Как се образуват гамети. Човешките полови клетки са гамети. Характеристики на образуването на мъжки зародишни клетки

Гамета: зародишна клетка (сперма или яйцеклетка), съдържаща хаплоиден набор от хромозоми, тоест притежаваща по едно копие на всяка хромозома.

При сексуалния метод на размножаване потомството като правило има двама родители. Всеки родител произвежда полови клетки. Половите клетки или гамети имат половин или хаплоиден набор от хромозоми и възникват в резултат на мейоза. Така гаметата (от гръцки gamete - съпруга, gametes - съпруг) е зряла репродуктивна клетка, съдържаща хаплоиден набор от хромозоми и способна да се слее с подобна клетка от противоположния пол, за да образува зигота, а броят на хромозомите става диплоиден. В диплоиден набор всяка хромозома има сдвоена (хомоложна) хромозома. Една от хомоложните хромозоми идва от бащата, другата от майката. Женската гамета се нарича яйцеклетка, мъжката - сперма. Процесът на образуване на гамети има общо наименование - гаметогенеза.

В ембрионите на всички гръбначни животни в ранен стадий на развитие се изолират определени клетки като предшественици на бъдещи гамети. Такива първични зародишни клетки мигрират към развиващите се гонади (яйчници при жените, тестиси при мъжете), където след период на митотично размножаване претърпяват мейоза и се диференцират в зрели гамети. В зародишните клетки преди мейозата се активират допълнителни гени, които регулират сдвояването на хомоложни хромозоми, рекомбинацията и разделянето на рекомбинирани хомоложни хромозоми в анафазата на първото деление.

Яйцата се развиват от първични зародишни клетки, които в ранен стадий на развитие на организма мигрират към яйчника и се трансформират там в оогонии. След период на митотично възпроизвеждане оогониите се превръщат в овоцити от първи ред, които, след като са влезли в първото разделение на мейозата, се забавят в профаза I за време, измерено в дни или години, в зависимост от вида на организма. По време на това забавяне овоцитът расте и натрупва рибозоми, иРНК и протеини, като често използва други клетки, включително околните поддържащи клетки, в процеса. По-нататъшно развитие(узряване на яйцеклетката) зависи от полипептидни хормони (гонадотропини), които, действайки върху спомагателните клетки около всеки овоцит, ги насърчават да индуцират узряването на малка част от овоцитите. Тези овоцити завършват първото мейотично делене, произвеждайки малко полярно тяло и голям овоцит от втори ред, който по-късно навлиза в метафаза на второто мейотично делене. При много видове овоцитът се забавя на този етап, докато оплождането инициира завършването на мейозата и началото на ембрионалното развитие.

Сперматозоидът обикновено е малка и компактна клетка, която е силно специализирана за функцията да допринася със своята ДНК към яйцеклетката. Докато в много организми целият набор от яйцеклетки се формира на ранен етап от развитието на жената, при мъжете, след началото на пубертета, все повече и повече зародишни клетки навлизат в мейоза, като всеки сперматоцит от първи ред поражда четири зрели сперматозоиди. Диференциацията на спермата настъпва след мейозата, когато ядрата са хаплоидни. Въпреки това, тъй като по време на митотичното делене на зрели сперматогонии и сперматоцити цитокинезата не е завършена, потомците на един сперматогоний се развиват под формата

Формирането на специализирани локални популации е най-характерно за организми, които остават през по-голямата част от времето. жизнен цикълприложен. Причината е, че мобилните организми до голяма степен контролират условията на своето съществуване: те могат да избягват катастрофални или неблагоприятни местообитания или да се отдалечат от тях и да започнат активно търсене на нови; неподвижните организми - висши растения, много водорасли, корали - нямат такава свобода; след завършване на етапа на разпръскване от жизнения цикъл, те трябва или да живеят в условията, съществуващи там, където са се установили, или да умрат. Както Брадшоу (1972) отбелязва, "...растението не е в състояние да избяга на ново място или да се скрие в уединен ъгъл." Всичко, което може висше растение- това е отглеждане и „израстване“ от място на място, търсене на ресурси или излизане от неблагоприятна зона; изкорени се и се засади отново собствен изборне може да отиде никъде другаде. Неговото потомство (семена, цветен прашец или гамети) е подложено на всички превратности на пасивното разпръскване от вятъра, водата или животните (на повърхността или вътре в тялото). Поради тези причини популациите на сесилните организми са особено податливи на естествен подбор.[...]

Образуването на спори от спорогенна тъкан (археспория) спорангиум се предхожда от мейоза. В този случай, както вече знаем, броят на хромозомите е наполовина и спората има един набор от хромозоми, тя е хаплоидна. Протонемата, гаметофорите, половите репродуктивни органи (архегонии и антеридии) и, разбира се, гаметите са хаплоидни. Всички тези структури принадлежат към половото поколение – ха-метафаза.[...]

Образуване на зооспори и гамети в кафяви водораслисреща се в контейнери от два основни типа: едноместни (фиг. 121, 2) и многоместни (фиг. 128, 1 а). Многоместните контейнери могат да функционират като спорангии и гаметангии. Външно те не се различават по същия начин като зооспорите и гаметите. Едноместните контейнери често са спорангии. Мейозата при кафявите водорасли се случва по време на образуването на спори в едноместните спорангии;

С образуването на спора започва хаплоидната фаза в жизнения цикъл на папрата, която завършва с образуването на гамети. Гаметите се образуват в гаметофита (полово поколение или израстък) на папрата, който възниква от покълнала спора. Но от колосалния брой спори (обикновено няколко десетки милиона), произвеждани всеки път от спорофит, само сравнително малка част намира достатъчно благоприятни условия за покълване и не всички покълнали спори достигат стадия на зрял гаметофит.[.. .]

