Гаметы: понятие, формирование, типы и процесс оплодотворения

Оплодотворение

Оплодотворение

Это процесс слияния мужской и женской гамет с образованием зиготы. Сперматозоиды атакуют яйцеклетку, при контакте с акросомой вызывают ее активацию, то есть выводят из состояния покоя. Свойства оболочки яйцеклетки изменяются. Вглубь нее проникает один сперматозоид. Он отбрасывает жгутик. Оболочки становятся непроницаемыми для других сперматозоидов. Иногда проникает несколько сперматозоидов, но с ядром яйцеклетки сливается лишь ядро одного из них. Остальные сперматозоиды гибнут. Иногда ядра обеих половых клеток продолжительное время не сливаются (у грибов, некоторых круглых чер-вей). Сливаются они перед дроблением.

У животных различают внешнее и внутреннее оплодотворение.

Внешнее оплодотворение

Внешнее оплодотворение характерно преимущественно для жителей водоемов. Это оплодотворение, которое происходит вне половой системы самки. Встречается у многощетинковых червей, иглокожих, некоторых ракообразных, двухстворчатых моллюсков, ланцетников, костных рыб, земноводных. Характерно иногда для некоторых наземных животных – дождевых червей, некоторых паукообразных и др.

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит в половых путях самки. Характерно преимущественно для животных, жителей суши: плоских червей, круглых червей, многоножек, насекомых, моллюсков, пресмыкающих, птиц, млекопитающих. Иногда встречается у жителей водоемов – некоторых ракообразных, хрящевых рыб и т. п.

Необходимым условием для оплодотворения водорослей и высших споровых растений является влага, вода. В ней передвигаются сперматозоиды.

Не зависит от влаги оплодотворение у семенных растений (голосеменных и покрытосеменных). Оплодотворению предшествует опыление. Для покрытосеменных растений характерно двойное оплодотворение.

Оплодотворение позволяет увеличить наследственную изменчивость (комбинативная изменчивость), поскольку сливаются половинные наборы хромосом мужской и женской гамет. Образование эндосперма с тройным набором хромосом служит причиной интенсификации процессов биосинтеза, синтеза белков, что позволяет значительно улучшить запасание питательных веществ в семени.

Гаметогенез

Мейоз лежит в основе процессов спорогенеза – образование спор у растений и грибов, и гаметогенеза – образование половых клеток, который состоит из сперматогенеза и овогенеза.

Сперматогенез

Овогенез

процесс образования сперматозоидов

процесс образования яйцеклеток

Из исходной клетки сперматогония образуется 4 сперматозоида.

Из исходной клетки овогония образуется 1 яйцеклетка, а оставшиеся 3 клетки превращаются в направительные или редукционные тельца.

Начинается при половом созревании и длится до конца жизни.

Длится в течение эмбрионального периода, и от начала полового созревания, до менопаузы.

Сперматозоиды образуются в МПЖ семенниках.

Яйцеклетки формируются в женских половых железах — яичниках.

Фазы гаметогенеза:

1) РАЗМНОЖЕНИЕ – митоз

• Сперматогенез: из клеток сперматогенной ткани гоноцитов образуются диплоидные первичные половые клетки сперматогонии(2n2с).

• Овогенез: из клеток овогенной ткани яичников гоноцитов образуются первичные половые диплоидные клетки овогонии (2n2с).

2) РОСТ – интерфаза мейоза I

• Сперматогенез: из каждого сперматогония развивается сперматоцит 1ого порядка (2n4с). Репликация ДНК.

• Овогенез: репликация ДНК, из каждого овогония развивается овоцит 1ого порядка (2n4с). Запас питательных веществ (желток, жир).

3) СОЗРЕВАНИЕ – деление мейоза

• Сперматогенез: после первого деления образуются два сперматоцита 2ого порядка (n2c). После второго – четыре гаплоидных сперматиды (nc).

