Ανάπτυξη και δομή των γεννητικών κυττάρων

Η δομή των αρσενικών, θηλυκών σεξουαλικών κυττάρων καθορίζει την εκπλήρωση της πιο σημαντικής λειτουργίας τους - την πραγματοποίηση γενετικής αναπαραγωγής. Είναι χαρακτηριστικό των εκπροσώπων των φυτών και των ζώων. Οι ιδιαιτερότητες της δομής των γεννητικών κυττάρων θα εξεταστούν στο άρθρο μας.

Gamet: σχέση μεταξύ δομής και λειτουργιών

Εξειδικευμένα κύτταρα που διεξάγουν τη διαδικασία γενετικής αναπαραγωγής ονομάζονται γαμετοί. Τα αρσενικά και θηλυκά σεξουαλικά κύτταρα - τα σπερματοζωάρια και οι ωοθήκες - έχουν απλοειδή, δηλ. Ένα μοναδικό σύνολο χρωμοσωμάτων. Αυτή η δομή των κυττάρων του φύλου παρέχει τον γονότυπο του οργανισμού, ο οποίος σχηματίζεται όταν συγχωνεύονται. Είναι διπλοειδές ή διπλό. Έτσι, οι μισές από τις γενετικές πληροφορίες που λαμβάνει το σώμα από τη μητέρα, και το άλλο μέρος - από τον πατέρα.

Παρά τα κοινά χαρακτηριστικά, η δομή των γεννητικών κυττάρων των φυτών και των ζώων είναι σε μεγάλο βαθμό διαφορετική η μία από την άλλη. Αυτό αφορά κατά κύριο λόγο ορισμένους χώρους του σχηματισμού τους. Έτσι, στους αγγειοσπερμούς του σπέρματος, οι ανθήρες βρίσκονται στους ανθήρες και το ωάριο βρίσκεται στις ωοθήκες των γουδοχέων. Τα πολυκύτταρα ζώα έχουν ειδικά όργανα - αδένες, στους οποίους σχηματίζονται σεξουαλικά κύτταρα: κύτταρα αυγού - στις ωοθήκες και σπερματοζωάρια - στους όρχεις.

Η διαδικασία του σχηματισμού των σεξουαλικών κυττάρων

Η δομή και η ανάπτυξη των σεξουαλικών κυττάρων καθορίζεται από την πορεία της γαμετογένεσης - τη διαδικασία του σχηματισμού τους, η οποία λαμβάνει χώρα σε διάφορα στάδια. Κατά τη διάρκεια της φάσης αναπαραγωγής, οι πρωτογενείς γαμέτες διαιρούνται πολλές φορές με μίτωση. Ταυτόχρονα, διατηρείται ένα διπλό σύνολο χρωμοσωμάτων. Σε άτομα διαφορετικού φύλου, αυτό το στάδιο έχει τις διαφορές του. Έτσι, στα αρσενικά θηλαστικά, ξεκινά με την έναρξη της εφηβείας και διαρκεί μέχρι τη γήρανση. Στις γυναίκες, η κατανομή των πρωτογενών σεξουαλικών κυττάρων εμφανίζεται μόνο κατά τη διάρκεια της ενδομήτριας ανάπτυξης του εμβρύου. Και πριν την εφηβεία, παραμένουν σε κατάσταση ηρεμίας.

Η φάση ανάπτυξης είναι η ακόλουθη. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι πρωτογενείς γαμέτες αυξάνουν το μέγεθος, λαμβάνει χώρα αναπαραγωγή του DNA (επανάληψη). Μια σημαντική διαδικασία είναι επίσης η αποθήκευση των θρεπτικών ουσιών, διότι θα είναι απαραίτητες για τις επόμενες διαιρέσεις.

