมเรียงตัวกันในระนาบเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ เกลียวสปินเดิลเชื่อมต่อกับเซนโทรเมียร์ของโครโมโซม ใน แอนาเฟส IIเซนโทรเมียร์ที่เชื่อมต่อโครมาทิดน้องสาวจะแบ่งตัว โครมาทิดจะกลายเป็นโครโมโซมลูกสาวอิสระและเคลื่อนไปยังขั้วต่างๆ ของเซลล์ เทโลเฟส IIเสร็จสิ้นการแบ่งไมโอซิสระยะที่ 2

จากผลของไมโอซิส จากเซลล์ดิพลอยด์ดั้งเดิมหนึ่งเซลล์ที่มีโมเลกุลดีเอ็นเอสองเท่า จึงเกิดเซลล์เดี่ยวสี่เซลล์ขึ้น แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยโมเลกุลดีเอ็นเอเดี่ยว

ในระหว่างการสร้างสเปิร์มในระยะการเจริญเติบโตอันเป็นผลมาจากไมโอซิสจะมีการสร้างเซลล์ที่เหมือนกันสี่เซลล์ - สารตั้งต้นของสเปิร์มซึ่งในขั้นตอนการก่อตัวจะได้รับลักษณะที่ปรากฏของสเปิร์มที่โตเต็มที่และเคลื่อนไหวได้

แผนก Meiotic ในการให้กำเนิดบุตรมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติหลายประการ การพยากรณ์ระยะที่ 1 สิ้นสุดในช่วงตัวอ่อน กล่าวคือ เมื่อเด็กหญิงเกิดมา ร่างกายของเธอก็มีไข่ในอนาคตครบชุดแล้ว เหตุการณ์ที่เหลือของไมโอซิสจะดำเนินต่อไปหลังจากที่ผู้หญิงเข้าสู่วัยแรกรุ่นเท่านั้น ทุกเดือน ในรังไข่ของผู้หญิงคนหนึ่ง เซลล์หนึ่งที่หยุดการแบ่งตัวยังคงมีการพัฒนาต่อไป อันเป็นผลมาจากการแบ่งไมโอซิสครั้งแรกทำให้เกิดเซลล์ขนาดใหญ่ขึ้น - สารตั้งต้นของไข่และร่างกายขั้วโลกขนาดเล็กที่เรียกว่าซึ่งเข้าสู่การแบ่งไมโอซิสที่สอง ในระยะเมตาเฟส 2 สารตั้งต้นของไข่จะตกไข่ กล่าวคือ ปล่อยให้รังไข่เข้าไปในช่องท้อง จากจุดที่มันเข้าสู่ท่อนำไข่ หากการปฏิสนธิเกิดขึ้น การแบ่งไมโอติกที่สองจะเสร็จสมบูรณ์ - ไข่ที่โตเต็มที่และขั้วที่สองจะถูกสร้างขึ้น หากไม่เกิดการหลอมรวมกับตัวอสุจิ เซลล์ที่ยังแบ่งตัวไม่เสร็จจะตายและถูกขับออกจากร่างกาย

วัตถุขั้วโลกทำหน้าที่กำจัดสารพันธุกรรมส่วนเกินและแจกจ่ายสารอาหารให้กับไข่ หลังจากแบ่งแยกกันสักพักพวกเขาก็ตาย

ความหมายของการสร้างเซลล์สืบพันธุ์จากผลของการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เซลล์สืบพันธุ์จึงถูกสร้างขึ้นโดยมีชุดโครโมโซมเดี่ยว ซึ่งช่วยให้สามารถฟื้นฟูจำนวนลักษณะเฉพาะของโครโมโซมของสายพันธุ์ได้ในระหว่างการปฏิสนธิ ในกรณีที่ไม่มีไมโอซิส การผสมพันธุ์ของเซลล์สืบพันธุ์จะส่งผลให้จำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในแต่ละรุ่นติดต่อกันอันเป็นผลมาจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากการมีอยู่ของกระบวนการพิเศษ - ไมโอซิสในระหว่างที่จำนวนโครโมโซมซ้ำ ( 2น) ลดลงเหลือเพียงเดี่ยว (1 n). ดังนั้นบทบาททางชีววิทยาของไมโอซิสคือการรักษาจำนวนโครโมโซมให้คงที่ตลอดช่วงรุ่นของสายพันธุ์

ทบทวนคำถามและการมอบหมายงาน

1. เปรียบเทียบโครงสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศชายและเพศหญิง ความเหมือนและความแตกต่างของพวกเขาคืออะไร?