• Овогенез:после первого деления — 1 редукционное тельце и один овоцит 2ого порядка(n2c)После второго деления — 3 редукционных тельца и одна крупная овотида, из которой впоследствии сформируется яйцеклетка и еще одно редукционное тельце. Если оплодотворения не происходит, то овотида погибает и выводится из организма.

4) ФОРМИРОВАНИЕ

• Сперматогенез: сперматиды превращаются в сперматозоиды (nc), приобретают свойственные им признаки и подвижность.

• Овогенез: практически отсутствует

Сперматозоиды состоят из — головка: ядро и акросома, которая выделяет фермент, растворяющий оболочку яйцеклетки — шейка: митохондрии и комплекс Гольджи— хвост из микротрубочек.

Двойное

Особый способ размножения и оплодотворения у растений носит название двойного оплодотворения. Это процесс, при котором одновременно образуются зигота и эндосперм. Двойное оплодотворение характерно только для цветковых (покрытосеменных) растений.

Процесс двойного оплодотворения состоит из четырёх этапов:

• формирование гамет – в пыльниках развиваются мужские спермии, в семязачатках завязи – яйцеклетки;
• образование дополнительных клеток – вместе с яйцеклеткой формируются центральная клетка, образующая центральное ядро, и пять маленьких клеток;
• попадание спермия в семязачаток – попавшие вместе с пыльцой на рыльце пестика два спермия проходят по пыльцевой трубке в семязачаток;
• оплодотворение – один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, второй – с центральным ядром, формируя эндосперм.

Рис. 3. Двойное оплодотворение.

Зигота при двойном оплодотворении имеет диплоидный набор хромосом. При слиянии спермия с центральным ядром образуется клетка с триплоидным набором хромосом.

Что мы узнали?

Из урока биологии 10 класса узнали о способах и значении оплодотворения. В теме раскрыты понятия изогамии, анизогамия, оогамии, наружного и внутреннего оплодотворения, а также двойного оплодотворения. В процессе сингамии, копуляции или оплодотворения образуется новый, не похожий на родителей организм с уникальным генотипом.

Определение понятия

В ходе полового размножения особей новое поколение возникает как результат слияния специализированных клеток. Они называются гаметы.

В животном организме они формируются в особых органах – железах. Более древние организмы являются гермафродитными. В этом случае в одном организме созревают клетки двух типов – женские и мужские. К ним относятся кишечнополостные, все типы червей, а также некоторые моллюски. В ходе эволюции появились раздельнополые виды.

Гаметогенез – это процесс, который происходит и у растений. К примеру, у покрытосеменных генеративным органом является цветок. Споровые формируют гаметофиты.

Результат оплодотворения

Оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой. Ее хромосомный набор уже является диплоидным, или двойным. У животных оплодотворение бывает внешним и внутренним. В первом случае оно происходит вне организма самки. Такой способ характерен для рыб и земноводных. При самец при помощи вводит сперматозоиды в организм самки. Там же происходит и развитие плода, поэтому такой способ является более прогрессивным.

У растений самый сложный процесс слияния гамет наблюдается у цветковых. Оно называется двойным, потому что со спермиями соединяется женская гамета и центральная зародышевая клетка. В результате формируется зародыш, запасное питательное вещество, которое называется эндоспермом, и кожура. А все вместе — семя.

Зигота начинает дробиться. При этом формируется зародыш. Сначала он состоит из одного слоя. Он называется бластулой. Далее в нем начинается закладка тканей и будущих органов. В этот период он называется гаструлой. Продолжается формирование зародыша закладкой трех зародышевых листков, из которых развиваются определенные органы и их системы.

Итак, в нашей статье мы рассмотрели, что такое гамета и зигота. Эти структуры являются носителями наследственной информации и дают начало новому организму.