Το τελευταίο στάδιο της γαμετογένεσης ονομάζεται φάση ανάπτυξης. Στην πορεία της, τα πρωτεύοντα σεξουαλικά κύτταρα διαιρούνται με τη μείωσή τους - μείοσις. Το αποτέλεσμά του είναι τέσσερα απλοειδή κύτταρα, που σχηματίζονται από πρωτογενή διπλοειδή κύτταρα .

Σπερματογένεση

Ως αποτέλεσμα του σχηματισμού αρσενικών σεξουαλικών κυττάρων, δηλ., Σπερματογένεσης, σχηματίζονται τέσσερις ίδιες και πλήρεις δομές. Έχουν τη δυνατότητα να γονιμοποιήσουν. Η δομή του αρσενικού σεξουαλικού κυττάρου, ή μάλλον η ιδιαιτερότητα του, συνίσταται στην εμφάνιση συγκεκριμένων προσαρμογών. Συγκεκριμένα, πρόκειται για μαστίγιο, με τη βοήθεια της οποίας εμφανίζεται η κίνηση των αρσενικών γαμετών. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει στην τελευταία πρόσθετη φάση του σχηματισμού, η οποία είναι χαρακτηριστική μόνο της διαδικασίας της σπερματογένεσης.

Ωογένεση

Η δομή των θηλυκών σεξουαλικών κυττάρων, όπως και η διαδικασία του σχηματισμού τους (ογενέση), έχει μια σειρά χαρακτηριστικών γνωρισμάτων. Όταν ωοκύτταρα ωριμάσουν κατά τη διάρκεια της μείωσης, το κυτταρόπλασμα κατανέμεται άνισα μεταξύ των μελλοντικών κυττάρων. Μόνο ένας από αυτούς ως αποτέλεσμα γίνεται ένα αυγό, ικανό να δημιουργήσει μια μελλοντική ζωή. Οι υπόλοιποι τρεις μετατρέπονται σε σκηνοθετημένους οργανισμούς και ως αποτέλεσμα καταστρέφονται. Η βιολογική σημασία αυτής της διαδικασίας είναι να μειωθεί ο αριθμός των ώριμων, ικανών να γονιμοποιήσουν θηλυκά σεξουαλικά κύτταρα. Μόνο υπό την προϋπόθεση αυτή ένα μόνο αυγό θα είναι σε θέση να αποκτήσει την απαραίτητη ποσότητα θρεπτικών ουσιών, η οποία είναι η κύρια προϋπόθεση για την ανάπτυξη του μελλοντικού οργανισμού. Ως αποτέλεσμα, κατά τη διάρκεια που η γυναίκα είναι ικανή να γεννήσει παιδιά, μπορούν να σχηματιστούν μόνο περίπου 400 κύτταρα. Ενώ στους άνδρες ο αριθμός αυτός φθάνει σε αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια.

Δομή αρσενικών αναπαραγωγικών κυττάρων

Τα σπερματοζωάρια είναι πολύ μικρά κύτταρα. Το μέγεθός τους μόλις φθάνει σε αρκετά μικρόμετρα. Στη φύση, οι διαστάσεις αυτές αντισταθμίζονται φυσικά από την ποσότητα τους. Η δομή των σεξουαλικών κυττάρων του αρσενικού σώματος έχει τα δικά της χαρακτηριστικά.

