§ 60. Размножение. Половая система

Определения и обозначения

Размножение — процесс, благодаря которому организмы производят потомство и сохраняют существование вида. У человека оно происходит половым путём: в нём участвуют клетки двух типов. Благодаря появлению потомства вид продолжает существовать, даже когда отдельные организмы заканчивают жизненный цикл.

Половая система — органы, обеспечивающие образование половых клеток и продолжение рода. В неё входят половые железы и органы, по которым перемещаются половые клетки или в которых развивается зародыш. Это определение помогает различать органы по их роли, а не считать их одинаковыми по функции.

Гаметы — половые клетки с гаплоидным набором хромосом; у человека это сперматозоиды и яйцеклетки. Гаплоидный значит уменьшенный вдвое набор: в гамете человека 23 хромосомы. Такой набор нужен, чтобы после слияния двух гамет число хромосом стало полным.

Оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток с образованием зиготы. При этом объединяется наследственный материал обеих гамет. Понятие важно отличать от простого сближения клеток: результатом оплодотворения становится первая клетка нового организма.

Как это устроено

Размножение человека имеет биологическое значение, потому что обеспечивает появление новых людей и продолжение существования вида. Оно отличается от бесполого размножения: при бесполом потомство возникает от одного организма без слияния гамет. При половом размножении соединяется наследственный материал двух родителей, поэтому потомки не являются точными копиями одного из них.

Половые железы выполняют две связанные функции: производят гаметы и выделяют половые гормоны. У мужчин такие железы — семенники, у женщин — яичники. Гормоны поступают в кровь и влияют на работу половой системы и развитие организма, в том числе на появление признаков полового созревания. Связь функций объясняется тем, что созревание организма требует согласованной работы органов и регулирующих веществ.

Сперматозоиды образуются в семенниках, а затем проходят по семявыносящим путям. Секреты добавочных желёз входят в состав семенной жидкости и помогают поддерживать условия для движения клеток. Далее путь к выходу проходит через мочеиспускательный канал, который открывается наружу на половом члене. После попадания в женские половые пути сперматозоиды могут двигаться к маточной трубе, где возможно оплодотворение.

Женская половая система включает яичники, маточные трубы, матку и влагалище. Яйцеклетка созревает в яичнике; её выход из яичника называется овуляцией. Затем яйцеклетка попадает в маточную трубу и перемещается по ней в сторону матки. Если рядом оказывается сперматозоид, оплодотворение обычно происходит именно в маточной трубе; матка же связана прежде всего с дальнейшим развитием зародыша.

В каждой гамете человека находится 23 хромосомы, потому что при образовании половых клеток их число уменьшается вдвое. Когда сперматозоид и яйцеклетка сливаются, их наборы объединяются: 23 + 23 = 46. Так в зиготе восстанавливается характерное для клеток тела число хромосом. Зигота получает наследственный материал от обоих родителей и начинает делиться, поэтому с её образования начинается развитие нового организма.

Сравнение мужской и женской половых систем

Сравнивайте системы по одинаковым признакам: так проще увидеть, что половые железы образуют гаметы, а другие органы обеспечивают их перемещение или развитие зародыша. В строке о пути клеток стрелки показывают последовательность, но не означают, что оплодотворение обязательно происходит в конце указанного пути.

Разбор задач

1. Где образуются сперматозоиды?

Ученик перечислил органы мужской половой системы и перепутал орган, где образуются сперматозоиды, с органом, по которому они перемещаются. Определите ошибку. Для решения нужно отделить место образования клеток от пути их дальнейшего движения.

1. Сначала найдём половые железы мужчины — это семенники. Именно в них образуются сперматозоиды.
2. Затем определим орган, выполняющий транспортную функцию. Сперматозоиды перемещаются по семявыносящим путям и далее через мочеиспускательный канал.
3. Сравним эти функции с тем, что написал ученик. Если он назвал семявыносящий проток местом образования, он перепутал орган с путём движения клеток.

Ответ: сперматозоиды образуются в семенниках, а семявыносящие пути проводят их. Чтобы проверить себя, спросите: «Где клетка возникает, а по чему она движется?»

2. Куда движется яйцеклетка?

Составьте последовательность движения яйцеклетки после её выхода из яичника и укажите, где обычно может произойти оплодотворение. Здесь важно не смешивать место созревания клетки с органом, где она может встретить сперматозоид. Восстановим путь по порядку.

1. До выхода яйцеклетка созревает в яичнике. После овуляции она покидает яичник.
2. Затем яйцеклетка попадает в маточную трубу. По ней она движется в сторону матки.
3. Если в маточной трубе есть сперматозоид, гаметы могут слиться там. Следовательно, именно этот орган обычно указывают как место оплодотворения.

Ответ: яичник → маточная труба → матка; обычно оплодотворение происходит в маточной трубе. Матка не производит яйцеклетки, а связана с дальнейшим развитием зародыша.

3. Сколько хромосом в зиготе?

В половых клетках человека содержится по 23 хромосомы. Определите число хромосом в зиготе после их слияния и объясните, почему оно отличается от числа в каждой гамете. Нужно учесть вклад обеих клеток, а не только одной.

1. Запишем число хромосом в сперматозоиде: 23. В яйцеклетке также 23 хромосомы.
2. При оплодотворении наследственный материал гамет объединяется. Поэтому складываем наборы: 23 + 23 = 46.
3. В каждой гамете набор уменьшен вдвое, чтобы при слиянии восстановилось число хромосом, характерное для клеток тела человека. Получившаяся зигота имеет полный набор.

Ответ: в зиготе 46 хромосом. Они происходят из двух гамет, поэтому зигота получает наследственный материал обоих родителей.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что гаметы имеют столько же хромосом, сколько клетки тела. Так думают, если забывают, что при образовании гамет набор уменьшается вдвое. Проверьте себя: у человека в гамете 23 хромосомы, а в большинстве клеток тела — 46. Если в ответе указано 46 для гаметы, наборы перепутаны.

Ошибка: называть любой орган половой системы местом образования гамет. Её допускают, потому что органы находятся в одной системе, но выполняют разные задачи. Образованием гамет занимаются половые железы: семенники и яичники. Проверка простая: определите, является ли орган железой, а затем отдельно назовите органы транспорта.

Ошибка: считать оплодотворением только встречу сперматозоида с яйцеклеткой. Встреча делает слияние возможным, но сама по себе ещё не означает, что образовалась зигота. Оплодотворение включает слияние клеток и объединение их наследственного материала. Проверьте ответ: назван ли результат процесса — зигота?

Ошибка: предполагать, что яйцеклетка образуется в матке. Путаница возникает из-за того, что матка — важный орган женской системы и связана с развитием зародыша. Яйцеклетка созревает в яичнике, а после овуляции попадает в маточную трубу. Чтобы проверить себя, сопоставьте функции: яичник образует яйцеклетку, матка связана с развитием зародыша.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении клетки и хромосомах, а также различие между клетками тела и половыми клетками. Образование гамет связано с мейозом — делением, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Поэтому знание мейоза помогает объяснить, как при оплодотворении восстанавливается полный набор. Позже эти понятия пригодятся при изучении эмбрионального развития, наследственности и изменений организма в подростковом возрасте.

Что запомнить

• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.
• Мужские и женские гаметы образуются в половых железах.
• Гаметы человека содержат по 23 хромосомы.
• При оплодотворении сливаются мужская и женская половые клетки.
• Зигота получает наследственный материал от обоих родителей.
• Половые железы образуют не только гаметы, но и половые гормоны.