Гамета — это в биологии половая клетка организма, несущая одинарный набор хромосом. Гаметы играют ключевую роль в оплодотворении и внутриутробном развитии. Рассмотрим человеческий организм, в каждой соматической (не половой) клетке которого находится 46 хромосом, то есть диплоидный набор. Только в гаметах, количество хромосом составляет 23. Когда эти клетки сливаются, образуется зигота с полным набором хромосом.

Этот процесс будет более детально рассмотрен далее. Вначале разберем подробно, что же такое гамета в биологии. Это половая клетка, необходимая для репродукции. Но какова ее структура и анатомия? Изучим этот вопрос подробнее.

Женская гамета

Главное отличие яйцеклетки человека от сперматозоида – это набор хромосом. В ее ядре содержится 22 аутосомы, в которые вошли только Х-хромосомы, имеющие более богатый комплект ДНК, чем Y-хромосомы.

Их формирование происходит еще в период внутриутробного развития. Сразу после рождения их насчитывают около 1 млн, в период созревания это число сокращается до 300 тыс. С начала зрелости они сохраняют свои репродуктивные функции от 12 часов до 4 суток, после чего погибают.

Кроме этого, они отличается от спермиев еще рядом параметров:

Мужские и женские половые клетки имеют множество отличий.

1. Митохондрии. Если сравнивать женскую и мужскую гамету, то в первой митохондрий намного меньше, чем во второй. Это объясняется статичностью яйцеклетки, которой не нужна лишняя энергия.
2. Цитоплазмой. У женского пола она присутствует, а у другой половины человечества не наблюдается вовсе. Это объясняется тем, что только яйцеклетке необходимо накапливать очень много питательных веществ, чтобы обеспечить нормальный рост будущего организма после ее оплодотворения.
3. Оболочкой. В отличие от спермиев, оболочка женской гаметы способна вырабатывать вещество, привлекающие спермии. Кроме того, она выполняет роль мембраны, пропускающей самого быстрого и сильного представителя внутрь и оперативно блокирующей доступ другим спермиям.

Кроме этих особенностей, яйцеклетка человека и любого млекопитающего отличается от сперматозоида тем, что она формируется только 1 раз в месяц.
Также следует отметить разницу в принципе их передвижения. Женская гамета не может двигаться самостоятельно. Ее перемещение возможно благодаря активности ворсинок, покрывающих поверхность маточных труб.

Гаметы растений и животных: сходства и отличия

Мужские гаметы животных подвижны. Сперматозоиды состоят из трех частей: головки, шейки и хвоста. Первая из них содержит ядро. Его хромосомный набор является гаплоидным, или одинарным. Данная черта строения является типичной для всех половых клеток. Головка сперматозоида также содержит акросому, или апикальное тельце. вырабатывает специальный фермент, который способен растворять защитные оболочки яйцеклетки. В шейке находятся центриоли и митохондрии. Они вырабатывают энергию, необходимую для того, чтобы привести в движение хвост.

Мужские гаметы растений называют спермиями. У высших семенных представителей данного царства они находятся в пыльниках тычинок. Передвигаются они при помощи ветра, насекомых или человека. Процесс их переноса на рыльце пестика называют опылением.

Что такое гамета растений и где она расположена? Если речь идет о яйцеклетке, то это, также как и у растений, неподвижная клетка овальной формы. Она находится в нижней расширенной части пестика цветков. Чтобы произошло слияние гамет, два спермия передвигаются к женской гамете по мере роста зародышевой трубки. В результате их оплодотворения образуется семя.

У высших споровых растений половые клетки созревают в специализированных органах — гаметангиях. У этих организмов в жизненном цикле наблюдается четкое чередование поколений.

Рассмотрим этот процесс на примере мхов. Его половое поколение представлено зеленым «ковриком». Он состоит из отдельных листостебельных растений. На них и формируются гаметофиты, в которых созревают половые клетки. В результате процесса оплодотворения, для осуществления которого необходима вода, вырастает бесполое поколение — спорофит. Оно имеет вид коробочки на сухой ножке. В ней созревают клетки бесполого размножения, которые называются спорами. Они попадают в почву и снова дают начало гаметофиту. Так фазы жизненного цикла сменяют друг друга.