2. อะไรเป็นตัวกำหนดขนาดของไข่? อธิบายว่าเหตุใดไข่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจึงมีขนาดเล็กที่สุด

3. ช่วงเวลาใดบ้างที่มีความโดดเด่นในกระบวนการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์?

4. อธิบายว่าระยะการเจริญเติบโต (ไมโอซิส) เกิดขึ้นระหว่างการสร้างอสุจิได้อย่างไร การสร้างไข่

5. แสดงรายการความแตกต่างระหว่างไมโอซิสและไมโทซิส

6. ความหมายและความสำคัญของไมโอซิสทางชีวภาพคืออะไร?

คิด! ทำมัน!

1. สิ่งมีชีวิตที่พัฒนามาจากไข่ที่ไม่ได้รับการผสมพันธุ์ ลักษณะทางพันธุกรรมเป็นการคัดลอกลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตของมารดาหรือไม่?

2. อธิบายว่าเหตุใดจึงมีคำศัพท์สองคำสำหรับเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย ได้แก่ สเปิร์ม (เช่น ในแองจิโอสเปิร์ม) และสเปิร์ม

ทำงานกับคอมพิวเตอร์

อ้างถึงใบสมัครทางอิเล็กทรอนิกส์ ศึกษาเนื้อหาและทำงานที่ได้รับมอบหมายให้เสร็จสิ้น

ย้ำและจำ!

มนุษย์

เซลล์เพศการก่อตัวของสเปิร์มในผู้ชายเริ่มต้นที่วัยแรกรุ่น ระยะเวลาของการสร้างอสุจิทั้งสี่ระยะคือประมาณ 80 วัน ตลอดชีวิต ร่างกายของผู้ชายผลิตอสุจิจำนวนมาก – มากถึง 10 10

แม้ว่าจะมีไข่จำนวนมากวางอยู่ในเอ็มบริโอตัวเมีย แต่มีเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่โตเต็มที่ ในช่วงเจริญพันธุ์ คือ เมื่อผู้หญิงสามารถคลอดบุตรได้ ในที่สุดไข่ก็จะเกิดขึ้นประมาณ 400 ฟอง

การพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ (การสร้างไข่และการสร้างอสุจิ) จะเป็นตัวกำหนดสุขภาพของคนรุ่นอนาคต การสูบบุหรี่ การบริโภคเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ และยาเสพติด อาจส่งผลต่อการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์อย่างถาวร ซึ่งต่อมาจะนำไปสู่ภาวะมีบุตรยากหรือการเกิดของเด็กที่มีความผิดปกติทางพันธุกรรมหรือพิการแต่กำเนิด

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์ชายและหญิงเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของพวกเขา - การใช้การสืบพันธุ์แบบกำเนิด เป็นลักษณะของตัวแทนทั้งพืชและสัตว์ คุณสมบัติทางโครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์จะกล่าวถึงในบทความของเรา

Gametes: ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่

เซลล์พิเศษที่ดำเนินกระบวนการนี้เรียกว่าเซลล์สืบพันธุ์ เซลล์สืบพันธุ์ชายและหญิง - อสุจิและไข่ - มีโครโมโซมชุดเดียว โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์นี้ให้จีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพวกมันรวมเข้าด้วยกัน มันเป็นซ้ำหรือสองเท่า ดังนั้นร่างกายจึงได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมครึ่งหนึ่งจากแม่ และอีกครึ่งหนึ่งได้รับจากพ่อ

แม้จะมีลักษณะทั่วไป แต่โครงสร้างของสายพันธุ์ทางเพศและสัตว์ก็แตกต่างกันหลายประการ เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับสถานที่บางแห่งในการก่อตัวของพวกมันเป็นหลัก ดังนั้นในแองจิโอสเปิร์ม อสุจิจึงอยู่ในอับเรณูของเกสรตัวผู้ และไข่จะอยู่ในรังไข่ของเกสรตัวเมีย สัตว์หลายเซลล์มีอวัยวะพิเศษ - ต่อมซึ่งเกิดการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์: ไข่ - ในรังไข่และอสุจิ - ในอัณฑะ

กระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์

โครงสร้างและการพัฒนาของเซลล์สืบพันธุ์ถูกกำหนดโดยกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ - กระบวนการสร้างเซลล์ซึ่งเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ในระหว่างระยะการสืบพันธุ์ gametes หลักจะแบ่งหลายครั้งผ่านไมโทซีส ในกรณีนี้จะมีการเก็บรักษาโครโมโซมชุดคู่ไว้ ระยะนี้มีความแตกต่างในบุคคลที่มีเพศต่างกัน ดังนั้นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตัวผู้จึงเริ่มต้นตั้งแต่ช่วงเวลาที่เริ่มมีอาการและคงอยู่จนถึงวัยชรา ในเพศหญิง การแบ่งเซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิเกิดขึ้นเฉพาะในระหว่างการพัฒนาของมดลูกของทารกในครรภ์เท่านั้น และจนกว่าจะเข้าสู่วัยแรกรุ่นพวกเขาก็ยังคงอยู่เฉยๆ

ระยะการเติบโตต่อไปคือ ในช่วงเวลานี้ gametes หลักจะมีขนาดเพิ่มขึ้น และการจำลอง DNA (เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า) จะเกิดขึ้น กระบวนการที่สำคัญก็คือการเก็บสารอาหารเช่นกัน เนื่องจากจำเป็นสำหรับการแบ่งส่วนต่อๆ ไป

ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เรียกว่าระยะการเจริญเติบโต ในระหว่างกระบวนการนี้ เซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิจะแบ่งตามการแบ่งส่วนรีดิวซ์ - ไมโอซิส ผลลัพธ์ที่ได้คือเซลล์เดี่ยวสี่เซลล์ที่เกิดจากเซลล์ดิพลอยด์หลัก

การสร้างอสุจิ

อันเป็นผลมาจากการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย เช่น การสร้างอสุจิ ทำให้เกิดโครงสร้างที่เหมือนกันและสมบูรณ์สี่โครงสร้าง พวกเขามีความสามารถในการปฏิสนธิ โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศชายหรือลักษณะเฉพาะของมันนั้นอยู่ที่การเกิดขึ้นของการปรับตัวที่เฉพาะเจาะจง โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นแฟลเจลลัมซึ่งมีการเคลื่อนไหวของเซลล์สืบพันธุ์เพศชายเกิดขึ้น กระบวนการนี้เกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายของการก่อตัวซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของกระบวนการสร้างอสุจิเท่านั้น

การสร้างไข่

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงตลอดจนกระบวนการสร้าง (การกำเนิดไข่) มีลักษณะเฉพาะหลายประการ ในระหว่างไมโอซิส ไซโตพลาสซึมมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอระหว่างเซลล์ในอนาคต ในที่สุดมีเพียงเซลล์เดียวเท่านั้นที่กลายเป็นเซลล์ไข่ที่สามารถให้กำเนิดชีวิตในอนาคตได้ ส่วนที่เหลืออีกสามคนกลายเป็นร่างที่มีทิศทางและถูกทำลายด้วยผลที่ตามมา ความหมายทางชีวภาพของกระบวนการนี้คือการลดจำนวนเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงที่โตเต็มวัยที่สามารถปฏิสนธิได้ ภายใต้เงื่อนไขนี้ไข่ใบเดียวจึงสามารถรับสารอาหารตามจำนวนที่ต้องการซึ่งเป็นเงื่อนไขหลักสำหรับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตในอนาคต ผลก็คือ ในช่วงเวลาที่ผู้หญิงสามารถคลอดบุตรได้ จะมีเซลล์สืบพันธุ์เพียงประมาณ 400 เซลล์เท่านั้นที่สามารถก่อตัวได้ ในขณะที่สำหรับผู้ชายตัวเลขนี้สูงถึงหลายร้อยล้าน

