Терміни й поняття: статеві клітини або гамети; яйцеклітина або ооцит; сперматозоїд; спермій; гаметогенез; сперматогенез; оогенез.
Статеві клітини. У кожної багатоклітинної істоти обов’язково утворюються статеві клітини, або гамети (від грец. гамете — жінка, гаметес — чоловік). Їхєдине призначення — це участь у процесістатевого розмноження, а головна особливість будови — гаплоїдний набір хромосом. Гамети поділяють на дві групи:жіночі та чоловічі. У примітивних багатоклітинних істот (деякі водорості йгриби) жіночі та чоловічі статеві клітини зовні не розрізняються, тоді як в еволюційно просунутих істот (тварини йвищі рослини) гамети мають зовсім різну будову та розміри (іл. 24.1).
Особливості будови жіночих гамет. Жіночі гамети — це яйцеклітини, або науковою мовою — ооцити (від грец.оон — яйце і кітос — клітина). Вони зазвичай мають майже ідеальну форму куліта властиві тваринам і вищим рослинам.
Яйцеклітини нерухомі. Особливістю їхньої клітинної організації є значна кількість запасної речовини — жовтка,що міститься в цитоплазмі (іл. 24.2).
Слід зазначити, що в яйцеклітинах різних тварин уміст жовтка неоднаковий. Більше його в яйцях плазунів, птахів, риб та членистоногих, найменше жовтка в молюсків. А в деяких видів наїзників, личинки яких живуть і розвиваються в тілі іншихкомах, жовтка немає зовсім.
Яйцеклітини — найбільші за розмірами клітини тварин. Це обумовлено тим, що в їхній цитоплазмі міститься дуже багато резервних речовин. Саме тому серед них трапляються і клітини-велетні. Діаметр яйцеклітини оселедцевої акули — близько 22 см (іл. 24.3). Однак власником найбільшої яйцеклітини й водночас клітини взагалі серед організмів, що зараз живуть на Землі, є африканськийстраус, маса яйця якого становить близько 1,6 кг (іл. 24.4). Діаметр яйцеклітинилюдини становить усього 0,2 мм.
Особливості будови чоловічих гамет. Чоловічі гамети — це, навпаки, дуже дрібні клітини, які зовні зовсім не схожі на жіночі. Чоловічі гамети тварин, водоростей і спорових рослин рухливі й мають спеціальний орган руху — джгутик. Зазвичайрухливі чоловічі гамети називають сперматозоїдами (від грец. сперма — насіння,зоон — жива істота, еідос — вигляд), а нерухливі, властиві насінним рослинам, —сперміями.
Сперматозоїд ссавців майже позбавлений цитоплазми (іл. 24.5) та має форму довгої нитки. У ньому розрізняють три відділи: головку, серединну частину та хвостик — джгутик.
Іл. 24.5. Будова сперматозоїда:
1 - головка;
2 - серединна частина (війка);
3 - хвостик (джгутик)
У головці розташовані: гаплоїдне ядро, клітинний центр, що формує цитоскелет сперматозоїда, та спеціальна
органела — сікросомсі (від. грец. акрос — вершина і сома — тіло). Вона розміщена на самому кінчику головки й містить особливі ферменти, що розчиняють поверхневу мембрану яйцеклітини. У серединній частині міститься величезна мітохондрія,яка виробляє значну кількість енергії, що вкрай необхідна для активного руху сперматозоїда. Рухається сперматозоїд завдяки обертанню джгутика.
Гаметогенез (від грец. гамета і генезис — походження). Це процес дозрівання та формування статевих клітин. Гаметогенез має загальні правила й водночас особливості, притаманні різним рослинам і тваринам. Нам уже відомо, що гаметитварин формуються внаслідок мейотичних поділів, тоді як мейоз у рослин спричиняється до утворення спор, з яких спочатку виростають гаплоїдні організми, що йпродукують гамети, які виникають внаслідок мітотичних поділів.
Спільним для всіх живих істот є те, що утворення статевих клітин відбувається у спеціальних органах: спермії та сперматозоїди формуються в чоловічих статевихорганах, а яйцеклітини — у жіночих статевих органах.