Особенности созревания и сперматогенеза

Созревание мужских половых гамет начинается в пубертатном периоде у мужчин и длится на протяжении всей жизни. В среднем цикл развития этой клетки составляет 2,5-3 месяца, поэтому обновление спермиев происходит примерно раз в 80-90 дней.

Образуются мужские половые гаметы в семенниках, где проходят все последовательные стадии деления. В ходе сложного процесса сперматогенеза из сперматид и образуются зрелые сперматозоиды. Эти процессы сперматогенеза регулируются гормонами яичек и гипофиза.

В организме мужчины сперматозоиды практически неподвижны, а при эякуляции (семяизвержении) происходит их активация ферментами простатического секрета. В эякуляте содержится большое количество этих клеток, около 1-2 миллионов сперматозоидов в одном миллилитре.

Виды размножения

Разделяют вегетативный и генеративный метод репликации растений. Во втором случае размножение может осуществляться бесполым или половым типом, кроме того, выделяют и двойное оплодотворение.

Половое размножение

В основе данного типа лежит слияние мужских и женских половых элементов – гамет. В результате этого образуется зигота – специальная клетка, которая дает начало новой жизни. В ней содержится определенный генетический материал — набор хромосом, полученных от родительских растений.

Выделяют различные типы полового процесса и оплодотворения:

1. Хологамия – слияние гаплоидных структур, когда в качестве гамет выступают не отдельные клетки, а целый организм (этот процесс характерен для одноклеточных водорослей). В результате такого слияния формируется зигота, которая быстро делится мейотическим типом, образуя 4 дочерних организма.
2. Конъюгация. В основе данного процесса лежит слияние клеток нитевидных выростов, расположенных вблизи друг к другу. В месте такого соприкосновения перегородки этих выростов растворяются, в результате чего содержимое одного из них (мужского) переходит в тело другого (женского). Этот процесс приводит к формированию диплоидной зиготы. Такой процесс характерен для нитчатых водорослей.
3. Изогамия. Гаметы в данном случае имеют одинаковую форму и размеры, но они различаются между собой физиологически (делятся на мужские и женские). Изогамия происходит только во влажной среде, в воде, в которой гаметы, снабженные специальными жгутиками, могут передвигаться навстречу друг другу, а затем и сливаться между собой.
4. Гетерогамия. Данный метод идентичен предыдущему, однако мужские и женские гаметы различаются по размерам и умению передвигаться. Женские гаметы более крупные и менее подвижные. Данный процесс также может происходить только в воде. Изогамия и гетерогамия характерны для сложных водорослей.
5. Оогамия. Метод характерен для некоторых типов водорослей и высших растений. Выделяют мужские и женские гаметы. Женская – крупная и неподвижная, формируется в одноклеточных оогониях (у водорослей) или в многоклеточных архегониях (у высших растений, за исключением покрытосемянных). Мужская половая клетка – сперматозоид, или спермий, — более мелкая и подвижная, образуется в многоклеточных антеридиях. Сперматозоиды могут передвигаться только в воде, поэтому они присутствуют у растений, обитающих во влажной среде. Спермии – мужские гаметы.

Бесполое

Если оплодотворение происходит без участия второго организма, этот метод называют бесполым. Такое размножение осуществляется при помощи особых клеток, которые образуются в специальных половых органах растения. Они могут быть одноклеточными (это характерно для большинства видов водорослей) или многоклеточными, но не разделенными на ткани (у некоторых сложных водорослей).

У высших растений они имеют более сложную структуру, в их состав входят клетки, имеющие различное строение и функции: защиту, накапливание питательных веществ, формирование тела спор. Клетки состоят из оболочки, под которой находится цитоплазма и крупное ядро. В цитоплазме содержатся активные вещества, пропластиды, жиры. Для того чтобы из нее сформировалось полноценное растение, требуется влажная среда.

