Развитие и структура на репродуктивните клетки

Структурата на мъжките и женските полови клетки определя изпълнението на тяхната най-важна функция - реализацията на генеративно възпроизвеждане. Тя е характерна за представителите на растенията и животните. Характеристиките на структурата на половите клетки ще бъдат разгледани в нашата статия.

Gametes: връзката между структурата и функциите

Специализираните клетки, които осъществяват процеса на генеративно възпроизвеждане, се наричат ​​гамети. Мъжките и женските полови клетки - сперматозоидите и овулите - имат хаплоиден, т.е. единичен набор от хромозоми. Тази структура на половите клетки осигурява генотипа на организма, който се образува, когато се слеят. Това е диплоидно или двойно. По този начин половината от генетичната информация, която тялото получава от майката, а другата - от бащата.

Въпреки общите черти, структурата на сексуалните растителни клетки и животните в много отношения се различават един от друг. Това засяга предимно определени места на тяхното формиране. По този начин, в ангйоспермите на сперматозоидите, тампоните се намират в прашките и яйцеклетката е в пещерните яйчници. Многоклетъчните животни имат специални органи - жлези, в които се образуват полови клетки: яйчни клетки - в яйчниците и сперматозоиди - в тестисите.

Процес на образуване на зародишни клетки

Структурата и развитие на сексуални клетките се определя от хода на гаметогенезата - процеса на тяхното образуване, който протича на няколко етапа. По време на фазата на размножаване първичните гамети са разделени няколко пъти чрез митоза. В същото време се запазва двоен набор от хромозоми. При индивиди от различен пол този етап има своите различия. По този начин при мъжете от бозайници започва с появата на пубертета и продължава до старост. При жените разделянето на първичните полови клетки се наблюдава само по време на вътрематочно развитие на плода. И преди пубертета, те остават в покой.

Фазата на растеж е следната. През този период първичните гамети се увеличават по размер, възниква ДНК репликация (дублиране). Важен процес е и съхранението на хранителни вещества, тъй като те ще бъдат необходими за последващи разделяния.

Последният етап на гаметогенезата се нарича фаза на растеж. В своя курс първичните полови клетки се разделят на редукционно разделение - мейоза. Неговият резултат е четири хаплоидни клетки, образувани от първични диплоидни клетки.

сперматогенезата

В резултат на образуването на мъжки полови клетки, т.е. сперматогенеза, се формират четири идентични и пълни структури. Те имат способността да оплодят. Структурата на мъжката сексуална клетка, по-точно нейната особеност, се състои в появата на специфични адаптации. По-специално, това е флагела, с помощта на която се извършва движението на мъжките гамети. Този процес се случва в последната допълнителна фаза на образуване, която е характерна само за процеса на сперматогенеза.

ovogenesis

Структурата на женските полови клетки, както и процесът на тяхното образуване (оогенеза), има редица характерни черти. при Възраст на яйцата В хода на мейозата цитоплазмата се разпределя неравномерно между бъдещите клетки. Само един от тях в резултат се превръща в яйце, което може да доведе до бъдещ живот. Останалите три се превръщат в режисьорски тела и в резултат се унищожават. Биологичното значение на този процес е да се намали броят на зрелите, способни да наторяват женските полови клетки. Само при това условие едно яйце може да получи необходимото количество хранителни вещества, което е основното условие за развитието на бъдещия организъм. В резултат на това, когато жената е способна да ражда деца, могат да се образуват само около 400 зародишни клетки. Докато при мъжете тази цифра достига няколкостотин милиона.

Структурата на мъжките зародишни клетки

Сpermatozoa са много малки клетки. Размерът им едва достига няколко микрометра. В природата такива размери естествено се компенсират от тяхното количество. Структурата на половите клетки на мъжкото тяло има свои собствени характеристики.

Спермата се състои от главата, врата и опашката. Всяка от тези части изпълнява определени функции. Постоянната клетъчна органела на еукариотното ядро ​​е разположена в главата. Това е носител на генетичната информация, съдържаща се в ДНК молекулите. Това е ядрото, което осигурява прехвърлянето и съхранението на наследствения материал. Вторият компонент на главата на сперматозоидите е акрозомата. Тази структура е модифициран комплекс от Golgi и отделя специални ензими, които могат да разтварят черупките на яйцето. Без това процесът на торене ще бъде невъзможен. В областта на шията има органели на митохондриите, които осигуряват движение на опашката. В тази част на сперматозоидите има и центроли. Тези органели играят важна роля в образуването на шпиндела при раздробяване на оплодено яйце. Опашката на сперматозоидите се образува от микротубули, които, използвайки енергията на митохондриите, осигуряват движението на мъжките полови клетки.

Структура на яйцата

Женските полови клетки са много по-големи от сперматозоидите. Диаметърът им при бозайниците е до 0,2 мм. Същият индекс в юмрук е 10 см, а при акула - до 23 см. За разлика от мъжките полови клетки, яйцеклетките са неподвижни. Те имат заоблена форма. В цитоплазмата на тези клетки има голямо количество хранителни вещества под формата на жълтък. В ядрото, освен ДНК, носеща генетична информация, има и друга нуклеинова киселина - РНК. Той съдържа информация за структурата на най-важните протеини на бъдещия организъм. Жълтъка може да бъде неравномерно разпределен в яйцето. Например, в ловджийка той е в центъра и в рибата заема почти цялата повърхност, премествайки ядрото и цитоплазмата в един от полюсите на клетката. Външната яйцеклетка е защитена от черупки: прозрачна и външна. Те са тези, които трябва да разтварят акрозомата на главата на спермата за процеса на торене.

