Переломы 

Половые клетки (гаметы). Строение

Развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы.

У некоторых видов возможно и развитие в организме одиночной гаметы (неоплодотворённой яйцеклетки) - партеногенез .

Морфология гамет и типы гаметогамии

Изогамия, гетерогамия и оогамия

Морфология гамет различных видов достаточно разнообразна, при этом продуцируемые гаметы могут отличаться как по хромосомному набору (при гетерогаметности вида), так и по величине и подвижности (способности к самостоятельному передвижению), при этом гаметный диморфизм у различных видов варьирует в широких пределах - от отсутствия диморфизма в виде изогамии до своего крайнего проявления в форме оогамии.

Изогамия

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором , то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей .

Анизогамия (гетерогамия)

Гаметы, способные к слиянию, различаются по размерам, подвижные микрогаметы несут жгутики, макрогаметы могут быть как подвижны (многие водоросли), так и неподвижны (лишённые жгутиков макрогаметы многих протистов).

Оогамия

Способные к слиянию гаметы одного биологического вида резко различаются по размерам и подвижности на два типа: малые подвижные мужские гаметы - сперматозоиды - и крупные неподвижные женские гаметы - яйцеклетки . Различие размера гамет обусловлено тем, что яйцеклетки содержат запас питательных веществ, достаточный для обеспечения нескольких первых делений зиготы при её развитии в зародыш.

Теория дисруптивного отбора Паркера . Если размер зиготы является достаточно важным для её выживания (у организмов с внешним оплодотворением), то эволюционно стабильной стратегией будет анизогамия. В таких случаях популяция, состоящая из самцов (производителей мелких гамет) и самок (производителей крупных гамет) будет стабильной. Теория дисруптивного отбора позволяет объяснить возникновение и поддержание раздельнополости у многих растений и некоторых животных с внешним оплодотворением .

Тип гаметности и пол

Понятие пола связано с дифференциацией по размеру гамет, то есть к мужскому полу мы относим особей, которые производят мелкие подвижные гаметы, а к женскому - тех, которые производят крупные. При этом, дифференциация по типу гаметности (гомо - XX или гетерогаметная конституция - XY) у некоторых видов может не совпадать с дифференциацией по размеру.

В процессе эволюции у большинства видов малые гаметы и гетерогаметная конституция XY оказались у мужского пола, а крупные гаметы и гомогаметная конституция XX - у женского. Это виды с гаметностью типа Drosophila . Напротив, у видов с гаметностью типа Abraxas (англ.) русск. (птицы , бабочки , моль , некоторые виды рыб и др.) направления этих дифференциаций не совпали. Яйцеклетки у женского пола гетерогаметны, а сперматозоиды у мужского - гомогаметны.

(половые клетки), которые объединяются во время полового размножения, чтобы сформировать новую клетку, называемую зиготой. Мужские гаметы - сперма, а женские гаметы - яйцеклетки. У семенных растений, пыльца является мужской спермой, производящей гаметофит. Женские гаметы (яйцеклетки) содержатся внутри завязи растения. У животных гаметы производятся в мужских и женских . Сперматозоиды подвижны и имеют длинный хвостообразный вырост, . Однако яйцеклетки не подвижны и относительно велики по сравнению с мужской гаметой.

Образование гамет

Гаметы образуются посредством клеточного деления, называемого . Этот процесс двухэтапного деления производит четыре , которые являются гаплоидными. содержат только один набор . Когда гаплоидные мужские и женские гаметы объединяются в процесс, называемом оплодотворением, они образуют зиготу. Зигота и содержит два набора хромосом.

Типы гамет

Одни мужские и женские гаметы имеют одинаковый размер и форму, в то время как другие отличаются по размеру и форме. У некоторых видов водорослей и мужские и женские почти идентичны, и обычно одинаково подвижны. Объединение этих типов гамет известно как . В некоторых организмах гаметы имеют разные размеры и форму, и их слияние называют или гетерогамией. Высшие растения, животные, а также некоторые виды водорослей и грибов проявляют особый тип анизогамии, называемой . При оогамии женская гамета не подвижна и намного больше, чем мужская гамета.

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).

Клетка, находящаяся в мужской половой системе, служащая для того чтобы оплодотворить женскую гамету, называется сперматозоидом. С древнего греческого языка переводиться как семя и жизнь. Данную терминологию используют для характеристики микро гамет, необычайно подвижных. Им свойственен вид полового процесса при котором происходит сливания резко отличающихся между собой половых клеток.

Половая клетка

Сперматозоиды меньше по размерам чем женская яйцеклетка, так как не имеют в своей структуре такого количества цитоплазматической жидкости. Но их в мужском организме производиться огромное количество.

Само значение сперматозоид, важно выделять от слова сперма, так как последняя имеет водянистость, в которую входят сами мужские гаметы. Кроме того, в сперме присутствует определенная концентрация клеток эпителия, попадающих из уретрального канала.

История открытия


Первооткрыватель

Первым, кто описал мужскую гамету, был голландский ученый Антони ван Левенгук. Открытие датируется 1677 годом. Как сообщал в своих трактатах сам микроскопист, поведал о сперматозоидах ему друг Иоганн Гамм. Формально он и является первооткрывателем, но именно рассмотрел и сделал зарисовки в деталях сперматозоиды, именно Левенгук.

Что такое сперматозоид и что он собой являет? Сперматозоид представляет собой специфическую клетку, строение которой дает ей возможность выполнять предназначенную природой функцию преодоления женских половых путей, проникая в последствии в женскую яйцеклетку, внося генетический материал, находящийся в нем.

В процессе слияния сперматозоида с яйцеклеткой, происходит оплодотворения и образование зиготы. составляет около 55 мкм в длину, делая его самой маленькой клеткой в организме человека. Верхняя часть, именуемая головкой сперматозоида, равна 5.0 мкм в длину и 3.5 мкм в ширину. Средняя часть и специальный хвостик, составляют около 4.5 и 45 мкм в длину соответственно.

Такие незначительные размеры, связаны с тем, что мужской гамете необходимо как можно скорее продвигаться по женским путям к яйцеклетке.В процессе созревания мужской гаметы, происходит уменьшение размера, связанное с преобразованием и уплотнением ядра, а цитоплазматическая жидкость в большей мере выбрасывается. Таким образом остаются только самые нужные части сперматозоида.

Мужская гамета содержит в себе Х и У хромосомы. Содержащие в себе У — хромосому, имеют название андроспермиев, а Х-хромосому — гиноспермиев.Оплодотворение яйцеклетки происходит только одним спермием, и вероятность того что это будет андро или же гиноспермий, равна, что в свою очередь не дает четких гарантий угадать будущий пол малыша.

Составляющие части

Головка сперматозоида в мужском человеческом организме, представлена в виде эллипса, сжатого с обеих сторон. Одна сторона имеет небольшую вмятину, что дает повод говорить о ложковидной форме головки мужской гаметы.

Головка имеет в себе ряд клеточных структур, к которым относятся:


Функции клетки
  1. Ядро — важная составляющая, несущая в себе необходимый хромосомный набор. Такой вид ядра называется — гаплоидным. После того, как произошел процесс слития мужской и женской половой клетки, происходит образования зиготы, с диплоидным набором хромосом, и он содержит в себе материнские и отцовские хромосомы.
    Важно! Примечателен тот факт, что в процессе сильного скопления, хроматин в ядре сперматозоидов не активен и в ядре не образовывается рибонуклеиновая кислота.
  2. Акросома — выполняет функцию лизосомы, но слегка измененную. Содержит в себе акросома специфические литические ферменты, способные расщеплять мембранную оболочку яйцеклетки. Видоизмененная лизосома, занимает большую часть головки сперматозоидов, и приравнивается по размерам к ядру. Акросома находиться спереди ядра, и по этому ее еще называют шапочкой. В процессе контактирования с яйцеклеткой, из видоизмененной лизосомы, происходит выброс ферментов, растворяющих необходимый участок оболочки яйцеклетки. Одним из самых базовых ферментов в акросоме, является акрозин, но помимо него существует еще порядка 15.
  3. Центросома — центр, отвечающий за передвижение хвостика мужской гаметы, образован из специальных микротрубочек.

Кроме того, у сперматозоида различают среднюю часть и шейку. Далее располагается хвостик. Вся средняя часть мужской гаметы имеет цитоскелет хвостика, а вот в средней части вокруг хвостика, есть митохондрион. Он представляет собой одну большую митохондрию в виде спирали, обвивающей цитоскелет хвостика. Именно эта митохондрия дает возможность жгутику двигаться, посредством синтеза аденозинтрифосфорной кислоты.

Хвостик располагается сразу за средней частью, имеет тонкую структуру.Процесс передвижения сперматозоидов человека, обеспечивается хвостиком, или же жгутиком. При совершении движения, мужская гамета движется, совершая обороты вокруг своей оси. Скорость движения может достигать до 30 см за 60 минут.

В человеческом организме, после произошедшего полового акта, сперматозоиды на протяжении нескольких часов достигают ампулы женской фаллопиевой (маточной) трубы. Именно там и происходит процесс оплодотворения. Находясь в мужском организме, сперматозоиды находятся в режиме ожидания, не проявляя своей активности, и движения хвостиков у них едва заметны. Выведение сперматозоидов вместе с семенной жидкостью происходит за счет сжимания мышечных волокон протоков и биения ресничных частей клеток, расположенных в протоках.

Свою активность мужские гаметы начинают проявлять после того, как произошел процесс эякуляции. Причиной их активации становиться специальная простатическая жидкость с содержанием ферментов.

Важно! По половым путям женского организма, сперматозоиды движутся только против тока жидкости

Для того чтобы процесс оплодотворения прошел успешно, в маточные трубы женского организма, должно попасть не меньше чем 10 миллионов сперматозоидов. В процессе движения, из всего количества сперматозоидов останется всего несколько тысяч, достигающих ампулы женской маточной трубы.

Скорость передвижения сперматозоидов равняется 2-5 миллиметрам в 60 секунд. Такой вид передвижения и быстрота, позволяет достигать передней трети яйцевода на протяжении 6-10 часов.

Сколько живут сперматозоиды

После того, как процесс созревания закончился (порядка 65 дней), мужская гамета может сохраниться в организме до 30 дней. В семенной жидкости способность к выживанию зависит от факторов окружающей среды (свет, температура в помещении, влажность) до одних суток. В полости влагалища гаметы погибают на протяжении нескольких часов. А вот в отделе шейки матки, непосредственно самой матке и маточных трубах, жизнеспособность может сохраняться до 72 часов.

При патологических состояниях в организме мужчины, количество сперматозоидов в семенной жидкости может изменяться. Встречается и так, что зрелые половые клетки отсутствуют при проведении специального анализа, спермограммы.

Убивать мужские гаметы может высокая температура, излучение ультрафиолета, кислая среда, соли тяжелых металлов. Помимо этого, неблаготворное влияние на мужские гаметы оказывают излучения радиационного характера, спиртные напитки, никотин, вещества наркотического характера, противомикробные препараты и сильнодействующие медицинские вещества.


Мужские гаметы, называемые у багрянок сперма ц иями, представляют собой шаровидные или яйцевидные одноядерные клетки. Что касается флоридеевых, то здесь вопрос о наличии или отсутствии оболочки у спермациев до конца не выяснен. Известно только, что в момент оседания на женское растение они уже окружены тонкой оболочкой.  

Мужские гаметы у таких голосеменных представляют собой подвижные сперматозоиды, которые с помощью многочисленных жгутиков легко достигают женского гаметофита и проникают в архегоний.  

Мужские гаметы подвижны и обладают положительным хемотаксисом, обусловливающим их перемещение в сторону химического секрета, выделяемого женскими гаметами.  


Мужские гаметы находятся внутри пыльцевых зерен и переносятся к женским репродуктивным органам в процессе, называемом опылением.  

Любая мужская гамета потенциально имеет возможность слиться с любой женской гаметой.  

При опылении мужские гаметы через пыльцевую трубку доставляются к женским, избегая тех случайностей, которым подвергаются свободноплавающие гаметы низших растений. В результате не только значительно увеличивается возможность слияния гамет, но и улучшаются условия развития зародыша - вследствие его защищенного положения внутри растения (фиг. У покрытосеменных завязь, внутри которой находится семяпочка, как правило, развивается в плод. В противоположность этому семя голосеменных растений не заключено внутри мегаспорофилла, но находится снаружи, на его поверхности.  

При оплодотворении мужская гамета сливается с женской, образуя оплодотворенную женскую гамету, называемую зиготой. Как мы выяснили, у мужских и у женских гамет есть разные типы, в которых представлены либо доминантные, либо рецессивные аллели генов, отвечающих за те или иные признаки. Какого именно типа оказалась мужская гамета (сперматозоид) и какого типа оказалась женская гамета (яйцеклетка ] при образовании той или иной зиготы - это классическая задача из теории вероятностей. Зигота будет содержать суммарный хромосомный набор слившихся гамет; его генная структура окажется той или иной в зависимости от типов гамет, участвовавших в акте оплодотворения. Теперь именно эта генная структура является генотипом той особи, которая будет развиваться из данной зиготы посредством многократных клеточных делений.  

В то же время мужские гаметы энергично плавают в течение нескольких часов, собираясь в условиях культуры в наиболее темной части сосуда. В конце концов они тоже становятся вялыми и прикрепляются к субстрату. Мужские и женские гаметы у сцитосифона образуются на разных слоевищах. Зиготы начинают прорастать через 1 - 2 дня после образования.  

У животных и человека мужские гаметы называются сперматозоидами, а женские - яйцеклетками. Гаметы содержат гаплоидный (одиночный) набор хромосом. В эволюционном моделировании категория пол особи не применяется. Объектом моделирования являются панмиктические популяции бесполых организмов, то есть популяции, в которых отсутствует запрет на скрещивание любых двух особей. Разнопо-ловость в природных популяциях как раз и играет роль естественного ограничения на скрещивание - ни пара из двух самцов, ни пара из двух самок не могут дать потомства.  

Гаметы - 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, 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, земноводные, рыбы, головоногие моллюски).


Изогамия, гетерогамия и оогамия
Тюлень Уэдделла (Leptonychotes weddelli)

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 гаметогенезом, 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. У гетеро- и особенно у оогамных растений мужских гамет образуется значительно больше, чем женских, что повышает вероятность оплодотворения.