Гаметы: понятие, формирование, типы и процесс оплодотворения

Как размножаются растения

Процесс размножения и развития растений с течением времени претерпел значительные изменения. Так, если раньше большинство видов размножались исключительно при помощи спор, то на сегодняшний день существуют и другие, более совершенные методы. В частности, для своего дальнейшего развития растениям требуется много воды, но такие условия не всегда возможны, например, в засушливых регионах.

В такой ситуации более предпочтительным считается другой метод – размножение при помощи семян.

Дело в том, что внутри семян уже содержится достаточный запас воды и питательных веществ, а значит, оно может размножаться даже в практически экстремальных условиях. Оно может сохранять свою жизнеспособность без влаги на протяжении 1—2 месяцев, и, когда наступает наиболее благоприятное для этого время, семя прорастает, развиваясь в полноценную особь.

Также весьма продуктивным считается вегетативный тип размножения.

Отличием этого метода от других является то, что для воспроизведения нового представителя требуется фрагмент тела материнского организма. Этот процесс широко распространен в живой природе. При этом вегетативное размножение может осуществляться как естественным, так и искусственным (при участии человека) путем. Метод характерен для многих типов как простых (например, водорослей), так и высших (например, сельскохозяйственных культур).

Естественное вегетативное размножение осуществляется несколькими типами:

• Отделение от материнского тела особых дочерних фрагментов, склонных к самостоятельному росту. Всего таких фрагментов может быть 2 или более.
• Разрушение участков старых наземных побегов и последующее образование и отделение новых.
• Размножение с помощью специально созданных для этого структур, к которым относят клубни, луковицы, пазушные и придаточные почки – фрагменты растения, склонные к делению и воспроизведению новой жизни.

Искусственное вегетативное размножение (при участии человека) в основном применяется для разведения ценных сельскохозяйственных культур. Этот метод имеет ряд преимуществ, в частности, ускорение процесса регенерации, выведение видов, которые в точности копируют родительский организм, не имеют каких-либо аномалий и мутаций, возможность получить большое количество потомков не только от здоровой родительской особи, но и от тех экземпляров, которые образуют безжизненные зародыши либо вообще их не производят.

Вегетативное размножение осуществляется различными типами:

• Деление материнского растения на части.
• Использование надземных или подземных побегов.
• Размножение корнями.
• Выведение нового растения с использованием материнских листьев и придаточных почек, расположенных на них.

Органы для размножения

Для данного типа размножения растений используются их различные органы, имеющие специальные репродуктивные функции.

Это:

• Усы (характерно для клубники и земляники, лютика ползучего, отпрысковой камнеломки). На них образуются мелкие боковые почки и придаточные корни, которые с течением времени прорастают, давая жизнь новому экземпляру.
• Отводки (смородина, виноград, крыжовник). Это специальные участки побегов. Для того чтобы вывести новый экземпляр, отводок прижимают к земле, с течением времени на нем формируются и развиваются придаточные корни, прорастающие в землю. Затем развиваются и другие фрагменты уже нового ростка.
• Стеблевые черенки – особый фрагмент материнской особи, содержащий 1 междоузлие и 2 узла. Чтобы вывести новую особь, черенок отделяют от материнского тела, затем высаживают его в специальный парник, а затем и в открытый грунт (когда черенок пустит корни). Такой метод используется для разведения красного перца, баклажана, некоторых видов спиреи.
• Клубень, в котором содержится большой запас питательных веществ, достаточный для воспроизведения новой особи. Для размножения берут часть клубня, на котором расположены глазки (в дальнейшем они прорастают), высаживают ее в питательную среду. Клубнями размножают картофель, топинамбур.
• Луковица (применяют как целые луковицы, так и их дочерние части, отдельные чешуйки). Этот метод используют для воспроизведения многих сельскохозяйственных культур (например, лук, чеснок), а также для размножения цветов (нарцисс, тюльпан).
• Клубнелуковица. Этот орган растения отдает ему все свои питательные вещества в период цветения, однако в это время у растения могут образовываться дополнительные клубнелуковицы (иногда формируется несколько штук), которые в дальнейшем используют для размножения.
• Корневые клубни – утолщенные боковые корни. Применяются для выведения новых растений, таких как георгины, батат. Для того чтобы получить новую особь, необходимо использовать не только сам клубень, но и отросшее от него основание стебля, на котором располагаются почки.
• Корневой черенок — часть корня, на которой формируются придаточные почки (из них прорастают новые стебли). Таким методом разводят вишню, розу, малину.
• Листья (целые или части). Для размножения необходимо лист или его часть поместить во влажную среду. Через некоторое время почки, имеющиеся на листе, дают придаточные корни, после этого лист можно высаживать в почву. Такой метод хорошо подходит для разведения бегонии, сансевьеры.