Видове плодородие

Структурата и функциите на половите клетки причиняват процеса на торене - сливането на гамети. В резултат на този процес генетичният материал на гамети се свързва в едно ядро ​​и се образува зигот. Това е първата клетка на нов организъм.

В зависимост от мястото на преминаване на този процес се разграничават външно (външно) и вътрешно торене. Първият тип се извършва извън женското тяло. Това обикновено се случва във водна среда. Примерите за организми, които се подлагат на външно оплождане, са представители на рибния клас. Техните жени се размножават във водата, където мъжките я напояват със семенна течност. Броят на яйцата на такива животни достига няколко хиляди, от които не много хора оцеляват и растат. Повечето от тях ядат водни животни. Но за всички бозайникови животни се характеризира с вътрешно оплождане, което се случва в женското тяло с помощта на специализирани мъжки кополиращи органи. В същото време броят на яйцеклетките, готови за оплождане, е малък.

Структурата на мъжките, женските сексуални клетки и репродуктивната система на растенията се различава значително от тази на животните. Следователно процесът на синтез на гамети е различен. Мъжките зародишни клетки на растенията нямат опашка и не могат да се движат. Следователно, торенето се предхожда от опрашване. Това е процесът на прехвърляне на цветен прашец от прашинка на тигъра върху стигмата на пастила. Намира се с помощта на вятър, насекоми или човек. Веднъж по този начин върху стигмата на пистил, сперматозоидите се спускат по ембрионалната тръба в разширената долна част - яйчниците. Има яйце. Когато гаметите се слеят, се образуват семенни зародиши.

Концепцията за партеногенезата

Структурата на репродуктивните клетки, по-специално на женските клетки, прави възможно една от необичайните форми на генеративно възпроизводство. Тя се нарича партньорногенеза. Неговата биологична същност се крие в развитието на един възрастен организъм от нефертилизирана яйцеклетка. Подобен процес се наблюдава в жизнения цикъл на ракообразните на дафнията, по време на които се редуват сексуалните и парногенетичните поколения. Женската полова клетка съдържа достатъчно хранителни вещества, за да ражда нов живот. В случай на партеногенеза обаче не възникват нови комбинации от генетична информация, което означава, че появата на нови признаци също е невъзможна. Партеногенезата обаче има важно биологично значение, тъй като дава възможност за процеса на сексуално възпроизводство дори и без присъствието на индивид от противоположния пол.

Фази на менструалния цикъл

В женското тяло, половите клетки не винаги са готови за оплождане, но само при определени фази на менструалния цикъл. По време на този физиологичен процес, тялото претърпява циклични, редовни промени във функциите на репродуктивната система. Този процес се регулира от хуморалната система. Продължителността на този цикъл е 21-36 дни със средно 28. Този период може да бъде разделен на три фази. В първата (менструалната), която трае около първите 5 дни, има отхвърляне на лигавицата на матката. Това е съпроводено с разкъсване на малки кръвоносни съдове. На 6-14-ия ден, под влияние на хипофизната жлеза се освобождава фоликул, в който яйцето узрява. Слъзната мембрана на матката по време на този период започва да се възстановява. Това е същността на пост-менструалната фаза. От 15-ия до 28-ия ден формират мастната съединителна тъкан, жълтото тяло. Той служи като временна жлеза на вътрешната секреция, която произвежда хормони, които забавят узряването на фоликулите. В периода от 17-ти до 21-ви ден вероятността за торене е най-висока. Ако това не се случи, зародишната клетка се разрушава и лигавицата отново се ексфолира.

Какво представлява овулацията?

На 14-ия ден от менструалния цикъл структурата на женската сексуална клетка се променя малко. Яйчниците разкъсват фоликулната мембрана и излизат от яйчниците във фалопиевата тръба. Това е мястото, където зреенето й приключва. Този процес се нарича овулация. Това е много важен период, през който матката придобива способността да получава оплодено яйце.

Хромозомен набор от репродуктивни клетки

Яйцата и сперматозоидите имат единствен комплект генетична информация. Например, при човек, половите клетки съдържат 23 хромозоми и зиготата 46. Когато гейтите се сливат, половината от гените, които организмът получава от майката, и втората част от бащата. Това важи и за секса. Сред хромозомите, автозомите и една двойка гениталии се отличават. Те са обозначени с латински букви. В човешки, женски клетки съдържат две идентични полови хромозоми, а мъжките клетки имат различни хромозоми. Сексуалните клетки съдържат една от тях. По този начин, полът на нероденото дете зависи изцяло от мъжкия организъм и от вида на хромозомите, които носи спермата.

Функции на зародишните клетки

Структурата на женската полова клетка, подобна на тази на мъжкия, е взаимосвързана с функциите, които те изпълняват. Като част от репродуктивната система, те изпълняват функцията на генеративно възпроизвеждане. За разлика от асексуалната, в която се запазва целостта на генетичната информация на тялото, сексуалното възпроизвеждане осигурява създаването на нови характеристики. Това е необходимо условие за появата на адаптация, а оттам и на цялото съществуване на живи организми.