Утворення чоловічих статевих клітин у людини. На прикладі людини розглянемо процес утворення чоловічих гамет, який називають сперматогенезом (від грец. сперма і генезис). Цей процес відбувається в сім’яниках, точніше — у звивистих канальцях сім’яників і є серією перетворень одних клітин на інші, причому етапи сперматогенезу чітко прив’язані до певних зон сім’яникових канальців (іл. 24.6).
Іл. 24.6. Будова яєчка та розвиток сперматозоїдів:
1 — придаток яєчка; 2 — сполучнотканинна перегородка; 3 — часточка; 5 — кровоносний капіляр; 6 — недозрілісперматозоїди; 7 — сперма
Перший етап (іл. 24.7), розмноження, відбувається на самому початку каналь-ців, де розміщуються дуже дрібні первинні статеві чоловічі клітини — спермато-гонії, що мають круглясту форму. У період розвитку організму вони постійно діляться за допомогою мітозу,збільшуючи свою кількість у мільйони разів. Цю частину канальців називають зоною розмноження.
Другий етап — ріст. У статевозрілих організмів частина спермато-гоніїв збільшується в розмірах і стає готовою до мейотичного поділу. Нацьому етапі майбутні чоловічі гамети називають сперматоцитами 1-гопорядку. Цей процес відбувається взоні росту.
Третій етап — дозрівання, який, відповідно, відбувається у зоні дозрівання. Він включає два мейотичні поділи. Після першого поділу мейозусперматоцити 1-го порядку перетворюються на сперматоцити 2-го порядку, а ті, у свою чергу, проходять другий поділ мейозу. У результаті утворюється чотири гаплоїдні клітини. Їх називають спер-матидами.
Четвертий етап, що відбувається в зоні формування, є перетворенням спер-матид на сперматозоїди. Цей процес супроводжується різким зменшенням розмірів ядра та об'єму цитоплазми, а також виникненням джгутика, завдяки якомусперматозоїд активно рухається.
Утворення жіночих статевих клітин у людини. Процес утворення жіночих статевих клітин називають оогенезом (від грец.оон і генезис). У людини, як і в усіх тварин,він відбувається у три етапи (іл. 24.8).
Іл. 24.7. Етапи сперматогенезу в людини: 1 — розмноження (спермато-гонії); 2 — ріст (сперматоцит 1-го порядку); 3 — дозрівання (а — сперматоцит 2-го порядку; б — спермати-ди); 4 — перетворення сперматид насперматозоїди
Іл. 24.8. Схема оогенезув людини:
1 — оогонії;
2 — ооцит
1- го порядку;
3 — першеполярнетільце;
4 — ооцит
2- го порядку;
5 — другеполярнетільце;
6 — оотида;
7 — зрілаяйцеклітина
Перша стадія — період розмноження, що відбувається під час ембріонального розвитку людини та являє собою розмноженнязародкових клітин — оогоній шляхом мітозу. Зазвичай цей період закінчується після народження, отже, немовля жіночої статі вже має певну кількість незрілих статевихклітин.
Друга стадія — період росту, що являє собою розвиток ооцитів 1-го порядку, що вступили до профази-І мейозу й утратили здатність до мітозу. У період росту, щоможе тривати роками, розмір клітини збільшується в тисячі разів. У людини ця стадіязбігається з періодом статевого дозрівання,коли раз на чотири тижні один з ооцитів починає рости. Цей процес супроводжуєтьсяпочатком утворення жовтка.
Третя стадія — період дозрівання — включає поділи мейозу. Після першого мейотичного поділу ооцита 1-го порядку утворюються ооцит 2-го порядку і первинне полярнетільце. Далі відбувається другий поділ мейозу за участю ооцита 2-го порядку, за якогоутворюється гаплоїдне яйце — оотида, яка,власне, вже і є зрілою яйцеклітиною і три полярних тільця, два з яких утворюються з первинного полярного тільця. Ці полярні тільцямають такі самі гаплоїдні набори хромосом,що й оотида, однак у них немає жовтка. З часом вони розпадаються.
