Ljudske gamete. Formiranje gameta

Predavanje br. 10.

Tema: Reprodukcija je univerzalno svojstvo živih bića.

Pregled predavanja

1. Reprodukcija kao univerzalno svojstvo živih bića.

2. Oblici razmnožavanja organizama.

3. Evolucija seksualnog procesa.

4. Gametogeneza. Struktura zametnih ćelija.

5. Oplodnja. Gnojidba.

6. Osobine ljudske reprodukcije.

Reprodukcija- jedno od glavnih univerzalnih svojstava živih bića, koje osigurava reprodukciju vlastite vrste, koja se temelji na prijenosu genetskih informacija s generacije na generaciju. Reprodukcija na molekularnom nivou– je replikacija (samoumnožavanje) DNK, na subcelularnom nivou– udvostručavanje nekih organela, na celularnoj– amitoza, mitoza (podjela ćelije). Podjela ćelija je osnova reprodukcija organizama.

Oblici razmnožavanja organizama

Aseksualna reprodukcija

Vegetativna sporulacija

(dijelovi tijela) (specijalne ćelije - spore)

kod jednoćelijskih organizama u višećelijskih organizama

u biljkama kod životinja

Vegetativna reprodukcija jednoćelijskih organizama:

A) bisekcija– jezgro se mitotički dijeli, zatim se citoplazma sužavanjem dijeli na dva dijela; uzdužna podjela - kod euglene, poprečna - kod trepavica;

b) shizogonija– višestruka podjela – jezgro se dijeli na više dijelova, zatim citoplazma (u malarijskom plazmodijumu);

V) pupljenje– na matičnoj ćeliji nastaje izbočina sa jezgrom (pupoljak); pupoljak raste i odvaja se od majke (kod gljivica kvasca i trepavica koje sišu).

Vegetativna reprodukcija kod višećelijskih organizama:

A. U biljkama– vegetativni organi: korijenje, stabljika, lišće.

B. Kod životinja:

a) pupanje (kod hidre);

b) fragmentacija - podjela tijela suženjima na više dijelova (cilijasti i prstenasti crvi);

c) poliembrionija – podjela embriona na nekoliko dijelova, od kojih svaki čini cijeli organizam (meću).

Sporulacija: posebno formirane ćelije - spore - stvaraju novi organizam (kod algi, gljiva, mahovina, mahovina, preslice i paprati). Kod biljaka se spore formiraju u posebnim organima zvanim sporangije.

Seksualno razmnožavanje sa oplodnjom bez oplodnje (gametska kopulacija) (partenogeneza) androgeneza ginogeneza

Osnova polne reprodukcije je seksualni proces. Može ići kao konjugacija(razmjena genetskih informacija između dvije ćelije) ili kako kopulacija– kombinovanje genetskih informacija dve ćelije. Konjugacija je karakteristična za cilijate i bakterije. Tokom konjugacije, cilijati su povezani citoplazmatskim mostom i razmjenjuju dijelove mikronukleusa. Nakon toga se raspršuju i razmnožavaju aseksualno.

U određenom periodu životnog ciklusa, jedinke protisti obavljaju funkciju gameta. Spajaju se (dolazi do kopulacije), a zatim se razmnožavaju diobom. Ako dođe do fuzije ćelija jednake veličine i pokretljivosti, proces se naziva izogamija(primjer: testate amebe). Proces se zove anisogamija, ako je jedna ćelija veća i nepokretna, druga je manja i pokretnija (primjer: malarijski plazmodijum).

Kopulacija tokom seksualnog razmnožavanja višećelijskih organizama naziva se gametic. U gonadama (spolne žlijezde) formiraju se posebne ćelije koje se nazivaju gamete. Ženske gamete se proizvode u jajnicima, a muške u testisima.

