Строение половых клеток, стадии развития яйцеклеток и сперматозоидов, оплодотворение. Половая клетка растения
это половая клетка: строение, виды, функции :: SYL.ru
Знаете ли вы, что такое гамета? Это специализированная клетка. Благодаря ней осуществляется процесс полового размножения. Гаметы имеют специфическое строение, позволяющее осуществлять им такую сложнейшую функцию. Все ли они имеют одинаковую структуру? Об этом вы сможете узнать из нашей статьи.
Особенности полового размножения
В природе существует несколько способов воспроизведения себе подобных. Самым прогрессивным из них является половой. Его суть заключается в комбинировании генетического материала двух организмов. В большинстве случаев это происходит путем соединения генетического материала половых клеток - гамет. Это имеет важно приспособительное значение, поскольку новый организм приобретает новые признаки, которые он получает от двух исходных.
Отличие соматических и половых клеток
Все клетки можно объединить в две группы, в зависимости от особенностей и выполняемых функций. Основу любого организма составляют соматические. В переводе с греческого "сома" означает "тело". Эти клетки содержат всю информацию о признаках организма, кроме пола. Они формируют ткани внутренней среды, а также нервную и покровную.
Гаметы - это половые, или репродуктивные клетки. Они содержат гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Это имеет важное биологическое значение. Дело в том, что хромосомный набор организма - диплоидный. Образуется он при объединении двух гамет. Только в этом случае возможно нормальное развитие и функционирование дочерней особи.
Виды гамет
Половые клетки растений и животных имеют свои характерные особенности. Так, водоросли переходят к половому процессу только при наступлении неблагоприятных условий. Подвижные гаметы выходят в воду, где попарно сливаются с образованием зиготы. В таком состоянии водоросль переносит как засуху, так и замерзание.
Высшие споровые растения также формируют гаметы. Они неподвижны, поэтому обязательным условием оплодотворения является наличие воды. У семенных растений процессу слияния гамет предшествует опыление. Так называется перенос пыльцевых зерен (спермиев) с тычинки на рыльце пестика. Он осуществляется с помощью ветра, воды, насекомых или человека.
В процессе оплодотворения у представителей этой систематической группы принимает участие два спермия. Поэтому оплодотворение семенных растений называется двойным. Один спермий соединяется с яйцеклеткой, образуя зародыш, а другой - с центральной, зародышевой. В этом случае формируется эндосперм. Так называется запасное питательное вещество семени, за счет которого развивается зародыш.
Яйцеклетка
Женские половые клетки животных неподвижны. Они имеют округлую форму и значительно большие размеры - до 0,1 мм. Для сравнения отметим, что мужские половые клетки имеют величину всего 55 мкм (голова и жгутик вместе).
Женская гамета - это основа будущего организма. Поэтому ее цитоплазма богата питательными веществами в виде желточных включений, которые равномерно распределены в клетке. Снаружи яйцеклетка покрыта тремя оболочками: желточной, прозрачной и внешней. Последняя состоит из фолликулярных клеток, которые выполняют функцию защиты и питания.
Сперматозоиды
Мужские гаметы - это очень мелкие подвижные клетки продолговатой формы. Их основными частями являются головка, шейка и хвост. Каждая из них выполняет определенные функции. В головке содержится ядро с гаплоидным хромосомным набором, окруженным тонким слоем цитоплазмы. Здесь же расположена акросома, или апикальное тельце. Эта структура способна выделять особый фермент, растворяющий оболочки яйцеклетки. В шейке находится большое количество центриолей и митохондрий. Они вырабатывают энергию, необходимую для движения хвоста.
Как происходит процесс оплодотворения
У животных слияние гамет может происходить двумя способами. Если оплодотворение осуществляется вне женского организма, оно называется наружным. Чаще всего такой тип характерен для обитателей водоемов: лягушек, моллюсков, большинства рыб. При этом половые клетки оказываются в окружающей среде. Здесь вероятность их развития заметно снижается. Поэтому самка одновременно выделяет в воду до нескольких тысяч яйцеклеток.