Мейозата по време на образуването на цветен прашец и ембрионалната торбичка при хаплоидите протича с големи смущения, което допринася за стерилността на гаметите. В такива растения хромозомите в метафазата на първото деление на мейозата по време на микроспорогенезата остават едновалентни, подредени са неправилно и се отклоняват неравномерно в анафазата на първото деление, в резултат на което се образуват ядра с различен брой хромозоми. Има случаи на поява на реституционни ядра в резултат на загуба на редукционно делене и образуване на диади с диплоиден брой хромозоми.[...]

След сливането на гамети и образуването на зигота, дълъг периодпочивка, която може да продължи цяла зима и повече. В зиготата се разрушават два от четири или един от два хлоропласта (в зависимост от това колко са в клетката). Ядрата на гаметите лежат едно до друго по време на латентния период и след това се сливат точно преди зиготата да покълне. Процесът на покълване на зигота може да се наблюдава много рядко и затова все още е слабо проучен.[...]

В първите минути от образуването на зиготата в нея се появяват множество контрактилни вакуоли. Малките вакуоли се сливат в по-големи. Всяка вакуола пулсира в продължение на 4-7 минути, след което се свива и съдържанието й излиза навън. Действието на пулсиращите вакуоли продължава от 4 до 32 минути, докато прозрачните части на зиготата престанат да се виждат. През този период (от 1 до 3,5 часа) зиготата значително се свива. В него в периферния слой са разположени хлоропласти и пиреноиди. Тогава започват да се появяват първите признаци на украса на зиготата - конусовидни туберкули, разпръснати по повърхността й. Постепенно те се разтягат и придобиват вид на шипове. По време на растежа на шиповете, който продължава 2-3 часа, зиготата отново се увеличава по размер и става същата като при сливането на гамети.[...]

В резултат на сливането на гамети се образува сферична зигота, докато флагелата изчезва и се появява черупка. Зиготите на някои водорасли запазват камшичетата си за известно време, което след това води до планозигота, която е способна да плува от няколко дни до три седмици. В зиготата две гаметни ядра се сливат и тя става диплоидна. Впоследствие зиготите на различни водорасли се държат по различен начин. Някои зиготи развиват дебела черупка (хипозиготи) и навлизат в период на почивка, който продължава до няколко месеца. Други зиготи покълват без период на латентност. В някои случаи нови тали израстват директно от зиготите. В други, зиготите се делят, за да претърпят мейоза и да образуват зооспори; такива зиготи израстват предварително и в зависимост от размера им се появяват 4-32 зооспори [...]

Сексуалното размножаване е образуването на нов организъм с участието на два родителски индивида. По време на половото размножаване става сливането на половите клетки - мъжки и женски гамети. женско тяло. Новият организъм носи наследствена информация от двамата родители. В резултат на това се образуват полови клетки специален типразделение. В този случай, за разлика от клетките на възрастен организъм, които носят диплоиден (двоен) набор от хромозоми, получените гамети имат хаплоиден (единичен) набор. В резултат на оплождането се възстановява сдвоеният диплоиден набор от хромозоми. Едната хромозома от двойката е бащина, а другата е майчина. Гаметите се образуват в половите жлези или в специализирани клетки по време на процеса на мейоза.[...]

Оплождането започва с образуването и растежа на поленова тръба, която активно си проправя път през тъканите на мегаспорапгиума (нуцелус) към архегониума. Приблизително седмица преди акта на оплождане ядрото на сперматогенната клетка се дели, образувайки две мъжки гамети с еднакъв или различен размер (при Araucariaceae и Pinaceae). Върхът на поленовата тръба си проправя път между шийните клетки на архегониума и достига до яйцето. Тук тя се разкъсва, освобождавайки мъжки гамети в цитоплазмата на яйцето. След това една от двете мъжки гамети влиза в яйцето. Сливането на двете ядра става много бавно, но в крайна сметка те се обединяват, за да образуват първото диплоидно ядро ​​на спорофита.[...]

Оплождането е обединяването на гамети, придружено от образуването на зигота.[...]

Гаметофитът е етапът, свързан с образуването на гамети в жизнения цикъл на растенията.[...]

В животинското царство мейозата води до образуването на полови клетки - гамети и обикновено само тези клетки съдържат хайлоиден набор от хромозоми. При растенията може да възникне мейоза различни етапижизнен цикъл, а като хаплоидни продукти произвеждат и двете полови клетки – гамети и безполови спори. Продължителността на живота на гаметите е ограничена и варира от няколко минути до няколко дни, след което неоплодените гамети изчезват.[...]

При десмидидите може да се получи и образуването на двойни зиготи. Те се развиват по време на копулацията на четири клетки, възникнали чрез последователно делене на един индивид (фиг. 256, 7). При видовете Closterium методът за образуване на двойни зиготи е различен: във всяка клетка първо се развиват две специални гамети, които, сливайки се, дават двойни зиготи. Много рядко три или четири индивида участват в образуването на десмидиеви зиготи.[...]

