Половое размножение. Половые клетки. Половые клетки растений
Почему у животных есть половые клетки «про запас», а у растений нет?
Жизнь как мы ее знаем очень разнообразна. За одни и те же процессы у разных живых существ отвечают совершенно разные механизмы. Одна из таких загадок эволюции — существование двух разных механизмов формирования половых клеток (гамет) у животных и у растений. Ученые из Университетского колледжа Лондона предложили теорию, которая все объясняет.
У растений и некоторых примитивных животных половые клетки формируются из стволовых клеток организма и в этом смысле ничем не отличаются от всех прочих клеток. У животных же гаметы выделяются уже в процессе эмбрионального развития: они остаются в половых органах и позднее развиваются в полноценные половые клетки, мужские и женские.
Чтобы объяснить, почему эволюция животных направилась именно по такому пути, биологи построили математическую модель. В ней учли количество делений, разнообразие тканей организма и количество мутаций в митохондриальной ДНК, которые накапливается с новыми делениями.
Оказалось, что чем более дифференцированы ткани организма, тем больше мутаций накапливается в митохондриальной ДНК. Поэтому, чтобы уберечь будущее потомство от лишних мутаций, животные отправляют клетки, которым суждено стать половыми, в область, где формируются половые органы, и хранят их там, пока не придет время воспроизводства.
Так, например, происходит с яйцеклетками. Они формируются на определенной стадии развития эмбриона, делятся необходимое число раз и отправляются «в сухое и прохладное место», почти прекращая жизнедеятельность. Пока организм женщины взрослеет, яйцеклетки не делятся — а значит, и не накапливают мутации в митохондриальной ДНК.
Митохондриальную ДНК потомство наследует от матери, поэтому мужской организм не отправляет половые клетки ждать «на складе»: они делятся в течение всей жизни.
Растениям нет нужды прибегать к таким ухищрениям. Их клетки делятся гораздо реже, чем клетки животных, и не успевают накопить сколько-нибудь значимое количество мутаций в митохондриальной ДНК — поэтому растения спокойно формируют половые клетки из тех недифференцированных клеток.
Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS One.
www.popmech.ru
Половое размножение. Половые клетки | Агро Журнал
Подавляющее большинство многоклеточных организмов размножается половым путем. У многоклеточных организмов главную роль в этом процессе играют половые клетки с гаплоидным набором хромосом — гаметы. При половом размножении происходит слияние яйцеклетки — женской половой клетки и сперматозоида (или спермия у голосеменных и покрытосеменных растений) — мужской половой клетки, благодаря чему дочерние организмы получают генетическую информацию от обоих родителей.
В природе можно встретить разнообразные типы гамет. У ряда организмов гаметы подвижные, одинаковые по форме, размерам. Есть виды, у которых подвижные гаметы различаются по размерам. У более высокоорганизованных видов гаметы различаются по размерам и подвижности: у млекопитающих, например, мужские гаметы мелкие и подвижные, а женские — крупные и неподвижные. У высших семенных растений и мужские, и женские гаметы неподвижны.
Познакомимся со строением половых клеток. Сперматозоид состоит из головки, шейки и длинного жгутика. В головке находится ядро с гаплоидным набором хромосом. В шейке размещаются митохондрии, осуществляющие синтез молекул АТФ — источника энергии для движения жгутика, с помощью которого сперматозоид передвигается.
По сравнению с другими клетками организма яйцеклетки — крупные клетки. Они содержат большое ядро с ядрышками, много цитоплазмы с многочисленными органоидами. В цитоплазме яйцеклеток находится большое количество питательных веществ — белков, жиров, углеводов. Эти вещества обеспечивают питание зародыша на ранних стадиях развития. В ядре яйцеклетки содержится гаплоидный набор хромосом.
*Величина яйцеклеток у разных организмов варьирует от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров в диаметре. Число яйцеклеток у разных организмов также различно. У птиц, которые заботятся о потомстве, число яйцеклеток невелико, а у рыб число икринок достигает нескольких сотен и тысяч. Треска, например, мечет до 9 млн икринок. У живородящих рыб, заботящихся о потомстве, образуется всего от 100 до 300 икринок.
Некоторые яйцеклетки покрыты оболочками. Особенно массивны оболочки яйцеклеток у организмов с наружным оплодотворением, например у большинства птиц.