Ovules imaju okrugli ili blago ovalni oblik. Njihove veličine kreću se od 60 mikrona do nekoliko centimetara u prečniku. Oni su nepomični. Jaja sadrže organele i zalihe hranljivih materija (žumance). Njihova citoplazma je specifična za vrstu. Jaja su prekrivena raznim membranama, a kod sisara su prekrivena i folikularnim epitelnim ćelijama.

Sperma sastoji se od glave, vrata i repa. Pokretno Ima male dimenzije (40-500 mikrona). Veličina ljudske sperme je 52-70 mikrona. Ali kraj glave je lociran akrozom- modifikovani Golgijev kompleks. Osigurava prodiranje sperme u jaje. Glavni dio glave zauzima jezgro, okruženo tankim slojem citoplazme. Vrat sadrži centrosom i spiralni filament koji se sastoji od mitohondrija. Oni proizvode energiju za pomicanje repa

Proces formiranja gameta naziva se gametogeneza: ovogeneza– formiranje jaja, spermatogeneza– formiranje sperme.

Tokom gametogeneze, haploidne gamete nastaju iz diploidnih somatskih ćelija gonada.

Osobine gametogeneze kod ljudi

1. Mitotička podjela oogonije završava se prije rođenja organizma. Mitoza spermatogonije počinje u pubertetu.

2. Tokom oogeneze zona rasta je značajno izražena, a tokom spermatogeneze zona rasta gotovo da nije izražena.

3. Tokom oogeneze, prva mejotička podjela se zaustavlja u fazi profazne dijakineze prije puberteta. Druga mejotička podjela

zaustavlja se u fazi metafaze i završava nakon oplodnje.

4. Tokom oogeneze, zona formiranja nije izražena, a tokom spermatogeneze zona formiranja je značajno izražena.

Rođena djevojčica ima oko 30.000 oocita u jajnicima; 300-600 dostiže zrelost (oko 13 ćelija godišnje). Tokom perioda seksualnog života, muško tijelo proizvodi do 500 milijardi spermatozoida (nekoliko milijardi po jednoj oociti drugog reda).

Trenutno se posljednje faze oogeneze reproduciraju izvan tijela i omogućavaju "začeće" in vitro. U fazi 8-16 blastomera, embrion se prenosi u matericu žene primateljice.

Kod nižih životinja zametne ćelije se proizvode tokom celog života, kod viših životinja - tokom perioda seksualne aktivnosti.

Glavna prednost seksualne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom je povećanje genetske raznolikosti vrsta i populacija.

Razlike u oblicima reprodukcije

Prema prisutnosti i funkcioniranju spolnih žlijezda u tijelu

razlikovati hermafroditizam i dvodomnost.

Hermafrodit- organizam koji ima muške i ženske spolne žlijezde koje formiraju polne ćelije u jednoj jedinki. Takav hermafroditizam javlja se kod pljosnatih crva i anelida. Ovo - pravi hermafroditizam. Raznolikost toga može biti hermafroditizam mekušaca, čija spolna žlijezda, ovisno o dobi i životnim uvjetima, povremeno proizvodi muške ili ženske gamete. Kada lažni hermafroditizam kod jedne individue se razvijaju spoljašnji genitalije i sekundarne karakteristike oba pola, a razvijaju se i gonade jednog pola (muškog ili ženskog). Osoba može imati znakove lažnog hermafroditizma.

Dvodomni organizmi imaju ženske ili muške spolne žlijezde. Njihovi genitalni organi se formiraju tokom embriogeneze. Mužjake i ženke karakteriziraju znaci polnog dimorfizma: razlike u veličini tijela, boji, strukturi, glasovnim karakteristikama, ponašanju i drugim karakteristikama. Znakovi seksualnog dimorfizma kod ljudi su: karakteristike mišićno-koštanog sistema; raspodjela potkožne masti; stepen razvoja kose; tembar glasa; karakteristike nervnog sistema i ponašanja itd. Brojni procesi koji obezbeđuju susret ženskih i muških polnih ćelija nazivaju se inseminacija. Kod većine vodenih životinja vanjska oplodnja: gamete se oslobađaju u vanjsko okruženje, a njihova fuzija se događa u vodi. At unutrašnja oplodnja(kod kopnenih životinja) muške gamete se unose u ženski reproduktivni trakt tokom seksualnog odnosa. Nakon procesa oplodnje slijedi proces oplodnje - spajanje gameta u zigotu. Sastanak polnih ćelija obezbeđuje:

Različiti naboji gameta;

Kretanje sperme i kontrakcija zidova ženskih genitalija

Oslobađanje posebnih hemikalija iz jajeta - gamons, na koju spermatozoidi pokazuju pozitivnu hemotaksiju.

Tokom procesa oplodnje razlikuju se vanjske i unutrašnje faze. Vanjska faza oplodnje je aktivacija jajne stanice i prodiranje sperme u nju. Postoji rupa u membrani nekih jaja - micropyle kroz koje sperma ulazi u jajnu stanicu. U većini slučajeva, njegov prodor u jaje se događa uz pomoć akrozomska reakcija. U kontaktu sa jajetom, membrana akrozoma se uništava i enzim se oslobađa hijaluronidaza. Otapa membranu jajeta, akrozomski filament se oslobađa iz akrozoma i prodire kroz membrane jajeta i spaja se s membranom jajeta. U ovoj oblasti jajeta, senzorni tuberkul, koji hvata i uvodi glavu, centriol i mitohondrije spermatozoida u citoplazmu jajne ćelije. Jaje može sadržavati jednu spermu (kod sisara) i proces se zove monospermija. Ako uđe više spermatozoida (u insekte, ribe, ptice), proces se naziva polispermija. Aktivacija jajeta uključuje složene strukturne i fizičko-hemijske promjene: restrukturiranje citoplazme, promjene propusnosti membrane i metabolizma. Nakon prodiranja spermatozoida, na površini jajne ćelije formira se oplona za oplodnju i drugi spermatozoidi ne mogu ući. Time se završava vanjska faza oplodnje.

Drugi važan proces povezan je sa unutrašnjom fazom oplodnje - sinkariogamija– spajanje haploidnih jezgara gameta i formiranje jezgra diploidnog zigota. Koloidna svojstva citoplazme jajeta se mijenjaju, a njen viskozitet se povećava. Muški pronukleus(jezgro sperme) nabubri do veličine ženskog pronukleusa (jezgra jajeta), rotira se za 180° i pomiče se naprijed sa centrosomom u stranu ženski pronukleus. Pronukleusi se sastaju i dolazi do njihove fuzije. Diploidni set hromozoma se obnavlja i formira se zigota. Fuzija gameta kod ljudi se dešava u gornjoj trećini jajovoda.

Poseban oblik seksualne reprodukcije je partenogeneza i njene varijante: ginogeneza i androgeneza - razvoj organizama iz neoplođenih jaja.

partenogeneza (grč.) partenos– djevica, genos- rođenje) opisao je sredinom 18. stoljeća švicarski prirodnjak C. Bonnet. Prirodna partenogeneza nalazi se u nižim rakovima, pčelama, leptirima i kamenim gušterima. Jezgra somatskih ćelija takvih osoba će biti haploidna. Diploidni set se ponekad obnavlja kada se jezgro jajne ćelije spoji s jezgrom tijela vodiča. Godine 1886. A.A. Tikhomirov je opisao umjetna partenogeneza. On je izazvao drobljenje neoplođenih jaja svilene bube, djelujući na njih fizički

ili hemijskih iritansa. B.L. Astaurov je razvio industrijsku metodu za dobijanje partenogenetičkog potomstva od svilene bube.

Ginogeneza(grčki ginek– žena) – razvoj organizma odvija se na osnovu informacija iz ženskog pronukleusa. Sperma je aktivator razvoja. Jedro sperme ne učestvuje u oplodnji. Ako uđe u jaje, ono se uništava. Ginogeneza se javlja kod nekih vrsta riba (na primjer, tolstolovog karasa). Njihovo potomstvo se sastoji samo od ženki.

Androgeneza- (grčki) andros- covjece, geneza– rođenje) – do razvoja embrija dolazi zahvaljujući jezgri jedne ili dvije muške gamete koje su sa uništenim jezgrom prodrle u jaje. Takve osobe su dobivene od svilenih buba i nekih osa. Svi su imali samo očinske karakteristike.

Gameta: zametna ćelija (spermatozoid ili jaje) koja sadrži haploidni set hromozoma, odnosno ima jednu kopiju svakog hromozoma.

Uz seksualni način razmnožavanja, potomci u pravilu imaju dva roditelja. Svaki roditelj proizvodi polne ćelije. Polne ćelije, ili gamete, imaju polovičan ili haploidni skup hromozoma i nastaju kao rezultat mejoze. Dakle, gameta (od grčkog gamete - žena, gamete - muž) je zrela reproduktivna ćelija koja sadrži haploidni skup hromozoma i sposobna da se spoji sa sličnom ćelijom suprotnog pola da formira zigotu, a broj hromozoma postaje diploidni. U diploidnom skupu, svaki hromozom ima upareni (homologni) hromozom. Jedan od homolognih hromozoma potiče od oca, drugi od majke.Ženska gameta se zove jaje, muška - spermatozoid. Proces formiranja gameta ima zajednički naziv - gametogeneza.

U embrionima svih kralježnjaka, u ranoj fazi razvoja, izoluju se određene ćelije kao prethodnici budućih gameta. Takve primarne zametne stanice migriraju u gonade u razvoju (jajnici kod žena, testisi kod muškaraca), gdje nakon perioda mitotičke reprodukcije prolaze kroz mejozu i diferenciraju se u zrele gamete. U zametnim stanicama, prije mejoze, aktiviraju se dodatni geni koji regulišu uparivanje homolognih hromozoma, rekombinaciju i odvajanje rekombinovanih homolognih hromozoma u anafazi prve podele.

Jaja se razvijaju iz primordijalnih zametnih stanica, koje u ranoj fazi razvoja organizma migriraju u jajnik i tamo se pretvaraju u oogoniju. Nakon perioda mitotičke reprodukcije, oogonije postaju jajne ćelije prvog reda, koje, ušavši u prvu podjelu mejoze, kasne u profazi I na vrijeme mjereno danima ili godinama, ovisno o vrsti organizma. Tokom ovog kašnjenja, oocita raste i akumulira ribozome, mRNA i proteine, često koristeći druge ćelije, uključujući i okolne potporne ćelije, u procesu. Dalji razvoj (sazrevanje jajne ćelije) zavisi od polipeptidnih hormona (gonadotropina), koji, delujući na pomoćne ćelije koje okružuju svaku jajnu ćelije, potiču ih da induciraju sazrevanje malog dela jajne ćelije. Ove oocite završavaju prvu mejotičku diobu, formirajući malo polarno tijelo i veliku oocitu drugog reda, koja kasnije ulazi u metafazu druge mejotičke diobe. Kod mnogih vrsta jajne ćelije se u ovoj fazi odgađaju sve dok oplodnja ne započne završetak mejoze i početak embrionalnog razvoja.

Spermatozoid je obično mala i kompaktna stanica koja je visoko specijalizirana za funkciju davanja svog DNK jajetu. Dok se u mnogim organizmima cijeli bazen oocita formira u ranoj fazi ženskog razvoja, kod muškaraca, nakon početka puberteta, sve više zametnih stanica ulazi u mejozu, pri čemu svaki spermatocit prvog reda daje četiri zrela spermatozoida. Diferencijacija spermatozoida nastaje nakon mejoze, kada su jezgra haploidna. Međutim, kako tokom mitotičke diobe zrele spermatogonije i spermatocita citokineza nije završena, potomci jedne spermatogonije se razvijaju u obliku

Polne ćelije, čije spajanje daje novi organizam, kombinuju se sa pojmom gameta. Ženska gameta se naziva jaje, a muška spolna stanica spermatozoida. Sve ostale ćelije koje nisu direktno uključene u formiranje gameta nazivaju se somatske ćelije. Gametogeneza je širok pojam koji se odnosi na korak po korak „stvaranje“ visoko specijaliziranih stanica sposobnih da daju početak novog organizma.

U embrionima svih kralježnjaka, u ranoj fazi razvoja, izoluju se određene ćelije kao prethodnici budućih gameta. Takve primarne zametne stanice migriraju u gonade u razvoju (jajnici kod žena, testisi kod muškaraca), gdje nakon perioda mitotičke reprodukcije prolaze kroz mejozu i diferenciraju se u zrele gamete. Tada fuzija jajne ćelije i sperme nakon parenja pokreće proces razvoja embrija, koji zauzvrat formira primarne zametne ćelije, tj. otvara se novi ciklus.

Još nije jasno iz kog razloga se određene ćelije u embrionu sisara pretvaraju u zametne ćelije, ali je poznato da je u najmanje jednom organizmu odlučujući faktor neka komponenta (ili komponente) citoplazme jajeta: kod Drosophile, a Specifično područje citoplazme je polarna plazma, smještena na stražnjem polu jajeta – sadrži male granule bogate RNK (polarne granule), ćelije koje se formiraju u ovom dijelu jajeta i koje sadrže polarne granule postaju primarne zametne stanice i na kraju migriraju u gonade, gdje se razvijaju u gamete. Ako se polarna plazma unese u prednji pol jajeta, tada će se stanice koje su trebale postati somatske pretvoriti u reproduktivne stanice. (Ostin C.R., Short R.V., 1982.). Gametogeneza se obično dijeli u četiri faze (Carlson, 1983):

3) prepolovljenje broja hromozoma u svakoj ćeliji kao rezultat mejoze;

4) konačno sazrevanje i diferencijacija polnih ćelija, njihova transformacija u spermatozoide i jajne ćelije koje su sposobne da se oplode ili budu oplođene.

Gonade embrija u početku sadrže relativno mali broj primarnih zametnih ćelija koje ih naseljavaju. Ali jednom u spolnim žlijezdama, zametne stanice počinju se snažno dijeliti, a njihov se broj naglo povećava. Ćelije se mitotički dijele. Mitoza osigurava prijenos na dvije kćerke ćelije potpuno identičnih setova hromozoma koji sadrže nasljedne informacije. Ženske zametne ćelije koje se mitotički dijele nazivaju se oogonije, a odgovarajuće muške spermatogonije. Priroda mitotičke aktivnosti zametnih stanica u muškim i ženskim gonadama je vrlo različita.

(grč. gameta-žena), zrele polne ćelije sposobne za oplodnju.
Kada se muška i ženska gameta spoje, formira se zigota, koja stvara novi organizam. Kod muškaraca se tokom života, počevši od puberteta, formira ogroman broj gameta (spermatozoida) koji nose približno jednak broj X i Y hromozoma ( cm. Spermatogeneza). Kod žena se sve reproduktivne ćelije polažu in utero, a nakon toga, po dostizanju puberteta, mjesečno sazrijeva jedno jaje ( cm. Oogeneza). Zbog posebnosti sazrijevanja gameta kod žena, svaki mutageni učinak na tijelo (počevši od faze intrauterinog razvoja) može uzrokovati genetske abnormalnosti kod njenog potomstva. Kod muškaraca, naprotiv, generacije spermatozoida zamjenjuju jedna drugu prilično brzo, stoga, ako je muškarac neko vrijeme bio u kontaktu s mutagenim faktorom (na primjer, služio je na nuklearnoj podmornici), tada se spermatozoidi formiraju već 1-1,5 godine nakon prestanka štetnog faktora, ne nose mutacije povezane sa zračenjem.

Rice. Shema formiranja ljudskih gameta (polnih ćelija).

