СПЕРМАТОГЕНЕЗ
Генеративная функция, или сперматогенез, складывается из 4 стадий: 1) размножение; 2) рост; 3) созревание; 4) формирование, или спермиогенез.
1-я стадия - размножение. В процессе 1-й стадии происходит митотическое деление сперматогоний. Среди спер- матогоний различают стволовые клетки типа А - темные, резервные, неделящиеся; полустволовые клетки типа А - светлые, быстро делящиеся, в их ядрах больше рыхлого хроматина и хорошо выражены ядрышки. Путем деления светлых А-клеток образуются дифференцирующиеся клетки типа А и В. Клетки типа В отличаются несколько большими размерами ядра и более грубыми глыбками хроматина.
Дифференцирующиеся клетки появляются в виде цепочек синцития, или клонов, т. е. клетки начинают делиться, но не отходят друг от друга, так как связаны между собой ци- топлазматическими мостиками. Затем эти цепочки синцития сперматогоний, или клоны, проходят через приоткрывающуюся зону плотных контактов в адлюминальную часть и вступают во 2-ю стадию - стадию роста. С этого момента они называются сперматоцитами 1-го порядка.
Стадия роста. Эта стадия состоит из 5 фаз: 1) лептотены:- 2) синаптены; 3) пахитены; 4} диплотены; 5) диакинеза.
Лептотена характеризуется тем, что хромосомы сперматоцитов подвергаются сперализации и становятся видимыми подобно тонким нитям.
Синаптена, или зиготена, заключается в том, что гомологичные хромосомы объединяются попарно (конъюгируют), образуя биваленты, в которых между хромосомами происходит перекрест (кроссинговер) и обмен генами.
Пахитена характеризуется тем, что хромосомы бивалентов подвергаются дальнейшей спирализации, утолщениК> и укорочению.
Диплотена заключается в том, что хромосомы бивалентов и хроматиды хромосом начинают расходиться, между н ими появляются щели, но они остаются связанными друг с другом В области перекреста.
Диакинез характеризуется дальнейшей спирализацией хромосом бивалентов и образованием тетрад. Из каждого бивалента образуется одна тетрада, состоящая из 4 хроматид, или монад. Всего образуется 23 тетрады.
Стадия созревания. Стадия созревания включает 2 деления (1 -с деление созревания и 2-е деление созревания).
е деление созревания начинается с метафазы. В спер- матоците 1 -го порядка тетрады выстраиваются в плоскости экватора таким образом, что одна половинка (диада) тетрады обращена к одному полюсу клетки, а другая - к другому. После этого начинается анафаза, во время которой диады расходятся к полюсам клетки. Затем наступает телофаза, в результате которой образуются 2 новые клетки, называемые сперматоцитами 2-го порядка. В каждом сперматоци- те 2-го порядка содержится по 23 диады (диплоидный набор хромосом).
е деление созревания тоже начинается с метафазы, при которой в сперматоците 2-го порядка диады выстраиваются в плоскости экватора таким образом, что одна половинка диады (монада, или хроматида) обращена к одному полюсу клетки, другая - к другому. Во время анафазы хроматиды расходятся к полюсам сперматоцита 2-го порядка. В результате телофазы из каждого сперматоцита 2-го порядка образуется по 2 сперматиды, в каждой из которых содержится гаплоидный набор хромосом.
Стадияформирования. Во время стадии формирования, или спермиогенеза, сперматиды погружаются в углубления сустентоцитов. На том полюсе ядра сперматиды, который обращен к сустентоциту, располагается комплекс ГЪльджи.
а противоположном полюсе располагается клеточный Центр, состоящий из 2 центриолей.
Комплекс Гольджи преобразуется в плотную гранулу, кото- Рая, разрастаясь, покрывает переднюю половину ядра. Эта Шапочка называется акробластом и характерна для ранних рматид. В центре акробласта поздней сперматиды формируется плотное тельце, которое называется акросомой. В акросоме содержатся фиртилизационные ферменты (фер- Тов Ь1, Участвующие в оплодотворении). Среди этих ферментов есть 2 основных фермента: гиалуронидаза и трипсин.
Одна из центриолей клеточного центра, расположенного! на противоположном полюсе, прилежит к ядру и называется! проксимальной. Вторая центриоль называется дистальной I Дистальная центриоль делится на 2 кольца: проксимально^! и дистальное. От проксимального кольца начинается жгутикI (flagellum). Дистальное кольцо при этом смещается и образу. J ет границу между промежуточным и главным отделом жгути-| ка. Главный отдел хвоста (жгутика) заканчивается терми-1 нальным отделом.
Во время стадии формирования значительная часть цитоплазмы сбрасывается и остается только в виде тонкого слоя, покрывающего головку, где расположено ядро, и хвост.
Митохондрии смещаются в область промежуточной части хвоста, расположенной между двумя кольцами дистальной центриоли.
Следовательно, фаза формирования - это трансформация сперматиды в сперматозоид. Весь процесс сперматогенеза завершается индивидуализацией сперматозоидов, т. е. превращением их в самостоятельные подвижные клетки, в то время как сперматогонии были соединены цитоплазматиче- скими мостиками и составляли синцитий.
Таким образом, сформированный сперматозоид состоит из головки, включающей ядро, акробласт и акросому, и хвоста. Хвост включает 4 отдела: 1) связующий отдел (шейка), расположенный между проксимальной центриолью и проксималь-1 ным кольцом дистальной центриоли; 2) промежуточный от- I дел, расположенный между проксимальным и дистальным! кольцами центриоли; 3) главный отдел, начинающийся от ди- стального кольца дистальной центриоли, который заканчива-1 ется 4) терминальным отделом.
В центральной части жгутика проходит осевая нить, состоящая из 9 пар периферических и 1 пары центральных микротрубочек.
Продолжительность сперматогенеза. Период от момента деления сперматогоний до сформирования сперматозоида составляет суток. Для полного созревания сперматозоида необходимо еще 15 суток. Ткким образом, сперматогенез продолжается 75 суток.