Отже, унаслідок мейотичних поділів у процесі оогенезу з однієї зародкової клітини утворюється лише одна яйцеклітина,
яка вбирає весь накопичений за період розвитку жовток. Утворення жіночих статевих клітин відбувається послідовно по зонах яєчників відповідно до зон дозрівання сперматозоїдів у сім'яниках.
Іл. 24.9. Утворення чоловічих (А) та жіночих (Б) гамет у квіткових рослин А: 1 — материнська мікроспора; 2 — метафаза-1; 3 — телофаза-1; 4 — метафаза-2;5 — стадія чотирьох спор; 6 — перший мітоз у мікроспорах; 7 — двоклітинні пилковізерна; 8 — вегетативна клітина; 9 — генеративна клітина; 10 — зрілі пилкові зерна;11 — ядро пилкової трубки; 12 — спермії.
Б: 1 — материнська макроспора; 2 — метафаза-1; 3 — телофаза-1; 4 — метафаза-2; 5 — стадія чотирьох макроспор; 6 — дегенерація трьох макроспор; 7 — три міотичніподіли зародкового мішка, що ведуть до утворення зрілої жіночої гамети; 8 — яйцеклітина; 9 — ядра, що утворюють центральне тіло
Утворення статевих клітин у квіткових рослин. Статевими чоловічими органами квіткових рослин слід вважати пиляки, у яких у великій кількості містяться так звані материнські клітини пилку (іл. 24.9, А). Саме ці клітини проходять мейоз ікожна з них перетворюється на чотири мікроспори, з яких формуються пилкові зер-
на. Спочатку пилкові зерна одноклітинні, а після першого мітотичного поділу стають двоклітинними. Одна клітина, вегетативна, перестає ділитися, з неї утворюється пилкова трубка, а в другій — генеративній — відбувається ще один мітоз, унаслідокчого в ній утворюються два ядра. У результаті цих подій визріває пилкове зерно, щоскладається з двох клітин, одна з яких є двоядерною.
Жіночим статевим органом рослин є насінний зачаток, у якому містяться материнські клітини макроспор, з яких шляхом мейотичного поділу утворюється чотири дочірні макроспори, три з яких гинуть (іл. 24.9, Б). Макроспора, що залишилася і яку називають зародковим мішком, проходить три стадії мітозу, в результаті чого вній утворюється вісім ядер, які формуються у три групи: дві полярні, що містять потри ядра, в одній з яких перебуває яйцеклітина, та одна центральна, що складаєтьсяіз двох центральних ядер, які, зливаючись, дають дпплоїдне центральне тіло.
Гамети, або статеві клітини, поділяються на чоловічі (сперматозоїди) та жіночі (яйцеклітини). Жіночі гамети є нерухомими клітинами кулястої форми, величезними за розмірами; їх цитоплазма заповнена жовтком.
Чоловіча статева клітина зазвичай рухлива. У ній майже немає цитоплазми, однак є певні пристосування: джгутик, особливий органоїд акросома та величезна мітохондрія. Розвиток і дозрівання чоловічих гамет (сперматогенез) і жіночих (оогенез) відбувається в статевихорганах і має певні особливості, пов’язані з будовою та розмірами жіночих і чоловічих гамет.Принципові відмінності між гаметогенезом рослин і тварин: у рослин гамети утворюютьсявнаслідок мітозів гаплоїдних клітин, а у тварин — унаслідок мейозу диплоїдних клітин.
1. Що особливого в будові жіночих гамет? 2. Яким чином здатність сперматозоїдів активно рухатися відображається на їхній будові? 3. Які етапи властиві сперматогенезу тварин? 4. У чому полягають особливості оогенезу порівняно зі сперматогенезом у тварин? 5. Що спільного і що відмінного в гаметогенезах тварин та рослин?
• Як ти вважаєш, чому яйцеклітини птахів мають значно більші розміри ніж яйцеклітини ссавців?
Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Межжерін