Большинство видов животных раздельнополы, то есть яйцеклетки у них образуются в женском, а сперматозоиды — в мужском организме. У некоторых видов одна и та же особь производит и мужские, и женские гаметы. К организмам, образующим и женские, и мужские клетки, относятся некоторые простейшие, кишечнополостные, плоские черви, кольчатые черви (например, дождевой червь), многие растения.
*Двуполые виды часто называют гермафродитами. В греческой мифологии гермафродитом назывался сын Гермеса и Афродиты, соединенный богами с нимфой Саламакидой так, что тела их образовали одно целое.
www.agrojour.ru
Мужские гаметы растений III - Справочник химика 21
| Рис. 15-20. Сравнение длительностей различных стадий мейоза, представленных на рис. 15-18. Показаны примерные временные интервалы для самца млекопитающего (мыши) и растения (лилии). Эти интервалы различны для женских и мужских гамет (яиц и спермиев) одного и того же вида и для одинаковых гамет разных видов. Например, мейоз у мужчины длится 24 дня, а у самца мыши 12 дней. Однако во всех случаях профаза первого деления мейоза намного продолжительнее, чем все остальные стадии, вместе взятые. |  |
Мегаспоры имеют крупные размеры, потому что они должны содержать запас питательных вешеств для снабжения женского гаметофита и развивающегося спорофита до тех пор, пока он сам не сможет обеспечить себя. Микроспоры, имея небольшие размеры, могут образовываться в большом количестве и без лишних энергетических затрат. Они достаточно легки для того, чтобы переноситься потоками воздуха, что увеличивает шансы содержащихся в них мужских гамет достичь женских репродуктивных органов растений. [c.338]
Образованием микроспор и мегаспор у растений заканчивается диплоидная фаза спорофита и начинается гаплоидная фаза развития гаметофита, которая, в свою очередь, завершается образованием пыльцевых зерен в пыльниках и зародышевых мешков в завязях. Формирование мужских гамет (спермиев) в пыльцевых [c.42]
У цветковых растений мужские гаметы находятся в независимой структуре — мужском гаметофите, состоящем из пыльцевого зерна и пыльцевой трубки. Гетерозиготное растение производит генетически различные классы пыльцы, и в некоторых случаях среди пыльцевых зерен происходит расщепление по генетическим факторам, определяющим жизнеспособность пыльцы, ее способность к прорастанию или скорость роста пыльцевых трубок. Кроме того, пыльца обычно продуцируется и попадает на рыльце в большем количестве, чем это необходимо для оплодотворения, что вызывает конкуренцию между пыльцевыми зернами или пыльцевыми трубками. [c.115]
Естественное или искусственное скрещивание растений и животных, когда происходит оплодотворение женской гаметы мужской, по сути своей касается переноса и слияния хромосом с последующим возникновением жизнеспособных гибридов Межвидовое скрещивание как правило сопровождается худшими результатами — получаемые гибриды обладают сниженной плодовитостью или могут быть совершенно бесплодными [c.184]
Это относится к мужским и женским гаметам у растений, животных и человека, несмотря на то, что с женскими гаметами дело обстоит сложнее, поскольку лишь одна из четырех клеток, образующихся в процессе мейоза из исходной материнской клетки, способна функционировать. Легко понять, что функционирующая яйцеклетка будет с одинаковой частотой нести гены Л и а, поскольку хромосомы, несущие эти гены, располагаются в метафазе мейоза случайно. И в самом деле у млекопитающих частота случаев, в которых аллель Л попадает в полярное тельце, и случаев, когда он остается в яйцеклетке, одинакова. В принципе то же самое происходит и при делении материнской клетки мегаспоры у цветковых растений. [c.44]
Один из главных результатов исследований группы Гартмана заключается в признании того, что водоросли и грибы обладают биполярной бисексуальностью, т. е. образуют гаметы двух различных типов. Лишь полярно-противоположные гаметы могут оплодотворять друг друга. Наличие относительной сексуальности показывает, что каждый организм потенциально бисексуален, т. е. каждое растение, даже принадлежащее к двудомному виду, способно образовывать гаметы, которые в зависимости от условий могут функционировать либо как мужские, либо как женские. [c.140]