Двойное оплодотворение

Данный тип оплодотворения характерен только для цветковых растений (например, у голосемянных также имеет место формирование семени, но двойного оплодотворения не происходит). Оплодотворению предшествует процесс опыления, когда пыльца с тычинок одного цветка распространяется на пестики другого. При этом в зачаток проникает не 1 спермий, а сразу 2. Один из них соединяется с яйцеклеткой, а другой – с центральной клеткой этой структуры.

Задачи для самоконтроля

Задача
1.
Сколько
типов гамет образуют:

а)
гомозиготная особь с одним доминантным
признаком;

б)
гетерозиготная особь по одному признаку;

в)
особь с одним рецессивным признаком?

Задача
2
.
Если у женского организма с генотипом
Mm

ген M

при мейозе попал в яйцеклетку, куда
попадет ген m
?

Задача
3.
У
человека карий цвет глаз доминирует
над голубым:

1.
Сколько типов яйцеклеток, различающихся
по данной паре генов, образуется у
гетерозиготной кареглазой женщины?

2.
Сколько типов сперматозоидов образуется
у голубоглазого мужчины?

Задача
4
.
Сколько типов гамет и какие именно
образуют организмы, имеющие генотипы:
а) АА
;
б) ААВВ
;
в) ааВВ;

г) аавв
?

Задача
5.
Сколько
типов гамет и какие именно образуют
следующие организмы:

а)
моногибрид по гену А
;

б)
дигибрид по генам А

и В;

в)
тригибрид по генам А,
B,

С?

Задача
6.
Сколько
типов гамет образует организм:

а)
гетерозиготный по одной паре генов;

б)
гетерозиготный по двум парам генов;

в)
гетерозиготный по четырем парам генов;

г)
гетерозиготный по n

парам генов?

Задача
7.
Сколько
типов гамет и какие именно образуют
организмы с генотипами:

а)
MmNnSsRr;
б)
MMnnssRR;
в)
DdeeFfHH?

Задача 8. У
человека карий цвет глаз доминирует
над голубым, а близорукость — над
нормальным зрением.
Сколько
типов гамет и какие именно образует
дигетерозиготная кареглазая близорукая
женщина?

Глава 2. МОНОГИБРИДНОЕ
СКРЕЩИВАНИЕ

Основные теоретические
положения

Скрещивание,
при котором организмы анализируются
по одному
альтернативному (качественному)
признаку,
называется
моногибридным
.

Перв
ый

закон Менделя —
закон
единообразия


гибридов первого поколения. Формулировка
закона:
при
скрещивании гомозиготных особей,
анализируемых
по
одному
альтернативному
(качественному) признаку, наблюдается
единообразие гибридов первого поколения
по фенотипу и генотипу.

F 1 .	Аа — 100%

Для
этого закона
нет условий,
ограничивающих его действие (всегда
при скрещивании гомозигот потомство
единообразно).

Второй
закон Менделя (закон
расщепления

)
формулируется следующим
образом: при скрещивании гетерозиготных
организмов, анализируемых
по
одному
альтернативному (качественному) признаку,
в
первом поколении наблюдается расщепление
в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по
генотипу.

F 1 .	АА; Аа; Аа; аа.

Для
этого закона есть условия, ограничивающие
его действие:

все
разновидности внутриаллельного
взаимодействия генов, кроме полного
доминирования;

летальные
и полулетальные гены;

неравная
вероятность образования гамет и зигот
разных типов;

пенетрантность
гена менее 100%;

плейотропное
действие генов.

Для
выяснения генотипа
особи с доминантным признаком
(при
полном доминировании гомозигота АА

и гетерозигота Аа

фенотипически неотличимы)
применяют анализирующее
скрещивание

,
при котором организм с доминантным
признаком скрещивают с организмом,
имеющим рецессивный признак.

Возможны
два варианта результатов скрещивания.