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย

อสุจิเป็นเซลล์ที่มีขนาดเล็กมาก ขนาดของมันแทบจะไม่ถึงสองสามไมโครเมตร โดยธรรมชาติแล้ว ขนาดดังกล่าวจะได้รับการชดเชยตามธรรมชาติด้วยปริมาณของมัน โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์ของร่างกายชายมีลักษณะเป็นของตัวเอง

อสุจิประกอบด้วยหัว คอ และหาง แต่ละส่วนเหล่านี้ทำหน้าที่เฉพาะ หัวประกอบด้วยออร์แกเนลล์เซลล์ถาวรของยูคาริโอต - นิวเคลียส เป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในโมเลกุลดีเอ็นเอ เป็นนิวเคลียสที่รับประกันการส่งและการจัดเก็บสารพันธุกรรม องค์ประกอบที่สองของหัวอสุจิคืออะโครโซม โครงสร้างนี้เป็น Golgi complex ที่ได้รับการดัดแปลงและหลั่งเอนไซม์พิเศษที่สามารถละลายเยื่อหุ้มไข่ได้ หากไม่มีสิ่งนี้ กระบวนการปฏิสนธิก็จะเป็นไปไม่ได้ คอมีออร์แกเนลล์ไมโตคอนเดรียที่ช่วยให้หางเคลื่อนไหวได้ อสุจิส่วนนี้ประกอบด้วยเซนทริโอลด้วย ออร์แกเนลล์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของแกนหมุนระหว่างการแตกตัวของไข่ที่ปฏิสนธิ หางของอสุจินั้นถูกสร้างขึ้นโดยไมโครทูบูล ซึ่งใช้พลังงานของไมโตคอนเดรีย เพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์สืบพันธุ์ของตัวผู้จะเคลื่อนไหวได้

โครงสร้างของไข่

เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงมีขนาดใหญ่กว่าสเปิร์มมาก เส้นผ่านศูนย์กลางในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสูงถึง 0.2 มม. แต่รูปร่างเดียวกันสำหรับปลาครีบกลีบคือ 10 ซม. และสำหรับฉลามแฮร์ริ่ง - สูงถึง 23 ซม. ไข่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ต่างจากเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ พวกเขามีรูปร่างกลม พลาสซึมของเซลล์เหล่านี้มีสารอาหารจำนวนมากในรูปของไข่แดง นอกจาก DNA ซึ่งมีข้อมูลทางพันธุกรรมแล้ว นิวเคลียสยังมีกรดนิวคลีอิกอีกชนิดหนึ่ง - RNA ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิตในอนาคต ไข่แดงอาจอยู่ในไข่ไม่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่นใน lancelet จะตั้งอยู่ตรงกลาง แต่ในปลานั้นครอบครองพื้นที่เกือบทั้งหมดโดยเปลี่ยนนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมไปที่ขั้วใดขั้วหนึ่งของเซลล์ ภายนอกไข่ได้รับการปกป้องอย่างน่าเชื่อถือด้วยเยื่อ: ไวเทลลีน แบบใส และด้านนอก พวกมันคือพวกมันที่ต้องละลายโดยอะโครโซมของหัวอสุจิเพื่อดำเนินกระบวนการปฏิสนธิ

ประเภทของการปฏิสนธิ

โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์สืบพันธุ์เป็นตัวกำหนดกระบวนการปฏิสนธิ - การรวมกันของเซลล์สืบพันธุ์ จากกระบวนการนี้ สารพันธุกรรมของ gametes จะรวมกันเป็นนิวเคลียสเดียวและเกิดไซโกตขึ้น เป็นเซลล์แรกของสิ่งมีชีวิตใหม่

ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของกระบวนการนี้ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างภายนอก (ภายนอก) และ ประเภทแรกดำเนินการนอกร่างกายของบุคคลหญิง. สิ่งนี้มักเกิดขึ้นในแหล่งอาศัยทางน้ำ ตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตที่มีการปฏิสนธิภายนอกเกิดขึ้นเป็นตัวแทนของปลาจำพวกหนึ่ง ตัวเมียจะวางไข่ในน้ำ โดยตัวผู้จะให้น้ำอสุจิแก่พวกมัน จำนวนไข่ของสัตว์เหล่านี้มีจำนวนถึงหลายพันฟองซึ่งมีเพียงไม่กี่คนที่รอดชีวิตและเติบโตได้ ส่วนใหญ่จะถูกสัตว์น้ำกินเป็นอาหาร แต่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิดมีลักษณะเฉพาะคือการปฏิสนธิภายใน ซึ่งเกิดขึ้นภายในร่างกายของตัวเมียโดยได้รับความช่วยเหลือจากผู้ชายที่เชี่ยวชาญ ในขณะเดียวกันจำนวนไข่ที่พร้อมสำหรับการปฏิสนธิก็มีน้อย

โครงสร้างของเซลล์เพศชาย เพศหญิง และระบบสืบพันธุ์ของพืชมีความแตกต่างจากสัตว์อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นกระบวนการของ gamete fusion จึงแตกต่างกัน เซลล์สืบพันธุ์ของพืชเพศชายไม่มีหางและไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ ดังนั้นการปฏิสนธิจึงนำหน้าด้วยการผสมเกสร เป็นกระบวนการถ่ายโอนละอองเรณูจากอับเรณูของเกสรตัวผู้ไปยังมลทินของเกสรตัวเมีย มันเกิดขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของลม แมลง หรือมนุษย์ เมื่อพบว่าตัวเองอยู่บนรอยตีนกาของเกสรตัวเมีย อสุจิจะลงมาตามท่อจมูกไปยังส่วนล่างที่ขยายออกไปซึ่งก็คือรังไข่ ไข่ก็ตั้งอยู่ตรงนั้น เมื่อเซลล์สืบพันธุ์หลอมรวม จะเกิดตัวอ่อนของเมล็ดขึ้นมา

แนวคิดเรื่องการแบ่งส่วน

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์ โดยเฉพาะเซลล์สืบพันธุ์ของเพศหญิง ทำให้มีรูปแบบการสืบพันธุ์ที่ผิดปกติรูปแบบหนึ่งเกิดขึ้นได้ มันถูกเรียกว่าการแบ่งส่วน สาระสำคัญทางชีวภาพอยู่ที่การพัฒนาสิ่งมีชีวิตที่โตเต็มวัยจากไข่ที่ไม่ได้รับการผสมพันธุ์ กระบวนการนี้สังเกตได้ในวงจรชีวิตของสัตว์จำพวกครัสเตเชียน Daphnia ซึ่งเป็นช่วงที่การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและการแบ่งส่วนพันธุกรรมสลับกัน เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงมีสารอาหารเพียงพอที่จะทำให้เกิดชีวิตใหม่ อย่างไรก็ตามในระหว่างการสร้าง Parthenogenesis ข้อมูลทางพันธุกรรมใหม่จะไม่เกิดขึ้นซึ่งหมายความว่าการเกิดขึ้นของลักษณะใหม่ก็เป็นไปไม่ได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีความสำคัญทางชีวภาพที่สำคัญ เนื่องจากทำให้กระบวนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นไปได้แม้ว่าจะไม่มีเพศตรงข้ามก็ตาม

