Процесс гаметогенеза: овогенез, сперматогенез и оплодотворение

8 класс

Введение

Гаметогенез — это процесс образования гамет, которые нужны для полового размножения организмов.

Гаметы

Гаметы — это половые гаплоидные клетки, которые предназначены для оплодотворения и образования нового диплоидного организма.

У животных они образуются из диплоидных соматических клеток организма путём мейоза.
У растений они образуются из гаплоидных клеток гаметофитов путём митоза.

Яйцеклетка — это крупная неподвижная клетка с большим запасом питательных веществ, который обеспечивает развитие зародыша, и очень прочной оболочкой, для растворения которой нужны специальные видоспецифичные ферменты (для предотвращения попадания в яйцеклетку сперматозоидов чужого вида).

Сперматозоид — это мелкая подвижная (за счёт наличия жгутика) клетка без запаса питательных веществ. У животных он состоит из головки, где располагается гаплоидное ядро, шейки, где расположены митохондрии, и хвоста — жгутика. На «носу» сперматозоида располагается акросома — видоизменение комплекса Гольджи в виде пузырька с ферментами, которые могут растворить оболочку яйцеклетки, что необходимо для оплодотворения.

У высших растений сперматозоиды неподвижные, без жгутиков, и называются спермии.

Забирай курсы подготовки к ОГЭ и ЕГЭ с жирной скидкой

Сперматогенез и овогенез

Процесс образования яйцеклеток называется овогенез, процесс образования сперматозоидов — сперматогенез.

Эти процессы во многом похожи:

протекают в половых железах у животных (в семенниках — сперматогенез, в яичниках — овогенез);
начинаются с первой фазы — размножения, деления митозом соматических клеток половых желёз с образованием диплоидных предшественников половых клеток — сперматогониев и оогониев;
затем происходит вторая фаза — роста, интерфаза перед мейозом, в которую происходит репликация ДНК и накопление питательных веществ;
а затем третья фаза — созревания, мейоз, в ходе которого образуются 4 гаплоидные половые клетки.

Но имеют и существенные отличия:

в овогенезе в фазе роста накапливается намного больше питательных веществ, чтобы обеспечить питание зародыша;
в овогенезе при каждом мейозе деление накопленных питательных веществ неравномерно — образуется одна яйцеклетка, получающая весь запас питательных веществ, и три полярных (направительных) тельца, не имеющие запасов питательных веществ и не участвующие в оплодотворении;
в сперматогенезе есть четвёртая фаза формирования, в которой неподвижные сперматиды, образовавшиеся в фазе созревания, меняют форму, приобретают акросому и получают возможность к движению;
овогенез начинается на эмбриональной стадии развития, когда проходит фаза размножения и образуются оогонии, которые в течении жизни будут только погибать, и не будут образовываться заново, а фазы роста и созревания протекают с момента полового созревания и до 50 лет (примерно);
сперматогенез начинается в период полового созревания и длится практически всю жизнь (все фазы).

Виды, у которых развитие мужских и женских гамет происходит у разных особей (самцов и самок), называют раздельнополыми. Это круглые черви, головоногие моллюски, членистоногие, рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие. Виды, у которых мужские и женские гаметы образуются в одном организме, называют гермафродиты. Это плоские и кольчатые черви, брюхоногие и двустворчатые моллюски.

Виды растений, у которых мужские и женские гаметы образуются на разных растениях, называют двудомными (ива, осина, тополь, облепиха), а виды, у которых разные гаметы образуются на одном растении — однодомными (большинство растений).

Оплодотворение

Оплодотворение — процесс слияния гамет, в результате которого образуется зигота — первая клетка нового организма (имеющая диплоидный набор хромосом в отличие от гаплоидных гамет).

Оплодотворение бывает:

Наружное — когда встреча гамет происходит во внешней среде, и там же происходит дальнейшее развитие организма.

При таком типе оплодотворения очень велика роль факторов окружающей среды, многие гаметы могут вообще не встретиться, многие гаметы и зиготы могут погибнуть, поэтому при таком типе оплодотворения организмы вынуждены образовывать очень большое количество гамет (с запасом) и тратят на это много энергии.
Наружное оплодотворение встречается преимущественно у кольчатых червей, моллюсков, рыб и амфибий.
У растений есть аналог наружного оплодотворения у споровых растений и водорослей, когда встреча гамет происходит в воде.

Внутреннее — когда встреча гамет происходит в половых путях самки. Развитие зародыша после оплодотворения также происходит внутри материнского организма хотя бы на ранних этапах.

При таком типе оплодотворение практически не зависит от факторов окружающей среды, у гамет и зигот высокая выживаемость, и организмы могут производить гораздо меньше гамет с меньшими затратами энергии.
Такой тип оплодотворения характерен для плоских и круглых червей, насекомых, рептилий, птиц и млекопитающих.

У человека оплодотворение внутреннее, как и у всех млекопитающих, и происходит в расширенной части маточных (фаллопиевых) труб в течение суток после выхода зрелой яйцеклетки из фолликула яичника (овуляции). После оплодотворения благодаря движению ресничного эпителия маточной трубы оплодотворённая яйцеклетка продвигается к полости матки. В процессе происходит дробление, и только на стадии бластоцисты, примерно на 5 день после оплодотворения зародыш прикрепляется к эндотелию матки, где и происходит его дальнейшее развитие.