Несовместимость — это неспособность растений завязывать семена от самоопыления (самонесовместимость), а также от перекрестного опыления с определенными растениями того же вида (перекрестная несовместимость). При этом мужские и женские гаметы таких растений функционально нормальны и способны давать потомство при скрещивании с другими растениями. Несовместимость широко распространена в растительном мире. Самонесовместимые виды обнаружены примерно у 78 семейств покрытосеменных растений. [c.39]
РАЗНОСПОРОВОСТЬ И НЕПЛАВАЮЩИЕ МУЖСКИЕ ГАМЕТЫ. Очень важную роль в эволюции растений сыграло возникновение некоторых папоротников и их близких родичей, образующих споры двух типов. Явление это называют разноспоровостью, а растения — разноспоровыми. Все семенные растения относятся к разноспоровым. Они образуют крупные споры, называемые мегаспорами, в спо- [c.71]
Имеется растение-трисомик генотипа Каким будет его потомство, возникшее при самоо НИИ, если жизнеспособны все женские гаметы и т[c.128]
ЭТИМ животные клетки. Диплоидной является только зигота. С другой стороны, клетки на редкость красивой спирогиры (Spirogyra) (рис. 1-9) неподвижны, а амебоидная мужская гамета продвигается по трубочке, соединяющей две спаривающиеся клетки. Такая особенность размножения указывает на связь спирогиры с высшими зелеными растениями. [c.49]
В противоположность этому у покрытосеменных растений семяпочка до оплодотворения. развивается в незначительной степени и дальнейшее развитие фактически зависит от оплодотворения. Семяпочка заключена внутри завязи, которая по созревании превраш,ается в плод. Опыление происходит при участии специального рецепторного органа — рыльца. В зародышевом мешке присутствует ядро одной оосферы, эндосперм развивается в зародышевом мешке во время роста зародыша. Развитие ткани эндосперма начинается со слияния двух полярных ядер с одной из мужских гамет, так [c.466]
Подобные половые клетки, или гаметы (от греческого гамео — вступаю в брак), внешне могут в точности повторять друг друга это так называемые изогаметы (от греческого изос — равный). Однако и у таких одинаковых по внешнему виду клеток имеются различия в наследственном материале, поэтому говорят о плюс- и минус-гаметах. У других организмов гаметы уже и внешне отличаются друг от друга одни из них крупнее макрогаметы, их называют также женскими), другие мельче микрогаметы, или мужские гаметы). Но чаще всего гаметы резко различаются между собой. Одни из них очень велики и неподвижны — это яйцеклетки (которые на сей раз по праву называются женскими гаметами), другие же сохраняют подвижность — это истинные мужские гаметы, или сперматозоиды. Большинство цветковых растений и некоторые грибы пошли еще дальше по пути упразднения способности половых клеток к самостоятельному движению — яйцеклетка у них оплодотворяется не подвижной мужской гаметой, а просто ядром (мужским). Это, собственно, ничего или почти ничего не меняет, поскольку достигается главная цель — слияние ядер. Продукт слияния гамет — оплодотворенная яйцеклетка, или зигота, содержит теперь одно ядро, образовавшееся путем слияния ее собственного ядра с проникшим в нее мужским ядром. [c.117]
Отбор гамет. Метод предложен Стадлером (1955) и основан на признании гипотезы сверхдоминирования. Пыльцой инбред-ной линии опыляют отдельные растения, выделенные из сорта. Последующее испытание полученных гибридов дает возможность оценить вклад женских гамет, так как мужские гаметы (пыльца линии) тождественны. [c.14]
Размножение моносомных растений по каждой из 21 линий приводит к формированию двух типов женских и мужских гамет с 21 и 20 хромосомами и к образованию смешанного потомства, состоящего из нуллисомиков, моносомиков и дисомиков. Вследствие внешнего сходства последних двух форм моносомные растения приходится выделять путем цитологического анализа (в митозе и мейозе). В потомстве от самоопыления моносомного растения нуллисомики, дисомики и моносомики образуются с частотой, соответственно равной 3, 24 п 73%. Сирс вычислил это отношение на основании средних частот образования и функционирования нормальных и 20-хромосомных гамет (табл. 4). [c.92]
Семенные растения обладают тремя важными преимуществами во-перВых, разноспорово-стью во-вторых, появлением неплавающих мужских гамет и, в-третьих, образованием семян. [c.71]
Голосеменные — это группа, промежуточная по своим признакам между формами, приспособленными к жизни на суше, и формами, у которых встреча гамет непременно должна происходить в воде. У саговников мужской гаметофит похож на легкую сухую микроспору (пыльцевое зерно) покрытосеменных тем, что он тоже распространяется ветром. В процессе развития мужского гаметофита одна из его клеток образует пыльцевую трубку, как у покрытосеменных, однако вместо того чтобы доставлять неподвижную мужскую гамету к архегонию, в пыльцевой трубке образуются два спермия, снабженные жгутиками, которые подплывают к семязачатку и осуществляют оплодотворение. Поэтому можно предположить, что саговники — группа, промежуточная между низшими растениями и покрытосеменными, а это в свою очередь позволяет думать, что в царстве растений существует филогенетическая непрерывность. [c.302]
Полный двойной набор хромосом называют диплоидным (2 п), а набор, получаемый от каждого из родителей через половые клетки, — гаплоидным (п). Все клетки высшего растения, за исключением гаплоидных половых, как минимум диплоидны. Гаплоидные половые клетки находятся преимущественно в зрелых пыльцевых зернах и в зародышевом мешке семязачатка. В жизненном цикле растения гаплоидный набор" получается из диплоидного в результате редукционного деления, или мейоза (см. стр. 34), протекающего в материнских клетках микро- и мегаспор, находящихся соответственно в пыльниках и семязачатке цветка. Возникшие таким путем гаплоидные клетки де лятся и дают начало мужским и женским гаметофитам, в которых в конце концов и образуются половые клетки, или гаметы, т. е. спермии и яйцеклетки. Когда — при половом размножении— женские и мужские гаметы сливаются в зиготу, происходит восстановление диплоидного числа хромосом, свойственного спорофиту. Прослеживая изменения в числе хромосом и в содержании ДНК, мы видим, что в цветковом растении совершается цикл, в котором диплоидия сменяется гаплоидией, а последующее слияние гаплоидных клеток разного генетического происхождения в новый диплоидный организм порождает новые комбинации генетических признаков. [c.33]
Увеличение числа геномов табака приводит к изменению формы и увеличению размеров вегетативных и репродуктивных органов, способствует возникновению и других новых биологических свойств у растения. Так, цветущие ночью виды с увеличением числа геномов утрачивают эту особенность. У сравнительно малохромосомных видов по мере увеличения числа геномов размеры растений возрастают, в то время как у много-хромосомных видов — уменьшаются. Все октаплоиды табака характеризуются карликовостью. Чем выше степень плоидности, тем больше обнаруживается нежизнеспособность мужских гамет. Однако недостаточная плодовитость первых поколений амфидиплоидов может быть преодолена, поскольку новые гибридные растения обладают большой пластичностью. [c.133]
У многих видов покрытосеменных растений спермиогенез происходит в пыльниках до наступления цветения. В последнем случае к моменту раскрытия цветков в зрелых пыльцевых зер- нах уже имеются готовые мужские гаметы—спермин (рис. 99). Трехклеточный тип образования пыльцы, по мнению большинства эмбриологов, более прогрессивен в сравнении с двухкле-точным. [c.160]
Все семенные растения (как голо-, так и покрытосеменные) автор относит к одному отделу, что выглядит некоторым анахронизмом. Поэтому отметим здесь, что мужские гаметы покрытосеменных растений (спермии), как и многих голосеменных (например, хвойных), жгутиков не имеют. Нет жгутиков и у мужских гамет (спермациев) красных водорослей. [c.40]
Бесполое размножение — зооспорами. Они развиваются на диплоидных растениях в одногнездных спорангиях, представляющих конечные клетки коротких боковых ветвей. Содержимое их распадается на ряд голых зооспор, выходящих через разрыв оболочки спорангия. Образованию зооспор предшествует редукционное деление ядра и гаплоидные, таким образом, зооспоры вырастают в гаплоидные растения, размножающиеся половым путем. Гаметы образуются в многогнездных спорангиях. Хотя гаметы внешне одинаковы и по ювой процесс у эктокарпуса изогамный, по поведению можно различить женские и мужские гаметы. Первые быстро теряют подвижность, вторые могут оставаться подвижными до 24 ча- [c.142]
При половом размножении в результате слияния раздельных наследственных факторов возтпгкает защита от действия вредных муташгй. Половой процесс обусловлен разделением полов и наличием мужских и женских особей или образованием разных половых органов у одного н того лее организма. Подавляющее большинство животных раздельнополые, а среди растений, наоборот, распространены гланиы.м образом обоеполые виды. У раздельно-полых организмов яйцеклетки образуются у одних особей, а сперматозоиды или спермин (у растений) —у других. У обоеполых организмов и женские и мужские гаметы образуются у одной и той же особи. Обоеполые л[c.91]
Мужской гаметофит (пыльцевое зерно) образуется из спорогенной ткани молодого пыльника тычинки редукционным делением ее клеток и образованием тетрады клеток, ядра которых имеют гаплоидный набор хромосом. Затем клетки тетрад становятся пыльцевыми зернами. Молодые клетки вначале одноядерные, с гаплоидным набором хромосом. В результате эква-циоииого делення содержимое пыльцевого зерна распределяется в две неравные по размеру голые клетки — вегетативную (большего размера) и генеративную (меньшего размера). После второго эквационного деления у многих растений генеративная клетка образует две новые голые клетки, которые называются спермиями, или мужскими гаметами. Следовательно, у многих растений пыльцевое зерно, покрытое двойной общей оболочкой, содержит три голые клетки вегетативную и два спермия (рис, 82). [c.487]
Представляется, что репродуктивные органы растений по структуре и функции сильно отличаются от соответствующих органов у человека. Такое мнение не бесспорно. Мужские гаметы водорослей так же подвижны, как и сперматозоиды животных. Только у высших растений в результате дифференцировки появляются пыльцевые зерна как вторичное приспособление к распространению по воздуху. Рыльце растений и завязь (с ее яйцеклеткой) имеют конфигурации, похожие на влагалище, матку и яичник женщины. Однако это не только внешнее подобие. Суспензор ряда растений очень сходен с трофобластом млекопитающих и человека — окружающей эмбрион тканью, из которой образуется плацента (Nagl, 1973). Положения суспензора и трофобласта относительно соответствующих эмбрионов анатомически сопоставимы. Тот и другой участвуют в доставке питательных веществ к эмбриону в том и другом наблюдается амплификация ДНК и имеются полн-тенные хромосомы. [c.175]
| Рис. 15-20. Сравнение длительностей различных стадий мейоза, представленных на рис. 15-18. Показаны примерные временные интервалы для самца млекопитающего (мыши) и растения (лилии) Эти интервалы различны для женских и мужских гамет (яиц и спермиев) одного итого же вида и для одинаковых гаметразных видов. |  |
Обычно считают, что первые растения, освоившие сушу, произошли от зеленых водорослей, у отдельных из наиболее эволюционно продви-нутььх представителей которых появились репродуктивные органы, а именно архегонии (женские) и антеридии (мужские) в этих органах были спрятаны, а, следовательно и защишены гаметы. Это обстоятельство и ряд других вполне определенных приспособлений, помогаюших избежать высыхания, позволили некоторым представителям зеленых водорослей завладеть сушей. [c.70]
Внутри ядра имеются длинные образованпя — хроматиновые нити, с трудом видимые в покоящейся клетке, т. е. существующей в период между двумя делениями. Перед делением клетки хроматиновые нити образуют палочкообразные тельца — хромосомы. Число и форма их постоянны для данного вида организмов. В соматических (не половых) клетках высших растений и животных хромосомы существуют попарно, т. е. но две копии каждого типа. Такая пара хромосом называется гомологичной, подобный пабор хромосом — диплоидным. Клетки человека содержат 23 нары хромосом (46). Из общего правила, что в клетках с диплоидным набором каждая хромосома представлена двумя копиями, имеется исключение. Оно заключается в том, что в клетках женских особей одна пара хромосом содержит две одинаковые Х-хромосомы, а в клетках мужских особой — одну X- и одну У-хромосому, отсутствующую в женских клетках. В половых клетках (гаметах) число хромосом вдвое меньше — по одной хромосоме от каждой пары. Этот набор хромосом называют гаплоидным. [c.11]
chem21.info
Половые клетки (гаметы)
Половые клетки (гаметы) — это специализированные клетки, при помощи которых происходит половое размножение. Зрелые половые клетки, в отличие от клеток тела, называемых соматическими, имеют половинный набор хромосом, характерный для данного вида. Сокращение числа хромосом происходит в процессе мейоза (см.) и восстанавливается при оплодотворении (см.).
Строение мужских и женских половых клеток различно. Яйцеклетки, т. е. женские половые клетки, как правило, неподвижны, округлой или удлиненной формы, богаты желтком; количество его и расположение определяют объем и тип яйцеклетки. Сперматозоиды (т. е. мужские половые клетки) — подвижные, самые мелкие клетки организма, лишены желтка. У большинства животных они продолговаты, состоят из головки (ядро), шейки, несущей центросому, и хвоста (протоплазма).
Половые клетки — специализированные клетки, при помощи которых происходит половое размножение. В отличие от всех других клеток тела, называемых соматическими и содержащих диплоидный, или двойной, набор хромосом, зрелые половые клетки содержат гаплоидный, или одинарный, набор хромосом. Уменьшение числа хромосом происходит во время созревания гамет при редукционном делении, или мейозе (см.). Нормальное, присущее данному виду число хромосом восстанавливается при слиянии мужской и женской половой клетке, т. е. при оплодотворении (см.). Клетки, дающие начало гаметам (см.), иногда обособляются уже во время первых дроблений яйца.
Гонобласт — родоначальник клеток полового зачатка — первоначально дает одинаковые дочерние клетки. В дальнейшем они преобразуются в яйцеклетки и сперматозоиды. Первые у высших животных неподвижны, округлены и содержат питательный материал — желток; его количество и распределение определяют размер и тип яйцеклетки (см.). Сперматозоиды — подвижные, самые мелкие клетки организма, не содержащие желтка (см. Сперма), форма их разнообразна. У большинства животных они состоят из головки, содержащей ядро, шейки, несущей центросомы, и хвоста.
См. также Овогенез, Размножение.
www.medical-enc.ru
Половые клетки (гаметы): введение
Половые клетки (гаметы): введение
Гамета (gamete): зародышевая клетка (спермий или яйцеклетка), содержащая гаплоидный набор хромосом , то есть имеющая по одному экземпляру каждой из хромосом.
При половом способе размножения потомство, как правило, имеет двух родителей. Каждый из родителей производит половые клетки. Половые клетки, или гаметы, обладают половинным или гаплоидным набором хромосом и возникают в результате мейоза . Таким образом, гамета (от греч. gamete - жена, gametes - муж) - зрелая репродуктивная клетка, содержащая гаплоидный набор хромосом и способная при слиянии с аналогичной клеткой противоположного пола образовать зиготу , при этом число хромосом становится диплоидным. В диплоидном наборе каждая хромосома имеет себе парную (гомологичную) хромосому. Одна из гомологичных хромосом происходит от отца, другая - от матери.. Женская гамета называется яйцеклеткой , мужская - сперматозоидом. Процесс образования гамет носит общее название - гаметогенез.
Всем животным свойственна оогамия - наличие крупных неподвижных яйцеклеток и мелких, обычно обладающих подвижностью сперматозоидов. Многие животные раздельнополы, остальные являются обоеполыми, или гермафродитами . У гермафродитных видов одни и те же особи образуют и яйцеклетки, и сперматозоиды. У раздельнополых животных самки производят яйцеклетки, самцы - сперматозоиды. Гермафродитами являются большинство плоских червей , малощетинковые кольчатые черви , большинство брюхоногих моллюсков. Раздельнополость характерна для большинства членистоногих и позвоночных. У раздельнополых животных и человека гермафродитизм иногда встречается как результат нарушений развития особи.
Половые клетки у таких многоклеточных, как губки или турбеллярии, могут возникать в любом участке тела. У большинства же организмов они образуются в специальных органах: у животных это гонады (греч. gone - семя), или половые железы, у растений - спорангии , у грибов - гаметангии . У некоторых организмов будущие половые клетки закладываются на самых ранних этапах дробления. Например, у аскариды уже на стадии 16 бластомеров выделяется половой зачаток, из которого впоследствии возникнут половые клетки. Ряд клеточных поколений от первичных половых клеток до гамет получил название зародышевого пути.
У эмбрионов всех позвоночных на ранней стадии развития определенные клетки обособляются как предшественники будущих гамет. Такие первичные половые клетки мигрируют в развивающиеся гонады ( яичники у самок, семенник и у самцов), где после периода митотического размножения претерпевают мейоз и дифференцируются в зрелые гаметы. В половых клетках перед мейозом активируются дополнительные гены, которые регулируют спаривание гомологичных хромосом, рекомбинацию и разделение рекомбинированных гомологичных хромосом в анафазе первого деления.
Яйцеклетки развиваются из первичных половых клеток , которые на ранней стадии развития организма мигрируют в яичник и превращаются там в оогонии . После периода митотического размножения оогонии становятся ооцитами первого порядка , которые, вступив в первое деление мейоза , задерживаются в профазе I на время, измеряемое сутками или годами в зависимости от вида организма. В период этой задержки ооцит растет и накапливает рибосомы, мРНК и белки, зачастую используя при этом другие клетки, включая окружающие вспомогательные клетки. Дальнейшее развитие (созревание яйцеклетки) зависит от полипептидных гормонов ( гонадотропинов ), которые, воздействуя на окружающие каждый ооцит вспомогательные клетки, побуждают их индуцировать созревание небольшой части ооцитов. Эти ооциты завершают первое деление мейоза, образуя маленькое полярное тельце и крупный ооцит второго порядка , который позже переходит в метафазу второго деления мейоза . У многих видов ооцит задерживается на этой стадии до тех пор, пока оплодотворение не инициирует завершение мейоза и начало развития эмбриона.
Спермий обычно представляет собой маленькую и компактную клетку, которая в высокой степени специализирована для функции внесения своей ДНК в яйцеклетку. В то время как у многих организмов весь пул ооцитов образуется еще на ранней стадии развития самки, у самцов после наступления половой зрелости в мейоз вступают все новые и новые половые клетки, причем каждый сперматоцит первого порядка дает начало четырем зрелым спермиям. Дифференцировка спермиев осуществляется после мейоза, когда ядра гаплоидны. Однако, поскольку при митотическом делении зрелых сперматогониев и сперматоцитов цитокинез не доводится до конца, потомки одного сперматогония развиваются в виде синцития . В связи с этим дифференцировка спермия может контролироваться продуктами хромосом от обоих родителей.
Ссылки:
Все ссылкиmedbiol.ru
Половые клетки - это... Что такое Половые клетки?
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
Половое размножение
Половое размножение встречается как у одноклеточных, так и у многоклеточных растений и животных.
Как отмечено в главах II и III, половое размножение у бактерий осуществляется путем конъюгации, служащей аналогом полового процесса и являющейся системой рекомбинации этих организмов, тогда как у простейших половое размножение происходит тоже путем конъюгации либо путем сингамии и аутогамии.
У многоклеточных организмов (растений и животных) половое размножение связано с образованием зародошевых или половых клеток (гамет), оплодотворением и образованием зигот.
Половое размножение мха
Половое размножение является значительным эволюционным приобретением организмов. С другой стороны, оно способствует пересортировке генов, появлению разнообразия организмов и повышению их конкурентоспособности в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
У одноклеточных организмов половое размножение существует в нескольких формах. У бактерий половое размножение можно анало-гизировать с имеющими место у них конъюгацией, заключающейся в передаче плазмидной или хромосомной ДНК от клеток-доноров (содержащих плазмиды) к клеткам-реципиентам (не содержащих плазмиды), а также с трансдукцией бактерий, заключающейся в передаче генетического материала от одних бактериальных клеток к другим фагам. Конъюгация встречается также у инфузорий, у которых во время этого процесса происходит переход ядер от одних особей к другим, после чего следует деление последних.
Одной из распространенных форм полового размножения у одноклеточных животных, например, у паразитических споровиков, является копуляция. Половое размножение у них заключается в слиянии двух особей, которые являются гаметами, в одну, являющуюся споровой формой, из которой затем развивается новый организм. Независимо от способа слияния генетического материала у одноклеточных организмов существенной особенностью этого слияния является то, что оно сопровождается генетической рекомбинацией.
У многоклеточных растений и животных половое размножение происходит через образование женских и мужских половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов), последующее оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом и образование зиготы. У растений половые клетки продуцируются в специализированных репродуктивных структурах, у животных они продуцируются в половых железах, называемых гонадами (от греч. gone — семя).
Половое размножение гидры
Между соматическими и половыми клетками животных существует важное различие. Оно заключается в том, что соматические клетки способны к делению, т. е. репродуцируют себя и кроме того из них образуются половые клетки. Напротив, половые клетки не делятся, но они «начинают» репродукцию целого организма.
Диплоидные соматические клетки, из которых образуются мужские половые клетки, называют сперматогониями, а диплоидные соматические клетки, из которых образуются женские половые клетки — овогониями. Процесс образования (роста и дифференциации) мужских и женских половых клеток носит название гаметогенеза.
Гаметогенез основан на мейозе (от греч. meiosis — понижать), который представляет собой процесс редукционного деления ядер клеток, сопровождающегося понижением числа хромосом на ядро. Мейоз происходит в специализированных клетках репродуктивных органов живых существ, размножающихся половым путем. Например, у папоротникообразных мейоз встречается в специализированных клетках спорангий, располагающихся на нижней поверхности листьев этих растении и развивающихся в споры, а затем в гаметофиты. Последние существуют раздельно, продуцируя в конечном итоге мужские и женские гаметы. У цветковых растений мейоз осуществляется в специализированных клетках семяпочек, которые развиваются в споры.
Последние продуцируют гаметофит с одной яйцеклеткой.
Двойное оплодотворение у цветковых растений
Кроме того у этих растений мейоз происходит также в специализированных клетках пыльников, которые также развиваются в споры, продуцирующие в конечном итоге пыльцу с двумя мужскими гаметами. У земляных червей, которые являются гермафродитами и содержат мужские половые органы в одном сегменте тела, а женские — в другом и которые характеризуются способностью к перекрестному оплодотворению между разными особями, имеется способность одновременно к сперматогенезу и овогенезу.
У млекопитающих мейоз осуществляется в специализированных клетках семенников и яичников, в которых продуцируются мужские и женские гаметы соответственно. Выявлены белки — индукторы мейоза.
В процессе мейоза дипдоидное число хромосом (2п), которое характерно для соматических клеток (клеточных ядер) и незрелых зародышевых клеток, изменяется до гаплоидного числа (In), характерного для зрелых зародышевых клеток. Таким образом, в результате гаметогенеза половые клетки получают лишь половину хромосом соматических клеток
Поведение хромосом в период гаметогенеза у животных является одинаковым как у мужских, так и у женских особей. Однако пол различается во времени происхождения разных стадий мейоза, что особенно заметно у человека. У мужских особей в постпубертатный период полный процесс мейоза завершается примерно в течение двух месяцев, в то время как у женских особей первое мейотическое деление начинается еще в фетальном яичнике и не завершается, пока не начнется овуляция, которая наступает у них примерно в пятнадцать лет.
У высших животных в случае мужских особей мейоз сопровождается образованием четырех функционально активных гамет Напротив, у женских особей каждый овоцит II порядка дает лишь одну яйцеклетку. Другие ядерные продукты женского мейоза представляют собой три редукционных тельца, которые не участвуют в размножении и дегенерируют.
Мейоз состоит из двух делений клеточного ядра, которые называют мейотическими. Первое мейотическое деление ядра разделяет членов каждой пары гомологичных хромосом после того, как они спарились одна с другой (синапсис) и обменялись генетическим материалом (кроссинговер). В результате этого разделения образуется два гаплоидных ядра. Второе мейотическое деление разделяет две продольные половины хромосом (хроматиды) в каждом из этих ядер, продуцируя четыре гаплоидных ядра.
В процессе гаметогенеза происходит также дифференциация яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез), являющаяся пререквизитом их функций. Будучи высокоспециализированными структурами, яйцеклетки животных намного крупнее сперматозоидов, обычно неподвижны и содержат питательный материал, который обеспечивает развитие эмбриона в начальном периоде после оплодотворения. Сперматозоиды большинства животных обладают жгутиком, обеспечивающим независимость их движения.
Мейоз имеет выдающееся биологическое значение. Благодаря мейозу в клетках организмов поддерживается постоянное число хромосом независимо от количества поколений. Следовательно, мейоз поддерживает постоянство видов. Наконец, в мейозе в результате кроссинговера происходит рекомбинация генов, которая является одним из факторов эволюции, хотя его значение является и меньшим по сравнению с мутагенезом.
biofile.ru
