Черты отличия гамет от соматических клеток.

· Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом, формула ядра: nc, следовательно, обеспечивает в зиготе характерное воспроизведение характерное для данного вида диплоидный набор хромосом.

У человека: nc(23х) + nc(23х)= 2n2c(46х)

· Гамета имеет определённое ядерноцитоплазматическое соотношение объемов, не типичное для соматических клеток. У яйцеклеток объём ядра меньше чем цитоплазмы, у сперматозоидов объём ядра больше объёма цитоплазмы, так как основная функция – транспортировка наследственного материала к яйцеклетке.

· В половых клетках уровень обмена вещества близкий к амибиозу.

· Сперматозоиды не способны к митозу, у яйцеклеток эта способность восстанавливается при оплодотворении.

У животных половая клетка находиться в половых железах, в яичниках - у самок, в семенниках - у самцов. У растений в специальных половых органах: яйцеклетки в архегониях, сперматозоиды – в антеридиях.

Эволюция половых клеток.

Сначала они не отличались друг от друга, были подвижны, одного размера. Затем произошло увеличение размеров яйцеклетки и сохранение подвижности мужских половых клеток. В дальнейшем яйцеклетка теряет подвижность, увеличивается, её цитоплазма насыщается питательными веществами.

Изогамия — слияние 2-х одинаковых половых клеток;

Гетерогамия — одна клетка подвижна, но большая;

Оогамия — женская половая клетка сливается со сперматозоидом.

Гаметогенез - процесс образования половых клеток гамет.

Включает: Сперматогенез и Оогенез.

Сперматогенез.

Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток – сперматозоидов.

У животных происходит в мужских половых железах – семенниках – состоят из многочисленных канальцев, на поперечном срезе видно, что в каналах имеется несколько слоев клеток. Они представляют собой последовательные стадии развития сперматозоидов.

Начинается с момента заложения половых желез.

Идет в 4 стадии:

1. Размножение
2. Рост
3. Деление и созревание
4. Формирование

Характеристика периодов:

1. Размножение – клетки вступают в сперматогенез – сперматогониями – он составляет наружный слой канальца семенника. Большие клетки, имеют большое ядро, и значительное количество цитоплазмы. Формула ядра 2n2c, способ деление митозом многократно. Период интенсивного деления. После наступления половой зрелости часть сперматогенов продолжает митотически делятся, и образовывается такие клетки, часть переходит на следующую зону – зону роста, расположенную ближе к просвету канальца.
2. Рост - период соответственный синтетическому периоду интерфазы. Главное событие: редупликация ДНК, форма ядра стала 2n4с, происходит увеличение размеров клеток, за счет увеличение количества цитоплазмы сперматогены превращаются в сперматоциты Ι порядка.
3. Деление и созревание. Происходит 2 последовательных деления мейоза – редукционное и эквационное. В результате первого мейотического деления из сперматоцитов Ι подряда образуется сперматоциты ΙΙ подряда (n2с), после этого наступает интеркинез и сразу второе деление, в результате которого из сперматоцитов ΙΙ подряда образуется 4 гаплоидные клетки – сперматиды с формулой ядра nc, имеют одинаковую форму небольшого размера. Несмотря на то, что они гаплоидны, они не могу участвовать в оплодотворении, т.к. не имеет частей и форм сперматозоида.
4. Формирование. Сперматиды перемещаются в зону ближайшему к просвету канальцев, где они подвергаются ряду сложных образований (изменение размера, появление жгутика, центриолей, акросомного аппарата и т.д.) в результате которого формируется 4 гаплоидных сперматозоида, способных к оплодотворению.

Результат: образование 4 половозрелых сперматозоидов.

У большинства диких животных этот процесс происходит в определенный период года. У человека и домашних животных практически весь год, в течение всей жизни.

Строение и функции сперматозоидов.

Сперматозоиды разных видов разнообразны по форме, количество жгутиков, размеров, но они имеют все общее строение. Состоят из 3 частей: головка, шейка, жгутик.