Το σπέρμα αποτελείται από ένα κεφάλι, το λαιμό και την ουρά. Κάθε ένα από αυτά τα μέρη εκτελεί ορισμένες λειτουργίες. Το μόνιμο κυτταρικό οργανίδιο του ευκαρυωτικού πυρήνα βρίσκεται στο κεφάλι. Είναι ο φορέας της γενετικής πληροφορίας που περιέχεται στα μόρια DNA. Είναι ο πυρήνας που εξασφαλίζει τη μεταφορά και αποθήκευση κληρονομικού υλικού. Το δεύτερο συστατικό του κεφαλιού του σπέρματος είναι το ακρόσωμα. Αυτή η δομή είναι ένα τροποποιημένο σύμπλεγμα Golgi και απελευθερώνει ειδικά ένζυμα που μπορούν να διαλύσουν τα κελύφη αυγών. Χωρίς αυτό, η διαδικασία γονιμοποίησης θα είναι αδύνατη. Στο λαιμό υπάρχουν οργανίδια των μιτοχονδρίων, τα οποία παρέχουν κινήσεις της ουράς. Σε αυτό το μέρος των σπερματοζωαρίων υπάρχουν και κεντρίλια. Αυτά τα οργανίδια παίζουν σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό της ατράκτου σχάσης κατά τη σύνθλιψη ενός γονιμοποιημένου αυγού. Η ουρά των σπερματοζωαρίων σχηματίζεται από μικροσωληνάρια, τα οποία, χρησιμοποιώντας την ενέργεια των μιτοχονδρίων, εξασφαλίζουν την κίνηση των ανδρικών σεξουαλικών κυττάρων.

Δομή των αυγών

Τα θηλυκά σεξουαλικά κύτταρα είναι πολύ μεγαλύτερα από τα σπερματοζωάρια. Η διάμετρος τους στα θηλαστικά είναι έως 0,2 mm. Αλλά ο ίδιος δείκτης στα ψάρια ταχείας χρέωσης είναι 10 εκατοστά και στον καρχαρία της ρέγγας - μέχρι 23 εκατοστά. Σε αντίθεση με τα αρσενικά σεξουαλικά κύτταρα, τα ωάρια είναι ακίνητα. Έχουν στρογγυλεμένο σχήμα. Στο κυτταρόπλασμα αυτών των κυττάρων υπάρχει μεγάλη ποσότητα θρεπτικών ουσιών υπό μορφή κρόκου. Στον πυρήνα, εκτός από το DNA που φέρει γενετική πληροφορία, υπάρχει ένα άλλο RNA νουκλεϊκού οξέος. Περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη δομή των σημαντικότερων πρωτεϊνών του μελλοντικού οργανισμού. Ο κρόκος μπορεί να κατανέμεται άνισα στο αυγό. Για παράδειγμα, σε μια λόγχη, βρίσκεται στο κέντρο και στα ψάρια καταλαμβάνει σχεδόν ολόκληρη την επιφάνεια, αλλάζοντας τον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα σε έναν από τους πόλους του κυττάρου. Εξωτερικά, το ωάριο προστατεύεται από κοχύλια: vitelline, διαφανή και εξωτερική. Πρέπει να διαλύσουν το ακρόσωμα του κεφαλιού του σπέρματος για τη διαδικασία γονιμοποίησης.

Τύποι γονιμότητας

Η δομή και οι λειτουργίες των σεξουαλικών κυττάρων προκαλούν τη διαδικασία γονιμοποίησης - τη σύντηξη των γαμετών. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, το γενετικό υλικό των γαμετών συνδέεται σε ένα μόνο πυρήνα και σχηματίζεται ένα ζυγωτό. Είναι το πρώτο κύτταρο ενός νέου οργανισμού.

Ανάλογα με τον τόπο διέλευσης αυτής της διαδικασίας, διακρίνεται η εξωτερική (εξωτερική) και η εσωτερική λίπανση. Ο πρώτος τύπος διεξάγεται εκτός του θηλυκού οργανισμού. Αυτό συμβαίνει συνήθως στον υδρόβιο βιότοπο. Παραδείγματα οργανισμών που υποβάλλονται σε εξωτερική γονιμοποίηση είναι εκπρόσωποι της κατηγορίας ψαριών. Τα θηλυκά τους ωοτοκούν στο νερό, όπου τα αρσενικά και το νερό με σπερματικό υγρό. Ο αριθμός των αυγών αυτών των ζώων φθάνει σε αρκετές χιλιάδες, εκ των οποίων πολλά άτομα επιβιώνουν και μεγαλώνουν. Οι περισσότεροι από αυτούς τρώνε υδρόβια ζώα. Αλλά για όλα τα θηλαστικά τα ζώα χαρακτηρίζονται από εσωτερική γονιμοποίηση, η οποία εμφανίζεται στο εσωτερικό του θηλυκού σώματος με τη βοήθεια εξειδικευμένων κολακευτικών οργάνων του αρσενικού. Ταυτόχρονα, ο αριθμός των αυγών που είναι έτοιμοι για λίπανση είναι μικρός.