F 1 .					F 1 .	Аа; аа

Если
в результате скрещивания получено
единообразие гибридов первого поколения,
то анализируемый организм является
гомозиготным, а если в F 1
произойдет расщепление 1:1, то особь —
гетерозиготна.

Внутреннее

При внутреннем оплодотворении подвижная мужская гамета (сперматозоид) достигает неподвижной женской гаметы (ооцита) в половых путях самки. Контакту клеток способствуют специальные вещества, выделяемые ооцитом. Акросома – органелла, находящаяся в передней части сперматозоида, – выделяет ферменты, разрушающие оболочку ооцита.

После попадания сперматозоида внутрь формируется плотная оболочка, закрывающая доступ другим сперматозоидам. В это время ооцит завершает второе деление мейоза в процессе оогенеза (развития женской клетки) и превращается в яйцеклетку.

Ядро мужской гаметы увеличивается до размера ядра яйцеклетки. Постепенно ядра сближаются и сливаются в единое ядро. Образуется зигота.

Рис. 2. Слияние сперматозоида и яйцеклетки.

Гаметы несут гаплоидный (одинарный) набор хромосом. После оплодотворения образуется клетка с диплоидным (двойным) набором хромосом.

Биологическая роль

Что такое гамета в биологии? Определение и функции уже описаны, разберемся с их биологической ролью. Гаметы играют ключевую роль в размножении. Сливаясь, мужская и женская гамета образуют зиготу — клетку с полным диплоидным набором хромосом. В человеческой яйцеклетке есть только одна разновидность хромосом — Х. Поскольку у мужчин есть и Х- и У-хромосомы, то часть сперматозоидов несут Х, а часть — У-хромосомы. В зависимости от того, какая разновидность сперматозоида оплодотворит яйцеклетку, зависит пол будущего ребенка. Хромосомы ХХ кодируют женский пол, ХУ — мужской.

Сразу после оплодотворения зигота начинает развиваться и делиться. яйцеклетки находится запас питательных веществ в виде желтка. Зигота может какое-то время пребывать в неактивном состоянии, не делиться и не развиваться до наступления благоприятных условий. Этот тип развития характерен для некоторых растений.

По количеству питательных веществ яйцеклетки делятся на алецитальные (без желтка), олиголецитальные (с небольшим количеством питательных веществ), мезолецитальные (со средним количеством питательных веществ), полилецитальные (с большим количеством желтка). Можно сделать вывод, что гамета в биологии — это половая клетка, без которой невозможно размножение среди особей данного вида.

Гаметы (от греческих слов gamete — жена, gametes — муж) — половые, или репродуктивные, клетки животных и растений, обеспечивающие при слиянии развитие новой особи и передачу наследственных признаков от родителей потомкам. Гаметы гаплоидны, т. е. содержат одинарный набор хромосом. При их слиянии, т. е. при оплодотворении, или половом процессе, возникает зигота с двойным (диплоидным) набором хромосом. Так происходит объединение генетического материала родительских особей и восстанавливается полный набор хромосом.

Животные, размножающиеся половым путем (см. Размножение), производят мужские гаметы — сперматозоиды и женские — яйцеклетки, или яйца.

У многих простейших мужские и женские гаметы одинаковых размеров и формы и обе подвижны (изогамия).

Чтобы произошло оплодотворение, гаметам необходимо найти друг друга. Необходимо также обеспечить зиготу достаточным запасом питательных веществ и защитными оболочками. Эти функции в процессе эволюции разделились между мужскими и женскими гаметами. Поэтому у большинства животных мужские гаметы маленькие и подвижные, а женские более крупные, содержат много питательных веществ и не способны двигаться (анизогамия, или оогамия). Наиболее крупные яйцеклетки у животных, эмбриональное развитие которых происходит в наружной среде, а не в материнском организме и продолжается длительное время — дни, недели (птицы, пресмыкающиеся, земноводные, рыбы, головоногие моллюски).