(Izvor: Seksološki rječnik)

(od grčkog gamete - žena, gamete - muž) (polne ili reproduktivne ćelije), žensko. (jaja ili oociti) i muža. (spermatozoidi, spermatozoidi) reproduktivne ćelije životinja i biljaka, koje spajanjem osiguravaju razvoj nove jedinke i prenošenje nasljednih karakteristika s roditelja na potomstvo.

(Izvor: Rječnik seksualnih pojmova)

Pogledajte šta su "Gamete" u drugim rječnicima:

GAMETES- GAMETE, elementi polnih ćelija, odn. jedinke ujedinjene tokom oplodnje, odn. tokom procesa konjugacije, kopulacije itd. u životinjskim i biljnim organizmima. Kod višećelijskih bića (životinja, viših biljaka) gamete su ... ... Velika medicinska enciklopedija

Moderna enciklopedija

- (od grčke gamete supruga gamete muž) (seksualne, odnosno reproduktivne ćelije), ženske (jaja, ili oociti) i muške (sperma, sperma) polne ćelije životinja i biljaka, koje spajanjem obezbeđuju razvoj nova pojedinac i prijenos ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

gamete- Ženske i muške reproduktivne ćelije životinja. [GOST 27775 88] Teme: umjetna oplodnja... Vodič za tehnički prevodilac

Gamete- (od grčkog gameta supruga, gamete muž), reproduktivne ćelije životinja i biljaka, ženske (jaja, ili ovule) i muške (sperma, sperma). Prilikom spajanja osiguravaju razvoj nove jedinke i prenošenje nasljednih osobina od roditelja... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

gamete- ŽIVOTINJSKA EMBRIOLOGIJA GAMETE, GENERATIVNE ĆELIJE, POLICE – specijalizovane ćelije životinja i biljaka koje imaju haploidni skup hromozoma i učestvuju u polnoj reprodukciji. Nastaje tokom procesa gametogeneze. Gamete mogu biti... Opća embriologija: Terminološki rječnik

Gamete; pl. (jedinica gameta, s; g.). [iz grčkog gametē supruga, gametēs muž]. Muške i ženske reproduktivne ćelije. Muško, žensko g. ◁ Gametic, aya, oh. Gej ćelija (reproduktivna ćelija). * * * gamete (od grčkog gametē supruga, gamétēs muž) (seksualne ili reproduktivne... enciklopedijski rječnik

- (gr. gamete supružnik, gamete supružnik) reproduktivne ćelije životinja ili biljaka; tokom oplodnje, dva g. suprotnih polova (kod ljudi i većine životinja se zovu spermatozoida i oocita, ili jaje) stapaju se u zigotu, stvarajući ... ... Rečnik stranih reči ruskog jezika

Gamete- (od grčkog gameta supruga, gamete muž) polne, ili reproduktivne, ćelije sa haploidnim (jednostrukim) setom hromozoma, ženske (jaja ili ovule), muške (sperma, sperma). Gamete osiguravaju prijenos nasljednih informacija od roditelja... Počeci moderne prirodne nauke

Gamete- (rp. gameta žena, gameta muž) polne ili reproduktivne ćelije sa haploidnim (jednokratnim) setom hromozoma, ženski (jaja ili ovule) i muški (sperma, sperma, zmije). Gamete osiguravaju prijenos nasljednih informacija iz ... ... Koncepti savremene prirodne nauke. Pojmovnik osnovnih pojmova

- (od grčkog Gamete supruga, gamete muž) polne, odnosno reproduktivne ćelije životinja i biljaka, koje spajanjem osiguravaju razvoj nove jedinke i prenošenje nasljednih osobina s roditelja na potomke. G. imaju jednu (haploidnu)… … Velika sovjetska enciklopedija

Polne ćelije - gamete(od grčkih gameta - "supružnik") može se otkriti već u dvonedeljnom ljudskom embrionu. Oni se nazivaju primordijalne zametne ćelije. U ovom trenutku, oni uopće nisu slični spermi ili jajima i izgledaju potpuno isto. Nije moguće otkriti bilo kakve razlike svojstvene zrelim gametama u ovoj fazi razvoja embrija u primarnim zametnim stanicama. Ovo nije njihova jedina karakteristika. Prvo, primarne zametne stanice pojavljuju se u embriju mnogo ranije od same spolne žlijezde (gonade), a drugo, one nastaju na znatnoj udaljenosti od mjesta gdje će se te žlijezde kasnije formirati. U određenom trenutku dolazi do potpuno nevjerovatnog procesa - primarne zametne stanice hrle zajedno do gonade i naseljavaju je, "koloniziraju".

Nakon što buduće gamete uđu u gonade, počinju se intenzivno dijeliti, a njihov broj se povećava. U ovoj fazi, zametne stanice još uvijek sadrže isti broj hromozoma kao i "tjelesne" ćelije ( somatski) ćelija - 46. Međutim, da bi uspješno izvršile svoju misiju, zametne stanice moraju imati 2 puta manje hromozoma. U suprotnom, nakon oplodnje, odnosno fuzije gameta, ćelije embrija će sadržavati ne 46, kako je utvrđeno u prirodi, već 92 kromosoma. Nije teško pretpostaviti da će se u narednim generacijama njihov broj progresivno povećavati. Da bi se izbjegla ova situacija, zametne stanice u razvoju prolaze kroz posebnu podjelu, koja se u embriologiji naziva mejoza(grčki mejoza - „smanjenje“). Kao rezultat ovog neverovatnog procesa diploidni(od grčkog diploos - "dvostruki"), skup hromozoma je, takoreći, "razdvojen" na svoje sastavne pojedinačne, haploidni setovi (od grčkog haploos - pojedinačni). Kao rezultat, iz diploidne ćelije sa 46 hromozoma dobijaju se 2 haploidne ćelije sa 23 hromozoma. Nakon toga počinje završna faza formiranja zrelih zametnih stanica. Sada, u haploidnoj ćeliji, postojeća 23 hromozoma se kopiraju i te kopije se koriste za formiranje nove ćelije. Dakle, kao rezultat dvije opisane podjele, iz jedne primarne zametne stanice nastaju 4 nove.

Štaviše, u spermatogeneza(grčki geneza - porijeklo, razvoj) kao rezultat mejoze pojavljuju se 4 zrela spermija sa haploidnim setom hromozoma, au procesu formiranja jajeta - u oogenezi (od grčkog oon - "jaje") samo jedan. To se događa zato što jajna stanica ne koristi drugi haploidni set hromozoma nastalih kao rezultat mejoze da formira novu zrelu zametnu ćeliju - oocit, već ih "izbacuje" kao "ekstra" u neku vrstu "kontejnera za smeće". , koje se naziva polarno tijelo. Prva podjela hromozomskog seta završava se u oogenezi oslobađanjem prvog polarnog tijela neposredno prije ovulacije. Druga podjela replikacije događa se tek nakon što sperma prodre u jajnu stanicu i praćena je oslobađanjem drugog polarnog tijela. Za embriologe, polarna tijela su vrlo važni dijagnostički indikatori. Prisutno je prvo polarno tijelo, što znači da je jajna stanica zrela, pojavilo se drugo polarno tijelo i došlo je do oplodnje.

Primarne zametne ćelije koje se nađu u muškoj gonadi za sada se ne dijele. Njihova podjela počinje tek u pubertetu i dovodi do formiranja grupe takozvanih diploidnih matičnih stanica iz kojih se formiraju spermatozoidi. Zaliha matičnih ćelija u testisima se stalno obnavlja. Ovdje je prikladno podsjetiti se na gore opisanu karakteristiku spermatogeneze - 4 zrela spermatozoida formiraju se iz jedne ćelije. Dakle, nakon puberteta, čovjek proizvodi stotine milijardi novih spermatozoida tokom svog života.