У животных, которые обитают на суше, преобладает внутреннее оплодотворение. Оно происходит в женских половых органах. Поэтому гаметы более защищены. У крупных видов потомство в основном немногочисленное, а забота о нем ярко выражена. У мелких видов все наоборот. К примеру, полевые мыши становятся половозрелыми уже в возрасте двух месяцев, размножаются до четырех раз в год, производя на свет при каждом окоте около 10 особей.
Итак, гаметы - это половые клетки. Их особенностью является гаплоидный набор хромосом. Гаметы растений являются неподвижными, поэтому оплодотворение происходит с помощью воды, ветра, насекомых или человека. Сперматозоиды животных подвижны, а яйцеклетка содержит значительный запас питательных веществ, поскольку является основой будущего организма.
www.syl.ru
Яйцеклетки и сперматозоиды. Строение и развитие половых клеток
Половое размножение встречается у представителей всех типов растительного и животного мира. Оно связано с образованием особых половых клеток: женских — яйцеклеток и мужских — сперматозоидов.
Для половых клеток (гамет) характерно одинарное (гаплоидное) число хромосом (см. Мейоз). Кроме того, они отличаются соотношением объемов цитоплазмы и ядра (по сравнению с соматическими клетками).
Строение мужской половой клетки (сперматозоид)
Мужские половые клетки — сперматозоиды — обычно очень мелкие и подвижные. Типичные сперматозоиды состоят из головки, шейки и хвоста.
Головка почти целиком состоит из ядра, покрытого тонким слоем цитоплазмы. Самый передний ее участок заострен, покрыт колпачком.
Шейка сужена, в ней находятся центриоль (составная часть клеточного центра) и митохондрии.
Хвост сперматозоидов состоит из тончайших волокон, покрытых цитоплазматическим цилиндром: он является органоидом движения.
Общая длина сперматозоида, включая головку, шейку и хвост, у млекопитающих и человека составляет 50-60мкм. Характерно, что сперматозоиды образуются обычно в огромных количествах (у млекопитающих их в течение жизни созревает сотни миллионов).
Строение женской половой клетки (яйцеклетка)
Строение яйцеклеткиЖенские половые клетки (яйцеклетки) неподвижны и, как правило, крупнее сперматозоидов. Обычно они имеют шаровидную форму и разнообразное строение оболочек. У млекопитающих размеры яйцеклеток сравнительно небольшие и составляют 100-200мкм в диаметре. У других позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц) яйцеклетки крупные. В цитоплазме они содержат огромное количество питательных веществ.
У птиц, например, яйцеклеткой является та часть яйца, которая обычно называется желтком. Диаметр яйцеклетки курицы составляет 3-3,5см, а у таких крупных птиц, как страусы, — 10-11см. Эти яйцеклетки покрыты несколькими оболочками сложного строения (слой белка, подскорлуповая и скорлуповая оболочки и др.), которые обеспечивают нормальное развитие зародыша.
Количество образующихся яйцеклеток обычно значительно меньше, чем количество сперматозоидов. Например, у женщины в течение жизни созреет около 400 яйцеклеток.
Строение мужских и женских половых клеток растений описано здесь.
Развитие яйцеклеток и сперматозоидов
Созревание и развитие половых клеток называется гаметогенезом. У животных и человека он происходит в половых железах: яйцеклетки развиваются в яичниках, а сперматозоиды — в яичках.
Стадии развития
Процессы развития мужских половых клеток (сперматогенез) и женских половых клеток (овогенез) имеют ряд сходных черт. И в яичнике, и в яичках различают три разных стадии:
- Стадии размножения;
- стадии роста;
- стадии созревания половых клеток.
Стадии развития половых клеток На первой стадии сперматогонии и овогонии (клетки — предшественники сперматозоидов и яйцеклеток) размножаются митотическим путем и число их увеличивается.
У мужчин митотическое деление сперматогоний начинается в период полового созревания и продолжается десятки лет. У женщин деление овогоний происходит только в эмбриональный период их жизни и заканчивается еще до рождения. У животных деление этих клеток зависит от сроков и периодов размножения.
