В какой последовательности происходит образование гамет
Установите соответствие между процессами и зонами гаметогенеза, обозначенными на рисунке цифрами 1, 2, 3: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРОЦЕССЫ
ЗОНЫ ГАМЕТОГЕНЕЗА
А) образование гаплоидных клеток
Б) редукция числа хромосом
В) конъюгация, кроссинговер
Г) значительное увеличение размера клетки
Д) митотическое деление
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Гаметогенез — процесс образования гамет (половых клеток).
Стадии (зоны) гаметогенеза:
Зона размножения — первичные половые клетки с диплоидными набором хромосом делятся митозом (увеличивается количество первичных половых клеток);
Зона роста — клетки готовятся к мейозу (аналог интерфазы), происходит редупликация (удвоение ДНК) и рост клетки;
Зона созревания — клетки делятся мейозом, в результате образуются гаплоидные гаметы.
На рисунке под цифрой 1 — зона размножения; 2 — зона роста; 3 — зона созревания.
(А) образование гаплоидных клеток — 3 (зона созревания);
(Б) редукция числа хромосом — 3 (зона созревания);
Основным событием процесса является деление клеток — мейоз. Стадия включает два быстро происходящих разделения во время созревания, которые следуют сразу одно после другого. Дезоксирибонуклеиновая кислота удваивается 1 раз на стадии роста. В промежутке между первым и вторым делением не происходит синтез наследственного материала. Мейоз поддерживает определенное количество хромосом во время оплодотворения. В результате обмена комбинируются новые сочетания наследственных факторов в молекулах.
Митоз представляет собой непрямую репликацию клетки, метод воспроизведения эукариотических бластомеров. Биологическая значимость заключается в строго дозированном разделении хромосом по дочерним ядрам, что делает возможным появление идентичных клеток в генетическом плане. Митоз обеспечивает жизнь организма (онтогенез), в результате процесса увеличивается популяция клеточных тканей.
В результате внешнего или внутреннего оплодотворения происходит слияние женских и мужских половых клеток, итогом которого становится образование зиготы. Эта плодная гамета имеет диплоидный комплект хромосом (2 n).
Процесс развития
Число овогониев, которые вступают в процесс прогенеза, закладывается на стадии эмбриона. Спермогонии непрерывно делятся на фазе гаметогенеза при половом созревании и представляет собой непрерывное течение. Сравнительное биологическое отличие в том, что сперматогенез обеспечивает появление разнообразия из 4 гамет, а при овогенезе воспроизводится одна. Заканчивается образование женской яйцеклетки только после оплодотворения.
Особенности проявляются общими стадиями гаметогенеза:
Во время мейоза формируются биваленты путем связывания двух гомологических молекул после репликации хромосом. Входящие биваленты содержат удвоенные молекулы из двух хроматид. Молекулы передвигаются так, чтобы сблизить соответствующие зоны, претерпевшие рекомбинацию. Скрепляются они способом белкового комплекса, строение которого сходно в биологии у животных и человека.
Стадия сперматогенеза
В этом периоде размножаются диплоидные биваленты, из которых получаются гаметы. Овогонии и спермогонии подвергаются мейотическому делению, в результате их число возрастает. Мужские клетки вступают в процесс партеногенеза на протяжении времени половой зрелости мужчины. У женщин появление новых овогоний связывается со временем эмбриогенеза.
Наиболее сложной является первая фаза, схема гаметогенеза включает периоды:
Первоначальные женские и мужские клетки размножаются путем митоза, поэтому соматические бластомеры содержат весь комплекс хромосом в парном сочетании для каждого вида. Молекулы отличаются однониточным строением до окончания синтетической стадии интерфазы. Двухниточная структура появляется в постсинтетическую стадию, профазу и метафазу.
