§ 30. ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ И ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

Основные понятия и ключевые термины: Половые клетки. Яйцеклетка. Сперматозоон. Гаметогенез. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ.

Вспомните! Что такое мейоз?

Подумайте!

Половое размножение - это воспроизведение многоклеточными организмами себе подобных с помощью гамет. Преимущества этого способа размножения над бесполым связаны с тем, что потомки генетически разнообразны. Это существенно повышает устойчивость вида к изменяющимся условиям среды. А какова роль в этом половых клеток?

СОДЕРЖАНИЕ

Что определяет особенности половых клеток?

ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ, или гаметы, - это клетки с гаплоидным набором хромосом, выполняющие функцию передачи наследственной информации. Эти клетки образуются в процессе мейоза и по его завершении имеют половинный набор хромосом и изменённую генетическую информацию. Возможности рекомбинации ДНК, выполняющих основную роль в изменении наследственного материала, впечатляют. Нет двух абсолютно подобных мужских или женских гамет, образованных родительскими организмами. А если к этому источнику наследственной изменчивости добавить ещё независимое расхождение гомологичных хромосом, случайность оплодотворения, постоянное мутагенное влияние среды, то мы поймём, почему нет, не было и не будет двух абсолютно похожих организмов одного вида.

Ил. 77. Строение сперматозоона: 1 - головка; 2 - промежуточная часть; 3 - хвостовая часть; 4 - акросома; 5 - ядро; 6 - клеточный центр; 7 - шейка; 8 - митохондрия

Мужские гаметы называются сперматозоонами. Это в основном подвижные клетки удлинённой формы. Движение происходит с помощью одного или нескольких жгутиков или ложноножек (например, у ракообразных). Важное значение при этом имеет реотаксис - способность двигаться против течения. У некоторых растений, животных и грибов сперматозооны жгутиков не имеют, поэтому их называют спермиями.

Сперматозооны, как правило, микроскопичны. Длина гамет у большинства организмов - от 10 до 800 мкм, у некоторых ракообразных может достигать 8 000 мкм. Но крупнейшими являются сперматозооны дрозофил, у которых длина достигает 5,8 см, что в 20 раз превышает длину тела самих насекомых.

Типичные сперматозооны имеют головку, промежуточную и хвостовую части (ил. 77). Головка гаметы содержит ядро с гаплоидным набором хромосом, тоненький слой цитоплазмы и акросому с ферментами. В шейке содержится центриоля, организующая движения хвоста мужских гамет. В промежуточной части большая спиральная митохондрия, которая синтезирует АТФ для движения клетки. Хвост мужских гамет имеет для движения микротрубочки из тубулина. Все сперматозооны обладают отрицательным зарядом, препятствующим их склеиванию.

Ил. 78. Яйцеклетка млекопитающего: 1 - ядро; 2 - ЭПС; 3 - овоплазма; 4 - митохондрия; 5 - комплекс Гольджи; 6 - лизосомы; 7 - кортикальные гранулы; 8 - плазматическая мембрана; 9 - вителиновая оболочка; 10 - фолликулярная оболочка

Яйцеклетки - женские половые клетки (ил. 78). Это в основном неподвижные, шаровидные или овальные клетки, значительно больших размеров, чем соматические клетки и сперматозооны. Так, диаметр яйцеклетки млекопитающих - 100-200 мкм, у селёдочной акулы достигает 22 см. Типичные яйцеклетки имеют поверхностный аппарат, цитоплазму и ядро. Первичная (вителиновая) оболочка состоит из гликопротеидов, помогающих сперматозоону попасть в яйцеклетку и выполняющих барьерную функцию, обеспечивая проникновение сперматозоона только соответствующего вида. Под ней расположена плазматическая мембрана, а дальше - кортикальный слой с гранулами. Когда сперматозоон попадает в яйцеклетку, вещества кортикальных гранул секретируются путём экзоцитоза на поверхность мембраны, изменяют состояние первичной оболочки и придают яйцеклетке непроницаемости для других сперматозоонов. Цитоплазма яйцеклетки называется овоплазмою и содержит большое количество питательных веществ (желток), защитных соединений, много митохондрий, рибосом, развитую ЭПС. Ядро имеет гаплоидный набор хромосом.

Итак, особенности строения, химического состава и процессов жизнедеятельности гамет способствуют их функции, то есть передаче генетической информации от родителей потомству.

Как образуются гаметы?

Гаметогенез - процесс образования и созревания половых клеток, происходящий в половых железах. Развитие гамет у многоклеточных животных происходит в половых железах - гонадах, у растений и грибов - в гаметангиях. Основные стадии гаметогенеза таковы.

I. Стадия размножения - клетки-предшественники (овогонии и сперматогонии) размножаются путём митоза, и их количество увеличивается.

II. Стадия роста - образовавшиеся овогонии и сперматогонии растут и становятся сперматоцитами и овоцитами І порядка.

III. Стадия созревания - овоциты и сперматоциты делятся путём мейоза. После первого деления мейоза образуются сперматоциты и овоциты II порядка, а после второго деления - сперматиды и овотиды.

Наличие стадий размножения, роста и созревания является признаком подобия сперматогенеза и овогенеза. Но, несмотря на заметное сходство этих процессов, каждый из них имеет свои особенности.

Ил. 79. Схема спермато- и овогенеза

Сперматогенез - процесс образования и созревания мужских гамет. Особенностями сперматогенеза являются: 1) на стадии созревания из одного сперматоцита І порядка образуются 4 одинаковые гаплоидные клетки-сперматиды; 2) на стадии формирования, которая характерна только для сперматогенеза, сперматиды изменяются: из шаровидных клеток формируются удлинённые сперматозооны, имеющие головку, шейку и хвост.

Овогенез - процесс образования и созревания женских гамет.

Особенностями овогенеза являются: 1) три стадии процесса: размножение, рост и созревание; 2) на стадии созревания из одного овоцита І порядка образуются 4 неодинаковые гаплоидные клетки: одна большая яйцеклетка и три мелких полярных тельца. Созревание завершается уже после оплодотворения, а полярные тельца исчезают (ил. 79).

Различия в формировании сперматозоонов и яйцеклеток объясняются их функциями: сперматозооны обеспечивают внесение в яйцеклетку гаплоидного набора хромосом, а яйцеклетка кроме своей половины генетического материала содержит запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша.

Итак, спермато- и овогенез имеют признаки подобия, что объясняется общим происхождением исходных клеток-предшественников, и отличия, обусловленные функциями зрелых клеток.

Каково значение оплодотворения?

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ - процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы, которая даёт начало новому организму. Только в 1875 г. было доказано, что основой процесса оплодотворения является слияние ядер одной женской и одной мужской половых клеток, и тем самым объединение их хромосом. В результате объединения гаплоидных наборов хромосом восстанавливается их диплоидное число.

Существуют два способа оплодотворения: внешнее и внутреннее. Почти все водные позвоночные животные (рыбы, земноводные и т. д.) откладывают икру (яйцеклетки) и сперму в воду, где и происходит оплодотворение. Исключение составляют живородящие рыбы, некоторые земноводные, крокодилы, водные млекопитающие, которым свойственно внутреннее оплодотворение.

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что:

1) восстанавливается хромосомный набор, присущий данному виду;

2) наблюдается увеличение наследственного разнообразия, поскольку потомки сочетают в себе признаки как материнского, так и отцовского организмов.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на сравнение

С помощью таблицы сравните мужские и женские гаметы и поясните причины сходства и отличий.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЙЦЕКЛЕТОК И СПЕРМАТОЗООНОВ

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Модельные организмы

Лилия лесная (Lilium martagon) - многолетнее растение семейства Лилейные. Это единственный вид лилий, который растёт в Украине в дикорастущем состоянии, занесён в Красную книгу Украины. Лилия лесная изображена на эмблеме ботанического сада имени А. В. Фомина. Это растение было объектом для открытия С. Г. Навашиным (1857-1930) в 1898 г. двойного оплодотворения у покрытосеменных растений. Оцените значение гаметогенеза и оплодотворения для цветочных растений.

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)