Во второй стадии сперматогонии и овогонии перестают размножаться, начинают расти и увеличиваться в размерах, превращаясь в первичные сперматоциты и овоциты. Особенно значительно возрастают размеры у овоцитов. Например, у лягушек линейные размеры овоцита больше в 2 тыс. раз, чем у овогонии. Это связано с тем, что в них накапливаются питательные вещества, необходимые для развития зародыша.
Наиболее важные изменения происходят с будущими половыми клетками на третьей стадии созревания. Здесь проявляются и существенные отличия между спермато- и овогенезом. В этой зоне первичные овоциты дважды делятся путем мейоза. При первом мейотическом делении образуется крупный вторичный овоцит и мелкая клетка— первичный полоцит (первое полярное, или направительное, тельце).
При втором мейотическом делении вторичный овоцит делится на крупную незрелую яйцеклетку и мелкий вторичный полоцит (второе полярное тельце). Первичный полоцит тоже может разделиться еще на два полоцита.
Таким образом, в результате двух мейотических делений из одного первичного овоцита получается 4 клетки с гаплоидным набором хромосом — незрелая половая клетка (которая превращается в зрелую яйцеклетку) и три полоцита, которые в дальнейшем погибают.
При сперматогенезе первичный сперматоцит в зоне созревания тоже дважды делится путем мейоза. Но при этом возникают 4 одинаковых гаплоидных сперматиды. В дальнейшем они путем сложных преобразований (изменения формы, развития хвоста) превращаются в зрелые сперматозоиды.
Оплодотворение
Оплодотворение — это процесс слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки и восстановление диплоидного набора хромосом. Оплодотворенная яйцеклетка носит название зиготы. Образование зиготы происходит только при проникновении сперматозоида в яйцеклетку.
Процесс оплодотворенияЭтот процесс у разных организмов осуществляется неодинаково. У млекопитающих проникновение сперматозоида в яйцеклетку сопровождается растворением ее оболочки при помощи различных ферментов, выделяемых сперматозоидом. У многих насекомых яйцеклетки имеют плотную оболочку, и сперматозоид проникает через небольшие отверстия. У некоторых водных организмов на поверхности яйцеклетки образуется в месте контакта со сперматозоидом небольшой воспринимающий бугорок, который затем втягивается внутрь вместе со сперматозоидом.
Обычно в цитоплазму яйцеклетки проникает только головка сперматозоида с митохондрией и центриолью, а хвост остается снаружи. Оболочка головки растворяется, ядро начинает набухать, пока не достигнет размеров ядра яйцеклетки. Затем оба ядра сближаются и, наконец, сливаются.
Иногда в яйцеклетку одновременно проникает несколько сперматозоидов, но слияние с ядром происходит только у одного из них. В зиготе все хромосомы становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна хромосома принадлежит яйцеклетке, вторая — сперматозоиду. Это явление имеет большое значение для эволюции. Организм, развивающийся из зиготы, обладает большим диапазоном комбинативной изменчивости, следовательно и более широкими возможностями приспособления к меняющимся условиям внешней среды.
Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений.
Практическая работа по биологии на тему "Сравнение половых клеток растений и животных"
Практическое занятие № 4
Тема: Сравнение развития половых клеток у растений и животных.
Цель: Рассмотреть развитие половых клеток у растений и животных и процессы оплодотворения.
Оборудование: Плакаты, таблицы
Ход работы:
Краткие теоретические сведения
Гаметогенез — это процесс образования зрелых половых клеток.
I Развитие половых клеток у растений.
Образованием мужских половых клеток — микрогаметогенезом (от греч. микрос — маленький)
2.Развитие женских половых клеток у растений называется мегагаметогенезом (от греч. мегас — большой). 
II Развитие половых клеток у животных.
У животных различают два процесса образования половых клеток —
1.Сперматогенез — это процесс образования зрелых мужских половых клеток — сперматозоидов.
2.Овогенез — это процесс образования зрелых женских половых клеток — яйцеклеток.
Результатом сперматогенеза является образование сперматозоизов.
