"Биология (базовый уровень)", Каменский А.А., Касперская Е.К., Сивоглазов В.И.
Гаметогенез — образование половых клеток, необходимых для полового размножения. В половых железах исходные клетки размножаются, растут и проходят созревание, связанное с мейозом. В результате число хромосом в гаметах становится вдвое меньше, чем в клетках тела. Сперматогенез обычно даёт четыре подвижных сперматозоида, а оогенез — одну крупную яйцеклетку и полярные тельца. При оплодотворении ядра гамет объединяются, и образуется зигота с диплоидным набором хромосом.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Гаметогенез — образование и развитие половых клеток из исходных клеток половых желёз. Иными словами, это путь от клетки-предшественницы до зрелой гаметы. Он нужен для полового размножения и передачи наследственной информации следующему поколению.
Сперматогенез — образование и созревание сперматозоидов. Он происходит в семенниках, в их семенных канальцах, и включает размножение исходных клеток, рост, созревание посредством мейоза и формирование сперматозоидов. Такое развитие создаёт множество мелких подвижных мужских гамет.
Оогенез — образование и развитие яйцеклеток в яичниках. Во время созревания деления распределяют цитоплазму неравномерно: одна клетка получает почти весь её объём и становится яйцеклеткой, а небольшие полярные тельца обычно не участвуют в оплодотворении. Благодаря этому яйцеклетка сохраняет запас веществ для начала развития.
Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет с образованием зиготы. При нём объединяется наследственный материал родителей, а гаплоидные наборы хромосом складываются в диплоидный. Зигота становится первой клеткой нового организма и начинает делиться.
Гаметогенез проходит последовательно: исходные клетки размножаются, затем увеличиваются в размерах, созревают и превращаются в зрелые гаметы. Размножение увеличивает число клеток-предшественниц, а рост обеспечивает клетку веществами для дальнейшего развития. После этих этапов созревание меняет набор хромосом, а формирование придаёт клетке строение, подходящее для её функции.
Созревание связано с мейозом — делением, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Если бы гаметы сохраняли диплоидный набор, при каждом оплодотворении число хромосом удваивалось бы. Мейоз предотвращает это: каждая гамета получает гаплоидный набор, а при слиянии двух гамет восстанавливается диплоидный набор, характерный для организма.
При сперматогенезе деление исходной клетки даёт четыре клетки с гаплоидными наборами, и они могут стать функциональными сперматозоидами. При оогенезе деления идут иначе: цитоплазма распределяется не поровну, потому что будущей яйцеклетке необходим большой запас веществ. В результате одна клетка становится крупной яйцеклеткой, а остальные — полярными тельцами, которые обычно не выполняют роль гамет.
Различия гамет связаны с их задачами. Сперматозоид небольшой и подвижный, что помогает ему добраться до яйцеклетки и доставить наследственный материал. Яйцеклетка значительно крупнее, не передвигается самостоятельно и содержит запас питательных веществ. Он поддерживает первые этапы развития после оплодотворения.
При оплодотворении сперматозоид достигает яйцеклетки и проникает в неё, после чего ядра мужской и женской гамет сливаются. Важно, что одним проникновением процесс не исчерпывается: именно объединение ядер соединяет наследственный материал и восстанавливает диплоидный набор. Образовавшаяся зигота начинает развитие и становится исходной клеткой нового организма.
| Характеристика | Сперматогенез | Оогенез |
|---|---|---|
| Место протекания | Семенники, семенные канальцы | Яичники |
| Исходные клетки | Клетки-предшественницы сперматозоидов | Клетки-предшественницы яйцеклеток |
| Особенности роста и созревания | Клетки проходят мейоз, затем формируются подвижные сперматозоиды | Цитоплазма распределяется неравномерно, одна клетка получает основной запас |
| Результат деления одной исходной клетки | Четыре функциональные гаметы | Одна яйцеклетка и полярные тельца |
| Количество и свойства зрелых гамет | Четыре небольших подвижных сперматозоида | Одна крупная яйцеклетка с запасом веществ |
Сопоставляйте процессы по строкам: так легче увидеть, что они имеют общий этап мейоза, но приводят к разным результатам. Особенно полезно сравнить распределение цитоплазмы и число функциональных гамет.
При чтении таблицы отделяйте исход деления от свойств зрелых клеток: четыре образовавшиеся клетки при сперматогенезе функциональны, а при оогенезе функциональной гаметой становится одна.
Задача 1. Укажите, сколько хромосом содержит гамета, если в соматических клетках организма диплоидный набор равен 24.
Ответ: гамета содержит 12 хромосом.
Задача 2. Из одной исходной клетки в ходе гаметогенеза образовались четыре клетки. Определите, о каком процессе идёт речь, и объясните вывод.
Ответ: это сперматогенез, поскольку его результатом становятся четыре функциональных сперматозоида.
Задача 3. У организма диплоидный набор составляет 18 хромосом. Сколько хромосом будет в зиготе после слияния его гамет и почему?
Ответ: в зиготе будет 18 хромосом, потому что две гаметы с гаплоидным набором объединяют свои хромосомы.
Ошибка: считать, что мейоз увеличивает число хромосом. Так можно решить, перепутав мейоз с последующим объединением клеток при оплодотворении. Проверьте себя: в одной гамете набор вдвое меньше, чем в соматической клетке, поэтому мейоз его уменьшает.
Ошибка: полагать, что при оогенезе получаются четыре одинаковые яйцеклетки. Причина — перенос результата делений сперматогенеза на другой процесс, хотя при оогенезе цитоплазма распределена неравномерно. Проверка простая: функциональная крупная гамета одна, остальные клетки называют полярными тельцами.
Ошибка: путать гамету и зиготу, считая их одинаковыми по набору хромосом. Это происходит, если забыть, что зигота формируется при объединении двух клеток. Убедитесь в ответе обозначениями: гамета имеет n, а зигота — 2n.
Ошибка: считать оплодотворением только проникновение сперматозоида в яйцеклетку. Проникновение — этап процесса, но его результатом должно стать слияние ядер и образование зиготы. Проверяя себя, задайте вопрос: объединились ли ядра и восстановился ли диплоидный набор?
Для понимания гаметогенеза нужно различать соматические клетки и гаметы, а также диплоидный набор 2n и гаплоидный набор n. Тема опирается на знания о митозе и мейозе: особенно важно понимать расхождение хромосом и уменьшение их числа при мейозе. Эти знания помогают объяснить, почему набор хромосом не удваивается от поколения к поколению.
Гаметогенез и оплодотворение связывают клеточные процессы с размножением организма. Они понадобятся при изучении эмбрионального развития: зигота начинает делиться и даёт начало организму. Также эта тема помогает разбираться в передаче наследственной информации от родителей потомству.
Зачем при образовании гамет число хромосом уменьшается вдвое?
При мейозе гаметы получают половинный, гаплоидный набор хромосом. Когда их ядра сливаются при оплодотворении, число хромосом восстанавливается до диплоидного, характерного для вида.
Почему при оогенезе образуется только одна яйцеклетка?
При делениях цитоплазма распределяется неравномерно: почти весь её объём и запас веществ остаются в одной клетке. Другие образовавшиеся клетки — полярные тельца — получают мало цитоплазмы и обычно не участвуют в развитии зародыша.
Чем сперматозоид отличается от яйцеклетки по строению и функции?
Сперматозоид небольшой и подвижный: его задача — доставить отцовский наследственный материал к яйцеклетке. Яйцеклетка крупнее, неподвижна и содержит запас веществ, нужный для первых этапов развития.
Что происходит с числом хромосом при оплодотворении?
Гаплоидные наборы мужской и женской гамет объединяются. Поэтому в ядре зиготы восстанавливается диплоидный набор хромосом.
Чем гамета отличается от зиготы?
Гамета — половая клетка с гаплоидным набором хромосом. Зигота возникает после слияния ядер двух гамет и имеет диплоидный набор.
§ 21. Развитие гамет. Оплодотворение