Сперматозоиды состоят из головки, шейки и хвоста, который обеспечивает им подвижность. В головке находится ядро с плотно упакованными хромосомами, в шейке — митохондрии, доставляющие энергию для обмена веществ и движения хвоста. Мужские гаметы водных организмов иногда имеют жгутики, обеспечивающие их подвижность. У некоторых организмов (круглые черви, многие членистоногие) мужские гаметы движутся амебообразно, с помощью псевдоподий.

У большинства животных, кроме высших млекопитающих, цитоплазма яйцеклеток содержит большое количество желтка.

Процесс образования гамет называется га-метогенезом, спермиев — сперматогенезом, а яйцеклеток — оогенезом. У многоклеточных животных гаметы развиваются в половых железах — гонадах (у самцов — семенники, у самок — яичники). Образование гамет у низших животных происходит путем митоза, а у большинства животных — путем мейоза. Гаметы образуются в избыточных количествах, поскольку не все сперматозоиды достигают яйцеклетки и не все оплодотворенные яйцеклетки (зиготы) могут развиваться до взрослого организма.

У растений в зависимости от строения гамет различают разные типы полового процесса (см. Пол, Оплодотворение). У гетеро- и особенно у могамных растений мужских гамет образуется значительно больше, чем женских, что повышает вероятность оплодотворения.

Все знают, что сперматозоид является мужской половой клеткой. Специалисты называют ее гаметой. Мужские половые клетки образуются в канальцах яичек. Естественно, что без них просто невозможен процесс оплодотворения женской яйцеклетки. Каково строение сперматозоида и его функции?

Гаметы и оплодотворения

Происходит, когда мужские и женские гаметы сливаются. У животных организмов объединение спермы и яйцеклетки происходит в фаллопиевых трубах женского репродуктивного тракта. Миллионы сперматозоидов высвобождаются во время полового акта, которые попадают из влагалища в фаллопиевы трубы.

Сперма специально приспособлена для оплодотворения яйцеклетки. Головная область имеет колпачковое покрытие, называемое акросом, которое содержит ферменты, помогающие клетке спермы проникать в половую железу (наружное покрытие мембраны яичных клеток). По достижении яйцеклетки сперматозоидная головка сливается с яйцеклеткой. Проникновение сквозь zona pellucida (оболочка вокруг мембраны яйцеклетки) вызывает выброс веществ, которые изменяют zona pellucida, и предотвращает оплодотворение яйцеклетки другими сперматозоидами. Этот процесс имеет решающее значение, поскольку оплодотворение несколькими клетками спермы или полиспермия вызывает зиготу с дополнительными хромосомами. Это явление смертельно для зиготы.

После оплодотворения два гаплоидных гамета становятся одной диплоидной клеткой или зиготой. У людей это означает, что зигота будет иметь 23 пары в общей сложности 46 хромосом. Зигота продолжит деление посредством и в конечном итоге созревать в полностью функционирующий организм. наследованием половых хромосом. Клетки спермы могут иметь один из двух типов половых хромосом — X или Y. Яйцеклетка имеет только один тип половых хромосом — Х. Если клетка спермы с Y-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет мужского пола (XY). Если клетка спермы с X-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет женского пола (XX).

Генотип
—
это
совокупность генов, полученных организмом
от родителей.

Фенотип

—
это
совокупность
всех свойств и признаков организма,
которые развиваются на основе генотипа
в определенных условиях среды.

Отдельный
признак называется феном
(цвет
глаз, форма носа,
объем
желудка, количество эритроцитов и др.).

Основные
закономерности наследования были
изучены Г.
Менделем.
Они присущи всем живым организмам.

Для
объяснения установленных Менделем
закономерностей наследования
предложенагипотеза
чистоты гамет

(Бэтсон,
1902 г.):
у гибридного организма гены не
гибридизируются (не смешиваются) и
находятся в чистом аллельном состоянии;
при мейозе гомологичные хромосомы
расходятся и в гамету попадает только
один ген из пары аллельных генов.

