Половые клетки человека, цитогенетическая характеристика и качественные отличия от соматических клеток.

 

Гаметы - это половые клетки: яйцеклетки (женские гаметы) и сперматозоиды (мужские гаметы), которые обеспечивают передачу наследственной информации от родителей к потомкам. Гаметы представляют собой высокодифференцированные клетки.

 

Яйцеклетка — крупная неподвижная клетка, обладающая запасом питательных веществ. Размеры женской яйцеклетки составляют 150—170 мкм (гораздо больше мужских сперматозоидов, размер которых 50—70 мкм). Яйцеклетка имеет оболочки, которые выполняют защитные функции, препятствуют проникновению в яйцеклетку более одного сперматозоида, способствуют имплантации зародыша в стенку матки и определяют первичную форму зародыша. Яйцеклетка обычно имеет шарообразную или слегка вытянутую форму, содержит набор тех типичных органелл, что и любая клетка. Как и другие клетки, яйцеклетка отграничена плазматической мембраной, но снаружи она окружена блестящей оболочкой, состоящей из мукополисахаридов (получила свое название за оптические свойства). Блестящая оболочка покрыта лучистым венцом, или фолликулярной оболочкой, которая представляет собой микроворсинки фолликулярных клеток. Она играет защитную роль, питает яйцеклетку. Яйцеклетка лишена аппарата активного движения.

 

Сперматозоид – это мужская половая клетка (гамета). Он обладает способностью к движению. Размеры сперматозоида микроскопические: длина этой клетки у человека составляет 50–70 мкм.

Сперматозоид имеет головку, шейку, промежуточный отдел и хвост в виде жгутика. Почти вся головка заполнена ядром, которое несет наследственный материал в виде хроматина. На переднем конце головки (на ее вершине) располагается акросома, которая представляет собой видоизмененный комплекс Гольджи. Здесь происходит образование гиалуронидазы – фермента, который способен расщеплять мукополисахариды оболочек яйцеклетки. В шейке сперматозоида расположена митохондрия, которая имеет спиральное строение. Она необходима для выработки энергии, которая тратится на активные движения сперматозоида по направлению к яйцеклетке. Оболочка сперматозоида имеет специфические рецепторы, которые узнают химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Поэтому сперматозоиды человека способны к направленному движению по направлению к яйцеклетке (это называется положительным хемотаксисом).

 

Основные отличия половых клеток от соматических:

1. Сперматозоиды и яйцеклетки имеют гаплоидный набор хромосом, а не диплоидный, как это свойственно соматическим клеткам.

2. Для половых клеток характерно сложное, стадийное развитие; при этом имеет место особый способ деления – мейоз.

3. Половые клетки тотипотентны, т. е. они сохраняют способность фор­мировать любые (все) органы и ткани организма. Если из соматической клетки может образоваться лишь такая же дочерняя клетка, то из половых клеток формируется целый новый организм.

4. У половых клеток по сравнению с соматическими резко изменено ядерно-плазменное отношение: у яйцеклеток оно снижено благодаря увеличенному объему цитоплазмы, в которой размещен питательный материал (желток) для развития зародыша, а у сперматозоидов благодаря малому количеству цитоплазмы ядерно-цитоплазматическое отношение высокое. Это находится в соответствии с главной функциональной задачей мужской гаметы — транспортировкой наследственного материала к яйцеклетке.

5. Яйцеклетки и сперматозоиды представляют собой высокоорганизованные клетки, обладающие многими специальными, выработанными в процессе эволюции приспособлениями для выполнения специфических функций (жгутик, оболочки яйцеклеток); – ♂ имеет акросому (для проникновения через оболочки ♀) и мощный двигательный аппарат – хвостик; – ♀ яйцеклетка имеет желток (запас питательных веществ и строительных материалов) и оболочки (I, II, а у некоторых видов и III).

6. Сперматозоиды неспособны развиваться и доходить до итогового этапа в жизни клетки — митоза. Яйцеклетки также не могут делиться без влияния особых факторов: если не произойдет оплодотворение или если они не будут активированы к развитию партеногенетическими агентами.

 

75. Оплодотворение. Партеногенез. Особенности репродукции человека.

 

Оплодотворение – это процесс слияния двух(мужской и женской) гамет. Осуществляется процесс в маточной трубе женщины. Разделяется на 2 этапа:
1) Дистантный этап - попадание яйцеклетки в маточную трубу благодаря перистальтическим сокращениям ее мышечной оболочки; модификация плазмолеммы сперматозоида, которая предохраняет его от разрушения в половых путях женщины. В результате контакта сперматозоида с секретом маточной труб происходит его капацитация(активация)- повышение подвижности. Также в это время сперматозоиды выделяют андрогомоны, а яйцеклетка – гоногомоны (наличие положительного хемотаксиса).
2) Контактный этап - происходит акросомальная реакция, когда ферменты акросомы сперматозоида разрушают межфолликулярные контакты зернистой зоны яйцеклетки (денудация яйцеклетки). В месте дефекта проходит один сперматозоид(его шейка и головка). После начинается кортикальная реакция – выброс кортикальных гранул за границы овоцита, образование оболочки оплодотворения, непроницаемой для других сперматозоидов(обеспечение моноспермности). Дальше идет слияние мужского и женского пронуклеусов и образование зиготы.
После оплодотворения следуют этапы дробления, имплантации и все дальнейшие фазы развития эмбриона.

Партеногенез - так называемое «девственное размножение», одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослом организме без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не предусматривает слияния мужских и женских гамет, партеногенез всё же считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки.
В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены (всегда или периодически) только самками, одно из главных биологических преимуществ партеногенеза заключается в ускорении темпа размножения вида, так как все особи подобных видов способны оставить потомство. Такой способ размножения встречается у некоторых животных, хотя чаще среди относительно примитивных организмов.
В тех случаях, когда из оплодотворённых яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворённых — самцы, партеногенез способствует регулированию численного соотношения полов (например, у пчёл). Партеногенез следует относить к половому размножению и следует отличать от бесполого размножения, которое осуществляется при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т. п.)
Существует несколько классификаций партеногенеза, одна из них:
1)Облигатный — когда он является единственным способом размножения
2)Циклический — партеногенез закономерно чередуется с другими способами размножения в жизненном цикле (например, у дафний и коловраток).
3)Факультативный — встречающийся в виде исключения или запасного способа размножения у форм, в норме двуполых.
Партеногенез является распространенным среди некоторых членистоногих(тли), насекомых(муравьи, пчелы), позвоночных(ящерицы), растений(имеет специфическое название – апомиксис).
Особенности репродукции человека:
Способность к репродукции становится возможной с наступлением половой зрелости, признаками которой являются первые менструации у девочек (с 12-15 лет) и поллюции у мальчиков (с 16-18 лет).
Репродуктивная способность у женщин сохраняется до 40-45 лет, у мужчин – до старости. Продуцирование гамет у человека в отличие от большинства животных не связано с сезонами года(происходит в 4 периода: размножение – митоз; рост; созревание – мейоз 1 и мейоз 2; формирование). С момента полового созревания яичник женщины периодически (один раз в лунный месяц) выделяет обычно одну яйцеклетку, созревающую из овоцитов, заложенных на ранних стадиях эмбриогенеза. За весь репродуктивный период у женщины образуется около 400 яйцеклеток. Чем старше женщина, тем больший отрезок времени разделяет мейоз I и мейоз II и тем выше вероятность нарушения нормального формирования яйцеклетки. Поэтому у женщин с возрастом повышается вероятность рождения детей с генетическими дефектами, особенно связанными с нерасхождением хромосом.

Зрелый семенник мужчины непрерывно в течение всей жизни вырабатывает огромное количество сперматозоидов. Постоянное образование сперматозоидов практически не изменяет межмейотический отрезок времени. Однако способствует накоплению генных мутаций, в результате чего возраст отцов не влияет на частоту рождения детей с хромосомными болезнями, но способствует увеличению у потомства наследственной патологии, обусловленной генными мутациями.