В некоторых случаях используют даже не часть листа, а несколько его отдельных, наиболее сильных и плодовитых клеток. Для этого биологический материал помещают в питательную среду, где происходит активное деление клеток, в результате чего можно получить полноценное растение – клон.

Если говорить об альтернативной форме воспроизведения, можно выделить различные репродуктивные органы.

Цветок

Это особый видоизмененный побег, который является репродуктивным органом для покрытосеменных растений. Цветок имеет сложное строение. Он включает в себя цветоножку (элемент, при помощи которого он крепится к растению), цветоложе (расширенная часть цветка), пестики и тычинки – женские и мужские половые органы.

Пестик имеет вытянутую форму, он состоит из рыльца, завязи, в которой содержатся зачатки семян, и столбика. Тычинка включает в себя тычиночную нить и пыльники, при помощи которых осуществляется опыление женской особи растения. Цветки могут быть однодомными (когда тычинка и пестик располагаются на одном растении), либо двудомным (когда они находятся на разных). Цветки некоторых растений формируют соцветия.

Выделяют такие разновидности соцветий как:

• кисть,
• зонтик или сложный зонтик,
• початок,
• колос или сложный колос,
• корзинка
• щиток,
• метелка.

Семя

Оно представляет собой сложную структуру, в состав которой входит кожура, зародыш, эндосперм. Кожура представляет собой плотную оболочку, которая защищает внутренние структуры.

Зародыш состоит из:

• корешка,
• стебелька,
• почечки,
• долей (в зависимости от их количества выделяют однодольные или двудольные растения).

Эндосперм – особая структура, в которой находятся питательные вещества (это характерно для растений со слабо развитыми семядолями).

Плод

Сложное образование, развивающееся из пестика – женского полового органа. В его формировании может принимать участие не только опыленный пестик, но и другие части цветка, например, цветоложе, основания лепестков. Форма и структура плодов очень разнообразна. Плоды могут быть сочными или сухими, односемянными или многосемянными.

При бесполом размножении задействован такой орган, как споранглии. Это особая часть, в которой формируются клетки.

Виды размножения

Разделяют вегетативный и генеративный метод репликации растений. Во втором случае размножение может осуществляться бесполым или половым типом, кроме того, выделяют и двойное оплодотворение.

Половое размножение

В основе данного типа лежит слияние мужских и женских половых элементов – гамет. В результате этого образуется зигота – специальная клетка, которая дает начало новой жизни. В ней содержится определенный генетический материал набор хромосом, полученных от родительских растений.

Выделяют различные типы полового процесса и оплодотворения:

• Хологамия – слияние гаплоидных структур, когда в качестве гамет выступают не отдельные клетки, а целый организм (этот процесс характерен для одноклеточных водорослей). В результате такого слияния формируется зигота, которая быстро делится мейотическим типом, образуя 4 дочерних организма.
• Конъюгация. В основе данного процесса лежит слияние клеток нитевидных выростов, расположенных вблизи друг к другу. В месте такого соприкосновения перегородки этих выростов растворяются, в результате чего содержимое одного из них (мужского) переходит в тело другого (женского). Этот процесс приводит к формированию диплоидной зиготы. Такой процесс характерен для нитчатых водорослей.
• Изогамия. Гаметы в данном случае имеют одинаковую форму и размеры, но они различаются между собой физиологически (делятся на мужские и женские). Изогамия происходит только во влажной среде, в воде, в которой гаметы, снабженные специальными жгутиками, могут передвигаться навстречу друг другу, а затем и сливаться между собой.
• Гетерогамия. Данный метод идентичен предыдущему, однако мужские и женские гаметы различаются по размерам и умению передвигаться. Женские гаметы более крупные и менее подвижные. Данный процесс также может происходить только в воде. Изогамия и гетерогамия характерны для сложных водорослей.
• Оогамия. Метод характерен для некоторых типов водорослей и высших растений. Выделяют мужские и женские гаметы. Женская – крупная и неподвижная, формируется в одноклеточных оогониях (у водорослей) или в многоклеточных архегониях (у высших растений, за исключением покрытосемянных). Мужская половая клетка – сперматозоид, или спермий, — более мелкая и подвижная, образуется в многоклеточных антеридиях. Сперматозоиды могут передвигаться только в воде, поэтому они присутствуют у растений, обитающих во влажной среде. Спермии – мужские гаметы.