Этап роста
На этом этапе клетки увеличивают размеры, мужские превращаются в сперматоциты, а женские становятся овоцитами первого порядка, при этом последние имеют большие размеры, чем сперматоциты. Питательные вещества накапливаются в виде желтков яйцеклетки для энергетической поддержки, вторая часть имеет значение при следующем делении. Отсутствие требуемого количества элементов приводит к патологии.
В этот период происходит репликация молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, при этом остается неизменным количество хромосом. Биваленты получают двухниточное строение, а автогенетическая формула овоцитов и сперматоцитов получает вид 2 n 4 c.
Скапливание энергетического питания, рост и эскалация размеров являются характеристиками второго этапа нарастания и подготовки клеток к мейозу — делению.
Фаза созревания
Наблюдается редукционное и эквационное деление (мейоз I и II). После первого межевания возникают сперматоциты и овоциты II с обозначением n 2 c. Незрелые сперматиды после второго деления становятся взрослыми сперматозоидами с соответствующим обозначением nc, развиваются все свойственные полноценным мужским клеткам структуры. Яйцеклетки имеют 3 редукционных тельца, которые впоследствии отмирают и в размножении не принимают участия.
В следующем виде гаметогенеза ядра уплотняются и происходит усиленная спирализация хромосом. Молекулы становятся инертными в функциональном плане. Пластинчатый набор (комплекс Гольджи) движется к одному из ядерных полюсов, при этом формируется перфаторий — орган сперматозоида в виде мембранного пузырька. Центриоли находятся у противоположного полюса, у одной вырастает жгутик, где скапливаются митохондрии. В этой стадии происходит отторжение почти всей цитоплазмы, поэтому к головке сперматозоида она не поступает.
Используется накопленный ранее объем питательных веществ. Это становится необходимым, т. к. на этом этапе развивается дочерний бионт и оплодотворяется яйцеклетка. Формирование крупной взрослой клетки обеспечивается неравномерностью деления гамет. Сперматозоид отыскивает яйцеклетку, проникает в полость и доносит туда генетический набор молекул ДНК.
Сперматозоиды существуют короткое время, они воспроизводятся в большом количестве, т. к. масса погибает на этапе выявления яйцеклетки, а в цитоплазме по этой причине не накапливается много питательных элементов. Центральным событием является упрощение диплоидного комплекса хромосом в процессе мейоза и воспроизведение гаплоидных клеток, частным вариантом которых являются гаметы.
Формирование женских бивалентов
В тканях женских яичников половые клетки с полным комплексом хромосом несколько раз подвергаются делению путем митоза. В результате овогенная ткань разрастается. Овогония переходит в стадию овоцита 1 порядка, который продолжает усиленный рост и концентрирует полезные вещества. Стадия роста овоцита длится дольше, чем развитие сперматоцита.
Рост овоцита 1 порядка заканчивается созреванием. Наступает время мейоза, но этот процесс деления проходит длительно. У животных двоение клеток стартует на стадии эмбриона, но останавливается на первой фазе до того, как самка достигает половой зрелости. Определение периода замораживания происходит в зависимости от вида млекопитающего и может продолжаться от месяцев до нескольких лет. Впоследствии под действием гормонов клетки делятся некоторое время на протяжении продуктивного возраста.
Первый процесс мейоза заключается в асимметричном образовании крупной гаметы — овоцита 2-го разряда, где скапливается энергетический потенциал и органоиды. Сюда передвигается маленькая клетка в виде направленного полярного тела, в которой находится только ядро.
Второе деление также относится к асимметрическим процессам. Яйцеклетка образуется из овоцита 2 порядка, в ней содержатся питательные элементы и вторичное направленное полярное тело. Из начального тела получается два небольших вторичных образования. У большинства животных мейоз останавливается в период метафазы второго деления и оканчивается с оплодотворением яйцеклетки.
Одна большая яйцеклетка с полным комплектом хромосом и 3 полярных тела, способных сокращаться, формируется из половой клетки женского организма в процессе овогония. Полярные сгустки служат для ровного разделения ядра и правильного расположения хромосом в процессе мейоза. Гормон прогестерон координирует начало и окончание овогенеза у млекопитающих.
Строение яйцеклетки
Элемент представляет собой гамету женского типа у высших растительных организмов, человека, животных. Яйцеклетка выделяется у водорослей, иных протистов с характерным слиянием клеток. У людей она является большой несинциатильной клеткой, хотя подобные элементы мышц и объемистые нейроны во много раз превышают размеры.
Крупная малоподвижная гамета имеет внутри запас питательных веществ. В качестве энергетических запасов выступают составляющие, которые требуются для белкового биосинтеза, а также специальные регулятивные компоненты, контролирующие процессы. В состав питательного комплекта входит желток, который содержит фосфолипиды, белки, минералы и разные жиры. Эти вещества снабжают зародыш в течение эмбриональной стадии.
Яйцеклетки различаются по количеству желтка:
Яйцеклетка человека относится к алецитальным видам. Это объясняется быстрым переходом зародыша от питания продуктами распада тканей родительского организма к получению веществ из материнской ткани.
Клетки подразделяются по местоположению желтка:
В человеческой яйцеклетке желток равномерно распределяется в области, поэтому ядро располагается в центре. Оболочка защищает яйцо от проникновения нескольких сперматозоидов и пропускает только одного. Сохраняется первоначальная форма зародыша, благодаря капсуле. Яйцеклетка имеет немного вытянутую или шарообразную форму и примерный диаметр 130 мкм.
Конструкция и функция сперматозоида
Мужская половая гамета присутствует у размножающихся организмов по способу оогамии. Активно передвигающиеся сперматозоиды оплодотворяют женские яйцеклетки. По размеру они меньше женских половых гамет, т. к. не отличаются большим объемом цитоплазмы и воспроизводятся мужским организмом в большом количестве.
Сперматозоид отличается типичной структурой и состоит из элементов:
Головка отличается формой эллипса, немного сплющенного с боков. На одной стороне располагается небольшая выемка, поэтому сперматозоиды человека называют ложковидными.
В головке располагаются структурные элементы:
Сперматозоиды бывают двух видов в зависимости от содержания Y или X хромосомы. В первом случае получается мужской плод, во втором формируется женский. Сперматозоидное ядро мельче других клеточных оснований. Позади головки находится центральная часть, участки соединяются суженой шейкой.
Жгутик из микротрубочек, который окружен метохондрионом, идет через центральный сегмент на всем протяжении. Скопление митохондрия синтезирует АТФ и обеспечивает ход жгутика. За средней областью находится хвост, который длиннее и тоньше центрального участка.
В какой последовательности происходит образование гамет
Установите соответствие между двумя основными формами размножения и их признаками.
ПРИЗНАКИ
ФОРМА РАЗМНОЖЕНИЯ
А) происходит без образования гамет
Б) участвует лишь один организм
В) происходит слияние гаплоидных ядер
Г) образуется потомство идентичное исходной особи
Д) у потомства проявляется комбинативная изменчивость
Е) происходит с образованием гамет
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Бесполое размножение: 1) участвует одна особь; 2) в основе лежит, как правило, митоз; 3) источником наследственного материала для развития потомков являются соматические клетки родителя; 4) потомство не отличается от родителей и является генетически точной копией родителей; 5) играет важную роль в стабилизирующем отборе, способствуя сохранению наибольшей приспособленности в неменяющихся условиях обитания.
Половое размножение: 1) участвуют обычно две особи; 2) в основе размножения лежит, как правило, мейоз; 3) родители производят специализированные половые клетки (гаметы), каждый родитель представлен в потомстве исходно одной клеткой; 4) образование нового организма сопровождается, как правило, слияние двух половых клеток (оплодотворение); 5) потомство отличается генетически от родителей; 6) способствует генетическому разнообразию потомства (комбинативная изменчивость), создает предпосылки к освоению разнообразных условий обитания.
(А) происходит без образования гамет — бесполое размножение;
(Б) участвует лишь один организм — бесполое размножение;
(В) происходит слияние гаплоидных ядер — половое размножение;
(Г) образуется потомство идентичное исходной особи — бесполое размножение;
(Д) у потомства проявляется комбинативная изменчивость — половое размножение;
(Е) происходит с образованием гамет — половое размножение.
Установите соответствие между характеристикой гаметогенеза и его видом.
ХАРАКТЕРИСТИКА
ВИД ГАМЕТОГЕНЕЗА
A) образуется одна крупная половая клетка
Б) образуются направительные клетки
B) формируется много мелких гамет
Г) питательные вещества запасаются в одной из четырёх клеток
Д) образуются подвижные гаметы
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Гаметогенез — образование половых клеток (гамет).
Сперматогенез — образование мужских половых клеток (сперматозоидов).
Особенности сперматогенеза: 1) проходит в четыре стадии (размножения, роста, созревания и формирования); 2) из одной первичной мужской половой клетки (сперматогоний) образуется четыре полноценные подвижные мелкие гаметы (сперматозоиды); 3) происходит в мужских железах (семенниках, или яичках).
Овогенез (оогенез) — образование женских половых клеток (яйцеклеток).
Особенности овогенеза: 1) проходит в три стадии (размножения, роста, созревания); 2) из одной первичной женской половой клетки (оогоний) образуются одна крупная неподвижная полноценная женская гамета (яйцеклетка) с большим запасом питательных веществ и три мелких направительные клетки (не являются половыми клетками, не содержат питательные вещества, редуцируются); 3) происходит в женских половых железах (яичниках).
(A) образуется одна крупная половая клетка — овогенез;
(Б) образуются направительные клетки — овогенез;
(B) формируется много мелких гамет — сперматогенез;
(Г) питательные вещества запасаются в одной из четырёх клеток — овогенез;
(Д) образуются подвижные гаметы — сперматогенез.
Установите соответствие между признаками и видами гаметогенеза, для которых эти признаки характерны.
ПРИЗНАКИ
ВИДЫ ГАМЕТОГЕНЕЗА
А) образуются яйцеклетки
Б) созревают четыре полноценных гаметы
В) образуются три направительных тельца
Г) гаметы содержат небольшое количество цитоплазмы
Д) гаметы содержат большое количество питательных веществ
Е) гаметы у млекопитающих могут содержать Х или Y хромосомы
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Гаметогенез — образование половых клеток (гамет).
Сперматогенез — образование мужских половых клеток (сперматозоидов).
Особенности сперматогенеза: 1) проходит в четыре стадии (размножения, роста, созревания и формирования); 2) из одной первичной мужской половой клетки (сперматогоний) образуется четыре полноценные подвижные мелкие гаметы (сперматозоиды); 3) у млекопитающих у образуются два типа сперматозоидов, отличающиеся половой хромосомой, — одни содержат Y-хромосому, а другие — X-хромосому; 4) происходит в мужских железах (семенниках, или яичках).
Овогенез (оогенез) — образование женских половых клеток (яйцеклеток).
Особенности овогенеза: 1) проходит в три стадии (размножения, роста, созревания); 2) из одной первичной женской половой клетки (оогоний) образуются одна крупная неподвижная полноценная женская гамета (яйцеклетка) с большим запасом питательных веществ и три мелких направительные клетки (не являются половыми клетками, не содержат питательные вещества, редуцируются); 3) у млекопитающих все яйцеклетки содержат X-хромосому; 4) происходит в женских железах (яичниках).
(А) образуются яйцеклетки — овогенез;
(Б) созревают четыре полноценных гаметы — сперматогенез;
(В) образуются три направительных тельца — овогенез;
(Г) гаметы содержат небольшое количество цитоплазмы — сперматогенез;
(Д) гаметы содержат большое количество питательных веществ — овогенез;
(Е) гаметы у млекопитающих могут содержать Х или Y хромосомы — сперматогенез.
Установите соответствие между процессом, происходящим при сперматогенезе, и зоной, в которой происходит данный процесс.
ПРОЦЕСС
СТАДИЯ СПЕРМАТОГЕНЕЗА
А) митотическое деление первичных половых клеток
Б) образование диплоидных сперматогониев
В) образование сперматоцитов 1-го порядка
Г) мейотическое деление клеток
Д) образование гаплоидных сперматид
2) зона размножения
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Сперматогенез — образование мужских половых клеток (сперматозоидов) — происходит в четыре стадии, которые соответствуют четырем зонам:
1) зона размножения — первичные мужские половые клетки (сперматогонии), содержащие диплоидный набор однохроматидных хромосом (2n2c), делятся митозом, увеличиваясь в количестве;
2) зона роста (интерфаза половых клеток) — клетки растут, происходит редупликация (удвоение ДНК), в результате клетки на этой стадии содержат диплоидный набор двухроматидных хромосом (2n4c) и называются сперматоцитами 1-го порядка;
3) зона созревания — происходит мейоз, в результате первого мейотического деления из сперматоцита 1-го порядка образуются два сперматоцита 2-го порядка c гаплоидным набором двухроматидных хромосом (n2c), а в результате второго деления — четыре сперматиды с гаплоидным набором однохроматидных хромосом (nc);
4) зона формирования — хромосомный набор не изменяется (деления не происходит), из сперматид образуются сперматозоиды — клетки с хвостом и минимальным содержанием цитоплазмы.
(А) митотическое деление первичных половых клеток — зона размножения;
(Б) образование диплоидных сперматогониев — зона размножения;
(В) образование сперматоцитов 1-го порядка — зона роста;
(Г) мейотическое деление клеток — зона созревания;
(Д) образование гаплоидных сперматид — зона созревания.
Установите соответствие между методом селекции и его использованием в селекции растений и животных.
Б) отбор по экстерьеру
В) получение полиплоидов
Г) искусственный мутагенез
Д) испытание родителей по потомству
1) селекция растений
2) селекция животных
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Методы селекции растений:
1) гибридизация (близкородственная (инцухт) — скрещивание сортов (чистых линий) с целью получения у гибридов эффекта гетерозиса; неродственная (аутбридинг) — скрещивание особей разных видов или родов с целью получения гибридов, сочетающих признаки двух разных растений;
2) искусственный отбор (массовый — отбор по фенотипу группы особей; индивидуальный — отбор единичных особей);
3) мутагенез (изменение наследственности с помощью мутагенов с целью получения полиплоидов и гибридов с новыми признаками);
5) хромосомная инженерия (внедрение хромосом растений одного сорта (вида) в геном растения другого сорта (вида);
Методы селекции животных:
1) гибридизация (близкородственная (инбридинг) — скрещивание близкородственных особей с целью получения гибридов с гомозиготным состоянием генов; неродственная (аутбридинг) — скрещивание домашних животных с дикими предками (внутривидовая неродственная гибридизация) и межвидовая неродственная гибридизация);
2) искусственный отбор (индивидуальный отбор по хозяйственно полезным признакам и экстерьеру);
3) испытание родителей по потомству для оценки племенных качеств производителей;
4) искусственное осеменение для интенсивного использования ценных производителей;
5) полиэмбриония (получение нескольких близнецовых зародышей из одной зиготы);
6) клеточное клонирование (клеточная инженерия);
7) генная инженерия (перенос генов одного вида (породы) в генотип другого вида (породы), получение трансгенных животных).
(А) массовый отбор — селекция растений;
(Б) отбор по экстерьеру — селекция животных;
(В) получение полиплоидов — селекция растений;
(Г) искусственный мутагенез — селекция растений;
(Д) испытание родителей по потомству — селекция животных;
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.
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).
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.
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.