Следует отметить, что сперматогенез в извитых семенных канальцах протекает волнообразно, т. е. в одном месте он только начинается, и здесь видны только делящиеся сперматогонии; в другом месте уже появляются сперматоциты 1-го и 2-го порядков; в 3-м образуются сперматиды, поэтому вид"
перматогонии и сперматиды; в 4-м начинают формиро- нЫ с я сперматозоиды, поэтому здесь кроме сперматогоний еаТ е вИД ны сперматиды и сперматозоиды. На процесс сперматогенеза вредное воздействие оказывает
недостаток питания, витаминов. Особенно же пагубно воз- ^йствие радиоактивного излучения и высокой температуры окружающей среды. При этом клетки, находящиеся в адлю- мИН альной части извитых семенных канальцев (сперматозоиды. сперматиды, сперматоциты), погибают, склеиваются в гигантские шары, которые плавают в жидкости этих канальцев. Только благодаря сохранившимся сперматогониям, расположенным в базальной части семенных канальцев, сперматогенез может возобновиться.
Высокой температурой, подавляющей сперматогенез, является температура тела. Поэтому если яичко мальчика из брюшной полости не опустилось в мошонку (это называется крипторхизмом), где температура ниже, чем температура тела, то после повзросления такой ребенок будет бесплодным мужчиной. Следовательно, детский хирург должен оперативным путем опустить яичко в мошонку, где температура 34 °С и ниже. Тккая температура наиболее благоприятна для сперматогенеза. Поэтому все самцы «вооружены» мошонками.
Овогенез.
Развитие женской половой системы складывается из 2 фаз: 1) индифферентной и 2) дифференцированной.
2-я фаза начинается на 7-8-й неделе эмбриогенеза. В это время происходит редукция (исчезновение) мезоне- фральных протоков. Одновременно с этим из верхних концов парамезонефральных протоков развивается эпителий маточных труб, а из соединившихся вместе нижних концов этих протоков - эпителий и железы матки и первичная эпителиальная выстилка влагалища, которая позже замещается в нем эктодермальным эпителием. Соединительная и гладкая мышечная ткани маточных труб (яйцеводов) и матки развиваются из мезенхимы, а мезотелий серозной оболочки яйцеводов и матки - из висцерального листка спланхнотома.
Разрастающаяся мезенхима разрушает концы половых шнуров. Половые шнуры продолжают врастать в первичную почку на протяжении всего эмбрионального периода и в течение первого года жизни девочки, т. е. до тех пор, пока во- к РУг яичника не образуется белочная оболочка.
Половые шнуры состоят из клеток целомического эпите- лия - которые позже диффиренцируются в фолликулоциты, и г оноцитов, из которых развиваются овогонии. В процессе дальнейшего развития разрастающаяся мезенхима разделя- из п °ловые шнуры на островки, каждый из которых состоит овогонии и фолликулярного эпителия. Из каждого такого ни ° ВКа Р азвивается один фолликул, включающий ового- 10 и слой уплощенных фолликулярных клеток.
На 3-4-м месяце эмбриогенеза овогонии вступают в период малого роста и превращаются в овоциты 1 -го порядка. К концу эмбриогенеза образуется 350 000-400 ООО фолликулов, состоящих из будущих половых клеток и фолликулоци- тов. В 95 % фолликулов содержатся овоциты 1-го порядка на стадии лептотены, в остальных фолликулах - овогонии.
В процессе роста многие из овоцитов погибают до момента рождения и превращаются в атретические тела.
Строение яичников. Яичник снаружи покрыт брюшиной. Под брюшиной располагается белочная оболочка, состоящая из соединительной ткани. Кнутри от белочной оболочки находится корковое вещество (cortex ovarii). В центре яичника располагается мозговое вещество, состоящее из рыхлой соединительной ткани, в которой проходят наиболее крупные артерии и вены этого органа, имеющие извитой ход. Иногда здесь имеются остатки почечных канальцев первичной почки, что свидетельствует о развитии мозгового вещества яичника из первичной почки.
Корковое вещество яичников включает: 1) фолликулы; 2) атретические тела; 3) периодически - желтое тело; 4) белые тела.
Фолликулы коркового вещества в зависимости от стадии развития и строения делятся на: 1) примордиальные; 2) первичные; 3) вторичные; 4) третичные (пузырчатые фолликулы, граафовы пузырьки, зрелые фолликулы).
Примордиальные фолликулы - самые мелкие, представлены в наибольшем количестве. Они состоят из овоцита 1-го порядка на стадии диплотены, окруженного одним слоем уплощенных фолликулярных клеток.
Первичные фолликулы (folliculus primarius) характеризуются тем, что овоцит 1-го порядка в этом фолликуле растет. При этом он окружен одним-двумя слоями кубических или призматических фолликулярных клеток. Базальная часть этих клеток лежит на базальной мембране. От апикальной и боковой поверхностей фолликулярных эпителио- цитов отходят микроворсинки. Ворсинки апикальной части проникают в цитоплазму овоцита 1-го порядка. Через эти ворсинки в овоцит 1-го порядка поступают питательнее и другие вещества, обеспечивающие его рост и развитие. Вокруг овоцита 1 -го порядка формируется еще одна оболочка (1-й оболочкой является оволемма, или цитолемма), которая называется блестящей зоной (zona pellucida). Она состоит из гликозаминогликанов, мукопротеинов и белков-
стЯ щая зона формируется за счет функциональной деятельности как овоцита, так и фолликулоцитов. В фоллику- Т оных клетках хорошо развит синтетический аппарат, Л котором синтезируются продукты, необходимые для роста В развития овоцита. За счет роста овоцита и увеличения объема и пролиферации фолликулярных клеток первичного. ллИК ула увеличиваются и размеры самого фолликула. Поэтому соединительная ткань, окружающая фолликул, уплотняется, и начинает формироваться соединительнотканная оболочка фолликула.
Вторичные фолликулы (folliculus secundarius) характеризуются тем, что овоцит 1-го порядка прекращает расти. Вокруг этого овоцита располагается множество фолликулярных клеток, образующих несколько слоев, которые в совокупности составляют зернистый слой (stratum granulosum folliculi). Фолликулярные клетки секретируют фолликулярную жидкость, содержащую эстроген - женский половой гормон. Капельки фолликулярной жидкости накапливаются и образуют полость фолликула (cavum folliculi). По мере того как полость наполняется фолликулярной жидкостью (liquor follicularis). увеличиваются ее размеры. При этом часть фолликулярных клеток, прилежащих к овоциту 1-го порядка, оттесняется к одному из полюсов фолликула и представляет собой яйценосный бугорок (cumulus oophorus). От прилежащего к овоциту 1-го порядка слоя фолликулярных клеток отходят отростки, проникающие в овоцит. Этот слой фолликулярных клеток с их отростками называется лучистым венцом (corona radiata). Лучистый венец - это 3-я оболочка овоцита 1 -го порядка.
Фолликулярные клетки зернистого слоя фолликула выполняют функции: барьерную, трофическую, образование фолликулярной жидкости и выработку эстрогенов.
Тека фолликула - это оболочка фолликула, образуемая из с °сдинительной ткани, окружающей вторичный фолликул, и наз Ь1ваемая текой (theca folliculi). Тека состоит из наружной теки (theca externa) и внутренней теки (theca interna). Наружная тека более плотная, внутренняя - рыхлая. Во внутренней Теке п Роходят многочисленные кровеносные сосуды, вокруг к °торых располагаются интерстициальные клетки, которые се кретируют мужской половой гормон - тестостерон. Этот остерон через базальную мембрану поступает в зерни- и слой фолликула, где подвергается ароматизации, пре- РаЩаясь в эстроген.
Вторичный фолликул быстро увеличивается в размера, I за счет пролиферации клеток зернистого слоя и роста полости фолликула.
Третичные фолликулы (folliculus tertiarius) характеризу. ются еще большими размерами и продолжающимся ростов за счет дальнейшего размножения фолликулярных клеток ■ и увеличения объема полости фолликула. Овоцит 1-го поряд.И ка в этом фолликуле окружен 3 оболочками: 1) оволеммой- 2) блестящей зоной; 3) лучистым венцом. В результате про. I должающегося роста третичного фолликула его диаметр д 0 . ■ стигает 2-3 см. При этом яйценосный буг.орок смещается» к периферическому полюсу. Разросшийся третичный фолли-Д кул выпячивает белочную оболочку яичника, и это выпячи-Я вание возвышается над его поверхностью. В конечном итоге происходит разрыв теки фолликула и белочной оболочки яичника, и овоцит выбрасывается в брюшную полость. Этот I процесс называется овуляцией.
После овуляции на месте лопнувшего третичного фолли-Я кула развивается желтое тело. После инволюции желтогоЯ тела на его месте остается белое тело.
Не все вторичные и первичные фолликулы достигают зре-1 лости. Большинство из них погибает и превращается в атре- К тические тела, или фолликулы
Функции яичника. Яичник выполняет 2 функции: 1) гене-1 ративную (овогенез) и 2) эндокринную (секреция половых гормонов).
Генеративная функция (овогенез). Овогенез складывав ется из 3 стадий: 1) размножение; 2) рост; 3) созревание.
Стадия размножения начинается и заканчивается в эмбриональном периоде. Размножение осуществляется за счет митотического деления овогоний.
Стадия роста складывается из малого и большого рос-1 та. Малый рост начинается в эмбриональном периоде- В результате этого роста овоциты 1-го порядка на стадии! лептотены превращаются в овоциты 1-го порядка на стадии диплотены. Малый рост заканчивается в периоде полового созревания. Именно в это время овоциты 1-го порядка на стадии диплотены образуют пул (скопление) овоцитов- Для малого роста не требуется стимуляция фоллитропиноМ гипофиза.
После полового созревания под влиянием фоллитропина гипофиза происходит большой рост овоцитов 1-го порядка- При этом не все овоциты сразу вступают в период больШОГШ
СТ а, а только их сравнительно небольшая часть (3-30). Пе- оЯ большого роста продолжается 12-14 суток. В результате Р ь1Ц ого роста один из фолликулов первым превращается в третичный фолликул, внутри которого происходит 1 -е деление созревания.
Стадия созревания складывается из 2 делений: 1 -го и 2-го делений созревания.
1-е деление созревания осуществляется в полости трехного фолликула. Во время 1-го деления овоцит 1-го по- оЯ дка делится на овоцит 2-го порядка и направительное тельце- В овоцит 2-го порядка входит почти вся цитоплазма с органеллами и включениями, ядро, в составе которого имеется 23 диады (46 монад - хроматид) и все 3 оболочки (ово- лемма, блестящая зона и лучистый венец). В состав редукционного (направительного) тельца входит малая часть цитоплазмы и 46 хроматид. После этого происходит разрыв стенки фолликула и выброс овоцита 2-го порядка в брюшную полость (овуляция), откуда этот овоцит поступает в маточную трубу.
2-е деление созревания наступает после оплодотворения овоцита 2-го порядка в маточной трубе, во время которого он делится на зрелую яйцеклетку и направительное тельце. В состав яйцеклетки входит вся цитоплазма с органеллами и ядро, содержащее 23 хромосомы. В состав направительного тельца входит малая часть цитоплазмы и 23 хромосомы.
Отличия овогенеза от сперматогенеза:
1) при овогенезе стадия размножения начинается и заканчивается в эмбриональном периоде, а при сперматогенезе - после полового созревания;
2) при овогенезе стадия роста начинается в эмбриональном периоде и включает периоды малого и большого роста, а при сперматогенезе стадия роста не разделяется на периоды большого и малого роста и протекает в половозрелом организме;
3) при овогенезе 1 -е деление созревания происходит в зрелом фолликуле яичника, 2-е деле- НИе - в маточной трубе, а при сперматогенезе оба деления с °зревания происходят в извитых семенных канальцах семенника;
4) овогенез включает 3 стадии (отсутствует стадия Формирования), асСперматогенез складывается из 4 ста- и й;
5) в результате овогенеза из одного овоцита 1 -го поряд- Ка образуются 1 зрелая яйцеклетка и 3 направительных Тел ьца (первое направительное тельце может разделиться а 2 новых тельца), а при сперматогенезе из одного сперма- 1-го порядка образуется 4 сперматозоида.
Овуляция. Это выброс овоцита 2-го порядка из третичного фолликула в брюшную полость. Овуляции предшествуй 1 гормональные изменения в организме женщины. За 36 часов до овуляции повышается уровень эстрогенов в крови. Это по принципу обратной отрицательной связи подавляет секре-1 цию фоллитропина гипофизом. После этого начинается интенсивное выделение лютропина передней долей гипофиза. За 12 часов до овуляции содержание лютропина в крови достигает максимального уровня (овуляторная доза). В течение этих 12 часов возникает гиперемия стенки третичного фолликула, затем увеличивается содержание фолликулярной жидкости в полости фолликула, повышается внутрифоллику-1 лярное давление. Это давление воздействует на стенку фолликула, отчего она подвергается отеку, инфильтрируется лейкоцитами и разрыхляется. Повышается активность фермента гиалуронидазы, которая вызывает распад гиалуроновой кислоты, что приводит к дальнейшему разрыхлению и ослаблению стенки третичного фолликула и белочной оболочки яичника. Под влиянием повышенного давления на стенку! фолликула происходит раздражение нервных окончаний,! что рефлекторно вызывает выброс окситоцина, который тоже принимает участие в процессе овуляции. В результа всех этих факторов происходит разрыв стенки фоллику. и белочной оболочки яичника и выброс овоцита 2-го порядка в брюшную полость.
В данной работе предлагаем выделить отличие овогенеза от сперматогенеза, поговорить о самих этих процессах. Конечно же, мы не оставим без внимания и половые клетки, подробно объясним их строение и функции.
Размножение - это основное назначение всех живых существ нашей планеты, именно оно помогает продолжать род, то есть наша планета никогда не опустеет. Наоборот, сейчас число живых существ, особенно это касается людей, растет в Яйцеклетка и сперматозоиды - это женщин и мужчин соответственно. Именно им будет посвящена наша статья. Под гаметогенезом понимается процесс образования половых клеток. Если речь идет о сперматозоидах, то он имеет название сперматогенез, если о яйцеклетках, то овогенез. Все это более подробно вы узнаете далее.
Овогенез и сперматогенез, разница между которыми некритична, очень многими своими чертами похожи, можно назвать одним общим термином - «гаметогенез». Сейчас об этом немного подробнее.
Для начала разберем само понятие, мы можем выделить два слова: "гамета" и "генез", последнее с греческого языка можно перевести так - "происхождение". То есть дословно термин "гаметогенез" обозначает "происхождение гамет". Гаметы - это половые клетки, у мужчин - сперматозоиды, у женщин - яйцеклетки. Сам гаметогенез можно также разделить по половой принадлежности: гаметогенез, происходящий в организме мужчины, имеет название сперматогенез, а в организме женщины - овогенез. Но вот мы подходим к первому отличию этих процессов. Овогенез начинается еще до рождения на свет девочки, а сперматогенез проявляется у мальчиков, которые достигли определенного возраста, как правило, 12-13 лет.
Процесс образования яйцеклеток, то есть овогенез, происходит еще в утробе матери, в то время как половое созревание, а точнее его первый этап, приходится примерно на девять лет. Предлагаем немного подробнее рассмотреть ступени полового созревания девочки:
Как мы уже упоминали ранее, у девочек формируются яйцеклетки еще в утробе матери, у мальчиков происходит все немного иначе. Сперматозоиды начинают свое развитие только при достижении 12-14 лет. Перед этим этапом полового созревания также есть изменения:
При достижении 12-14 лет юноша уже может начинать вести половую жизнь, но стоит родителям его предостеречь, ведь он уже может вызвать нежелательную раннюю беременность своей спутницы. Теперь перейдем непосредственно к мужским и женским половым клеткам, рассмотрим их строение, этапы формирования, сходства и различия.
Начнем с женских половых клеток, характеристика овогенеза будет нами рассмотрена немного позже. Для начала предлагаем рассмотреть строение и функции яйцеклетки.
Яйцеклетка является относительно крупной и неподвижной клеткой, ее размеры достигают 170 мкм, что гораздо больше мужских половых клеток (до 70 мкм). Каждая из них содержит необходимые питательные вещества, там мы увидим:
Клетки могут делиться по количеству желтка:
От ничтожно малого количества до очень большого, соответственно. Если рассматривать женскую яйцеклетку, то ее можно отнести к алецитальному и изолецитальному типу. То есть в ней мало желтка, что можно объяснить тем, что человеческий зародыш быстро переходит к гематотрофному типу питания. Изолецитальный тип означает, что желток распределяется равномерно и ядро оказывается в центре.
Яйцеклетка имеет следующие оболочки:
Все оболочки имеют защитную функцию, не дают проникнуть в яйцеклетку больше чем одному сперматозоиду, нужному для оплодотворения. Все остальные блокируются.
Теперь выделим функции яйцеклетки:
Всем известно, что сперматозоид - это мужская половая клетка, но как она устроена? Предлагаем немного разобрать этот вопрос. Внешний вид гамет вы можете увидеть на фотографии данного раздела. В его строении можно выделить следующие части:
Головка сперматозоида заполнена ядром, именно она несет наследственную информацию. Во время оплодотворения яйцеклетка пропускает именно ее. Пол будущего ребенка зависит именно от сперматозоида. Если он несет Х-хромосому, то будет девочка, если Y, то мальчик.
Шейка представлена в виде небольшого сужения перед средней частью сперматозоида, именно эта часть отвечает за активное движение, иначе оплодотворение было бы невозможно.
Перед тем как мы рассмотрим особенности сперматогенеза и овогенеза, предлагаем выделить основную функцию сперматозоидов - это донесение генетического материала до яйцеклетки.
Начнем с образования женской половой клетки, выделим периоды овогенеза и охарактеризуем каждый из них. Итак, выделяют фазы:
Сейчас мы можем уже назвать первое отличие овогенеза от сперматогенеза: в первом случае идет зарождение женских половых клеток (яйцеклеток), а во втором - мужских (сперматозоидов). Давайте охарактеризуем каждый этап овогенеза.
На стадии размножения имеющиеся в паренхиме первоначальные клетки (зародышевые) делятся митозом. Таким образом, в корковом слое яичников происходит накопление овогоний. Они накапливают:
Сейчас они сильно отличаются от своих предшественников, получившиеся овогонии гораздо крупнее зачатковых, но генетический состав их идентичен. Важно отметить и то, что данный процесс происходит еще до рождения девочки, то есть в утробе матери.
Следующая стадия происходит незадолго до появления девочки на свет. Этот этап принято называть ростом. Сейчас происходит деление митозом, так образуются овоциты первого порядка. По сравнению с овогониями они становятся меньше, но далее быстро увеличиваются в размерах. Сейчас овоциты ждет небольшое затруднение, они оказываются в плену гранулезной оболочки и останавливаются в развитии на стадии примордиального фолликула. Всего таких клеток насчитывается примерно два миллиона, но дальнейшее развитие получат только некоторые из них (примерно 450).
Третья стадия (созревания) наступает незадолго до появления первых месячных девочки. Один из заснувших фолликулов просыпается и продолжает свое развитие, которое остановилось примерно 12-13 лет назад.
Мы уже выделили одно отличие овогенеза от сперматогенеза (развиваются различные половые клетки), из прочитанного можно также выделить и то, что овогенез начинается еще до рождения девочки, а вот процесс сперматогенеза - при достижении 12-14 лет. Мы уже выделили два отличия, далее мы еще раз это обозначим для закрепления знаний.
Стадии сперматогенеза также немного отличаются от стадий овогенеза (наличием еще одного этапа). Выделяют следующие ступени сперматогенеза:
Здесь же мы и видим сходство данных процессов, первые три этапа одинаковые, только на стадии созревания овогенез заканчивается, а сперматогенез продолжается, начинается ступень формирования.
Вы практически закончили чтение данной статьи, попробуйте сами - назовите отличия сперматогенеза и овогенеза. Теперь проверьте, как вы справились с заданием.
Первое отличие овогенеза от сперматогенеза - это разное время старта процесса. У девочек процесс гаметогенеза начинается во время внутриутробного развития, у мальчиков - в 12-14 лет.
Второе отличие - в процессе овогенеза развиваются яйцеклетки, а сперматогенеза - сперматозоиды.
Третье отличие - продолжительность жизни половых клеток. Сперматозоид живет от ста до ста десяти суток (если учитывать весь процесс сперматогенеза, примерно 74 дня), женская половая клетка - это результат долгого ожидания в яичнике (от 12 до 40 лет).
Четвертое отличие - количество. За всю жизнь мужчины на свет выходят многие сотни миллиардов сперматозоидов, а полностью все стадии овогенеза проходят примерно 450 яйцеклеток.
Мы в ходе написания статьи выделили и сходства, и отличия сперматогенеза и овогенеза. Сейчас еще раз обобщим, обозначим в виде списка сходства данных процессов.
1. Половое размножение многоклеточных. 3
2. Гаметогенез. 4
2.1 Сперматогенез. 4
2.2 Овогенез. 5
2.3 Мейоз. 6
Список использованной литературы.. 12
Огромное влияние на жизнь человечества в наши дни оказывают генетика и связанные с ней исследования физиологических особенностей размножения человека.
Современные люди часто не помнят или забывают о прошлом и считают, что интерес к генетике и связанным с ней вопросам возник недавно. Но можно утверждать, что интерес к вопросам размножения столь же древен, как и наш собственный биологический вид.
Размножение - основное проявление жизнедеятельности для любого вида, даже если его представители этого и не осознают.
Мендель открыл основные законы наследственности приблизительно в то же время, когда другие биологи принялись изучать строение клетки. Поэтому когда законы генетики открыли заново в 1900-х годах, ученые уже смогли понять, что так называемые факторы должны соответствовать наблюдаемым в реальности структурам - хромосомам. Отождествление абстрактных понятий и реальных структур - крупнейшее достижение генетики на ранней стадии ее развития, и оно было сделано в основном благодаря исследованию природы пола.
Развитие гамет у многоклеточных животных происходит в половых железах - гонадах (греч. gone - семя). Различают два типа половых клеток: мужские (сперматозоиды) и женские (яйцеклетки). Сперматозоиды развиваются в семенниках, яйцеклетки в яичниках.
Процесс формирования половых клеток (гамет) известен под общим названием гаметогенеза. Он характеризуется рядом весьма важных биологических процессов и протекает несколько по-разному при созревании сперматозоидов (сперматогенез) и яйцеклеток (овогенез).
Семенник состоит из многочисленных канальцев. На поперечном разрезе через каналец видно, что его стенка имеет несколько слоев клеток. Они представляют собой последовательные стадии развития сперматозоидов.
Наружный слой составляют сперматогонии - клетки округлой формы; у них относительно большое ядро и значительное количество цитоплазмы. В период эмбрионального развития и после рождения до полового созревания сперматогонии делятся путем митоза, благодаря чему увеличивается число этих клеток и семенник. Период интенсивного деления сперматогоний называют периодом размножения. После наступления половой зрелости часть сперматогониев также продолжает делиться митотически и образовывать такие же клетки, но некоторые из сперматогониев перемещаются в следующую зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Здесь происходит значительное возрастание размеров клеток за счет увеличения количества цитоплазмы. В этой стадии они называются сперматоцидами первого порядка.
Третий период развития мужских гамет называется периодом созревания. В этот период происходят два быстро наступающих одно вслед за другим деления. Из каждого сперматоцида первого порядка сначала образуются два сперматоцида второго порядка, а затем четыре сперматиды, имеющие овальную форму и значительно меньшие размеры. Деление клеток во время периода созревания сопровождается перестройкой хромосомного аппарата (происходит мейоз). Сперматиды перемещаются в зону, ближайшую к просвету канальцев, где из них формируются сперматозоиды.
У большинства диких животных сперматогенез происходит лишь в определенные периоды года. В промежутках между ними в канальцах семенников содержатся лишь сперматогонии. Но у человека и большинства домашних животных сперматогенез происходит в течение всего года.
Фазы овогенеза сопоставимы с таковыми при сперматогенезе. В этом процессе также имеется период размножения, когда интенсивно делятся овогонии - мелкие клетки с относительно крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы. У млекопитающих и человека этот период заканчивается еще до рождения. Сформировавшиеся к этому времени овоциты первого порядка сохраняются далее без изменений многие годы. С наступлением половой зрелости периодически отдельные овоциты вступают в период роста. Овоциты увеличиваются, в них накапливаются желток, жир, пигменты. В цитоплазме клетки в ее органоидах и мембранах происходят сложные морфологические биохимические преобразования. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, обеспечивающими его питание.
Далее наступает период созревания, в процессе которого происходят два последовательных деления, связанных с преобразованием хромосомного аппарата (мейоз). Кроме того, эти деления сопровождаются неравномерным разделением цитоплазмы между дочерними клетками. При делении овоцита первого порядка образуется одна крупная клетка - овоцит второго порядка, содержащая почти всю цитоплазму, и маленькая клетка, получившая название полярного, или редукционного тельца.
При втором делении созревания цитоплазма снова распределяется неравномерно. Образуется одна крупная овотида и второе редукционное тельце. В это время первое редукционное тельце также может разделиться на две клетки. Таким образом, из одного овоцита первого порядка образуются одна овотида и три редукционных тельца.
Далее из овотиды формируется яйцо, а редукционные тельца рассасываются или сохраняются на поверхности яйца, но не принимают участия в дальнейшем развитии. Неравномерное распределение цитоплазмы обеспечивает яйцу получение значительного количества цитоплазмы и питательных веществ, которые потребуются в будущем для развития зародыша.
У млекопитающих и человека периоды размножения и роста яйцевых клеток проходят в фолликулах. Фолликул заполнен жидкостью, внутри него находится яйцеклетка. Во время овуляции стенка фолликула лопается, яйцеклетка попадает в брюшную полость, а затем, как правило, в яйцеводы (маточные трубы). Период созревания яйцевых клеток протекает в трубах, здесь же происходит оплодотворение.
У многих животных овогенез и созревание яиц совершаются лишь в определенные сезоны года. У женщин обычно ежемесячно созревает одно яйцо, а за весь период половой зрелости около 400 яиц.
В ядрах незрелых половых клеток также, как и ядрах соматических клеток, все хромосомы парные, набор хромосом двойной (2 n), диплоидный. В процессе созревания половых клеток происходит редукционное деление (мейоз), при котором число хромосом уменьшается, становится одинарным (n), гаплоидным. Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение) происходит во время гаметогенеза. Этот процесс совершается во время двух следующих одно за другим делений периода созревания, называемых соответственно первым и вторым мейотическим делением. Каждое из этих делений имеет фазы, аналогичные митозу.
Схематично эти фазы можно изобразить так:
Интерфаза I
Профаза I
Мейоз Деление первое Прометофаза I
Метафаза I
Анафаза I
Телофаза I
Интерфаза II - ин - Профаза II
терокинез Метафаза II
Деление второе Анафаза II
Телофаза II
В интерфазе I (по-видимому, еще в период роста) происходит удвоение количества хромосомного материала путем редупликации молекул ДНК.
Из всех фаз наиболее продолжительна и сложна по протекающим в ней процессам профаза I. В ней различают 5 последовательных стадий. Лептонема - стадия длинных, тонких, слабо спирализованных хромосом, на которых видны утолщения - хромомеры. Зигонема - стадия попарного соединения гомологичных хромосом, при котором хромомеры одной гомологичной хромосомы точно прикладываются к соответствующим хромомерам другой (это явление называется конъюгацией, или синапсисом). Пахинема - стадия толстых нитей. Гомологичные хромосомы соединены в пары - биваленты. Число бивалентов соответствует гаплоидному набору хромосом. На этой стадии каждая из хромосом, входящих в бивалент, состоит уже из двух хроматид, поэтому каждый бивалент включает в себя четыре хроматиды. В это время конъюгирующие хромосомы переплетаются, что приводит к обмену участками хромосом (происходит так называемый перекрест, или кроссинговер). Диплонема - стадия, когда гомологичные хромосомы начинают отталкиваться друг от друга, но в ряде участков, где происходит кроссинговер, они продолжают быть еще связанными. Диакинез - стадия, на которой отталкивание гомологичных хромосом продолжается, но они еще остаются соединенными в биваленты своими концами, образуя характерные фигуры - кольца и кресты. На этой стадии хромосомы максимально спирализованы, укорочены и утолщены. Непосредственно после диакинеза ядерная оболочка растворяется.
В прометафазе I спирализация хромосом достигает наибольшей степени. Они перемещаются в области экватора.
В метафазе I биваленты располагаются по экватору, так что центромеры гомологичных хромосом обращены к противоположным полюсам и отталкиваются друг от друга.
В анафазе Iначинают расходиться к полюсам не хроматиды, а целые гомологичные хромосомы каждой пары, так как в отличие от митоза центромера не делится и хроматиды не разъединяются. Этим первое мейотическое деление принципиально отличается от митоза. Деление заканчивается телофазой I.
Таким образом, во время первого мейотического деления происходит расхождение гомологичных хромосом. В каждой дочерней клетке уже содержится гаплоидное число хромосом, но содержание ДНК еще равно диплоидному их набору. Вслед за короткой интерфазой, во время которой синтеза ДНК не происходит, клетки вступают во второе мейотическое деление.
Профаза II продолжается недолго. Во время метафазы II хромосомы выстраиваются по экватору, центромеры делятся. В анафазе II сестринские хроматиды направляются к противоположным полюсам. Деление заканчивается телофазой II. После этого деления хроматиды, попавшие в ядра дочерних клеток, называются хромосомами.
Размножение или воспроизведение потомства на свет - это одно из самых важных предназначений всех живых существ нашей планеты. Генетический материал передается от родителей к потомству, что позволяет довольно продолжительное время не прерывать свой род. Сегодня мы подробнее поговорим о продолжении рода человека. Рассмотрим такие понятия, как сперматогенез и овогенез. С чего начинается процесс размножения? Конечно, с проникновения мужской клетки в женскую. Откуда они берутся? Нас интересует процесс гаметогенеза. Овогенез - это последовательный процесс образования женской половой клетки. Сперматогенез - образование мужской Мы сегодня разберем, в чем сходство, а в чем различия данных процессов.
Мы уже упоминали о том, что овогенез - это процесс воспроизводства женской половой клетки, которая имеет название «яйцеклетка». Предлагаем немного поговорить о том, зачем она нужна и какую функцию выполняет. Кратко рассмотрим строение яйцеклетки.
Как уже упоминалось ранее, яйцеклетка - это половая клетка, имеющая округлую форму. Она обязательно содержит все необходимые питательные вещества, ведь ее основная функция заключается в обеспечении развития организма с момента оплодотворения. Как и любая другая клетка, яйцеклетка в самом центре содержит ядро. Вокруг ядра с гаплоидным набором хромосом находится цитоплазма. У яйцеклетки есть и верхний защитный слой - лучистый венец. Такое название эта оболочка получила из-за того, что она состоит из большого количества маленьких ворсинок.
Возле ядра в результате мейоза образуется еще одно небольшое тело, это образование представляет собой клеточку совсем крошечных размеров. Всего у новорожденной девочки в запасе имеется примерно миллион яйцеклеток. Но со временем много из них погибает. До момента полового созревания их остается всего порядка 300 тысяч, а овуляцию проходят примерно 400 из них. Куда же деваются все остальные? Они просто погибают, так и не успев дозреть.
Предлагаем обсудить сам процесс под названием «овогенез». Это и есть созревание тех самых женских половых клеток. Приступим прямо сейчас.
Овогенез - это формирование женских половых клеток. Сразу стоит уточнить, что у млекопитающих он начинается еще до рождения на свет, то есть внутриутробно. Перед тем как мы перечислим и охарактеризуем все стадии овогенеза, выделим основное назначение данного процесса. Итак, функции:
Можем сразу отметить и то, что процесс овогенеза не сильно отличается от сперматогенеза, вы это и сами заметите далее.
Итак, стадии овогенеза выделяют следующие:
Самый первый этап происходит еще в утробе матери. Девочка имеет уже большое количество первичных половых клеток, которые на данном этапе можно назвать: зачатки или зародыши. Эти будущие яйцеклетки очень активно делятся, так происходит накопление овогоний. Скапливаются они в корковом слое. Именно овогонии накапливают все нужные питательные вещества, а именно:
Чем же отличаются овогонии от зародышевых клеток? Они по размеру становятся крупнее. Их сходство заключается в том, что генетический состав одинаков.
Если кратко рассмотреть вторую фазу, то мы увидим, что она происходит также до рождения девочки. Сейчас из овогоний образуются овоциты первого порядка. Размер при делении значительно уменьшается, но овоциты быстро набирают свою массу. Далее будущие яйцеклетки ждет долгая консервация в виде профазных овоцитов. Сейчас их примерно два миллиона, а дальнейшее развитие получат только порядка 400 овоцитов.
Последний этап происходит спустя большое количество времени (примерно 11-12 лет, а бывает и больше). На этой фазе внезапно начинает свое дальнейшее развитие один из законсервированных овоцитов. Результатом будет приход месячных.
Мы узнали, что в овогенезе образуется женская половая клетка под названием яйцеклетка. Теперь переходим к сперматогенезу и мужской половой клетке. Итак, для продолжения человеческого рода нужна пара яйцеклетке, которая способна ее оплодотворить. Сперматозоид - это и есть та необходимая половинка.
В мужском организме сперматозоидов может быть много миллионов, в отличие от яйцеклеток в женском организме. Они состоят:
Когда сперматозоид достиг яйцеклетки, то хвост, нужный для передвижения, отпадает. Дальше женская половая клетка пропускает в себя только головку сперматозоида, так как она несет генетический материал. Как известно, оболочка яйцеклетки довольно прочная, поэтому на головке сперматозоида есть акросома. Она содержит специальное вещество, которое способно растворить оболочку. Размер одной мужской половой клетки составляет всего 0,05 миллиметра, поэтому для того чтобы ее увидеть, нужен мощный микроскоп.
Сперматогенез и овогенез - это довольно похожие процессы. В первом выделяются следующие этапы:
На этапе размножения образуется более тысячи сперматогоний путем деления каждого около десяти раз. Во время деления они поглощают питательные вещества.
В процессе роста они сильно увеличиваются в размерах. Именно на этапе роста происходит перевоплощение сперматогоний в сперматоцитов первого порядка.
На этапе созревания происходит 2 деления:
Во время формирования сперматиды вступают в связь с отростками клетки, и образуются спермии. Когда они заканчивают свое формирование, то обретают подвижность.
Стоит сразу отметить первое сходство овогенеза и сперматогенеза - оба процесса нужны для образования, созревания и роста половых клеток, мужских или женских. Хоть в процессах есть много сходств, но можно выявить и некоторые отличия.
Еще одна общая черта заключается в почти одинаковых стадиях протекания процесса (у сперматогенеза на один этап больше). Общие же этапы:
Особенности данных стадий мы подробно рассмотрели выше. Приступим к различиям.
Начнем с того, что при овогенезе и сперматогенезе мы имеем разный результат, овогенезу соответствует такой итог, как образование женской половой клетки, а сперматогенезу - мужской. Как вы уже успели заметить, в процессе образования сперматозоидов на один этап больше, нежели при образовании яйцеклетки. Первые проходят еще и стадию формирования, в то время как овогенез в данном этапе не нуждается.
Процесс овогенеза начинается у девочек еще в утробе матери, а сперматогенез начинается у мальчиков, достигших 12 лет. Это еще одно отличие.
Последнее отличие заключается в большем количестве мужских половых клеток по сравнению с женскими. Это можно объяснить так: до яйцеклетки добирается всего один сперматозоид из порядка 200 миллионов.
Сперматогенез и овогенез являются базовыми функциями человека, без которых невозможно зачатие новой жизни. Оба понятия можно объединить в одно – гаметогенез, который представляет собой процесс производства и созревания половых клеток в организме.
Сперматогенез (выработка сперматозоидов) происходит в яичках мужчин, овогенез (вызревание яйцеклеток) – в яичниках у женщин. Для обоих полов природой заложена функция воспроизводства, тактика гаметогенеза на некоторых этапах схожа, но развитие клеток происходит по-разному.
Гаметы представляют собой базисные репродуктивные клетки с набором хромосом. Схема их образования в мужском и женском организме включает три основных стадии:
Каждая фаза у обоих полов имеет свои сходства и различия. Процесс размножения начинается с деления первичных клеток: сперматогонии у мужчин, оогонии у женщин. Мужской организм вырабатывает половые клетки непрерывно− с момента начала развития плода до глубокой старости, а в женском они закладываются в период внутриутробного развития (со 2 по 5 месяц развития эмбриона), количество фиксируется в конце фазы продуцирования. В этом первое отличие овогенеза от сперматогенеза. Сходством является образование предшественников половых клеток (гоноцитов) в эмбриональном периоде и их миграция по местам будущего продуцирования половых клеток. И у мужчин, и у женщин именно гоноциты являются базой для зарождения гамет.
Сперматогенез и овогенез имеют сходство и на стадии роста клеток: женские овогонии и мужские сперматогонии трансформируются в овоциты и сперматоциты 1-го порядка. Овоциты существенно больше по размеру, чем мужские клетки, поскольку в них происходит накопление питательных веществ. В процессе деления определяющие пол будущего ребенка хромосомы расходятся по разным сперматидам (гетерогаметность), а женская клетка содержит хромосомный набор только одного вида (гомогаметность). Внутриклеточный материал в овоците распределяется неравномерно в отличие от плазмы в сперматогониях.
Схема образования гамет в мужском и женском организме включает три основных стадии
Стадия созревания включает две фазы мейоза, в ходе которых образуются более высокоразвитые клетки – овоциты и сперматоциты 2-го порядка, а из них – сперматиды и яйцеклетки. Отличия овогенеза от сперматогенеза в фазе созревания состоит в том, что один сперматоцит образует сразу 4 сперматиды, а из овоцита получается только одна яйцеклетка и три сопутствующих тельца, также называемых полярными или редукционными. Эта особенность связана с биологическим назначением женской половой клетки – обеспечение питанием будущего организма, который в ней зародится. Задачей мужских половых клеток является высокая подвижность и оплодотворяющая способность. Это необходимо, чтобы доставить генетический материал в яйцеклетку.
Особенности сперматогенеза и овогенеза определяются различиями в локализации гамет во время развития. Все стадии деления мужских половых клеток протекают в извитых семенных канальцах, расположенных в яичках. Постепенно сформированные сперматозоиды продвигаются к выходу и депонируются в придатке яичка, где становятся подвижными, проходят фазу дозревания.
В женском организме половая клетка меняет локации:
В сперматогенезе присутствует стадия формирования, которой нет в овогенезе. Именно в это время сперматида становится сперматозоидом. Процесс начинается в пубертатный период.
Сперматогонии превращаются в полноценные мужские половые клетки примерно за 74 дня, которые составляют цикл сперматогенеза. Овуляторный цикл более сложен.
При гаметогенезе сперматогенез и овогенез преследуют разные цели: для мужской репродуктивной системы важно произвести как можно больше равноценных по качеству сперматозоидов, а для женской – образование зрелой яйцеклетки.
Различия сперматогенеза и овогенеза прослеживаются до последней стадии цикла – выход половых клеток с целью оплодотворения. У мужчин процесс происходит каждый раз, когда достигается оргазм при половой стимуляции. Сперматозоиды в составе семенной жидкости проходят по семявыводящим путям, обогащая состав своей питательной среды продуктами секреции различных желез (простаты, куперовых желез, семенных пузырьков).
У женщин процесс выхода созревшей яйцеклетки называется овуляцией и не зависит от внешних факторов. Репродуктивная система запрограммирована на определенные циклы, в ходе которых на некоторое время изменяется гормональный фон, провоцирующий высвобождение яйцеклетки (овоцит 2-го порядка) из фолликула. Если оплодотворение не происходит, яйцеклетка погибает.
Сравнение овогенеза и сперматогенеза отражает таблица:
| Характеристики | Овогенез | Сперматогенез |
| Период размножения | Только в эмбриональный период | На протяжении всего жизненного цикла |
| Количество | Из одного ооцита – одна яйцеклетка | Из одного сперматоцита – четыре сперматозоида |
| Продолжительность | Процесс (мейоз) происходит блоками протяженностью в 21-35 дней, может прерваться на месяц | Непрерывный процесс мейоза |
| Преобразование | В период роста до мейотического деления | В период формирования после мейотического деления |
| Питательные вещества | Накапливаются | Не накапливаются |
| Тип клеток | Индивидуальные | Структура клеток (синцитиальный клон) |
Сравнительная характеристика показывает, что развитие женской клетки (процесс оогенеза) проходит более сложный путь, покрываясь на каждом этапе оболочками, впоследствии образующими фолликул (достигает примерно 1 см в диаметре). Поэтому ооцитов вырабатывается существенно меньше: всего 500 за всю жизнь против 30 млн ежедневно продуцируемых мужскими яичками сперматозоидов. Это обусловлено тем фактом, что период размножения женских половых клеток заканчивается после появления девочки на свет. Все клетки, которые организмом продуцированы за это время, составляют овариальный резерв. Ежемесячно с периода полового созревания женщина теряет по одной яйцеклетке. Причем много овоцитов гибнет в ходе апоптоза, то есть часть резерва уходит впустую. Отличие от сперматогенеза овогенеза также в том, что часть сперматозоидов тоже погибает, но это число компенсируется.
Нередко причиной бесплодия становится истощение яичников к 35-40 годам
Яичники работают практически непрерывно и останавливаются только на периоды беременности и лактации. В современном мире «холостых» циклов у женщин гораздо больше, чем беременностей. Нередко причиной бесплодия становится истощение яичников к 35-40 годам. Когда пара решила, наконец, завести детей, выясняется, что запас яйцеклеток уже почти исчерпан. При достижении критического объема наступает менопауза, когда шансы на зачатие крайне низки.
Природа даровала яйцеклеткам более надежную защиту от внешних воздействий, нежели мужчинам, сперматогенез которых реагирует практически на любые факторы – алкоголь, перегревание, стресс, курение, физическая перегрузка. Качество каждой порции спермы может отличаться от предыдущей. Процесс сперматогенеза непрерывен и гораздо короче, чем овогенез, поэтому если мужчина планирует зачать ребенка, то у него есть возможность изменить показатели спермограммы:
В большинстве случаев именно низкие характеристики спермограммы являются причиной бесплодия. В отличие от сперматогенеза овогенез не дает женщинам возможности оказывать влияние на качество и количество своих половых клеток. Но большую роль играет образ жизни во время беременности, поскольку яйцеклетка в процессе своего деления и образования эмбриона становится уязвима.
Знание особенностей сперматогенеза и овогенеза поможет правильно оценить шансы на зачатие здорового ребенка. Спланировать свою жизнь заранее невозможно. Многие учатся, работают, дожидаясь подходящего момента для зачатия ребенка. Для мужчин временной фактор не так актуален, как для женщин, но со временем количество клеток Лейдига уменьшается, возникают проблемы с простатой. Все это становится причиной бесплодия, которое во многих случаях можно предупредить.
Уже много средств перепробовано и ничего не помогало? Эти симптомы знакомы вам не понаслышке:
Единственный путь операция? Подождите, и не действуйте радикальными методами. Потенцию повысить ВОЗМОЖНО! Перейдите по ссылке и узнайте, как специалисты рекомендуют лечить...