Бесполое

Если оплодотворение происходит без участия второго организма, этот метод называют бесполым. Такое размножение осуществляется при помощи особых клеток, которые образуются в специальных половых органах растения. Они могут быть одноклеточными (это характерно для большинства видов водорослей) или многоклеточными, но не разделенными на ткани (у некоторых сложных водорослей).

У высших растений они имеют более сложную структуру, в их состав входят клетки, имеющие различное строение и функции: защиту, накапливание питательных веществ, формирование тела спор. Клетки состоят из оболочки, под которой находится цитоплазма и крупное ядро. В цитоплазме содержатся активные вещества, пропластиды, жиры. Для того чтобы из нее сформировалось полноценное растение, требуется влажная среда.

Двойное оплодотворение

Данный тип оплодотворения характерен только для цветковых растений (например, у голосемянных также имеет место формирование семени, но двойного оплодотворения не происходит). Оплодотворению предшествует процесс опыления, когда пыльца с тычинок одного цветка распространяется на пестики другого. При этом в зачаток проникает не 1 спермий, а сразу 2. Один из них соединяется с яйцеклеткой, а другой – с центральной клеткой этой структуры.

Анатомия гамет

Женская гамета в биологии — это яйцеклетка. Она образуется в результате оогенеза. Яйцеклетки содержат запас питательных веществ, необходимых для развития зиготы после оплодотворения. Они неподвижны и заметно (примерно в 100000 раз) превосходят в размерах мужские половые клетки.

Мужская гамета в биологии — это сперматозоид. Эти клетки гораздо меньше женских гамет. У них есть жгутики, которые и делают сперматозоиды подвижными и способствуют продвижению к женским половым клеткам. У членистоногих сперматозоиды не имеют жгутиков, но это, скорее, исключение из правил.

На картинке ниже представлены изображения мужской и женской половых гамет — яйцеклетки и сперматозоида.

Принцип оогамии

У млекопитающих прослеживается принцип оогамии: способные к объединению гаметы этого биологического типа резко отличаются своими размерами и степенью подвижности:

• подвижные мужские клетки называются сперматозоидами;
• женские гаметы большого размера называются яйцеклетками.

Такое различие обусловлено наличием у яйцеклетки необходимых питательных веществ, которые нужны зиготе для деления.

ГАМЕТЫ (греч. gametes муж, супруг) — специализированные половые клетки у организмов, размножающихся половым путем, которые обеспечивают при своем слиянии в процессе оплодотворения передачу и объединение генной программы родительских особей для развития признаков нового организма.

У всех многоклеточных организмов зрелые Г. развиваются в половых железах — гонадах (мужских — семенниках и женских — яичниках) из незрелых зачатковых клеток — гаметоцитов. В процессе роста и созревания Г.- гаметогенеза (см.) диплоидное (обычное двойное) число хромосом в ядрах гаметоцитов редуцируется в результате мейоза (см.) до гаплоидного (вдвое меньшего). Зрелые Г. гаплоидны. При образовании зиготы в результате слияния Г. восстанавливается диплоидное число хромосом, характерное для клеток нового организма. Мужские и женские Г. значительно различаются. У подавляющего большинства организмов имеет место гетерогамия: сперматозоиды (микрогаметы) содержат небольшое количество цитоплазмы, маленькое ядро, «хвост» (жгут) и обладают двигательной активностью; яйцеклетки (макро-гаметы) имеют большое количество цитоплазмы, большие размеры и не способны к активному перемещению.

У некоторых организмов (круглые черви, большинство членистоногих) мужские Г. (спермии) не имеют органеллы передвижения и движутся путем образования клеточных выростов — псевдоподий. В ряде случаев активную роль в захватывании неподвижных спермиев играют яйцеклетки. У растительных организмов (зеленые и бурые водоросли) подвижностью обладают и мужские и женские Г.,отличающиеся размерами (женские — макрогаметы). У низших грибов и зеленых водорослей Г. не различимы морфологически (изогамия).