Сперматозоиды, или живчики, — очень мелкие подвижные мужские половые клетки, имеющие головку, шейку и хвостик (рис. 2.58).
В головке, кроме ядра (3), находится акросома (4) — видоизмененный комплекс Гольджи, обеспечивающий растворение оболочек яйцеклетки в процессе оплодотворения.
В шейке находятся центриоли клеточного центра (2), а основу хвостика образуют микротрубочки (1), непосредственно обеспечивающие движение сперматозоида. В нем также расположены митохондрии, обеспечивающие сперматозоид энергией АТФ для движения.
Результатом овогенеза является образование яйцеклетки.
Яйцеклетка — крупная женская половая клетка, которая несет не только гаплоидный набор хромосом, но и значительный запас питательных веществ для последующего развития зародыша (рис. 2.59).
Оплодотворение у растений.
Рассмотрим на примере цветковых растений.
Этот процесс получил название двойного оплодотворения и был открыт великим русским ботаником, академиком Сергеем Гавриловичем Навашиным в 1898 году.
Оплодотворение у животных.
Типы оплодотворения:
Внешнее (низшие)
Внутреннее (высшие)
Процесс оплодотворения у животных можно разделить на следующие фазы:
а) Фаза сближения. В основе этой фазы лежит выделение половыми клетками специальных веществ. Одни из этих веществ активизируют движение сперматозоидов, другие – наоборот способствует их склеиванию, а также растворению оболочки яйцеклетки, что в целом сказывается на регулировании проникновения сперматозоида в яйцеклетку.
б) Фаза активации. Эта фаза начинается с того, что сперматозоид либо прикрепляется к любой точке поверхности яйца, либо проникает в нее.
в) Фаза проникновения в яйцо одного или нескольких сперматозоидов (полиспермия). Проникший сперматозоид «готовится» к слиянию с женским ядром, а затем сливается с ним.
Вывод:
infourok.ru
Половая клетка - это... Что такое Половая клетка?
Гаметы (от греч. γᾰμετή — жена, γᾰμέτης — муж) — репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие в гаметном, в частности, половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, продуцировавших гаметы.
У некоторых видов возможно и развитие в организм одиночной гаметы (неоплодотворённой яйцеклетки) — партеногенез.
Морфология гамет и типы гаметогамии
Изогамия, гетерогамия и оогамия
Морфология гамет различных видов достаточно разнообразна, при этом продуцируемые гаметы могут отличаться как по хромосомному набору (при гетерогаметности вида), величине и подвижности (способности к самостоятельному передвижению), при этом гаметный диморфизм у различных видов варьирует в широких пределах — от отсутствия диморфизма в виде изогамии до своего крайнего проявления в форме оогамии.
Изогамия
Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором, то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей.
Анизогамия (гетерогамия)
Гаметы, способные к слиянию, различаются по размерам, подвижные микрогаметы несут жгутики, макрогаметы могут быть как подвижны (многие водоросли), так и неподвижны (лишённые жгутиков макрогаметы многих протистов).
Оогамия
Сперматозоид и яйцеклетка.
Способные к слиянию гаметы одного биологического вида резко различаются по размерам и подвижности на два типа: мужские гаметы малого размера и крупные неподвижные женские гаметы — яйцеклетки. Различие размера гамет обусловлено тем, что яйцеклетки содержат запас питательных веществ, достаточный для обеспечения нескольких первых делений зиготы при её развитии в зародыш.
Мужские гаметы — сперматозоиды животных и многих растений подвижны и и обычно несут один или несколько жгутиков, исключением являются лишённные жгутиков мужские гаметы семенных растений — спермии, которые доставляются к яйцеклетке при прорастании пыльцевой трубки, а также безжгутиковые сперматозоиды (спермии) нематод и членистоногих.
Хотя сперматозоиды несут митохондрии, при оогамии от мужской гаметы к зиготе переходит только ядерная ДНК, митохондриальная ДНК (а в случае растений и пластидная ДНК) обычно наследуется зиготой только от яйцеклетки.
Литература
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
