mozok.click

Основные понятия и ключевые термины: Половые клетки. Яйцеклетка. Сперматозоон. Гаметогенез. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ.

Вспомните! Что такое мейоз?

Подумайте!

Половое размножение - это воспроизведение многоклеточными организмами себе подобных с помощью гамет. Преимущества этого способа размножения над бесполым связаны с тем, что потомки генетически разнообразны. Это существенно повышает устойчивость вида к изменяющимся условиям среды. А какова роль в этом половых клеток?

СОДЕРЖАНИЕ

-

Что определяет особенности половых клеток?

ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ, или гаметы, - это

клетки с гаплоидным набором хромосом, выполняющие функцию передачи наследственной информации. Эти клетки образуются в процессе мейоза и по его завершении имеют половинный набор хромосом и изменённую генетическую информацию. Возможности рекомбинации ДНК, выполняющих основную роль в изменении наследственного материала, впечатляют. Нет двух абсолютно подобных мужских или женских гамет, образованных родительскими организмами. А если к этому источнику наследственной изменчивости добавить ещё независимое расхождение гомологичных хромосом, случайность оплодотворения, постоянное мутагенное влияние среды, то мы поймём, почему нет, не было и не будет двух абсолютно похожих организмов одного вида.

Мужские гаметы называются сперматозо-онами. Это в основном подвижные клетки удлинённой формы. Движение происходит с помощью одного или нескольких жгутиков или ложноножек (например, у ракообразных). Важное значение при этом имеет реотаксис - способность двигаться против течения. У некоторых растений, животных и грибов сперматозооны жгутиков не имеют, поэтому их называют спермиями.

Сперматозооны, как правило, микроскопичны. Длина гамет у большинства организмов - от 10 до 800 мкм, у некоторых ракообразных может достигать 8 000 мкм. Но крупнейшими являются сперматозооны дрозофил, у которых длина достигает 5,8 см, что в 20 раз превышает длину тела самих насекомых.

Типичные сперматозооны имеют головку, промежуточную и хвостовую части (ил. 77). Головка гаметы содержит ядро с гаплоидным набором хромосом, тоненький слой цитоплазмы и акросому с ферментами. В шейке содержится центриоля, организующая движения хвоста мужских гамет. В промежуточной части большая спиральная митохондрия, которая синтезирует АТФ для движения клетки. Хвост мужских гамет имеет для движения микротрубочки из тубулина. Все сперматозооны обладают отрицательным зарядом, препятствующим их склеиванию.

Яйцеклетки - женские половые клетки (ил. 78). Это в основном неподвижные, шаровидные или овальные клетки, значительно больших размеров, чем соматические клетки и сперматозооны. Так, диаметр яйцеклетки млекопитающих - 100 - 200 мкм, у селёдочной акулы достигает 22 см. Типичные яйцеклетки имеют поверхностный аппарат, цитоплазму и ядро. Первичная (вителиновая) оболочка состоит из гликопротеидов, помогающих сперматозоо-ну попасть в яйцеклетку и выполняющих барьерную функцию, обеспечивая проникновение сперматозоона только соответствующего вида. Под ней расположена плазматическая мембрана, а дальше - кортикальный слой с гранулами. Когда сперматозоон попадает в яйцеклетку, вещества кортикальных гранул секретируются путём экзоци-тоза на поверхность мембраны, изменяют состояние первичной оболочки и придают яйцеклетке непроницаемости для других сперматозоонов. Цитоплазма яйцеклетки называется овоплазмою и содержит большое количество питательных веществ (желток), защитных соединений, много митохондрий, рибосом, развитую ЭПС. Ядро имеет гаплоидный набор хромосом.

Итак, особенности строения, химического состава и процессов жизнедеятельности гамет способствуют их функции, то есть передаче генетической информации от родителей потомству.

Как образуются гаметы?

Гаметогенез - процесс образования и созревания половых клеток, происходящий в половых железах. Развитие гамет у многоклеточных животных происходит в половых железах - гонадах, у растений и грибов - в гаметангиях. Основные стадии гаметогенеза таковы.

I. Стадия размножения - клетки-предшественники (овогонии и сперматогонии) размножаются путём митоза, и их количество увеличивается.

II. Стадия роста - образовавшиеся овогонии и сперматогонии растут и становятся сперматоцитами и овоцитами I порядка.

Ш. Стадия созревания - овоциты и сперматоциты делятся путём мейоза. После первого деления мейоза образуются сперматоциты и овоциты II порядка, а после второго деления - сперматиды и овотиды.

Наличие стадий размножения, роста и созревания является признаком подобия сперматогенеза и овогенеза. Но, несмотря на заметное сходство этих процессов, каждый из них имеет свои особенности.

Сперматогенез - процесс образования и созревания мужских гамет. Особенностями сперматогенеза являются: 1) на стадии созревания из одного сперматоцита I порядка образуются 4 одинаковые гаплоидные клетки-сперматиды; 2) на стадии формирования, которая характерна только для сперматогенеза, сперматиды изменяются: из шаровидных клеток формируются удлинённые сперматозооны, имеющие головку, шейку и хвост.

Овогенез - процесс образования и созревания женских гамет.

Особенностями овогенеза являются: 1) три стадии процесса: размножение, рост и созревание;

2) на стадии созревания из одного овоцита I порядка образуются 4 неодинаковые гаплоидные клетки: одна большая яйцеклетка и три мелких полярных тельца. Созревание завершается уже после оплодотворения, а полярные тельца исчезают (ил. 79).

Различия в формировании сперматозоонов и яйцеклеток объясняются их функциями: сперматозооны обеспечивают внесение в яйцеклетку гаплоидного набора хромосом, а яйцеклетка кроме своей половины генетического материала содержит запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша.

Итак, спермато- и овогенез имеют признаки подобия, что объясняется общим происхождением исходных клеток-предшественников, и отличия, обусловленные функциями зрелых клеток.

Каково значение оплодотворения?

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ - процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы, которая даёт начало новому организму. Только в 1875 г. было доказано, что основой процесса оплодотворения является слияние ядер одной женской и одной мужской половых клеток, и тем самым объединение их хромосом. В результате объединения гаплоидных наборов хромосом восстанавливается их диплоидное число.

Существуют два способа оплодотворения: внешнее и внутреннее. Почти все водные позвоночные животные (рыбы, земноводные и т. д.) откладывают икру (яйцеклетки) и сперму в воду, где и происходит оплодотворение. Исключение составляют живородящие рыбы, некоторые земноводные, крокодилы, водные млекопитающие, которым свойственно внутреннее оплодотворение.

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что:

1) восстанавливается хромосомный набор, присущий данному виду;

2) наблюдается увеличение наследственного разнообразия, поскольку потомки сочетают в себе признаки как материнского, так и отцовского организмов.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на сравнение 

С помощью таблицы сравните мужские и женские гаметы и поясните причины сходства и отличий.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЙЦЕКЛЕТОК И СПЕРМАТОЗООНОВ

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Модельные организмы

Лилия лесная (Lilium martagon) - многолетнее растение семейства Лилейные. Это единственный вид лилий, который растёт в Украине в дикорастущем состоянии, занесён в Красную книгу Украины. Лилия лесная изображена на эмблеме ботанического сада имени А. В. Фомина. Это растение было объектом для открытия С. Г. Навашиным (1857 - 1930) в 1898 г. двойного оплодотворения у покрытосеменных растений. Оцените значение гаметогенеза и оплодотворения для цветочных растений.

Это материал учебника Биология 9 класс Соболь