Для человека и высших животных характерна гетерогамия — значительные различия Г. по структуре (рис.) и роли в процессе оплодотворения. Цитоплазма яйцеклеток богата цитоплазматической ДНК и РНК, свободными нуклеотидами, белками и другими веществами, необходимыми для обеспечения развития зиготы. Т. о., сперматозоиды в основном несут ядерную генетическую информацию, яйцеклетки — ядерную и цитоплазматическую генетическую информацию плюс внутриклеточную среду для первых этапов ее реализации при развитии нового организма.

У простейших одноклеточных организмов при половом процессе функцию Г. выполняют сами особи, в ряде случаев претерпевающие при этом морфо-физиол. изменения (см. Простейшие). Половой процесс у некоторых низших растений и простейших животных протекает без участия Г.-в первом случае сливаются физиологически разнополые участки тела или соматические клетки, во втором происходит обмен части ядер (микронуклеусов) при временном соприкосновении (конъюгации) двух взрослых особей (см. Инфузории).

Библиография: Пэттен Б. М. Эмбриология человека, пер. с англ., М., 1959; Руководство по цитологии, под ред. А. С. Трошина, т. 2, с. 390, М.-Л., 1966; Austin С. Н. The mammalian egg, Springfield, 1961.

Ю. Ф. Богданов.

Из нашей статьи вы узнаете, что такое гамета. Это особая клетка, функции которой строго специализированы. В чем же они заключаются? Давайте разбираться вместе.

Процесс оплодотворения

В каждой мужской гамете есть Y- или X- хромосома, определяющие при оплодотворении яйцеклетки пол ребенка. Чаще всего в этом процессе участвуют одна мужская гамета и одна женская. В некоторых случаях клетку оплодотворяют 2-3 и более сперматозоидов, что приводит к рождению однояйцевых близнецов.

Строение яйцеклетки и сперматозоида таковы, что при оплодотворении только головка мужской гаметы способна проникать в женскую половую клетку. При этом все остальные ее части остаются снаружи. В процессе оплодотворения (слияния яйцеклетки и сперматозоида) образуется зигота, которая представляет собой диплоидную клетку, содержащую полный двойной набор хромосом.

— это половая клетка мужчины, главной функцией которой является оплодотворение женской половой клетки. В нем содержится генетическая информация, передающаяся от отца к будущему ребенку. Строение мужской половой клетки целиком подчинено основной цели: размер его маленький, он быстрый и подвижный, а количество сперматозоидов огромно. Узнаем подробнее, какие особенности этих половых клеток позволяют им максимально эффективно выполнять свои функции.

Мужская половая клетка сильно отличается не только от женской яйцеклетки, но и от всех других клеток организма. Увидеть, как она выглядит в эякуляте, можно только под микроскопом. Размер ее 50-55 мкм.

Спермий состоит из нескольких частей:

• Головка. Форма ее выглядит, как ложка. В ней расположены следующие ключевые структуры:

• ядро. В нем содержится 23 хромосомы (22 общие и одна X или Y, которая и определяет пол будущего ребенка). Если сперматозоид содержит Х-хромосому, то плод будет женского пола, а если Y, то родится мальчик;
• мембранный пузырек или акросома. Размер и форма этой структуры примерно с ядро. В ней содержатся особые ферменты, которые сперматозоид выбрасывает при приближении к яйцеклетке. Они растворяют ее оболочку и дают возможность мужской половой гамете проникнуть в цитоплазму яйцеклетки;
• центросома. Эта структура отвечает за регулировку движения хвостовой части.

• Шейка. Мягкая часть, которая обеспечивает определенную подвижность головки и возможность ее наклона под небольшим углом. Размер ее очень небольшой.
• Тело или средняя часть. Здесь проходит осевая нить, которая обеспечивает подвижность хвоста. Кроме этого, в ней содержится комплекс митохондрий, которые вырабатывают энергию, благодаря чему эта клетка может двигаться.
• Хвост. Состоит из фибрилл, которые выполняют роль «винта» и позволяю клетке двигаться в нужном направлении. Форма его помогает поддерживать нормальную скорость и направление движения сперматозоида.

Интересно!Существует теория, по которой сперматозоиды-мальчики (сY-хромосомой) более активны, но живут всего сутки, а вот с Х-хромосомой менее подвижны, но более живучи до 3-4 суток. Поэтому, чтобы зачать мальчика, половой акт должен случиться точно во время .

Тест

Размножением покрытосеменных называют:

• Увеличение количества представителей того или иного вида.
• Увеличение размеров организма.
• Появление новых побегов, листьев.

Выделяют такие типы размножения как:

• Усами и луковицами.
• Вегетативный и генеративный.
• При помощи ветра и насекомых.

Размножение клубнями происходит у:

• Тюльпан.
• Лук.
• Картофель.

Семязачатки, из которых развивается семя, находится в:

• Пыльнике.
• Завязи пестика.
• Тычинке.

У цветковых имеются женские половые гаметы, это:

• Пыльца.
• Спермии.
• Яйцеклетки.

Сущность оплодотворения у растений это:

• Слияние мужской и женской половых клеток.
• Перенос пыльцы с одного цветка на другой.
• Формирование плода.

Цветок представляет собой:

• Видоизмененный побег.
• Венчик с яркими лепестками.
• Околоцветник.

Плод формируется из:

• Завязи пестика.
• Рыльца пестика.
• Пыльника.

Что не является плодом?

• Стручок.
• Клубень.
• Луковица.

Правильные ответы

Вопрос №	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ответ №	1	2	3	2	3	1	1	1	1, 3

Открытие сперматозоида

Сперматозоид был открыт голландским натуралистом А. Левенгуком в 1677 г. Благодаря первым микроскопам, которые он сконструировал, ученый смог рассмотреть и зарисовать мужскую половую клетку. Причем первым он описал человеческий сперматозоид. Затем Левенгук приступил к изучению мужских гамет различных животных. Именно этот натуралист впервые предположил, что они участвуют в процессе зачатия.

У разных животных мужские половые клетки устроены по-разному, хотя схема строения сперматозоида у них очень схожа:

Головка;

Средняя часть;

У некоторых животных количество жгутиков хвоста может быть разным. Форма головки сперматозоидов разных видов живых существ также различается.

Строение сперматозоида, фото которого есть в обзоре, имеет свои характерные особенности. Морфология мужских гамет кардинально отличается от других клеток организма живых существ. При этом все основные органеллы присутствуют в их строении. Строение сперматозоида следующее:

. Головка эллипсоидной формы, практически полностью заполненная ядром. В нем содержится наследственный материал, передающийся от отца потомству. Он представлен в виде хроматина, который является комплексом ДНК, РНК, белков. Ядро содержит 23 мужские хромосомы. Это половинный набор наследственного материала. Во время оплодотворения он объединяется с 23 хромосомами женской яйцеклетки. Сперматозоид несет одну половую хромосому, обозначаемую X или Y. Если яйцеклетка оплодотворяется мужской гаметой, несущей Y-хромосому, то в будущем рождается мальчик, а если X — то девочка. Другими словами: пол будущего ребенка зависит от сперматозоида.

На вершине (переднем конце) головки расположена акросома, представляющая собой видоизмененный комплекс Гольджи. В ней происходит выработка фермента гиалуронидазы, способного расщеплять оболочку яйцеклетки, состоящую из мукополисахаридов. Благодаря такому свойству акросомы сперматозоид может проникать в женскую гамету. На границе головки и его шейки находится центриоль — органоид, участвующий в делении клеток. Она формирует цитоскелет жгутообразного хвотика. В головке находится и центросома, представляющая собой центр организации микротрубочек. Она обеспечивает движение жгутообразного хвоста сперматозоида, участвует в сближении ядер зиготы и ее первом клеточном делении.

. Шейка, разделяющая головку и среднюю часть. В этом небольшом сужении располагается спиралевидная митохондрия, необходимая для выработки энергии. Она служит для активного движения сперматозоида. Основная часть энергии представлена в виде фруктозы.

. Промежуточный (средний) отдел, который часто называют телом. Оно состоит из осевой нити. В средней части имеется митохондрион, который содержит 28 митохондрий. Он имеет спиралевидную форму. Митохондрион синтезирует АТФ, обеспечивая этим движение гаметы.

. Хвост в виде жгутика. На его поперечном разрезе можно увидеть 9 пар микроспопических трубочек. Еще две пары расположены в самом центре жгутика. Хвост сперматозоида — это важный органоид активного движения.

Решение типовых Задач

Задача1.Ядросоматической (неполовой) клетки человекасодержит 23 пары хромосом. Каково возможноеразнообразие гамет одной особи, еслине учитывать кроссинговер?

Решение.Изкаждой гомологичной пары хромосом вгамету попадает одна. Выбор хромосомыиз первой пары дает две возможности;присоединение хромосомы из второй парыувеличивает число вариантов вдвое, изтретьей пары — еще вдвое и т. д. Всегоимеем 222………2= 2 23=810 6 вариантовгамет.

Задача2.Выпишитетипы гамет, которые образуются у особей,имеющих генотипы:

а)АА;

г)АаВb.

Решение.По формулеN=2 n определяемчисло типов гаметуособей следующих генотипов: у особи АА-1тип гамет (2 0 =1), у особи Rr— 2 типа (2 1 =2),у особи с генотипом ss— 1 тип (2 0 =1),у особи с генотипом АаВb— 4 типа гамет (2 2 =4):

а)один тип гамет

б)два типа гамет

в)один тип гамет

г)четыре типа гамет

Задача3.Мужскаяособь имеет генотип Nn.

Какие типы сперматозоидов образуются у этой особи?

Каково численное соотношение сперматозоидов разных типов, образующихся у особи с генотипом Nn?

Какой биологический процесс регулирует это соотношение?

Решение.Дватипа сперматозоидов с генами Nи nв соотношении 1:1 (по 50%). В основе этогосоотношения лежит равновероятныймеханизм расхождения хромосом и хроматидв анафазу мейоза 1 и анафазу мейоза 2.

Биологическое значение

Размножение живых существ – необходимый процесс для продолжения их рода и сохранения вида. От того, насколько высоки способности того или иного растения к репродукции, зависит будущее этого вида. Кроме того, размножение позволяет создавать наиболее пригодные для существования в различных условиях растения. Это происходит в результате обмена генетической информацией, которое дочернее растение получает от родительских. Таким образом развивается эволюционный приспособительный механизм.

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:

• алецитальные имеют в составе ничтожный объем желтка;
• полилецитальные содержат его в большой массе;
• мезолецитальные отличаются умеренным содержанием;
• олигоцитальные включают малый объем 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:

• телолецитальный тип — сгусток смещен в сторону вегетативного отростка;
• гомолецитальный предполагает равномерное размещение;
• центролецитальный вид — желток находится в центре.

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.

Особенности мужских половых клеток

Теперь давайте разберемся, что такое гамета мужского типа. Сперматозоиды всегда имеют гораздо меньшие размеры по сравнению с яйцеклетками. Это связано с тем, что мужские гаметы содержат только генетическую информацию. Почему они лишены питательных веществ? Дело в том, что основой будущего организма является именно яйцеклетка, которая имеет их в достаточном количестве.

Гаметы растений и животных: сходства и отличия

Мужские гаметы животных подвижны. Сперматозоиды состоят из трех частей: головки, шейки и хвоста. Первая из них содержит ядро. Его хромосомный набор является гаплоидным, или одинарным. Данная черта строения является типичной для всех половых клеток. Головка сперматозоида также содержит акросому, или апикальное тельце. вырабатывает специальный фермент, который способен растворять защитные оболочки яйцеклетки. В шейке находятся центриоли и митохондрии. Они вырабатывают энергию, необходимую для того, чтобы привести в движение хвост.

Мужские гаметы растений называют спермиями. У высших семенных представителей данного царства они находятся в пыльниках тычинок. Передвигаются они при помощи ветра, насекомых или человека. Процесс их переноса на рыльце пестика называют опылением.

Что такое гамета растений и где она расположена? Если речь идет о яйцеклетке, то это, также как и у растений, неподвижная клетка овальной формы. Она находится в нижней расширенной части пестика цветков. Чтобы произошло слияние гамет, два спермия передвигаются к женской гамете по мере роста зародышевой трубки. В результате их оплодотворения образуется семя.

У высших споровых растений половые клетки созревают в специализированных органах — гаметангиях. У этих организмов в жизненном цикле наблюдается четкое чередование поколений.

Рассмотрим этот процесс на примере мхов. Его половое поколение представлено зеленым «ковриком». Он состоит из отдельных листостебельных растений. На них и формируются гаметофиты, в которых созревают половые клетки. В результате процесса оплодотворения, для осуществления которого необходима вода, вырастает бесполое поколение — спорофит. Оно имеет вид коробочки на сухой ножке. В ней созревают клетки бесполого размножения, которые называются спорами. Они попадают в почву и снова дают начало гаметофиту. Так фазы жизненного цикла сменяют друг друга.

Важность процесса движения

Подвижность мужской половой клетки является основной ее качественной характеристикой. Она обеспечивается хвостом гаметы за счет совершения однотипных движений. Особенности строения яйцеклетки и сперматозоида делают процесс оплодотворения наиболее вероятным. Оболочка мужской гаметы имеет специальные рецепторы, которые способны распознавать химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Благодаря этой способности сперматозоиды способны к целенаправленному, а не хаотическому движению. После эякуляции практически все здоровые половые клетки представителя мужского пола направляются к женской гамете. Такое движение называют положительным хемотаксисом.

Высокая подвижность сперматозоидов играет более важную роль, чем их количество в эякуляте. Об этом часто говорят специалисты, работающие с мужскими и женскими половыми клетками. Так, если в семенной жидкости подвижными являются около сорока процентов сперматозоидов, то это уже считается патологией. В этом случае вероятность оплодотворения яйцеклетки сильно уменьшается.

Если сперма состоит из полностью неподвижных сперматозоидов, то это часто свидетельствует о такой патологии, как акиноспермия. В этом случае половые клетки живые, но они неподвижны, а поэтому не способны произвести оплодотворение яйцеклетки. Чаще всего это нарушение вызывается разными патологиями половых желез.

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;
• центральная часть;
• хвост.

Головка отличается формой эллипса, немного сплющенного с боков. На одной стороне располагается небольшая выемка, поэтому сперматозоиды человека называют ложковидными.

В головке располагаются структурные элементы:

• Ядро содержит одинарный комплект хромосом и носит наименование гаплоидного. После слияния с яйцеклеткой формируется организм с полным набором молекул ДНК, полученным от матери и отца.
• Акросома представляет измененную лизосому, а именно пузырек в форме мембраны. В полости находятся 15 видов литических ферментов для растворения капсулы яйцеклетки. Акросома по размеру почти равняется ядру и занимает бо́льшую часть головки.
• Центросома формируется в виде системы микротрубочек, которые нужны для организации передвижения с помощью хвоста. Этот элемент приближает ядра зиготы и способствует первому мейозу в клетке.

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.

Как движутся эти клетки

Когда сперма попадает во влагалище женщины, большое количество сперматозоидов, содержащихся в эякуляте, приобретают способность двигаться. У них нет другой функции, кроме движения по направлению к яйцеклетке, чтобы оплодотворить ее.

Во влагалище скорость их минимальна, но там происходит первый отбор сперматозоидов, и только живучие и подвижные особи достигают тела матки. Там их скорость резко увеличивается, и они движутся к маточным трубам. Путь сперматозоида от влагалища до яйцевода занимает всего несколько часов, и это очень большая скорость, учитывая микроскопические размеры клетки.

Во влагалище большая часть их гибнет, и они движутся медленно, поскольку там кислая среда. В матке среда щелочная и там они ускоряются и могут долго сохранять свою подвижность вплоть до 3-4 суток.

Из матки мужские половые гаметы направляются в маточные трубы, где в это время в расширенном конце их должна поджидать яйцеклетка. Если этого не происходит, то они хаотично движутся в маточной трубе в течение нескольких дней, а затем погибают. Все время движения от влагалища до яйцеклетки составляет 1-1,5 часа, при условии, что скорость их соответствует норме.

При встрече с яйцеклеткой важно, чтобы количество сперматозоидов было не меньше 300 тысяч. Это нужно чтобы растворить защитную оболочку женской половой клетки. Если концентрация сперматозоидов меньше, этого может не хватить для «раздевания яйцеклетки от защитных одежек».

Важно! Благодаря выживаемости сперматозоидов оплодотворение может наступить, даже если половой акт был за несколько дней до .

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...