ระยะของรอบประจำเดือน

ในร่างกายของผู้หญิงเซลล์เพศไม่พร้อมสำหรับการปฏิสนธิเสมอไป แต่ในบางช่วงเวลาเท่านั้น ในระหว่างกระบวนการทางสรีรวิทยานี้การเปลี่ยนแปลงตามวัฏจักรและตามธรรมชาติในการทำงานของระบบสืบพันธุ์จะเกิดขึ้นในร่างกาย กระบวนการนี้ควบคุมโดยระบบร่างกาย ระยะเวลาของวงจรนี้คือ 21-36 วัน โดยเฉลี่ย 28 วัน ระยะนี้สามารถแบ่งออกเป็นสามระยะ ในช่วงแรก (มีประจำเดือน) ซึ่งกินเวลาประมาณ 5 วันแรก เยื่อบุมดลูกจะถูกปฏิเสธ นี้จะมาพร้อมกับการแตกของหลอดเลือดขนาดเล็ก ในวันที่ 6-14 ภายใต้อิทธิพลของต่อมใต้สมองรูขุมขนจะถูกปล่อยออกมาซึ่งไข่จะสุก เยื่อเมือกของมดลูกเริ่มฟื้นตัวในช่วงเวลานี้ นี่คือสาระสำคัญของระยะหลังมีประจำเดือน ตั้งแต่วันที่ 15 ถึงวันที่ 28 การก่อตัวของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันไขมัน - Corpus luteum - เกิดขึ้น ทำหน้าที่เป็นต่อมไร้ท่อชั่วคราวซึ่งผลิตฮอร์โมนที่ชะลอการเจริญเติบโตของรูขุมขน ในช่วงวันที่ 17 ถึงวันที่ 21 ความน่าจะเป็นของการปฏิสนธิจะสูงที่สุด หากไม่เกิดขึ้น เซลล์สืบพันธุ์จะถูกทำลายและเยื่อเมือกจะลอกออกอีกครั้ง

การตกไข่คืออะไร

ในวันที่ 14 ของรอบเดือน โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ไข่จะทำให้เยื่อหุ้มฟอลลิคูลาร์แตกและปล่อยให้รังไข่เข้าไปในท่อนำไข่ ที่นั่นความสุกของมันสิ้นสุดลง กระบวนการนี้เรียกว่าการตกไข่ นี่เป็นช่วงเวลาสำคัญมากที่มดลูกสามารถรับไข่ที่ปฏิสนธิได้

ชุดโครโมโซมของเซลล์สืบพันธุ์

ไข่และสเปิร์มมีข้อมูลทางพันธุกรรมชุดเดียว ตัวอย่างเช่น ในมนุษย์ เซลล์เพศมี 23 โครโมโซม และไซโกตมี 46 โครโมโซม เมื่อเซลล์สืบพันธุ์รวมตัวกัน ร่างกายจะได้รับยีนครึ่งหนึ่งจากแม่ และส่วนที่สองจากพ่อ สิ่งนี้ใช้กับเพศด้วย ในบรรดาโครโมโซมนั้นมีออโตโซมและโครโมโซมเพศหนึ่งคู่ ถูกกำหนดด้วยตัวอักษรละติน ในมนุษย์ เซลล์เพศหญิงมีโครโมโซมเพศที่เหมือนกัน 2 โครโมโซม ในขณะที่เซลล์เพศชายมีโครโมโซมต่างกัน เซลล์เพศมีอย่างใดอย่างหนึ่ง ดังนั้นเพศของทารกในครรภ์จึงขึ้นอยู่กับร่างกายของผู้ชายและประเภทของโครโมโซมที่อสุจิมีอยู่

หน้าที่ของเซลล์สืบพันธุ์

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงเช่นเดียวกับเซลล์เพศชายนั้นเชื่อมโยงกับหน้าที่ที่พวกมันทำ เป็นส่วนหนึ่งของระบบสืบพันธุ์พวกมันทำหน้าที่ของการสืบพันธุ์แบบกำเนิด แตกต่างจากการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศซึ่งรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตไว้ การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสร้างลักษณะใหม่ นี่เป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเกิดขึ้นของการปรับตัวและการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด