• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Статеве розмноження організмів

Статеве розмноження супроводжується статевим процесом. Статевий процес – це поєднання в одній клітині генетичного матеріалу двох різних особин, внаслідок злиття статевих клітин - гамет.

Статеві клітини, на відміну від соматичних мають гаплоїдний набір хромосом. Тому у життєвому циклі організмів є дві фази – гаплоїдна і диплоїдна. Тривалість цих фаз у життєвому циклі різних організмів неоднакова: у грибів, мохів та деяких найпростіших переважає гаплоїдна над диплоїдною, а у вищих рослин і багатоклітинних тварин –навпаки.

Статевий процес здійснюється у формах:

Кон’югація – це загальна назва кількох форм статевого процесу, характерна для бактерій, водоростей, грибів, деяких найпростіших - інфузорій. У бактерій під час тимчасового контакту дві клітини обмінюються фрагментами своїх молекул ДНК через цитоплазматичний місток.

У зелених, діатомових водоростей і грибів зливається вміст двох подібних безджгутикових клітин через цитоплазматичні вирости – канали. Вміст “чоловічої” клітини переходить у “жіночу”, як результат утворюється зигота, яка згодом мейотично ділиться.

У інфузорій наявні два ядра – велике (макронуклеус) та мале (мікронуклеус). Інфузорії розмножуються поділом. При статевому процесі клітини тимчасово сполучаються між собою і в певних ділянках їх цитоплазми з’єднуються. У ядерному апараті кожної з інфузорій макронуклеус розчиняється, а з мікронуклеуса мейотично утворюються чотири гаплоїдні ядра. Три з них гине, а четверте мітотично ділиться: з нього формуються стаціонарне та мігруюче гаплоїдні ядра. Мігруюче ядро переходить у цитоплазму іншої інфузорії, де зливається з стаціонарним і утворює синкаріон з диплоїдним набором хромосом. Після цього в результаті кількох поділів кожної з інфузорій відновлюється типовий ядерний набір: макронуклеус і мікронуклеус.

Біологічне значення кон’югації полягає в обміні спадкового матеріалу між особинами, що зумовлює комбінативну мінливість.

Копуляція (лат. соpulatio) –це злиття двох статевих клітин (гамет) і утворення зиготи.

Залежно від морфологічного диференціювання гамет розрізняють:

ізогамія – злиття двох однакових за будовою статевих клітин;

анізогамія– злиття двох відмінних за розмірами статевих клітин;

овогамія– злиття великої нерухомої та дрібної рухливої гамет (характерна для багатоклітинних тварин).

Гамети (від грец. γαμέτης-чоловік, γαμετή-дружина) – статеві, або репродуктивні, клітини тваринних і рослинних організмів; при злитті забезпечують розвиток нової особини та передачу спадкових ознак від батьків до потомства. Гамети мають одинарний гаплоїдний набір хромосом. Характеризуються низьким обміном речовин та перетворення енергії. За морфологічною будовою і походженням статеві клітини бувають:

ізогамети– однакові за будовою і розмірами;

анізогамети (гетерогамети) – відмінні за формою і розмірами.

Чоловічі статеві клітини значно менших розмірів ніж жіночі, містять незначну кількість цитоплазми, рухливі – сперматозоїди та нерухливі – спермії.

Чоловічі статеві клітини утворюються в дуже великій кількості. Наприклад, при статевому акті собака виділяє їх близько 60млн, баран –до 2млрд, жеребець –10млрд, людина –200млн. сперматозоїдів. Проте, їх розміри мікроскопічні: довжина становить від 10 до 800мкм. Наприклад, у тритона близько 500мкм, у свійських тварин від 40 до 75мкм, у людини коливається в межах 52-70мкм.

Сперматозоїди тварин відрізняються між собою, головним чином, за будовою головки. У амфібій головка сперматозоїда довга і загострена, у ссавців -сплющена.

Сперматозоїди мають здатність до активного руху за допомогою джгутика, який характерний для різних груп організмів (зелені, бурі водорості, папороті, плауни, хвощі, мохи, хордові тварини). У частини вищих рослин (голонасінні, покритонасінні), деяких водоростей (червоні) і грибів, а також у деяких тварин (аскарида, річковий рак) сперматозоїди джгутиків не мають. Форма їх може бути різною. Наприклад, у ракоподібних вони мають вирости у вигляді променів або відростків, у круглих червів мають форму кулястих або овальних тілець.

Будова сперматозоїда ссавців:

Головка містить невелике щільне ядро, незначну кількість цитоплазми в рідинно-кристалічному стані, який забезпечує стійкість до несприятливих умов зовнішнього середовища. Зокрема сперматозоїди до іонізуючого випромінювання менш вразливі ніж незрілі гамети. В передній частині є чохлик, в якому розміщується акросома. Чохлик і акросома утворені з елементів апарату Гольджі. В акросомі локалізуються гіалуронідаза і протеази (ферменти), що розчиняють оболонку яйцеклітини, а також забезпечують її активацію – перехід від стану спокою до розвитку.

В шийці сперматозоїда розміщуються проксимальна і дистальна центріолі, від останньої починається осьова нитка, яка продовжується у хвостовий відділ.

Хвіст сперматозоїда складається із початкового, головного і кінцевого відділів. В початковому відділі довкола осьової нитки локалізуються мітохондрії. Головний відділ утворений із центральної пари мікротрубочок з осьовою ниткою та периферійно розташованими дев’ятьма парами мікротрубочок. Зовні покритий цитоплазмою, яка повністю відсутня у кінцевому відділі. Тривалість життя і здатність до запліднення за оптимальних умов у сперматозоїдів неоднакова, наприклад, у ссавців від декількох годин до декількох діб.

Жіноча статева клітина - яйцеклітина -значно більших розмірів, як правило, нерухлива, багата на цитоплазму і запасні речовини. Яйцеклітина переважно має кулясту, круглу або трохи видовжену форму. Внутрішньоклітинна структура цитоплазми є специфічною для кожного виду, чим визначаються видові особливості розвитку. Яйцеклітина містить ряд поживних речовин, необхідних для розвитку зародка, зокрема жовток. В залежності від кількості жовткових включень розміри яйцеклітини можуть коливатись від декількох мікрометрів до декількох сантиметрів. Наприклад, у плацентарних ссавців зародок, який отримує поживні речовини від материнського організму через провізорні органи, розміри яйцеклітини становлять від 50мкм до 180мкм. Діаметр яйцеклітини людини – 90мкм. Якщо в цитоплазмі нагромаджується жовток, її розміри можуть досягти кількох сантиметрів: 5-6см у акули, 8см- у страусів. А якщо врахувати оболонки, то розміри будуть сягати 15см масою 1,5-2кг.

За вмістом жовтка яйцекліти поділяють на:

безжовткові(алецитальні) у гельмінтів;

маложовткові(оліголецитальні);

ізолецитальні(гранули жовтка рівномірно розміщені в цитоплазмі);

багатожовткові(полілецитальні);

телолецитальні(гранули жовтка локалізуються на вегетативному полюсі); - помірно–телолецитальні(гранули жовтка розміщені в помірній кількості на вегетативному полюсі) у земноводних;

різкотелолецитальні(гранули жовтка переважно зосереджені на вегетативному полюсі) у птахів;

центролецитальні(гранули жовтка в центрі овоплазми) у комах.

Яйцеклітина вкрита оболонками, які виконують захисну функцію, забезпечують необхідний тип обміну речовин, у плацентарних ссавців служать для сполучення зародка зі стінкою.

Всі яйцеклітини мають цитолему, багатослизово –білкову і деякі третинну оболонки. При наявності жовтка яйцеклітина є полярною. Периферійний шар має мікроворсинки. В овоплазмі наявні ендоплазматична сітка, рибосоми, комплекс Гольджі; на периферії –кортикальні гранули, до складу яких входять глікозаміноглікони. Мітохондрії розвинуті помірно, центросома відсутня.

В процесі росту і дозрівання в яйнику овоцит оточений шаром фолікулярних клітин. Внаслідок їх взаємодії у ссавців утворюється прозора зона (zona pellucida). Отже яйцеклітина ссавців має такі оболонки: оволему, zona pellucida і соrona nadiota (шар фолікулярних клітин).

Гаметогенез(від гамети і грец. γένεσις- походження) – процес розвитку і формування статевих клітин – гамет.

Гаметогенез чоловічих клітин називається сперматогенезом, жіночих - овогенезом. У багатоклітинних тварин і людини гаметогенез відбувається у статевих залозах – гонадах: яйцеклітина - в яйниках, сперматозоони – в сім’яниках. В яйнику і в сім’яниках розрізняють три ділянки: зону розмноження, зону росту і зону дозрівання статевих клітин, яким відповідають фази (періоди) гаметогенезу.

Сперматогенез.Статева чоловіча залоза – сім'яник утворена з великої кількості канальців. У кожному з яких є кілька шарів клітин, що відповідають певній стадії розвитку сперматозоонів.

Зовнішній шар – зону розмноження складають сперматогонії – первісні статеві клітини кулястої форми з великим ядром і значною кількістю цитоплазми. У цій зоні сперматогонії розмножуються мітотичним поділом і кількість їх зростає. У чоловіків мітоз сперматогоніїв розпочинається в період статевого дозрівання і триває протягом десятків років. Після настання статевої зрілості частина їх переміщується у наступну зону.

Зону росту утворюють клітини значних розмірів - первинні сперматоцити або сперматоцити першого порядку 2(n). Ці клітини в сім’яних канальцях розташовані ближче до їх просвіту. У цей період збільшуються кількість цитоплазми, розміри ядра за рахунок реплікації ДНК.

Дозрівання - наступна зона сперматогенезу. У цей період відбувається два поділи мейозу, під час яких спостерігається зміна хромосомного апарату - каріотипу. Сперматоцити першого порядку діляться на два сперматоцити другого порядку (1n), останні в свою чергу на два сперматиди (1n). Отже, з кожного первинного сперматоцита утворюється два вторинні сперматоцити, а потім чотири сперматиди, які мають овальну форму і значно менші розміри та гаплоїдний набір хромосом.

В останній зоні – формування- кожний гаплоїдний сперматид перетворюється на сперматозоона: ядро ущільнюється, апарат Гольджі перетворюється на акросому, одна центріоля клітинного центру розташовується поблизу ядра, інша рухається на периферію клітини, де з неї формується джгутик –орган руху. В основі джгутика знаходяться мітохондрії - постачальники енергії; всі інші органоїди і цитоплазма виділяються з клітини. Цей процес називається сперміогенезом.Зрілі сперматозоони містяться в просвіті сім’яних канальців.

У людини сперматогенез відбувається постійно. Доказом цього є цікаві факти. В історії медицини чимало прикладів, які свідчать про те, що чоловіки похилого віку можуть мати дітей. Так, у Танзанії ще недавно жив Самсон Шако-рагоро, який народився 1809 р. Коли померла його дружина, Самсон у віці 125 років знову одружився. Від цього шлюбу у нього народилося троє дітей, наймолодший –1945р. 106-річний іранець Асседолла Зонді Черкхестані став батьком здорового малюка масою тіла 3кг і зростом 51см. Народила його четверта дружина Черкхестані у віці 40 років. У Чикаго 1964р. жив 105 річний Джозеф Бен Абрахам. Він був одружений 12 разів і мав 65дітей, з яких найстаршому було 53 роки, а молодшому-два з половиною. 1989р. американські вчені встановили, що сперма чоловіка поновлюється кожні 6 тижнів, тому вона однаково повноцінна і у 86-річного старого і у 17-річного юнака.

Овогенез (оогенез) складається з трьох періодів: розмноження, росту, дозрівання.

Первісні статеві клітини (2n) відокремлюються від соматичних клітин на межі зародкової і позазародкової ділянок ембріона. Звідти вони мігрують до закладки статевої залози - яйників, де розпочинається овогенез.

Період розмноження характеризується мітотичним поділом овогоній - дрібних клітин з відносно великим ядром і незначною кількістю цитоплазми. У ссавців і людини цей період закінчується ще до народження.

В період росту овогонії припиняються ділитись і перетворюються на овоцити І порядку (2n). З настанням статевої зрілості овоцити збільшуються, у них нагромаджуються поживні речовини (жовток, жир, пігменти). Кожний овоцит оточений фолікулярними клітинами. Цей утвір називається фолікулом. При статевому дозріванні кількість фолікулярних шарів навколо овоцита збільшується. Фолікулярні клітини виділяють рідину, між ними виникають порожнини, які зливаються в одну, а з фолікула утворюється Графів пухирець. Згодом стінка Графового пухирця руйнується і овоцит випадає в порожнину тіла - відбувається овуляція. Надалі він потрапляє до яйцеводу. Ці процеси регулюються гормонами гіпофіза і статевих залоз. На місці зруйнованого фолікула утворюється тимчасова ендокринна залоза -жовте тіло.

Наступний період дозрівання, який супроводжується двома мейотичними поділами. Овоцити І порядку в результаті І поділу мейозу діляться на дві неоднакові за розмірами клітини: овоцит ІІ порядку (1n) і первинний полоцит (1n) - перше полярне тільце або непряме редукційне.

Вторинний овоцит(1n) вбирає майже всю цитоплазму, що потрібна для розвитку майбутнього організму, а полоцит (1n) отримує надлишок хромосом.

Під час другого поділу мейозу овоцит ІІ порядку (1n) знову ділиться нерівномірно і утворюється незріла яйцеклітина (1n) і вторинний полоцит (1n). А первинний полоцит ділиться на два рівноцінні вторинні полоцити (1n).

Отже, в результаті двох поділів мейозу з одного первинного овоцита утворюється чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом: яйцеклітина і три полоцити, які з часом руйнуються і фагоцитуються лейкоцитами в яйнику.

На відміну від хлопчиків у дівчаток через 5 місяців після початку внутрішньоутробного розвитку, в яйниках уже міститься близько 6млн овогоній - первинних клітин, з яких потім можуть сформуватися зрілі яйцеклітини. До моменту народження їх залишається близько 2млн. У віці 7 років у яйниках дівчинки міститься приблизно90тис. овоцитів, а за весь період статевої активності у жінок дозріває не більше як 400 яйцеклітин.

Гаметогенез у вищих тварин починається на рівні ембріонального розвитку, коли в яйниках утворюється велика кількість овоцитів І порядку, а в сім’яниках -сперматогонії. Ці клітини зберігаються в гонадах до статевого дозрівання. Функціонування гонад і систем їх регуляції відбувається протягом репродуктивного періоду онтогенезу: від статевої зрілості до старості. Гаметогенез у комах, ракоподібних і вищих тварин регулюється нейроендокринною системою.

Запліднення(сингамія)- процес злиття чоловічої і жіночої статевих клітин (гамет) рослинних і тваринних організмів, що лежить в основі статевого розмноження. Внаслідок запліднення утворюється зигота, яка дає початок новому організмові. Розрізняють:

зовнішнє запліднення, при якому злиття гамет відбувається поза організмом; спостерігається у багатьох безхребетних тварин, риб, земноводних, які відкладають статевий матеріал у навколишнє середовище;

внутрішнє запліднення, при якому гамети зливаються в організмі; характерне для плазунів, птахів, ссавців, у яких є спеціальні парувальні органи. Цей процес потребує узгодження дій самки і самця, тому у цих організмів виробились статеві інстинкти.

В процесі запліднення розрізняють два етапи:

Дистантнийреалізується за допомогою таких факторів, як направленої міграції та активації.

Направлена міграція здійснюється за рахунок таксису. Активація сперматозоїдів відбувається в жіночих статевих шляхах: яйцеклітини виділяють у навколишнє середовище хімічні речовини.

Після дистантної фази, статеві клітини вступають у контактний етап – фазу взаємодії. Щоб відбулося запліднення сперматозоон повинен подолати фолікулярний епітелій, прозору оболонку і плазматичну мембрану яйцеклітини. Проникнення сперматозоона відбувається завдяки акросомній реакції. При контакті гамет оболонка акросоми руйнується. Із неї викидається акросомна нитка, виділяються ферменти, які розчиняють яйцеві оболонки (зокрема ферменти гіалуронідаза розчиняє фолікулярні клітини). Акросомна нитка проникає через яйцеві оболонки і зливається з мембраною яйцеклітини. Тут утворюється сприймаючий горбик. Він захоплює ядро, центріолі, мітохондрії сперматозоона. Після проникнення сперматозоона в яйцеклітину, змінюється обмін речовин: підвищується проникність клітинної мембрани, підсилюється поглинання з навколишнього середовища фосфору, калію, виділяється кальцій, збільшується обмін вуглеводів, білків.

У людини сперматозоони проникають у яйцеклітину, яка перебуває на стадії дозрівання. Первинний полоцит виділяється через добу після проникнення сперматозоону.

Ядро сперматозоона (чоловічий пронуклеус) у цитоплазмі набухає до розмірів ядра яйцеклітини. Ядра зближуються, зливаються – це синкаріогамія, як наслідок утворюється зигота. Відновлюється диплоїдний набір хромосом (2n),тобто хромосоми стають парними: одна хромосома належить яйцеклітині, друга - сперматозоону.

Іноді в яйцеклітину проникає кілька сперматозоонів, проте яйцеклітини зливаються з ядром одного з них. Це пояснюється надлишковою або недостатньою кількістю ферментів, які необхідні для проникнення сперматозоонів в яйцеклітину.

Під впливом отруйних речовин яйцеклітина змінює свою форму, вигляд, структуру. Найбільше ушкоджуються ядро і хромосоми, які несуть генетичну інформацію. Чоловічі статеві клітини також зазнають впливу алкоголю та нікотину –вони змінюють форму, порушується процес їхнього дозрівання, і в деяких випадках відбувається зупинка розвитку. У спермі з’являється багатонезрілих форм сперматозоїдів: нерухливих; зі зміненою структурою головки, шийки, хвостика; з ушкодженою структурою хромосом, генів або зміненою кількістю хромосом. Алкоголь шкідливо впливає як на процес запліднення, порушуючи його, так і на запліднену яйцеклітину (зиготу) та вцілому наорганізм майбутньої дитини. У жінок, які зловживають алкоголем, ускладнюється перебіг вагітності: виникає загроза її переривання, підвищується артеріальний тиск, з’являються набряки. Діти народжуються слабкими, з малою масою тіла, іноді з порушеннями мозковогокровообігу. Зловживання алкоголемспричинюєтак званий алкогольний синдром плода. У чоловіків алкоголізм зумовлює порушення обміну речовин, погіршення функцій яєчок, імпотенцію. За алкоголізмбатьків розплачуються діти.

Читайте також:

1. АДАПТИВНІ РЕАКЦІЇ МІКРООРГАНІЗМІВ НА СТРЕСОВІ ДІЇ.
2. Бактеріофаг, його природа і практичне застосування. Вплив бактеріофага на мінливість мікроорганізмів.
3. Безстатеве розмноження та його біологічне значення
4. Безстатеве розмноження, його визначення та загальна характеристика. Спори — клітини безстатевого розмноження, способи утворення і типи спор.
5. Білки, властивості, роль в життєдіяльності організмів.
6. Біоценоз – це сукупність усіх живих організмів в рамках даної екосистеми.
7. Вивчення древніх залишків організмів і слідів їх життєдіяльності з метою фаціального аналізу
8. Визначення протеолітичних властивостей мікроорганізмів
9. Визначення цукролітичних властивостей мікроорганізмів
10. Виробництво білків одноклітинних організмів
11. Вплив забруднень на життєдіяльність організмів і здоров'я людей.
12. Вплив рослин та тваринних організмів на процеси переносу

Переглядів: 5805