Глава 1. Закономерности образования гамет основные теоретические положения

Гаметы
(половые клетки) — содержат гаплоидный
набор хромосом и образуются в половых
железах (яйцеклетки — в яичниках,
сперматозоиды — в семенниках) в процессе
мейоза.

При
выписывании гамет необходимо знать,
что:

при
мейозе
из каждой пары гомологичных
хромосом в будущую гамету попадает
одна хромосома, следовательно,
из
каждой пары аллельных генов — один
ген;

если
организм гомозиготен (например, АА
),
то все гаметы, сколько бы их не
образовалось, будут содержать только
один ген (А
),
т.
е.
все они будут однотипны и, следовательно,
гомозиготный организм образует один
тип гамет;

если
организм гетерозиготен (Аа
),
то в процессе мейоза одна хромосома с
геном А

попадет в одну гамету, а вторая
гомологичная хромосома с геном а

попадет в другую гамету, следовательно,
гетерозиготный организм по одной паре
генов будет образовывать два типа
гамет;

формула
для выписывания гамет
N

=
2

n

,

где
N


— это число типов гамет, а n


— это количество признаков, по которым
данный организм гетерозиготен.

Процесс оплодотворения

В каждой мужской гамете есть Y- или X- хромосома, определяющие при оплодотворении яйцеклетки пол ребенка. Чаще всего в этом процессе участвуют одна мужская гамета и одна женская. В некоторых случаях клетку оплодотворяют 2-3 и более сперматозоидов, что приводит к рождению однояйцевых близнецов.

Строение яйцеклетки и сперматозоида таковы, что при оплодотворении только головка мужской гаметы способна проникать в женскую половую клетку. При этом все остальные ее части остаются снаружи. В процессе оплодотворения (слияния яйцеклетки и сперматозоида) образуется зигота, которая представляет собой диплоидную клетку, содержащую полный двойной набор хромосом.

— это половая клетка мужчины, главной функцией которой является оплодотворение женской половой клетки. В нем содержится генетическая информация, передающаяся от отца к будущему ребенку. Строение мужской половой клетки целиком подчинено основной цели: размер его маленький, он быстрый и подвижный, а количество сперматозоидов огромно. Узнаем подробнее, какие особенности этих половых клеток позволяют им максимально эффективно выполнять свои функции.

Мужская половая клетка сильно отличается не только от женской яйцеклетки, но и от всех других клеток организма. Увидеть, как она выглядит в эякуляте, можно только под микроскопом. Размер ее 50-55 мкм.

Спермий состоит из нескольких частей:

1. Головка.
   Форма ее выглядит, как ложка. В ней расположены следующие ключевые структуры:

• ядро. В нем содержится 23 хромосомы (22 общие и одна X или Y, которая и определяет пол будущего ребенка). Если сперматозоид содержит Х-хромосому, то плод будет женского пола, а если Y, то родится мальчик;
• мембранный пузырек или акросома. Размер и форма этой структуры примерно с ядро. В ней содержатся особые ферменты, которые сперматозоид выбрасывает при приближении к яйцеклетке. Они растворяют ее оболочку и дают возможность мужской половой гамете проникнуть в цитоплазму яйцеклетки;
• центросома. Эта структура отвечает за регулировку движения хвостовой части.

1. Шейка.
   Мягкая часть, которая обеспечивает определенную подвижность головки и возможность ее наклона под небольшим углом. Размер ее очень небольшой.
2. Тело или средняя часть.
   Здесь проходит осевая нить, которая обеспечивает подвижность хвоста. Кроме этого, в ней содержится комплекс митохондрий, которые вырабатывают энергию, благодаря чему эта клетка может двигаться.
3. Хвост.
   Состоит из фибрилл, которые выполняют роль «винта» и позволяю клетке двигаться в нужном направлении. Форма его помогает поддерживать нормальную скорость и направление движения сперматозоида.