50. Статеві клітини. Сперматогенез. Овогенез. Запліднення. Онтогенез.

Чоловічі гамети – сперматозоїди – розвиваються і дозрівають у чоловічих статевих залозах – сім’яниках. Місце утворення – сім’яні канальці. Сперматозоїди після досягнення чоловіком статевої зрілості утворюються практично протягом усього життя.

1989 р. американські вчені встановили, що сперма чоловіка поновлюється кожні 6 тижнів, тому вона однаково повноцінна і у 86-річного старого і у 17-річного юнака.

Сперматозоїди вперше було відкрито А. Левенгуком 1677 р.

Морфологічна організація сперматозоїда досить складна. Розглянемо його будову.

1. Головка вкрита тонким шаром цитоплазми (чохликом). Діаметр головки 1,5 – 2 мкм. У головці містяться ядро й акросома. Ядро має гаплоїдну кількість хромосом (у людини 23 хромосоми). Акросома забезпечує контакт сперматозоїда з яйцеклітиною.

2. Шийка складається з двох центріолей і мітохондріальної спіралі, яка охоплює шийку. У шийці міститься цитоплазма й АТФ. Під час запліднення мітохондрії сперматозоїда не потрапляють до яйцеклітини, вони забезпечують лише рух сперматозоїда.

3. Хвостик завдовжки приблизно 60 мкм має тонкі волокна, що вкриті цитоплазматичним циліндром, завдяки волокнам сперматозоїд рухається. У центрі хвостика – осьова нитка. Швидкість руху сперматозоїда досить велика – 2 мм/хв, приблизно 7,5 см/год. Завдяки руху і властивостям слизу, що міститься в шийці матки, сперматозоїд за кілька хвилин потрапляє до порожнини матки. На рухливість сперматозоїдів впливають хімічні чинники, слабко лужний секрет шийки матки створює сприятливі умови для їхнього пересування.

Сперматогенез – формування чоловічих статевих (генеративних) клітин – гамет – має чотири періоди: розмноження, ріст, дозрівання і формування.

1. Період розмноження. Відбувається у зоні розмноження сім’яників на периферії сім’яних канальців. Вони диплоїдні – містять 46 хромосом і розмножуються шляхом мітозу.

2. Період росту відбувається в зоні росту сім’яних канальців, яка розташована під зоною розмноження. Клітини на цій стадії називаються сперматоцитами першого порядку. Вони ростуть і стають значно більшими за сперматогонії.

3. Період дозрівання. Сперматоцити першого порядку також диплоїдні. В цій зоні, яка розташована ще ближче до центру, і відбувається мейоз.

4. Період формування. Під час цієї стадії перетворюється лише форма клітин. Сперматиди розташовуються ближче до центру сім’яного канальця і поступово перетворюються на зрілі сперматозоїди, здатні самостійно рухатися. Таким чином, з однієї диплоїдної клітини – сперматоциту першого порядку – утворюється чотири гаплоїдні клітини – сперматиди, які перетворюються на чотири зрілі сперматозоїди.

Овогенез – процес розвитку і дозрівання жіночих статевих клітин. Виділяють три періоди цього процесу: розмноження, ріст і дозрівання. Відбувається аналогічно до сперматогенезу, але має деякі особливості.

І період розмноження відбувається в яєчниках жінки протягом внутрішньоутробного розвитку і в перші місяці постнатального життя. Клітини в цій стадії розвитку називають овогоніями (від лат. ovum – яйце). Вони диплоїдні, розмножуються шляхом мітозу (2n = 46).

II період росту – овогонія росте, збільшується в об’ємі, в її цитоплазмі накопичуються трофічні включення (жовток), поступово збільшується активність процесів обміну й овогонія перетворюється на овоцит першого порядку. Він також диплоїдний (2n = 46).

III період дозрівання – овоцит першого порядку, вступаючи в період дозрівання, зазнає два послідовних поділи (редукційний та екваційний).

У період І (редукційного) поділу утворюються дві різні за розмірами гаплоїдні клітини: велика – овоцит другого порядку, він гаплоїдний (n = 23), і дрібна – перше напрямне тільце, також гаплоїдне (n = 23). Унаслідок II поділу з овоциту другого порядку утворюються також дві не рівні за розмірами клітини: велика – зріла яйцеклітина (містить гаплоїдне число (кількість хромосом n = 23); дрібна – друге напрямне тільце (також гаплоїдне). Перше напрямне тільце також поділяється шляхом мітозу на дві гаплоїдні клітини.

Таким чином, з одного диплоїдного овоцита першого порядку утворюються чотири гаплоїдні клітини, і лише одна з них є зрілою яйцеклітиною. Три інші (напрямні тільця) руйнуються і фагоцитуються лейкоцитами в яєчнику.

Уся генетична інформація міститься в хромосомах статевих клітин і складає геном.

Запліднення – це процес злиття чоловічої репродуктивної клітини (сперматозоїд) з жіночою (яйцеклітиною), що приводить до формування зиготи і подальшого її розвитку в організм.

Кожна гамета має одинарний (гаплоїдний) набір хромосом. Під час з’єднання ядер цих клітин у зиготі поновлюється диплоїдний набір хромосом. Зустріч сперматозоїда і яйцеклітини визначає абсолютно випадкове поєднання ознак.

Після дозрівання фолікул лопається і з нього виходить незріла яйцеклітина. Це явище називається овуляцією. Клітина потрапляє в черевну порожнину, звідти в маткову трубу. Час, коли яйцеклітина може запліднитися, нетривалий, і якщо в цей період вона не зустріне сперматозоїд, то через кілька годин гине.

Зустріч яйцеклітини зі сперматозоїдом відбувається в матковій трубі, після чого вона перебуває там приблизно 4 – 5 діб, рухаючись до матки. На 6-ту добу після запліднення зародок уже прикріплюється до стінки матки, де продовжується його розвиток.

В яйцеклітину зазвичай проникає лише один сперматозоїд. Це забезпечується тим, що коли сперматозоїд розчиняє мембрану жіночої гамети, вона миттєво реагує утворенням щільної оболонки запліднення, перешкоджаючи таким чином проникненню інших сперматозоїдів. Через кілька годин після запліднення яйцеклітина починає ділитися шляхом мітозу, утворюючи новий організм. На І стадії розвитку зародка (бластули) може відбуватися відокремлення бластомерів один від одного, що приводить до розвитку монозиготних (однояйцевих) близнят, генотипи яких однакові. У процесі запліднення поновлюється диплоїдний набір хромосом (постійний для кожного виду живих організмів). Отже, організм, який розвивається із зиготи, несе половину інформації від матері і половину від батька. Випадкове злиття генетично унікальних гамет утворює генетично унікальну зиготу, з якої розвивається генетично унікальний організм.

Онтогене́з  — індивідуальний розвиток організму з моменту утворення зиготи до природної смерті.

У багатоклітинних тварин у складі онтогенезу прийнято розрізняти фази ембріонального (під покровом яйцевих оболонок) і постембріонального (за межами яйця) розвитку, а у живонародних тварин — пренатальний (до народження) і постнатальний (після народження) онтогенез.

У багатоклітинних рослин до ембріонального розвитку відносять процеси, які відбуваються в зародковому мішку насіннєвих рослин.