Как происходит гаметогенез? Функции и особенности строения половых клеток
Итак, разбираем основные этапы гаметогенеза, которые нужно знать для ЕГЭ по биологии.
Гаметогенез – это процесс формирования и созревания половых клеток (гамет).
У разных организмов этот процесс протекает по-разному. Например, у многоклеточных водорослей, многих видов грибов, у высших споровых растений гаметогенез происходит в специальных органах – гаметангиях. Причём у последних – мхов и папоротников – есть разделение гаметангий на женские (архегонии) и мужские (антеридии).
У животных за формирование половых клеток отвечают специальные половые железы – гонады:
- мужские гонады – семенники;
- женские гонады – яичники.
У губок и кишечнополостных половых желёз нет, поэтому гаметы возникают из соматических клеток.
Сегодня рассмотрим, как формируются гаметы в половых железах у животных. В основе гаметогенеза лежит мейоз – редукционное деление клетки, в результате которого число хромосом уменьшается вдвое. В результате образуются гаплоидные гаметы.
Важно не путать гаметогенез с мейозом! Мейоз – это специфический способ деления клеток, а гаметогенез – процесс формирования половых клеток.
Гаметогенез делится на:
- сперматогенез – образование и созревание мужских половых клеток (сперматозоидов);
- овогенез (оогенез) – образование и созревание женских половых клеток (яйцеклеток).
Рассмотрим их подробнее.
Сперматогенез
Представляет собой процесс превращения сперматогониев (диплоидных клеток – предшественников гамет) в сперматозоиды. У млекопитающих он проходит в семенниках.
Сперматогенез включает 4 фазы: размножение, рост, созревание и формирование.
- Фаза размножения. Во время неё диплоидные сперматогонии (2n2c), многократно делятся митозом.
- Фаза роста (интерфаза перед мейозом). Клетки перестают делиться и готовятся к мейозу: накапливают полезные вещества, синтезируют АТФ и незначительно увеличиваются в размерах. В результате образуются сперматоциты первого порядка с реплицированной, т. е. удвоенной ДНК (набор 2n4c).
- Фаза созревания. Сперматоциты первого порядка делятся мейозом (1-е деление) на сперматоциты второго порядка. Далее следует второе деление мейоза, в результате чего образуются гаплоидные сперматиды (nc).
- Фаза формирования. Эта фаза характерна только для сперматогенеза, в овогенезе её нет. На стадии формирования сперматиды «доходят» до своего привычного вида: отращивают хвостик (жгутик), обзаводятся акросомой и т. д. Зрелые сперматозоиды имеют хромосомный набор nc.
Особенности строения сперматозоидов:
- мелкие (около 55 мкм у человека) и очень подвижные;
- есть головка, шейка (в которой находятся митохондрии) и хвостик (он же жгутик);
- небольшое ядро с гаплоидным набором хромосом;
- нет запаса питательных веществ (за это отвечает яйцеклетка);
- акросома, расположенная на переднем конце головки, представляет собой преобразованный аппарат Гольджи; она выделяет ферменты, которые растворяют оболочку яйцеклетки.
Функции сперматозоидов:
- внесение в яйцеклетку генетической информации;
- стимуляция развития яйцеклетки.
Овогенез (оогенез)
Овогенез – это процесс образования яйцеклеток у особей женского пола. Происходит в яичниках (у млекопитающих) и включает 3 стадии: размножение, рост и созревание. Фаза формирования в овогенезе отсутствует.
- Фаза размножения. На этой стадии оогонии (овогонии) – первичные половые клетки – многократно делятся митозом. Полученные в результате диплоидные клетки имеют хромосомный набор 2n2c.
Фаза роста. Далее будущие яйцеклетки начинают готовиться к мейозу: так же, как и сперматогонии, овогонии во время этой фазы синтезируют питательные вещества и АТФ, образуют рибосомы и митохондрии, удваивают ДНК. (Однако, в отличие от сперматогониев, овогонии сильно увеличиваются в размере).
К концу фазы роста образуются ооциты (овоциты) первого порядка, с набором хромосом 2n2c.
- Фаза созревания. На этом этапе происходит первое деление мейоза, в результате чего из ооцита первого порядка образуются ооцит второго порядка и ещё одна клетка помельче – редукционное тельце. Хромосомный набор каждой из этих клеток – 2n2c.
Далее следует второе деление мейоза. Из ооцита второго порядка образуется одна крупная оотида (собственно, это и есть яйцеклетка) и одно мелкое редукционное тельце. Редукционное тельце, образовавшееся после мейоза I, тоже делится надвое. В результате получается оотида (яйцеклетка) и три мелких редукционных тельца, которые погибают вскоре после деления.
Функция редукционных телец – обеспечить правильное распределение ДНК и цитоплазмы. Как ты заметил, цитоплазма во время мейоза разделяется неравномерно – это нужно, чтобы бóльшая её часть с питательными веществами досталась яйцеклетке.
Особенности строения яйцеклеток:
- крупные (от 0,01 мм) и неподвижные;
- содержат большой запас питательных веществ;
- имеют крупное ядро с гаплоидным набором хромосом.
Функции яйцеклеток:
- хранение генетической информации;
- обеспечение зародыша питательными веществами.
Проверим, насколько хорошо ты знаешь тему «Гаметогенез» к ЕГЭ? Ставь лайк и не пропусти сегодняшний тест по теме – в нашей группе ВКонтакте!