Η δομή των αρσενικών θηλυκών γεννητικών κυττάρων και του αναπαραγωγικού συστήματος των φυτών διαφέρει σημαντικά από αυτή των ζώων. Επομένως, η διαδικασία σύντηξης των γαμετών είναι διαφορετική. Τα αρσενικά γεννητικά κύτταρα των φυτών δεν έχουν ουρά και δεν είναι ικανά να κινηθούν. Επομένως, η γονιμοποίηση προηγείται από επικονίαση. Αυτή είναι η διαδικασία μεταφοράς της γύρης από τον σκώρο της στύλης στο στίγμα του στίβου. Εμφανίζεται με τη βοήθεια του ανέμου, των εντόμων ή ενός ατόμου. Κάποτε με το στίγμα του στικιού, το σπέρμα χαμηλώνει κατά μήκος του εμβρυονικού σωλήνα στο διευρυμένο κάτω τμήμα του - την ωοθήκη. Υπάρχει ένα αυγό. Όταν συγχωνεύονται οι γαμέτες, σχηματίζεται ένα φύτρο σπόρου.

Η έννοια της παρθενογένεσης

Η δομή των γεννητικών κυττάρων, ιδιαίτερα των θηλυκών κυττάρων, καθιστά δυνατή μία από τις ασυνήθιστες μορφές γενετικής αναπαραγωγής. Ονομάζεται συμφονιογένεση. Η βιολογική της ουσία έγκειται στην ανάπτυξη ενός ενήλικου οργανισμού από ένα μη ωοτοκυσμένο ωάριο. Μια τέτοια διαδικασία παρατηρείται στον κύκλο ζωής των μαλακοστράκων Daphnia, κατά τη διάρκεια της οποίας εναλλάσσονται οι σεξουαλικές και παρθενογενετικές γενιές. Το θηλυκό κύτταρο γεννητικών οργάνων περιέχει αρκετά θρεπτικά συστατικά για να γεννήσει μια νέα ζωή. Ωστόσο, σε περίπτωση παρθενογένεσης, δεν προκύπτουν νέοι συνδυασμοί γενετικών πληροφοριών, πράγμα που σημαίνει ότι είναι επίσης αδύνατη η εμφάνιση νέων σημείων. Ωστόσο, η παρθενογένεση έχει μεγάλη βιολογική σημασία, καθότι καθιστά δυνατή τη διαδικασία σεξουαλικής αναπαραγωγής ακόμη και χωρίς την παρουσία ενός ατόμου του αντίθετου φύλου.