Женските гамети са големи и неподвижни; мъжките са по-малки, двуфлагелати. По време на прехода към полово размножаване някои от клетките в горната половина на талуса претърпяват последователно делене и дават началото на многослойна репродуктивна тъкан. В рамките на тази тъкан тъмните и светлите области са ясно различими, подредени по двойки и съответстващи на клъстери от женски и мъжки клетки. Всяка клетка в крайна сметка произвежда една гамета. Зиготата, подобно на апланоспорите, расте в пластинчатия талус. Гаметофитът, до образуването на зародишни клетки, е морфологично подобен на спорофита, поради което цикълът на развитие на празиола може да се счита за изоморфен. Неговата оригиналност се крие в необичайната структура на репродуктивната тъкан.[...]

Тъй като по време на половия процес, в резултат на сливането на гамети и техните ядра, наборът от хромозоми в ядрото се удвоява, тогава в даден момент от цикъла на развитие настъпва редукционно делене на ядрото (мейоза), като в резултат на което дъщерните ядра получават един набор от хромозоми. Спорофитите на много водорасли са диплоидни и мейозата в техния цикъл на развитие съвпада с момента на образуване на спори, от които се развиват хаплоидни гаметоспорофити или гаметофити. Тази мейоза се нарича спорова редукция (фиг. 2b,1).[...]

По правило мутациите в броя на хромозомите се появяват в гаметите на един от родителите. Следователно всички клетки на тялото, в чиято концепция е участвала една от мутантните гамети, ще съдържат анормален хромозомен набор. Въпреки това, понякога количествени хромозомни мутации могат да възникнат по време на първите деления на зигота, образувана от нормални гамети. От такава зигота ще се развие организъм, част от чиито клетки ще имат нормален диплоиден набор, докато другата част ще има анормален набор. Това явление се нарича хромозомен мозаицизъм, а индивидите с мозаицизъм се наричат ​​хромозомни мозайки. Мозаицизмът е по-често срещан при половите хромозоми. Такива мозайки имат генотип X/XX, X/XY, XX/XY, XXY/XX.[...]

При висшите животни, при мъжките, мейозата се съпровожда от образуването на четири функционално активни гамети (фиг. 80). Напротив, при женските всеки овоцит от втори ред произвежда само едно яйце. Други ядрени продукти на женската мейоза са три редукционни тела, които не участват в размножаването и дегенерират.[...]

Изогаметите се развиват в специални приседнали „спорангии“. Това са сферични образувания, които заемат различни позиции върху нишките: те могат да бъдат апикални, странични, интеркаларни. Те се развиват предимно върху пълзящи нишки. Тези заседнали „спорангии“ се образуват в резултат на увеличаване на размера на клетката и, за разлика от спорангиите на дръжките, не се отделят от нишката по време на узряването на гаметата. Развиващите се в тях бифлагелни репродуктивни клетки не винаги се държат като гамети; те често покълват без сливане или произвеждат апланоспори.

Нека да разгледаме това с примера на геномните формули. PgSBO растенията произвеждат гамети с геномна структура на ABBEV2 (от 0 до 7). При оплождането им с гамета от хлебна пшеница с ABB геноми възникват P3(B2) растения, които имат следната геномна структура: AA + BB + BB + E (от 0 до 7) и B2 (от O до 7). Хромозомите на геномите Е и В2, тъй като нямат партньори, ще бъдат елиминирани още по време на образуването на гамети Р3. И в следващото, четвърто поколение, много растения ще имат геномна структура AA + BB + BB, т.е. това ще бъдат растения като хлебната пшеница, които все още съдържат единични хромозоми на геномите B2 и E и следователно ще запазят някои черти на житната трева. Но в бъдеще тези хромозоми от пшенична трева ще бъдат елиминирани. Пшеничната трева наследствена! материалът в хибридите житна трева, като хлебната пшеница, може да се запази под формата на отделни сегменти от житна трева в хромозомите на пшеницата или, както сега отбелязват някои изследователи, отделните хромозоми на житната трева могат да бъдат в хибридите на житната трева като допълнителни или заместващи хромозомите на пшеницата. Но във всички тези случаи растенията принадлежат към вида едногодишна мека пшеница и симптомите на метличината им се проявяват в слаба форма.[...]

Особеността на конюгацията при мужотията е, че еготото, още преди образуването на мембраната, е отделено от клетките, които са го образували, с две, три или четири прегради [...]

За освобождаването на гамети във външната стена на клетката има дупка с неравни ръбове (фиг. 219.7). Зиготата се развива в едноклетъчен спорофит. В същото време той значително се увеличава по размер и се покрива с дебела черупка (фиг. 219, 5). Чрез повече или по-малко дълго времеСъдържанието на това едноклетъчно растение се дели, за да образува зооспори. Така че тук промяната във формите на развитие е хетероморфна.[...]

U многоклетъчни организми(растения и животни) полово размножаванесвързани с образуването на зародишни или зародишни клетки (гамети), оплождането и образуването на зиготи.[...]

В мегаспорангиума на ефедрата се развива масивен женски гаметофит от мегаспора в резултат на свободно ядрено делене и последващо образуване на клетъчни дялове. Всеки от тях обикновено съдържа два архегония. Архегониумът има дълга шия, състояща се от 32 или повече клетки. Когато ядрото на централната клетка на архегониума се дели, не се образува клетъчна преграда между коремното тубуларно ядро ​​и ядрото на яйцеклетката.[...]

В половото размножаване участват два родителски индивида, всеки от които участва в образуването на нов организъм, допринасяйки само с един полова клетка- гамета (яйцеклетка или сперма). Всяка гамета носи половината набор от хромозоми. В резултат на сливането на две гамети се образува зигота, от която се развива нов организъм. В резултат на това зиготата получава наследствените характеристики на двамата родители.[...]

Сред съвременните представители на разреда е известно само полово размножаване. Половият процес е изогамия. Гаметите се образуват в специални гаметангии. В повечето дасиклади гаметангиите се появяват като сферични израстъци на върха или отстрани на клоните от първи ред и съответстват на модифицирани клони от втори ред (фиг. 232, 3, 4). В Acetabularia гаметангиите се образуват на къси сегменти от първи ред като специални израстъци (фиг. 232, 9). В гаметангиума се образуват дебелостенни многоядрени кисти със специална капачка (фиг. 232, 10). Зрелите кисти съдържат много гамети. Когато стените на гаметангиума се разрушат, се появяват кисти външна средаи вече тук от тях се отделят гамети. Кистите, а не зиготите могат да служат като етапи на почивка. Има мнение, че образуването на кисти е свързано с калцификация на талуса. Някои родове, лишени от вар, нямат такива и гаметите се образуват директно в гаметангиите.[...]

Впоследствие се развива анизогамията (от гръцки anisos - неравен, games - брак), характеризираща се с диференциация на гамети, които се различават една от друга само по размер. Пример за анизогамия е образуването на гамети и при редица протозойни видове.[...]

В резултат на мейозата се образуват тетради от микроспори от майчините клетки на микроспорите, които впоследствие се развиват в мъжки гамети. Има три вида образуване на тетради на микроспори (фиг. 94): последователно (последователно), междинно и едновременно (едновременно).[...]

Мейозата е по същество процес на две деления, при който клетките се делят два пъти, но хромозомите се делят само веднъж. Това води до образуването на четири клетки, всяка от които има хаплоиден брой хромозоми, т.е. половината от броя на хромозомите на соматичните клетки. Всяка от тези четири клетки е потенциално гамета. Оплождането (сливането на две гамети) възстановява диплоидния брой хромозоми.[...]

Родът се характеризира с изоморфна промяна на формите на развитие и е възможно да се разграничат половите растения от безполовите по външен видневъзможно. Зрелите гамети и зооспорите се освобождават в средапрез един заоблен отвор - пора, образувана в горната част на папиларния завой във външната стена на клетката (фиг. 218, 2). По време на поникването на зооспори и зиготи, ентероморфът, както всички водорасли от семейство Ulva, преминава през етапа на едноредова нишка (фиг. 218, 3-7). Клетката, от която започва развитието, се разделя на две - апикална и базална. В резултат на напречните деления първият образува вертикална нишка, вторият се превръща в първичен ризоид. По-късно нишката се трансформира в тръбен талус. Когато условията на околната среда се променят, първите деления могат да доведат до образуването на пълзящи нишки, подредени във формата на диск, от клетките на които по-късно израстват една или няколко вертикални едноредови нишки.[...]

Продължителността на хаплофазата и диплофазата в различните систематични групи растения варира, докато процесите, пряко свързани с образуването на гамети (мейотично делене), са изключително сходни един с друг.[...]

Семенни растения. Днес голосеменните са представени от около 700 вида храсти и дървета. Тези растения имат семена и гаметофитът е редуциран. Образуването на зародишни клетки, оплождането и узряването на семената се случват на възрастно растение - спорофит. Наличието на семена драматично повишава способността на растенията да развиват нови пространства. Всъщност наличието на семена до известна степен замества неспособността на растенията да се движат, сякаш компенсира тяхната неподвижност спрямо животните. Семената допринасят и за по-голяма устойчивост на растенията към неблагоприятните фактори на околната среда. Голосеменните се делят на иглолистни – около 560 бр съвременни видове; цикас – известен от карбона, и гинко – също реликтно. Последните два класа имат много ограничено разпространение.[...]

Мейозата представлява логично необходима част от жизнения цикъл, която се възпроизвежда по полов път, осигурява разделянето на гени - отделни участъци от ДНК в отделни гамети, което води до разнообразна комбинация от гени в гамети. По отношение на поддържането на постоянството на хромозомите в клетката, оплождането е антитеза (противоположност) на мейозата, процесът на оплождане включва сливането на хаплоидните ядра на две разнополови гамети, за да се образува една клетка - зигота с диплоидно ядро; [...]

Най-разпространената диктиота е дихотомна. Талите му образуват големи туфи с височина до 20 см, ширината на клоните достига 4-8 мм. Дихотомичната дихотомия е интересна поради различните си периоди в образуването и узряването на гаметангиите. Край бреговете на Англия гаметангиите започват да се развиват по време на периода на квадратурните приливи, а окончателното узряване и освобождаване на гамети се случва по време на няколко приливи след най-високия пролетен прилив. В този случай гаметите узряват на всеки две седмици. Тази периодичност в размножаването и връзката му с лунния ритъм се поддържаше, когато талусите бяха държани в лабораторията в продължение на няколко месеца. По атлантическото крайбрежие на Северна Америка гаметите узряват на интервали от един месец. Развитието на гаметите започва в деня преди пролетния прилив на пълнолуние или на следващия ден, гаметите узряват 6 или 8 дни по-късно. В залива Петър Велики (Японско море) растенията с тетраспорангии обикновено са по-често срещани, които понякога всички се превръщат в разсад на майчините растения, а клоните на последните стават рошави, тъй като разсадът расте няколко милиметра на височина преди разделяне. В горната сублиторална зона на места с движение на водата се развива дихотомна дихотомия.[...]

Механизмите на полиплоидията са, че те са резултат от изкривявания на едно или повече митотични деления на ембрионални клетки или резултат от неразпадане по време на мейозата на целия набор от хромозоми, което води до образуването на диплоидни гамети. Хромозомното неразпадане при жените се среща в 80% от случаите, а при мъжете се наблюдава в 20% от случаите и се наблюдава както при първото, така и при второто мейотично деление [...]

За разлика от други многоклетъчни водорасли, кафявите водорасли, заедно с обичайните едноместни спорангии (фиг. 121, 2), имат многоклетъчни спорангии и гаметангии, неправилно наречени многоклетъчни (фиг. 128, 1 а). Преди образуването на зооспори или гамети, съдържанието на многоместните контейнери е разделено от тънки прегради на камери, които съдържат едно ядро ​​с част от цитоплазмата. Във всяка камера се развива една или по-рядко две зооспори или гамети. На повърхността на талуса на много кафяви водорасли се развиват специални многоклетъчни косми, които приличат на нишка от един ред клетки със зона на растеж в основата; клетките на зоната на растеж се делят по-често от други и следователно имат малки размери (фиг. 121, 1 b).[...]

Стероли с 28 и 29 въглеродни атоми могат да бъдат биогенетични прекурсори на различни фитоекдизони (виж по-горе). В водораслите Achlya bisexual е открит и A. ambisexual е C29 стероид с хормонална активност, антеридиол.

Образуване на полени. В прашника майчините клетки на прашеца претърпяват мейоза и образуват микроспори - хаплоидни мъжки спори, които, когато са завършени, са известни като прашец. Едно поленово зърно може да се счита за отделно растение, мъжки гаметофит (фиг. 117). Такова хаплоидно "растение", произвеждащо мъжки гамети, е остатък от гаметофитното поколение, което може да бъде добре развито в по-примитивни растения, като папрати и мъхове. U семенни растениятози етап е значително намален. Хаплоидното ядро ​​на микроспората се дели митотично, образувайки генеративното ядро ​​и ядрото в поленовата тръба. Често генеративното ядро ​​е свързано с цитоплазмата, която прилича на клетка в клетка. Генеративно ядро ​​1 за образуването на две ядра (мъжки гамети) се разделя митотично или в поленовото зърно, или в поленовата тръба.[...]

Повечето водорасли имат само едно ядро ​​на клетка, но има случаи, когато те са две, три или повече. Клетки с няколко десетки, както при Cladophora, или стотици, както във водната мрежа (хидродиктион), ядра се наричат ​​ценоцитни. Трябва да се отбележи, че тези водорасли се връщат в едноядрено състояние с образуването на специализирани асексуални клетки (апланоспори, зооспори). ) и сексуално (гамети) размножаване.

Безполово размножаванелипсва в каулерпите; очевидно е изгубен в съвременните форми по време на процеса на еволюция. Половото размножаване - анизогамия - се характеризира с редица особености, които отличават Caulerpidae от другите семейства на разреда. Първо, каулерпата няма специални репродуктивни органи - гаметангии. Гаметите се образуват директно в асимилационните нишки във всяка част от тях. В някои области цитоплазмата се удебелява, придобива тъмнозелен цвят, след това мрежеста структура и накрая се разделя, за да образува мононуклеарни гамети. Няма прегради, отделящи мястото на образуване на гамети. Този тип възпроизвеждане се нарича golokarpye. За освобождаване на гамети на повърхността на талуса се образуват доста дълги израстъци - папили; гамети се освобождават в резултат на разкъсване на мембраната на върховете на папилите.[...]

Когато хибридизират животни, те се сблъскват с големи трудности. Основните са следните: 1) кръстосването на видовете помежду си; 2) частична или пълна стерилност на хибридите. Основните причини за невъзможността за кръстосване на отдалечени видове и безплодието на хибридите са генетични фактори: различен набор и структура на хромозомите в гаметите, тяхната неспособност да образуват жизнеспособна зигота, спермата, поради своите морфологични и биохимични характеристики, не е в състояние да лизира черупката на чуждо яйце и прониква в нея. Ако се образува хибридна зигота, тогава поради ембрионална патология или плодът се реабсорбира ранни етапиобразуване или неговата смърт. Това се обяснява с факта, че имунните защитни органи на организма се борят с нахлуващия чужд протеин, унищожавайки го. Поради генетични различия между родителите на хибридите, процесът на образуване на мъжки и женски зародишни клетки се нарушава и те стават безплодни. Стерилитетът на хибридите се дължи на аномалии в развитието на половите жлези и митозата.[...]

Клетките са голи, предимно свободно плаващи, понякога прикрепени с влачен флагел. Един плуващ и един влачещ камшик; и двете с базално зърно, свързано с тънък ризопласт към кинетопласта. Контрактилните вакуоли често са 1-3, по-рядко отсъстват. Размножаване чрез разделяне. Наблюдава се копулация на гамети и автогамия. Известни са кисти в покой. Хранене на животните: чрез изсмукване на храна с върха на предния край, директно поглъщане и образуване на хранителни вакуоли (Lemm., 1914).[...]

Целият процес, както е известно, обикновено се осъществява чрез двойно торене. Всъщност, според общоприетата дефиниция в литературата, оплождането (eipgamin) е процес на сливане на мъжки и женски зародишни клетки (гамети) с образуването на зигота, от която по-нататък се отделя нов организъм. Това определение за оплождане може да се намери във всеки учебник по биология и във всеки научен речник (включително в съветските научни речници Големият и Малкият). И дори в известния „Речник на руския език“ от С. И. Ожегов (1973) четем: „Оплодете. 1. Създайте ембрион в нещо. сливане на мъжки и женски репродуктивни клетки. 2. Служи като източник на развитие и подобрение.“ Сливането на една от клетките с яйцеклетката несъмнено е оплождане, но тройното сливане е, строго погледнато, оплождане, тъй като 1) централната клетка не е гамета и 2) в резултат на това сливане се образува зигота, от който доразвива, ще бъде нов организъм. Очевидно тройното сливане е оплождане само във втория, посочен от Ожегов, образно казано. С други думи, в израза „двойно оплождане” терминът „оплождане” се използва в два различни смисъла – буквален и преносен. Въпреки това изразът „двоен онлодотиороний“ е навлязъл толкова широко в литературата, че би било неуместно да се заменя (и опити от този вид са правени, включително от известния немски ботаник. Достатъчно е да си припомним, че тук става дума за два различни биологични процеса, условно обединени от общо наименование [...]

Биологична роляполовата репродукция е изключително висока. Няма съмнение, че има значителни предимства пред вегетативното размножаване и размножаването чрез спороношение. Дори K. A. Timiryazev (1843-1920) многократно обръща внимание на сексуалното размножаване като изключителен източник на променливост в организмите, тъй като по време на мейозата се извършва генна рекомбинация и когато гаметите се обединяват, се образуват нови генни комбинации. Можем да кажем, че в природата половото размножаване е доминиращо в сравнение с другите форми на размножаване. При животните, които се размножават полово, репродуктивната способност се запазва относително дълго време. Така че при хората способността за възпроизводство при жените се запазва предимно до 40-45-годишна възраст, а при мъжете – почти през целия им живот.[...]

Голосеменните също се различават от папратите по развитието на мъжкия гаметофит, структурата и метода на покълване на микроспорите. При папратите, където развитието на гаметофитите обикновено се случва само след засяването на спорите, покълването на спорите става през така наречения тетраден белег, разположен в проксималния полюс на спората. При голосеменните, където мъжкият гаметофит е значително опростен и неговото развитие се ускорява, първите деления на ядрото на микроспорите се появяват вече вътре в микроспорангиума. Във връзка с ранното развитие на мъжкия гаметофит и образуването на гамети, все още вътре в обвивката на спората, възниква необходимостта от устройство, чрез което микроспората да променя обема си. Такова устройство се оказва жлеб на дисталния полюс на микроспората, който се появява за първи път в някои семенни папрати и е характерен за по-голямата част от голосеменните. Браздата служи не само за регулиране на обема на поленовите зърна. Става мястото на излизане от микроспората на хаусториума (в по-ниските групи) или поленовата тръба (в потискащите и иглолистните видове), които също са неоплазми. По този начин при голосеменните растения, за разлика от папратите, отворът за освобождаване на съдържанието на микроспорите се образува на дисталния полюс. Хаусторията (вендузата) на вида цикас расте хоризонтално и служи само за прикрепване и хранене на мъжкия гаметофит; Истинската поленова тръба на иглолистни и потискащи растения расте вертикално и служи главно за провеждане на сперматозоидите до яйцата, т.е. тя е проводник (вектор), а не просто издънка. Въпреки че и двете образувания обикновено се наричат ​​поленови тръби, те са много различни морфологично и функционално.[...]

В допълнение към кръстосванията, резултатите от които са дадени по-горе, за да докаже генната хипотеза, Г. Мендел се обърна и към обратните кръстосвания, които по-късно в литературата бяха наречени анализиращи (тестови кръстоски). Значението на тези кръстоски е, че хетерозиготни хибриди Е, които произвеждат например кръгли семена и идват от кръстоски между оригиналните растения, произвеждащи кръгли (1Sh) и грапави (r) семена, отново са кръстосани с оригиналния (родителски) хомозиготен рецесивен растения, произвеждащи груби семена. Тъй като гаметите, проектирани от хетерозиготния (Ir) хибрид E1, винаги са чисти и могат да носят само алел I или алел r, половината от гаметите трябва да са K гамети, половината трябва да са r гамети и всички гамети, произведени от оригинала хомозиготно рецесивно (r) растение, трябва да бъде само g гамети; ако генната хипотеза е вярна, би се очаквало обратното кръстосване на такива растения да доведе до образуването на зиготи наполовина Ig и наполовина g. С други думи, потомството в резултат на такива обратни кръстосвания трябва да се състои от половината хетерозиготни организми, които проектират кръгли семена (Ig) и половината хомозиготни рецесивни организми, които произвеждат груби семена (r). След извършване на обратни кръстосвания и анализиране на свойствата на растенията, които се появяват при тези кръстоски, Г. Мендел открива, че те наистина са наполовина хетерозиготни организми и наполовина хомозиготни, т.е. съотношението между тях е 1:1.[...]

Провеждането на хибридизация е свързано с редица трудности, произтичащи от видовите характеристики на хибридизираните животни. Най-важните от тях включват: 1) разликата в структурата на гениталните органи, което усложнява акта на чифтосване, 2) липсата на сексуален рефлекс при мъжки към женска от друг вид, 3) несъответствие между чифтосването сезони при животните различни видове(особено при дивите), 4) слаба жизнеспособност или смърт на спермата на животни от един вид в гениталния тракт на женските от друг вид, 5) липса на реакция на спермата към яйцеклетката на женска от друг вид и невъзможността за оплождане, 6) смърт на зиготата (ако се образува) в самото начало на развитието, 7) безплодие на много хибриди, пълно или частично (мъжките хибриди са безплодни). Пълното безплодие е свързано с липсата на конюгация на хромозомите по време на редукционното делене (поради голямото им различие - нехомоложност) и с образуването на нежизнеспособни гамети; частично (безплодие на хибридни мъже), вероятно поради нарушение на хормоналната регулация на сперматогенезата. Някои от тези трудности могат да бъдат преодолени с човешка намеса, но има и такива, които все още са непреодолими.[...]

Повечето вируси, пренасяни от семена, също изглежда се предават чрез прашеца на заразените растения, но не всички са адекватно проучени. С други думи, изглежда няма нито един пример за вирус, пренасян от нигела, който да се пренася и чрез семена. По отношение на вируса на бобовата мозайка, открит в бобовите растения, Нелсън и Даун установиха, че процентът на заразените семена, получени в резултат на опрашване на цветовете на здрави растения с прашец на заразени растения, е приблизително същият като в случая на такива семена, получени в резултат на образуване на такива семена от цветя на заразени растения, опрашени със здрав прашец. Crespin Medina и Groga обаче показаха, че предаването на този вирус чрез полени е малко по-ефективно. Обратно, предаването на вируса на мозайката на марулята става чрез яйцеклетките на това растение; прехвърлянето чрез прашец произвежда по-малко от 0,5% от заразените семена. Самоопрашването на заразени растения очевидно може да доведе до образуването повечезаразени семена, отколкото в случая, когато участва само една от гаметите на заразеното растение.

В природата съществуват два вида размножаване на живите организми – безполово и полово.

Безполовото размножаване се характеризира с факта, че дъщерните клетки са напълно идентични с родителските клетки по отношение на съдържанието на наследствена информация, морфологични, анатомични и физиологични характеристики (вижте раздели „Ботаника“ и „Зоология“).

Сексуалното размножаване се характеризира с обмен на генетична информация между женски и мъжки. Този обмен се осъществява по няколко начина:

1. образуването на цитоплазмени мостове, по които мъжката хромозома се движи в женската клетка (типично за прокариотите);
2. конюгация - временно свързване и обмен на хромозомни участъци (открива се във вируси, бактерии, реснички и др.);
3. образуването на специални хаплоидни полови клетки - гамети (характерни за повечето еукариоти). При различните видове животни и растения половите клетки имат различна големина, форма, устройство и развитие.

Развитие на полови клетки и оплождане при животните. Яйцата (женските полови клетки) при животните са неподвижни, имат кръгла форма, покрити са с две ципи - жълтъчна и белтъчна и съдържат резервни хранителни вещества, необходими за развитието на ембриона. Сперматозоидите (мъжките репродуктивни клетки) са много по-малки от яйцата, те са подвижни и имат формата на дълга нишка, състояща се от глава, шийка и опашка. Главата е донякъде разширена, ядрото е разположено в нея, предният му край е заострен.

Шията съдържа центриола, а опашката прилича на флагел по структура и е органела на движението. Половите клетки се развиват в половите жлези – яйчници и тестиси.

1. Те разграничават 3 зони:в размножителната зона
2. първичните клетки се делят многократно чрез митоза;
3. в зоната на растеж оригиналните клетки растат бързо, особено по време на образуването на яйца; Vзона на зреене

възникват две своеобразни деления, в резултат на които в тестисите се образуват четири хаплоидни (n) клетки с еднакъв размер, всяка от които се превръща в сперматозоид, а в яйчниците също се образуват четири хаплоидни клетки, от които само една, голяма , се превръща в яйце и три малки (водещи тела) умират.

Тези разлики са главно както следва. При мейозата профаза I е по-дълга. Това включва конюгиране на хомоложни хромозоми и обмен на генетична информация. В анафаза I центромерите, които държат хроматидите заедно, не се разделят и една от хомоложните хромозоми се премества към полюсите. Интерфазата преди второто делене е много кратка, през която ДНК не се синтезира. Клетките (гамети), образувани в резултат на две мейотични деления, съдържат хаплоиден (единичен) набор от хромозоми.

Оплождането е процесът на сливане на яйцеклетка и сперма, по време на който се възстановява диплоидният набор от хромозоми. Оплоденото яйце се нарича зигота.

Развитието на зародишните клетки и оплождането при цъфтящите растения се случва в цвета. Мъжки полови органиклетки узряват в прашника. Съдържа много диплоидни клетки, всяка от които се дели чрез мейоза и произвежда 4 хаплоидни поленови зърна. Всяко поленово зърно се разделя чрез митоза и образува 2 клетки – вегетативна и генеративна.

Генеративната клетка се дели отново чрез митоза и образува 2 сперматозоида. Така едно зряло поленово зърно съдържа три клетки - 1 вегетативна и 2 сперматозоида.Женски репродуктивни клетки се развиват в яйцеклетката. Една от клетките му се дели чрез мейоза и образува 4 хаплоидни клетки. От тях едното се дели още три пъти чрез митоза и образува 8 хаплоидни ядраембрионален сак, в който 4 ядра са разположени в единия край и 4 в другия. След това едно ядро ​​мигрира от всеки край към центъра на ембрионалния сак; сливайки се, те образуватдиплоидно ядро ​​на ембрионалния сак.

Една от 3-те хаплоидни клетки, разположени на входа на полена, е яйцеклетка.

В нашата статия ще се запознаем с понятието гаметогенеза. Това е процес, който е характерен само за организми, които се размножават по полов път.

Дефиниция на понятието По време наполово размножаване

индивиди, ново поколение възниква в резултат на сливането на специализирани клетки. Те се наричат ​​гамети.

В животинския организъм те се образуват в специални органи - жлези. По-древните организми са хермафродитни. В този случай в един организъм узряват два вида клетки - женски и мъжки. Те включват coelenterates, всички видове червеи, както и някои мекотели. В хода на еволюцията се появяват двудомни видове. Гаметогенезата е процес, който се среща и при растенията. Например при покритосеменните растениягенеративен орган

е цвете. Спорите образуват гаметофити.

Етапи на гаметогенезата

Въпреки значителните разлики в структурата на женските и мъжките репродуктивни клетки, те преминават през редица идентични етапи на развитие. Етапите на гаметогенезата са следните: размножаване, растеж, съзряване. При първия първичните зародишни клетки са многократно фрагментирани. В същото време диплоидният набор в ядрата на техните хромозоми се запазва, което осигурява увеличаване на броя на гаметите. По време на фазата на растеж размерът на клетката се увеличава. Те също извършват процесарепликация на ДНК. Същността му се състои в синтеза на дъщерна молекулануклеинова киселина

В резултат на етапа на зреене развиващите се зародишни клетки се делят чрез мейоза. Тъй като е редукционист, хаплоидните гамети се образуват от диплоидни гамети. Те имат единичен набор от хромозоми. Това е много важно, тъй като половият процес включва сливане на клетки. Гаметогенезата завършва със стадия на зреене.

Характеристики на образуването на мъжки зародишни клетки

Процесът на гаметогенеза има свой собствен отличителни черти. В резултат на етапа на зреене се образуват четири хаплоидни мъжки зародишни клетки. Те се делят чрез мейоза. В резултат на това се образуват хаплоидни спермоцити. На етапа на формиране ядрото и цитоплазмата в техните клетки стават по-плътни, а размерите им стават значително по-малки - почти 30 пъти от тези на техните предшественици.

Процесът на сперматогенеза продължава 80 дни. Дължината на мъжките репродуктивни клетки при бозайниците достига максимум 800 микрона. Състоят се от глава, в която е разположено ядрото, шийка и опашка. Последната част осигурява движението на спермата.

Образуване на яйца

Процесът на образуване на женски гамети се нарича оогенеза. По време на етапа на растеж на яйцеклетката се образуват две клетки след първото мейотично делене. Цитоплазмата е разпределена неравномерно между тях, така че те се различават по структура. Първият е по-голям. Той съдържа голям бройрезервни вещества се нарича овоцит. Второто е полярно тяло, много по-малко по размер.

В резултат на второто делене се образуват четири клетки. Само един от тях е жизнеспособен. Това е яйце. Другите три се наричат ​​насочени или полярни тела. Те съдържат минимално количество хранителни вещества и впоследствие се разрушават.

Какъв е смисълът на такава гаметогенеза? Това гарантира намаляване на броя на яйцеклетките, които са способни за оплождане и гарантира необходимо количествохранителни вещества.

Гаметогенеза при животни

Процесът на образуване на животински зародишни клетки се извършва в специализирани жлези. В мъжкото тяло това са тестисите, в женското тяло това са яйчниците. Гаметогенезата е последвана от оплождане - сливане на зародишни клетки. При животните има два вида този процес: външен и вътрешен.

В първия случай оплождането става извън тялото на женската. Характерен е за някои червеи, мекотели, както и за риби и земноводни. Но преобладаващият брой сухоземни и някои водни животни се характеризират с вътрешно оплождане. Това е по-прогресивен тип, тъй като осигурява защита и жизнеспособност на бъдещия организъм.

Гаметогенеза при растенията

В различни систематични групи растения гаметогенезата и по-нататъшното оплождане имат свои собствени характеристики. Този процес е най-прогресивен при цъфтящи растения или покритосеменни. От майчината клетка в долната разширена част на плодника, която се нарича яйчник, по време на мейозата се образуват четири клетки. Те се наричат ​​мегаспори и имат хаплоиден набор от хромозоми. В същото време само един от тях продължава да се дели, а останалите три умират. От жизнеспособна клетка се развива ембрионален сак, който съдържа централната зародишна клетка и яйцето.

В резултат на редукционна фрагментация в прашниците на тичинката се развиват микроспори с хаплоиден набор от хромозоми. Продължават да споделят. В резултат на това се образуват поленови зърна.

При цъфтящите растения процесът на оплождане се предхожда от опрашване. Това е прехвърлянето на сперматозоиди от прашника на тичинката към стигмата на плодника, което се извършва с помощта на вятър, насекоми или хора. В процеса на оплождане участват две мъжки гамети. Един от тях се слива с женската гамета, за да образува ембрион. Друг сперматозоид се обединява с централната зародишна клетка, образувайки резерв хранително вещество- ендосперм. Затова този вид торене се нарича двойно.

И така, гаметогенезата е образуването на зародишни клетки. По време на този процес, който протича на няколко етапа, се образуват гамети с един набор от хромозоми. Това се случва, защото гаметите впоследствие се сливат. В този случай се образува диплоиден организъм.