Что образуется при слиянии гамет
Что такое гамета
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Сегодня мы поговорим о гаметах, которые являются основой размножения растений и животных.
Мы узнаем, что это такое, как образуются гаметы, как проходит процесс оплодотворения и что такое закон чистоты гамет.
Гамета — это.
Термин «гамета» употребляется к репродуктивным клеткам растений и животных, участвующих в половом размножении. Клетки характеризуются гаплоидным (одинарным) набором хромосом и способностью передавать наследственную информацию потомству.
При слиянии мужских и женских гамет происходит оплодотворение и образуется зигота – диплоидная оплодотворённая клетка, дающая старт новому организму.
Существуют особи, в которых развивается только одна неоплодотворённая женская гамета. Это явление получило название партеногенез. О нём, кстати, упоминается в песне В.Высоцкого о планете, расположенной в далёком созвездии «Тау Кита», женщины которой предпочитают размножение исключительно путём почкования.
Образование гамет
Гаметы образуются путём последовательного двухэтапного клеточного деления – мейоза.
На первом этапе происходит расхождение гомологичных хромосом, результатом которого является появление двух дочерних клеток с уменьшенной плоидностью. При дальнейшем делении (второй этап) формируются уже четыре дочерние клетки с одинарным набором хромосом, которые и представляют собой гаметы.
Иными словами, гамета – продукт деления эукариотической клетки с переходом из диплоидного состояния в гаплоидное. Гамета является неделимой клеткой.
Типы и строение гамет
Гамета может быть либо мужской, либо женской.
У животных мужская гамета представлена сперматозоидом, у большинства семенных растений – спермием (тот же сперматозоид, только лишённым органов движения – жгутиков). Спермий переносится ветром, водой или насекомыми-опылителями. Женская гамета называется яйцеклеткой.
Типичный сперматозоид животного состоит из головки, средней части и жгутика (в редких случаях их бывает несколько).
В головке находится ядро с хромосомами, акросома (содержит ферменты, растворяющие оболочку яйцеклетки) и две центриоли (одна участвует в оплодотворении яйцеклетки, другая – в управлении двигательной функцией жгутика). В средней части расположена митохондрия. Концевая часть – жгутик является органом движения.
Длина сперматозоида в большинстве случаев колеблется в пределах нескольких десятков микрон и не зависит от размеров особи. Например, сперматозоид мыши в полтора раза крупнее человеческого.
Яйцеклетка существенно больше сперматозоида и имеет чаще всего шаровидную или эллипсовидную форму. В отличие от сперматозоида в ней сосредоточена не только наследственная информация, но и запас питательных веществ (желток), поэтому она малоподвижна.
В структуру яйцеклетки входит ядро с хромосомным набором Х, цитоплазма (именно там и хранится желток) и оболочка (мембрана), составленная из фолликулярных клеток.
Строение и размер яйцеклетки отличаются большим разнообразием не только на классовом, но и на видовом уровне. В частности, страусиное яйцо, имеющее диаметр до 30 см – та же яйцеклетка! У плацентарных млекопитающих женская гамета обычно находится в пределах 40-120 мкм.
Процесс оплодотворения
У млекопитающих при скрещивании миллионы сперматозоидов устремляются к яйцеклетке через маточные трубы. Головка сперматозоида содержит специальные ферменты, помогающие сперме проникнуть сквозь оболочку внутрь яйцеклетки.
В результате слияния мужских и женских гамет образуется диплоидная клетка – зигота.
Мембрана яйцеклетки устроена таким образом, что после проникновения первого сперматозоида доступ другим «претендентам» закрывается. Это обязательное условие для развития здоровой зиготы.
Если защитный механизм по какой-либо причине не сработает и яйцеклетку попадёт несколько клеток спермы, у зиготы образуются дополнительные хромосомы, что непременно приведёт к нарушению развития или гибели эмбриона.
Так что на данном поприще конкуренция просто огромна: из миллиона кандидатов победителем суждено стать только одному!
Существует два типа сперматозоидов: с половой хромосомой X и с половой хромосомой Y. А вот у яйцеклетки только одна половая хромосома – X. Если яйцеклетку оплодотворит сперматозоид X, родится индивидуум женского пола (XX), ну а если первой успеет мужская гамета Y – свет увидит особь противоположного пола (XY).
У покрытосеменных (цветковых) растений процесс оплодотворения происходит в цветке. Спермии образуются из пыльцевых зёрен и созревают в тычинках, а яйцеклетки – в семязачатках пестика.
Для этого типа растений характерно двойное оплодотворение, когда один из спермиев, попав на рыльце пестика, опыляет и, соответственно, оплодотворяет женскую гамету. Второй спермий сливается с ещё одной, центральной клеткой, образуя эндоспермий, который содержит питательные вещества для зародыша.
Оплодотворение голосемянных растений протекает в женских шишках, в то время как в мужских шишках созревает пыльца. Эта пыльца с помощью ветра или насекомых переносится на большие расстояния (на десятки километров) и, в конечном итоге, попадает на семязачаток, где образует спермии.
Последние по пыльцевой трубке проникают в семязачаток, а один из них сливается с яйцеклеткой женской шишки, запуская механизм оплодотворения. Через определённое время оплодотворённая яйцеклетка образует зиготу, из которой в дальнейшем развивается семя.
Гипотеза чистоты гамет
Создатель теории о наследственности, один из основателей генетики австрийский ботаник и биолог Г.Мендель на основании восьмилетних опытов с горохом обнаружил, что у гибрида, полученного в результате скрещивания родителей с разными альтернативными признаками (в частности, с разным цветом горошин), смешение генов не происходит.
Они остаются в чистом аллельном виде, т.е. гаметы содержат лишь один ген из аллельной пары. Иными словами, при мейозе из-за независимого расхождения гомологичных хромосом из пары аллелей только один ген попадает в гамету.
Гипотеза чистоты гамет – квинтэссенция двух законов Менделя: закона единообразия гибридов и закона расщепления.
Она объясняет расщепление по двум признакам: по фенотипу и генотипу.
Например, особь с генотипом АаВв образует 4 типа гамет: АВ; Ав; аВ и ав; т.е. доминантный ген «А» комбинируется либо с доминантным геном «В», либо с рецессивным геном «в», а рецессивный ген «а» сочетается либо с доминантным геном «В», либо с рецессивным геном «в».
Из полученных комбинаций видно, что гибрид второго поколения получит ¾ доминантных признаков и ¼ — рецессивных, т.е. расщепление по фенотипу происходит в соотношении 3:1.
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (1)
Подобные интересные исследования у меня вызывают только восхищение — как же всё сложно и совершенно устроено!
Вот только на примере строения, размножения одной репродуктивной клетки можно увидеть, что ну никак она не может сама по себе появиться и так слаженно функционировать, взаимодействовать с другими клетками.
Биология (да и вся наука в целом) только подтверждает — а не опровергает! — существование Творца. А теория эволюции — ахинея полная!
Что образуется при слиянии гамет
Рост, созревание гамет и другие обстоятельства, приводящие к встрече мужских и женских половых клеток, имеют лишь предварительное значение на пути к их соединению. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку и происходящее в результате этого соединение ядерных веществ обеих клеток являются кульминационным моментом процесса оплодотворения и возвещают о начале жизни нового индивидуума.
Прямые наблюдения над соединением гамет у млекопитающих весьма незначительны и отрывочны. Тем не менее, сопоставляя эти наблюдения с более обширными данными, полученными при изучении водных животных, у которых оплодотворение протекает вне материнского организма, нетрудно представить себе весь ход событий.
Если половое сношение здоровых мужчины и женщины произошло примерно во время овуляции, потребуется лишь несколько часов на то, чтобы яйцеклетка, вступившая в бахромчатый конец маточной трубы, была окружена большим числом сперматозоидов, из которых всего лишь один проникает в яйцеклетку. Сразу же после внедрения сперматозоида яйцеклетка испытывает изменения, направленные на предотвращение проникновения в нее других сперматозоидов.
Это явление можно легко наблюдать под микроскопом у многих морских видов, проводя опыты в чашке с морской водой. Как только сперматозоиды будут введены в чашку, содержащую яйцеклетки, как сразу же можно увидеть, как они толпами окружают каждую яйцеклетку. Несмотря на относительно громадный объем яйцеклетки, она может быть даже приведена во вращение под влиянием объединенных усилий сперматозоидов.
Когда один сперматозоид проник в яйцеклетку, ее поверхностная оболочка тотчас же утолщается и остановится менее проницаемой; одновременно остальные сперматозоиды теряют свою направленную активность, и вскоре по соседству с оплодотворенной яйцеклеткой остаются только одиночные сперматозоиды. То, что эти изменения связаны с оплодотворением яйцеклетки, а не с потерей активности другими сперматозоидами, легко может быть доказано путем добавления в чашку неоплодотворенных яйцеклеток и наблюдения за их оплодотворением оставшимися сперматозоидами.
Обычно у млекопитающих при овогенезе первое деление созревания наблюдается сразу же после овуляции, а второе деление созревания, вероятно, задерживается до проникновения в яйцеклетку сперматозоида. Однако как только сперматозоид проникает в яйцеклетку, все процессы быстро активируются и к моменту образования мужского пронуклеуса второе деление созревания заканчивается. Ядро яйцеклетки с этого момента называется женским пронуклеусом.
Оплодотворение заканчивается лишь тогда, когда хромосомы мужского и женского пронуклеусов сольются вместе. Так как каждый пронуклеус содержит гаплоидный набор хромосом, в оплодотворенной яйцеклетке восстанавливается полный диплоидный набор хромосом, характерный для данного вида.
В период между проникновением в яйцеклетку сперматозоида и объединением хромосом обоих пронуклеусов центросомный аппарат, доставленный сперматозоидом, образует митотическое веретено. Хромосомы в этот период готовятся к первому митотическому делению оплодотворенной яйцеклетки. Это деление обычно происходит вскоре после соединения пронуклеусов, но механизм его активации чрезвычайно сложен и его природа остается неизвестной.
Больше того, яйцеклетки многих низших животных могут начать развитие в отсутствие сперматозоидов, под влиянием соответствующих механических или химических стимулов, что было названо искусственным партеногенезом. Однако, как правило, в таких случаях развитие оказывается гораздо слабее и продолжается недолго. Активация клеточного деления оказывается недостаточной без наличия полноцепного сперматозоида, необходимого для поддержания нормальной силы роста.
Сперматогенез и овогенез
Гаметогенез (греч. gamete– жена, gametes – муж + genesis – зарождение)
Гаметогенезом называют процесс образования половых клеток (гамет). Этот процесс происходит у мужских и женских особей в гонадах (половых железах), представленных семенниками (яичками) и яичниками.
Гаметы (n) образуются в результате мейоза из клеток-предшественников (2n, как у соматических клеток). Половые клетки гаплоидны, то есть имеют в два раза меньшее число хромосом, чем клетки-предшественники. Мужская (n) и женская (n) гаметы, сливаясь друг с другом в процессе оплодотворения, образуют зиготу (2n).
Таким образом, за счет гаплоидности гамет (в результате мейоза) поддерживается постоянное количество хромосом в ряду поколений, не происходит их удвоения.
Процессы сперматогенеза и овогенеза (оогенеза) требуют нашего более детального изучения.
Сперматогенез (греч. sperma – семя + genesis – зарождение)
Половые клетки в этой фазе называются сперматоцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению.
На фазу роста приходится S-период: происходит удвоение ДНК, в результате чего набор хромосом сперматоцита I порядка становится (2n4c).
Происходит первое деление мейоза (мейоз I). В результате из сперматоцитов I порядка (2n4c) образуются сперматоциты II порядка (n2c). Между мейозом I и мейозом II практически отсутствует интерфаза, поэтому сперматоциты II порядка (n2c) сразу же вступают в мейоз II, в результате которого образуются сперматиды (nc).
Овогенез, или оогенез (греч. ōón — яйцо + genesis – зарождение)
Половые клетки в этой фазе называются ооцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению.
Ооциты I порядка (2n4c) вступают в первое деление мейоза, в результате которого образуются ооциты II порядка (n2c) и первое полярное (направительное) тельце, которое не несет большой функциональной значимости и подвергается дегенерации.
Второе деление мейоза начинается только после взаимодействия овоцита II порядка (n2c) со сперматозоидом. В результате этого образуется яйцеклетка (nc) и второе полярное тельце, которое также подвергается дегенерации.
Строго говоря, при овуляции из яичников выходит не «яйцеклетка», а ооцит II порядка, который ждет встречи со сперматозоидом для продолжения деления и развития будущего зародыша. Если такого взаимодействия не происходит, то яйцеклетка подвергается дегенерации.
Оплодотворение
При внутреннем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой в женских половых путях, куда самец вводит семенную жидкость со сперматозоидами.
При внешнем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой вне половых путей самки, например, у двустворчатых моллюсков оплодотворение происходит в мантийной полости самки.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Слияние гамет
Зачатие происходит в момент соединения материнской яйцеклетки и отцовского сперматозоида, или гаметы, — с этого времени новый организм развивается в материнском на протяжении девяти месяцев до рождения и начала самостоятельной жизни.
Гаметы
Зарождение нового организма начинается в момент оплодотворения — слияния гамет или половых клеток: яйцеклетки и сперматозоида. Каждая из этих клеток содержит 23 хромосомы, то есть половину из тех, которые содержат клетки организма, поэтому соединение двух таких клеток образует новую клетку — зиготу с 46 хромосомами, из которой благодаря делению образуются органы и системы нового организма.
Оплодотворение
Зачатие начинается с совокупления в репродуктивный период, то есть в период овуляции. С эякуляцией во влагалище женщины попадает от 300 до 500 млн сперматозоидов, содержащихся в сперме: благодаря своему хвосту сперматозоиды движутся, и некоторые из них попадают в матку, а самые подвижные способны из матки попасть в фаллопиевы трубы, в которых могут встретиться с яйцеклеткой. Менее 100 сперматозоидов достигают третьего отдела фаллопиевой трубы: сталкиваясь с яйцеклеткой, они окружают ее, пытаются пройти через все ее мембраны и проникнуть внутрь, но только одному сперматозоиду это удается.
Сперматозоид проникает в яйцеклетку.Вид под электронным микроскопом.
Процесс деления зиготы
После оплодотворения, ядра яйцеклетки и сперматозоида сливаются и образуют зиготу — оплодотворенную яйцеклетку. Сразу же начинается процесс деления зиготы, или сегментации: после первого деления зиготы две клетки — бластомеры также делятся — получаются четыре клетки, которые продолжают делиться. Через три дня зигота уже состоит из 16 клеток, формирующих скопление, напоминающее ягоду, — морулу. К пятому дню клетки морулы, продолжая делиться, начинают организовываться. Внутри морулы происходит накопление жидкости, из-за чего клетки вытесняются из внутренней ее части в наружную: морула трансформируется в бластулу, состоящую из двух частей: эмбриобласта, клеток, из которых впоследствии сформируется эмбрион; и трофобласта, тонкого слоя клеток, отделяющего пространство, заполненное жидкостью, или бластоцель, — из этого слоя впоследствии образуется плацента.
Прохождение яйцеклетки к матке и имплантация
По мере деления, зигота двигается по фаллопиевой трубе по направлению к матке благодаря сокращениям мышц и ритмичным движениям маленьких ресничек клеток слизистого слоя фаллопиевых труб. Зигота движется по фаллопиевой трубе, достигает матки, которая принимает бластулу и в которой формируется новый организм на протяжении девяти месяцев. Морула, попадая в матку, продолжает находиться в ней некоторое время, пока эндометрий не сформируется полностью, чтобы принять ее. На седьмой день после зачатия бластула крепится к поверхности эндометрия в поисках места остановки и получения питательных веществ — этот процесс называется имплантацией.
Гамета
У некоторых видов возможно и развитие в организме одиночной гаметы (неоплодотворённой яйцеклетки) — партеногенез.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Гетерогамия (от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и γάμος — «брак»), анизогамия (от др.-греч. ἄνισος — «неравный» и γάμος) — форма полового процесса, при котором сливаются две морфологически разные (по форме) гаметы. При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские и обладают разным типом спаривания. У многих организмов различается меньшая по размеру микрогамета, которая считается мужской, и большая, менее активно двигающаяся — женская. Характерна для различных зелёных водорослей, мхов.
Соматические клетки (др.-греч. σῶμα — тело) — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.
Зооспо́ра (др.-греч. ζῷον — животное и σπορά — посев, семя), или зоогони́дий, или бродя́жка — стадия жизненного цикла многих водорослей и некоторых низших грибов. Представляют собой жгутиконосцев, перемещающихся в жидкой среде с помощью биения одного или нескольких жгутиков. Многие водоросли на этой стадии обладают хроматофором, стигмой и сократительными вакуолями. Зооспоры некоторых желто-зелёных водорослей обладают многочисленными ядрами и несколькими парами жгутиков (синзооспоры).
Псевдоаутосо́мные о́бласти (англ. pseudoautosomal region — PAR) — гомологичные участки половых хромосом различного типа; у млекопитающих они, соответственно, находятся на X-хромосоме и Y-хромосоме. Все гены, расположенные в этих областях, есть у обоих полов и наследуются так же, как и любые аутосомные гены, отсюда и название областей.
Плодовая мушка Drosophila melanogaster была введена в качестве модельного организма в генетические эксперименты Томасом Морганом в 1909 году и до настоящего времени является одним из самых любимых модельных организмов среди исследователей, изучающих эмбриональное развитие животных. Малый размер, быстрая смена поколений, высокая плодовитость, прозрачность эмбрионов — делают дрозофилу идеальным объектом для генетических исследований.