§ 55. Органы размножения. Половые клетки. Оплодотворение

Определения и обозначения

Половые железы (гонады) — яички и яичники, в которых образуются половые клетки. Они также вырабатывают половые гормоны — вещества, влияющие на работу организма и развитие половых признаков. Яички относятся к мужской половой системе, яичники — к женской. Поэтому, определяя место образования половой клетки, прежде всего нужно назвать соответствующую железу.

Сперматозоид — мужская половая клетка, приспособленная к движению и доставке наследственного материала к яйцеклетке. Его головка содержит ядро, а хвост, называемый жгутиком, помогает перемещаться. Такая форма нужна, чтобы клетка могла пройти путь к яйцеклетке. Сперматозоид участвует в передаче наследственной информации от отца.

Яйцеклетка — женская половая клетка с запасом питательных веществ, необходимым для начального развития зародыша. Она значительно крупнее сперматозоида и не передвигается активно самостоятельно. Запас веществ помогает обеспечить первые этапы развития после оплодотворения. Яйцеклетка передаёт будущему организму наследственную информацию от матери.

Оплодотворение — слияние ядер мужской и женской половых клеток с образованием зиготы. Ядро — часть клетки, в которой находится наследственный материал, в том числе хромосомы. При объединении ядер сведения от обеих родительских клеток оказываются в одной клетке. Зигота начинает развитие нового организма.

Как это устроено

Мужская половая система включает яички, пути для движения сперматозоидов и железы, добавляющие свои выделения в семенную жидкость. Сперматозоиды образуются в яичках, а затем перемещаются по семявыносящим путям. Секреты желёз смешиваются с ними и образуют жидкую среду, которая помогает клеткам сохраняться и двигаться. Такое устройство нужно потому, что сперматозоидам предстоит пройти путь за пределы мужского организма и попасть к яйцеклетке.

В яичниках развиваются и созревают яйцеклетки. Созревшая клетка попадает в маточную трубу, соединённую с областью матки. Её продвижению помогают сокращения стенок трубы и движения ресничек — мелких подвижных выростов её внутренней поверхности. Матка служит местом, где после дальнейшего развития может прикрепиться и развиваться зародыш; значит, органы женской системы обеспечивают и встречу клеток, и условия для продолжения развития.

Сперматозоид устроен так, чтобы быть подвижным и доставлять наследственный материал: его компактное тело несёт ядро, а жгутик обеспечивает движение. Яйцеклетка, напротив, крупная и содержит питательные вещества. Ей не требуется самостоятельно преодолевать путь навстречу сперматозоиду: её перемещает маточная труба. Различия между клетками объясняются разными задачами, которые они выполняют при размножении.

При оплодотворении ядра сперматозоида и яйцеклетки сливаются. Каждая половая клетка несёт половину характерного для вида набора хромосом, поэтому после их объединения восстанавливается полный набор. Так наследственный материал обоих родителей оказывается в одной клетке. Эта клетка называется зиготой и служит началом развития нового организма.

Путь сперматозоида начинается в яичке, продолжается по семявыносящим путям, а после выхода из мужской половой системы проходит через женские половые пути в сторону маточной трубы. Яйцеклетка созревает в яичнике и перемещается по трубе к матке при помощи её движений. Обычно встреча и оплодотворение происходят в маточной трубе, а не в яичнике или матке. После слияния ядер зигота делится и постепенно продвигается по трубе в матку.

Сравнение половых клеток человека

Пользуйся таблицей, чтобы сравнить клетки не только по размеру, но и по связи строения с функцией. Например, жгутик объясняет подвижность сперматозоида, а большой размер яйцеклетки связан с запасом веществ. Строка о месте образования помогает не путать половые железы с местом оплодотворения.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Укажите, в каких органах мужской и женской половых систем образуются половые клетки. Чтобы ответить, нужно соотнести каждую клетку с половой железой, а не с органом, по которому она перемещается. Вспомним, что железы производят клетки, а пути служат для их дальнейшего движения.

1. Определяем мужскую половую клетку: это сперматозоид.
2. Соотносим её с мужской половой железой — яичком; именно в яичках образуются сперматозоиды.
3. Определяем женскую половую клетку: это яйцеклетка, которая созревает в яичнике.

Ответ. Сперматозоиды образуются в яичках, яйцеклетки созревают в яичниках. Семявыносящие пути и маточная труба участвуют в перемещении клеток, но не являются местом их образования. Проверить себя можно вопросом: «Какие органы являются половыми железами?»

Задача 2

Условие. Одна клетка подвижная и имеет жгутик, другая крупная и содержит запас питательных веществ. Нужно определить, где сперматозоид, а где яйцеклетка. Для решения важны не только названия частей, но и то, какую задачу помогает выполнить каждая особенность.

1. Находим описание клетки с жгутиком. Жгутик помогает ей передвигаться, поэтому это сперматозоид.
2. Сопоставляем второе описание с крупным размером и запасом веществ. Это яйцеклетка.
3. Проверяем логику: сперматозоид должен добраться до яйцеклетки, а запас яйцеклетки поддерживает начальное развитие после оплодотворения.

Ответ. Подвижная клетка со жгутиком — сперматозоид, крупная клетка с запасом питательных веществ — яйцеклетка. Не следует определять клетку только по размеру: надёжнее связать несколько признаков с функциями. Подвижность и запас веществ указывают на разные роли клеток.

Задача 3

Условие. Проследите путь сперматозоида от места его образования до встречи с яйцеклеткой и объясните, что происходит после слияния ядер. Здесь нужно соединить сведения об органах мужской и женской систем с понятием оплодотворения. Важно не перепутать путь клетки с местом, где она образуется.

1. Сперматозоид образуется в яичке, затем проходит по семявыносящим путям и оказывается в семенной жидкости.
2. После попадания в женскую половую систему он движется по направлению к маточной трубе.
3. Яйцеклетка созревает в яичнике и перемещается по маточной трубе благодаря сокращениям её стенок и движениям ресничек.
4. Обычно в маточной трубе происходит встреча клеток; при оплодотворении сливаются их ядра.
5. Образуется зигота: в ней объединён наследственный материал обеих клеток и восстановлен характерный для вида набор хромосом.

Ответ. Путь сперматозоида начинается в яичке и продолжается через семявыносящие пути к женским половым путям; обычное место оплодотворения — маточная труба. После слияния ядер возникает зигота, которая затем перемещается в матку. Смысл ответа в том, чтобы различать образование клетки, её путь и результат оплодотворения.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что половые клетки образуются в матке или семявыносящих путях. Такие органы могут участвовать в перемещении клеток или дальнейшем развитии зародыша, но образование половых клеток происходит в половых железах. Ошибку легко допустить, если запоминать путь клетки вместо места её образования. Проверь себя: сперматозоид соотнеси с яичком, яйцеклетку — с яичником.

Ошибка — путать место созревания яйцеклетки с местом оплодотворения. Яйцеклетка созревает в яичнике, а оплодотворение у человека обычно происходит в маточной трубе. Путаница возникает потому, что оба органа участвуют в процессах размножения. Чтобы проверить ответ, отдельно спроси себя: «Где образуется клетка?» и «Где встречаются клетки?»

Ошибка — представлять, будто яйцеклетка активно движется навстречу сперматозоиду. Она сама не передвигается активно: по маточной трубе её перемещают сокращения стенок и движения ресничек. Такое заблуждение появляется, если считать обе половые клетки одинаково подвижными. Проверь себя по строению: жгутик есть у сперматозоида, а движение яйцеклетки обеспечивает труба.

Ошибка — называть оплодотворением простое соприкосновение клеток. Самое важное событие — слияние их ядер, в результате которого образуется зигота и объединяется наследственный материал. Клетки могут встретиться, но это ещё не означает, что оплодотворение завершилось. Проверка проста: назови итог процесса — зиготу, возникающую после слияния ядер.

Связь с другими темами

Чтобы понять оплодотворение, нужно знать строение клетки, роль ядра и хромосом: именно в ядрах половых клеток находится наследственный материал. Понятие полового размножения помогает отличить этот процесс от размножения без слияния половых клеток. Дальше эти знания пригодятся при изучении индивидуального развития организма и эмбрионального развития — последовательных этапов становления зародыша. Они также помогают разобраться, как при размножении передаются и сочетаются признаки родителей.

Что запомнить

• Яички и яичники — половые железы, образующие половые клетки.
• Сперматозоиды образуются в яичках, яйцеклетки — в яичниках.
• Строение половых клеток связано с их функциями.
• У человека оплодотворение обычно происходит в маточной трубе.
• При оплодотворении ядра половых клеток сливаются.
• Первая клетка нового организма после оплодотворения называется зиготой.