§ 48. Органы размножения. Половые клетки. Оплодотворение

Определения и обозначения

Половая система — совокупность органов, образующих половые клетки и обеспечивающих размножение. Мужская половая система главным образом производит и выводит сперматозоиды, а женская образует яйцеклетки и создаёт условия для оплодотворения и развития зародыша. Поэтому органы этих систем различаются строением и выполняемыми функциями.

Половые клетки, или гаметы, — клетки, участвующие в оплодотворении и содержащие половину набора хромосом. Такой набор нужен, чтобы после слияния двух гамет восстановилось обычное число хромосом. К мужским гаметам относятся сперматозоиды, к женским — яйцеклетки.

Сперматозоид — мужская половая клетка небольшого размера, способная двигаться. Его головка содержит ядро, а хвост помогает продвигаться к яйцеклетке. Такое строение позволяет большому числу сперматозоидов искать и достигать женской гаметы.

Яйцеклетка — женская половая клетка, обычно крупнее сперматозоида и неподвижная. В ней есть ядро и запас питательных веществ, который может использоваться на первых этапах развития зародыша. Поэтому яйцеклетка не тратит энергию на самостоятельное движение, а сосредоточена на сохранении содержимого клетки.

Как это устроено

Мужские половые органы образуют единую систему продвижения сперматозоидов. Они возникают в семенниках, затем попадают в придатки, где дозревают, и перемещаются по семявыносящим протокам. Придаточные железы добавляют к ним свои секреты: так образуется семенная жидкость, которая питает, защищает и облегчает движение сперматозоидов.

Женская система включает яичники, яйцеводы, матку и влагалище. Яйцеклетки образуются в яичниках, а после выхода попадают в яйцевод и перемещаются по нему благодаря движению его стенок и ресничек. Матка нужна для прикрепления и развития зародыша, а влагалище соединяет внутренние органы с внешней средой и служит родовым каналом.

Части сперматозоида работают как единое целое. В головке находится ядро с наследственной информацией, а хвост совершает волнообразные движения и толкает клетку вперёд. Небольшой размер уменьшает сопротивление при движении, поэтому сперматозоид может продвигаться по жидкой среде.

Яйцеклетка содержит ядро, окружённое цитоплазмой с запасом питательных веществ. Крупные размеры объясняются именно большим количеством этого запаса, необходимого в начале развития нового организма. Собственного органа движения у яйцеклетки нет, поэтому по яйцеводу её перемещают сокращения стенок и движение ресничек.

При оплодотворении сперматозоид проникает к яйцеклетке, и ядра двух клеток сливаются. Половинные наборы хромосом объединяются, поэтому в новой клетке восстанавливается полный набор. Эта клетка называется зиготой; с её деления начинается развитие нового организма.

Сравнение мужской и женской половых клеток

Сначала найдите в таблице признак сравнения, а затем сопоставьте клетки по одному параметру. Так легче увидеть, что различия в размерах и строении связаны с разными функциями гамет.

Разбор задач

Задача 1

Ученик назвал сперматозоид и яйцеклетку клетками с половинным набором хромосом. Нужно объяснить, почему это важно. Следует связать набор хромосом каждой гаметы с последующим оплодотворением.

1. Установим, что каждая гамета содержит только половину видового набора хромосом.
2. При оплодотворении ядро сперматозоида объединяется с ядром яйцеклетки.
3. Две половины складываются, и в зиготе восстанавливается полный набор хромосом.

Ответ: половинный набор предотвращает удвоение числа хромосом в каждом новом поколении и позволяет зиготе получить полный набор.

Задача 2

Нужно проследить путь сперматозоида от места образования до встречи с яйцеклеткой. Важно не смешивать органы, где клетка возникает, с путями, по которым она перемещается. Встреча гамет обычно происходит в яйцеводе.

1. Сперматозоид образуется в семеннике и дозревает в его придатке.
2. Затем он проходит по семявыносящему протоку и выводится через мочеиспускательный канал.
3. После попадания в женские половые пути он движется через влагалище, матку и далее в яйцевод, где может встретиться с яйцеклеткой.

Ответ: семенник → придаток → семявыносящий проток → мочеиспускательный канал → влагалище → матка → яйцевод.

Задача 3

Нужно сравнить строение сперматозоида и яйцеклетки и связать различия с их функциями. Сначала определим, какая клетка должна активно перемещаться, а какая обеспечивает начальный запас веществ. Затем сопоставим это с размерами и частями клеток.

1. Хвост сперматозоида создаёт движение, поэтому он мал и приспособлен к поиску яйцеклетки.
2. Крупная яйцеклетка содержит больше цитоплазмы и питательных веществ, но не имеет органа самостоятельного движения.
3. Ядра обеих клеток несут половинный набор хромосом и после слияния образуют наследственный материал зиготы.

Ответ: подвижность сперматозоида помогает ему достичь яйцеклетки, а крупный размер и запас веществ яйцеклетки поддерживают первые этапы развития зародыша.

Типичные ошибки

Ошибка: называть яйцеклетку и сперматозоид обычными клетками тела. Так думают из-за того, что все они имеют клеточное строение, но гаметы отличаются половинным набором хромосом. Проверьте себя: спросите, сколько наборов объединяется при оплодотворении.

Ошибка: считать оплодотворением простое сближение клеток. Сближение необходимо, но главным событием становится слияние ядер и образование зиготы. Проверьте ответ по признаку: появилась ли новая клетка с полным набором хромосом.

Ошибка: путать место образования гамет с путями их продвижения. Половые клетки возникают в семенниках или яичниках, а протоки и другие органы перемещают их либо участвуют в развитии зародыша. Для проверки разделите органы на место образования, путь движения и место развития.

Ошибка: утверждать, что яйцеклетка активно движется к сперматозоиду. Яйцеклетка неподвижна, а сперматозоид передвигается с помощью хвоста. Проверьте себя, сопоставив орган движения и функцию каждой клетки.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что ядро клетки содержит хромосомы, связанные с наследственной информацией. Это объясняет, почему гаметы несут только половину набора и почему при их слиянии возникает полный набор.

Знания об оплодотворении понадобятся при изучении индивидуального развития организма: зигота становится началом последовательных делений и формирования зародыша. Они также связаны с наследованием признаков, поскольку хромосомы гамет объединяются в клетке нового организма.

Что запомнить

• Половые клетки образуются в половых железах.
• Сперматозоиды образуются в семенниках.
• Яйцеклетки образуются в яичниках.
• Сперматозоид подвижен, а яйцеклетка неподвижна и содержит запас питательных веществ.
• У половых клеток половинный набор хромосом.
• При слиянии ядер гамет образуется зигота с полным набором хромосом.