Φάσεις του εμμηνορροϊκού κύκλου

Στο θηλυκό σώμα, τα σεξουαλικά κύτταρα δεν είναι πάντα έτοιμα για γονιμοποίηση, αλλά μόνο σε ορισμένες φάσεις του εμμηνορροϊκού κύκλου. Κατά τη διάρκεια αυτής της φυσιολογικής διαδικασίας, το σώμα υφίσταται κυκλικές, τακτικές αλλαγές στις λειτουργίες του αναπαραγωγικού συστήματος. Αυτή η διαδικασία ρυθμίζεται από το χυμικό σύστημα. Η διάρκεια αυτού του κύκλου είναι 21-36 ημέρες με μέσο όρο 28. Αυτή η περίοδος μπορεί να χωριστεί σε τρεις φάσεις. Στο πρώτο (εμμήνου), που διαρκεί περίπου τις πρώτες 5 ημέρες, υπάρχει απόρριψη της βλεννογόνου της μήτρας. Αυτό συνοδεύεται από ρήξη μικρών αιμοφόρων αγγείων. Την 6-14η ημέρα, υπό την επίδραση της υπόφυσης, απελευθερώνεται ένα ωοθυλάκιο, στο οποίο ωριμάζει το αυγό. Η βλεννογόνος μεμβράνη της μήτρας κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου αρχίζει να αναρρώνει. Αυτή είναι η ουσία της μετα-εμμηνορροϊκής φάσης. Από την 15η έως την 28η ημέρα, σχηματίζεται λιπαρός συνδετικός ιστός, το κίτρινο σώμα. Λειτουργεί ως προσωρινός αδένας εσωτερικής έκκρισης, ο οποίος παράγει ορμόνες που καθυστερούν την ωρίμανση των ωοθυλακίων. Την περίοδο από την 17η έως την 21η ημέρα, η πιθανότητα για γονιμοποίηση είναι υψηλότερη. Εάν αυτό δεν συμβεί, το κύτταρο των γεννητικών οργάνων καταστρέφεται και ο βλεννογόνος εκλέγεται και πάλι.

Τι είναι η ωορρηξία

Την 14η ημέρα του εμμηνορροϊκού κύκλου, η δομή του θηλυκού σεξουαλικού κυττάρου αλλάζει κάπως. Το αυγό θραύει την θυλακοειδής μεμβράνη και εξέρχεται από την ωοθήκη στον σαλπίγγα. Εκεί τελειώνει η ωρίμασή της. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ωορρηξία. Αυτή είναι μια πολύ σημαντική περίοδος κατά την οποία η μήτρα αποκτά την ικανότητα να λαμβάνει ένα γονιμοποιημένο ωάριο.

Χρωμοσωμικό σύνολο αναπαραγωγικών κυττάρων

Τα αυγά και τα σπερματοζωάρια έχουν ένα ενιαίο σύνολο γενετικών πληροφοριών. Για παράδειγμα, σε έναν άνθρωπο, τα σεξουαλικά κύτταρα περιέχουν 23 χρωμοσώματα και το ζύγω 46. Όταν συγχωνεύονται οι γαμέτες, τα μισά γονίδια που λαμβάνει ο οργανισμός από τη μητέρα και το δεύτερο μέρος από τον πατέρα. Αυτό ισχύει και για το σεξ. Μεταξύ των χρωμοσωμάτων, τα αυτοσωμικά και ένα ζευγάρι των γεννητικών οργάνων διακρίνονται. Χαρακτηρίζονται με λατινικά γράμματα. Σε ένα ανθρώπινο, τα θηλυκά κύτταρα περιέχουν δύο ταυτόσημα σεξουαλικά χρωμοσώματα και τα αρσενικά κύτταρα έχουν διαφορετικά χρωμοσώματα. Τα σεξουαλικά κύτταρα περιέχουν ένα από αυτά. Έτσι, το φύλο του αγέννητου παιδιού εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τον αρσενικό οργανισμό και από τον τύπο χρωμοσωμάτων που φέρει το σπέρμα.

Λειτουργίες των γεννητικών κυττάρων

Η δομή του γυναικείου σεξουαλικού κελιού, όπως και του αρσενικού, αλληλοσυνδέεται με τις λειτουργίες που εκτελούν. Όντας μέρος του αναπαραγωγικού συστήματος, εκτελούν τη λειτουργία της γενετικής αναπαραγωγής. Σε αντίθεση με το ασεξουαλικό, στο οποίο διατηρείται η ακεραιότητα της γενετικής πληροφορίας του σώματος, η σεξουαλική αναπαραγωγή παρέχει τη δημιουργία νέων χαρακτηριστικών. Αυτή είναι μια απαραίτητη προϋπόθεση για την εμφάνιση της προσαρμογής και, συνεπώς, για την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών.