Половое размножение Строение половых клеток

Половое размножение характеризуется наличием полового про­цесса, при котором происходит слияние гаплоидных половых кле­ток (гамет), образовавшихся в результате мейоза. Следствием это­го является неповторимость каждой особи в любой популяции, размножающейся половым путем Некоторые одноклеточные и многоклеточные организмы мо­гут размножаться бесполым путем. Другие организмы, чтобы не погибнуть, периодически осуществляют половой процесс.

У высших животных при половом размножении, сопровожда­ющемся оплодотворением, осуществляется не только передача наследственной информации, но большую роль играет эндокрин­ная регуляция процессов гаметогенеза и сложные преобразова­ния. связанные с дроблением зиготы, развитием, дифференцировкой органов и тканей.

До оплодотворения происходит образование гамет. У млекопи­тающих они формируются в половых железах в результате гамето­генеза.

Гаметы — это высокодифференцированные клетки, содержа­щие наследственную информацию, необходимую для развития организма. Женские гаметы — яйцеклетки — неподвижны, имеют ядро, цитоплазму, питательный материал (желток). По содержа­нию желтка клетки могут быть алецитальными, изолецитальными, телолецитальными, центролецитальными

Алецитальные яйцеклетки содержат очень мало желтка. Они характерны для плацентарных млекопитающих и для человека.

Изолецитальные яйцеклетки мелкие, с небольшим количеством равномерно распределенного желтка. Такие яйцеклетки свойствен­ны хордовым, двустворчатым и брюхоногим моллюскам.

Телолецитальные яйцеклетки могут быть с умеренным или с большим содержанием желтка. Яйцеклетки рыб и земноводных имеют умеренное содержание желтка. Он находится на одном из полюсов, названном вегетативным. Полюс, не содержащий желт­ка, называется анимальным.

Пресмыкающиеся, птицы имеют телолецитальные яйцеклетки с очень большим содержанием желтка. На анимальном полюсе находится зародышевый диск с ядром и цитоплазмой без желтка. На вегетативном полюсе желтка много.

В центролецитальных яйцеклетках желток находится вокруг ядра. По пе­риферии клетки расположена свобод­ная от желтка цитоплазма. Такие яйцек­летки характерны для членистоногих.

Мужские половые клетки — сперма­тозоиды — очень мелкие, они способ­ны двигаться. Сперматозоиды млекопи­тающих имеют головку, шейку и хвост. Головка содержит ядро и не­много цитоплазмы. На переднем конце головки находится акросома (видоиз­мененный комплекс Гольджи), содер­жащая ферменты для растворения обо­лочки яйцеклетки при оплодотворении. В шейке есть центриоли и митохондрии. От шейки отрастает хвост, представля­ющий собой жгутик, необходимый для передвижения.

Гаметогенез

Процесс образования половых клеток называется гаметогене- зом. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза, яй­цеклетки — овогенеза.

Клетки зачаткового эпителия половых желез последовательно делятся путем митоза и мейоза. Образующиеся гаметы имеют гапло­идный набор хромосом и содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма.

Сперматогенез. Этот процесс происходит в стенках извитых ка­нальцев семенника. Сперматогенез подразделяется на четыре пе­риода .

Из первичных половых клеток, мигрирующих в семенники на ранней стадии эмбрионального развития, развиваются сперматогонии. Когда животное достигает половой зрелости, сперматогонии начинают быстро размножаться, причем часть из их потом­ства сохраняет способность к непрерывным неограниченным делениям (сперматогонии типа стволовых клеток), а другая часть (сперматоциты первого порядка) после ограниченного числа по­следовательных митозов приступает к мейозу, превращаясь в спер­матоциты второго порядка. После завершения второго деления мейоза сперматоциты второго порядка превращаются в гаплоидные сперматиды, которые дифференцируются в зрелые сперматозои­ды. Сперматогенез отличается от овогенеза по нескольким при­знакам:

1. после полового созревания в процесс мейоза непрерывно вступают новые клетки;

2. из каждой приступившей к мейозу клетки образуется не одна, а четыре зрелые гаметы;

3. зрелые спермии формируются после завершения мейоза в ходе сложного процесса клеточной дифференциации.

Первый период сперматогенеза — размножение. Наружный слой клеток стенок канальцев семенника содержит диплоидный набор хромосом. Клетки делятся путем митоза, число их увеличивается, образуются незрелые половые клетки — сперматогонии — округ­лой формы с крупным ядром. Они перемещаются в зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Второй период — это период роста. Клетки увеличиваются в размерах и с этого момента называются сперматоцитами первого порядка. Третий период — созревание. С наступлением половой зрелости сперматоциты по­степенно делятся путем мейоза. В этом периоде происходят два мейотических деления. Каждый сперматоцит первого порядка в результате первого мейотического деления образует два сперматоцита второго порядка с гаплоидным набором хромосом. После второго мейотического деления возникают еще по две спермати­ды. Это овальные клетки небольших размеров. В четвертом пери­оде — формирования — сперматиды перемещаются ближе к про­свету канальца. Из сперматид формируются сперматозоиды опре­деленного строения, способные к передвижению. Хвосты сперма­тозоидов направлены в просвет канальца. Таким образом, из од­ного сперматогония формируются четыре зрелых сперматозоида, которые выходят в просвет семенного канальца.

Овогенез. Процесс развития яйцеклеток, во время которого клетки яичника — овогонии — превращаются в яйцеклетки, на­зывается овогенезом .

Из первичных половых клеток, мигрирующих в яичник на ран­ней стадии эмбриогенеза, развиваются овогонии. После серии митотических делений овогонии приступают к первому делению мейоза, и на этой стадии их называют уже овоцитами первого порядка.

У млекопитающих овоциты первого порядка формируются очень рано и остаются на стадии профазы I (у человека это происходит между 3-м и 8-м месяцами эмбрионального развития) до тех пор, пока самка не достигнет половой зрело­сти. После этого под влиянием гормонов периодически созревает небольшое чис­ло овоцитов, которые завершают первое деление мейоза и превращаются в овоциты второго порядка; после­дние претерпевают второе деление мей­оза и становятся зрелыми яйцеклетками. Стадия, на которой яйцеклетка выходит из яичника и оплодотворяется, у разных животных различна. У большинства по­звоночных созревание овоцитов приос­танавливается на стадии метафазы II, и овоцит второго порядка завершает мейоз лишь после оплодотворения. Все по­лярные тельца в конечном счёте дегене­рируют. Однако у большинства животных, в том числе и у млекопитающих, поляр­ные тельца остаются внутри яйцевой обо­лочки, а у некоторых видов первое по­лярное тельце успевает до дегенерации претерпеть одно деление.

Овогенез подразделяется на три пери­ода: размножение, рост и созревание. Пе­риод размножения заканчивается до рож­дения девочки. Клетки зачаткового эпи­телия делятся путем митоза, и образуют­ся овогонии. В периоде роста образуются овоциты первого порядка, которые до по­лового созревания остаются на стадии профазы первого мейотического деления.

Овоциты первого порядка на этой стадии могут оставаться очень долго (десятки лет). С наступлением половой зрелости каждый месяц один из овоцитов первого порядка увеличивается в размерах, ок­ружается фолликулярными клетками, обеспечивающими питание. В периоде созревания под влиянием гормонов овоцит первого по­рядка заканчивает первое мейотическое деление и образуется один овоцит второго порядка и полярное (редукционное) тельце. Вто­рое деление мейоза идет до стадии метафазы. На этой стадии ово­цит второго порядка выходит из яичника в брюшную полость, а оттуда попадает в яйцевод. Но дальнейшее созревание не про­изойдет, пока овоцит не соединится со сперматозоидом. В яйцево­дах овоцит второго порядка заканчивает второе деление мейоза и образует овотиду (крупную клетку) и второе полярное тельце. Та­ким образом, из одной овогонии образуется одна овотида и три полярных тельца. Редукционные тельца разрушаются. Период фор­мирования отсутствует. Процесс образования половых клеток ре­гулируется гормонами. Если оплодотворения не произойдет, ово­цит второго порядка погибнет и будет выведен из организма.