Головка – ядро окружено незначительным количеством цитоплазмы, в передней части содержится акросомный аппарат – видоизмененный АГ. Акросома у некоторых видов животных входит в состав акросомного аппарата, преобразуется при контакте с яйцеклеткой в длинную нить. Акросомный аппарат обеспечивает проникновения ядра сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки, путем растворения ее ядерной оболочки специальными ферментами.

В месте перехода головки в среднюю часть располагается переход (шейка), состоящий из 2 центриолей – дистальной и проксимальной, а также митохондриальной нити (совокупность митохондрий), проксимальная нить во время оплодотворения проникает в яйцеклетку и формирует веретено деления, дистальная нить связана с жгутиком.

Хвостик (жгутик) – аппарат движения. Состоит из осевого цилиндра окруженного цитоплазмой, система, образованная микротрубочками (9+2), аппарат движения сперматозоида в семенной жидкости. Мужские гаметы развивают скорость 5 см/час, размеры микроскопичны (самый большой у тритона 500 нм, у человека 50-70нм.

Овогенез.

Овогенез - процесс образования женских половых клеток.

У животных образуется в женских половых железах – яичниках. Предшественники яйцеклетки у млекопитающих закладываются в желчном мешке, а затем мигрируют в область половых желез.

Всего 3 периода образования:

1. размножение
2. рост
3. деление и созревание

В отличие от сперматогенеза, период формирование отсутствует, т.к. деление и созревание заканчивается оплодотворением.

У млекопитающих различий и рост происходит в фолликулах. Зрелые фолликулы заполнены жидкостью с яйцеклеткой. Во время овогенеза стенка лопается, яйцеклетка выходит в брюшную полость, а оттуда в трубы яйцевода. Период деления и созревания происходит в маточных трубах (также как и оплодотворение), в отличие от сперматогенеза, который происходит только после достижения половой зрелости (у позвоночных). Процесс образования яйцеклетки начинается еще в раннем эмбриональном периоде (2-5 месяц).

Характеристика периодов:

1. Размножение - начинается с момента заложения яичника и заканчивается у млекопитающих еще до рождения. Суть: из первичных овогенных клеток (2n2с) путем митоза образуется оогонии (2n2с) - клетки с относительно крупным ядром и незначительным количеством цитоплазмы. Часть оогоний продолжает деление, а часть переходит в период роста(11-12 лет).

2. Рост — с наступлением половой зрелости, часть ооген увеличивается в размерах, в них накапливается желток, жир, пигменты. Рост также ответствует S периоду интерфазы. Из ооген образуются ооциты 1 порядка(2n4с).

3. Деление и созревание: идет в два последовательных этапа мейоза.

Первое мейотическое деление редукционное – длительная профаза 1. С периодами «малого и большого» роста. В период «малого» хромосомы приобретает структуру «ламповых щеток» в результате политомии, начинается копирование отдельных генов, усиленный синтез иРНК, тРНК, белков, ферментов, витаминов, митохондрий. В результате первого мейотического деления образуется 2 клетки, одна из которых овоцит 2 подряда. В период большого роста происходит накопление экзогенного желтка, вырабатываемого печенью. Далее на стадии диагенеза деление прекращается (блок 1). Далее в период полового созревания под действием половых гормонов, в результате первого мейотического деления из овоцита 1 порядка образуется 2 клетки – овоцит 2 порядка и первого полярное тельце. В ходе мейоза происходит неразмерное распределение цитоплазмы. После короткой интерфазы (без редупликации ДНК) начинается второе деление, которое блокируется на стадии метафазы 2 - блок 2. И заканчивается только после того, как овотида встретится со сперматозоидом и произойдет оплодотворение. Втрое полярное тельце делится на два полярных тельца. Из яичника выходит не яйцеклетка, а яйцо (овотида). Лишь после оплодотворения овотида становится яйцеклеткой.

Биологическое значение редукции полярных телец: неравномерное деление цитоплазмы между овоцитом и полярным тельцем обеспечивает овоцит дополнительным источником запасных питательных веществ, необходимых для развития зародыша.