Formiranje jaja se odvija drugačije. Nakon što su jedva naselile gonadu, primarne zametne stanice počinju se intenzivno dijeliti. Do 5. mjeseca intrauterinog razvoja njihov broj dostiže 6-7 miliona, ali tada dolazi do masovne smrti ovih ćelija. U jajnicima novorođene djevojčice ih nema više od 1-2 miliona, do 7 godina - samo oko 300 hiljada, a tokom puberteta 30-50 hiljada. Ukupan broj jajnih ćelija koje će dostići zrelo stanje tokom puberteta biće još manji. Poznato je da tokom jednog menstrualnog ciklusa obično sazrijeva samo jedan folikul u jajniku. Lako je izračunati da se tokom reproduktivnog perioda, koji traje kod žena od 30-35 godina, formira oko 400 zrelih jajnih ćelija.

Ako mejoza u spermatogenezi počinje tokom puberteta i ponavlja se milijarde puta tokom života muškarca, u oogenezi formirane ženske gamete ulaze u mejozu tokom perioda intrauterinog razvoja. Štaviše, ovaj proces počinje gotovo istovremeno u svim budućim jajima. Počinje, ali se ne završava! Buduća jaja stižu tek do sredine prve faze mejoze, a onda je proces diobe blokiran na 12 do 50 godina! Tek s dolaskom puberteta nastavit će se mejoza u oogenezi, i to ne za sve ćelije odjednom, već samo za 1-2 jajašca mjesečno. Proces mejotičke podjele jajeta će biti završen, kao što je već spomenuto, tek nakon njegove oplodnje! Tako spermatozoid prodire u jaje koje još nije završilo diobu i ima diploidni set hromozoma!

Spermatogeneza I oogeneza– veoma složeni i uglavnom misteriozni procesi. Istovremeno, očigledna je njihova podređenost zakonima međuodnosa i uslovljenosti prirodnih pojava. Za oplodnju jednog jajeta in vivo(lat. u živom organizmu) potrebne su desetine miliona spermatozoida. Muško tijelo ih proizvodi u gigantskim količinama gotovo tijekom cijelog života.

Nošenje i rađanje djeteta je izuzetno težak teret za organizam. Doktori kažu da je trudnoća test zdravlja. Kako će se dijete roditi direktno ovisi o zdravstvenom stanju majke. Zdravlje, kao što znate, ne traje vječno. Starost i bolest su, nažalost, neizbježne. Priroda daje ženi strogo ograničen, nezamjenjiv broj zametnih stanica. Smanjenje plodnosti se razvija polako, ali postupno uz nagib. Dobijamo jasne dokaze da je to zaista slučaj kroz svakodnevnu procjenu rezultata stimulacije jajnika u ART programima. Većina jaja se obično potroši do 40. godine, a do 50. godine cjelokupna zaliha je potpuno iscrpljena. Često tzv iscrpljivanje jajnika dolazi mnogo ranije. Također treba reći da je jajna stanica podložna "starenju", s godinama se njena sposobnost oplodnje smanjuje, a proces diobe hromozoma sve više narušen. Imati djecu u kasnoj reproduktivnoj dobi je rizično zbog sve većeg rizika od rađanja djeteta s hromozomskom abnormalnošću. Tipičan primjer je Downov sindrom, koji nastaje zbog dodatnog 21 hromozoma koji je ostao tokom diobe. Dakle, ograničavanjem reproduktivnog perioda priroda štiti ženu i brine o zdravom potomstvu.

Po kojim zakonima dolazi do diobe hromozoma? Kako se prenose nasljedne informacije? Da bismo razumjeli ovo pitanje, možemo dati jednostavnu analogiju s karticama. Zamislimo mladi bračni par. Nazovimo ih konvencionalno - On i Ona. Svaka njena somatska ćelija sadrži hromozome crne boje - toljagu i pik. Dobio je set trepavica od šest do asa od svoje majke. Set pikova - od njegovog oca. U svakoj od njegovih somatskih ćelija nalaze se crveni hromozomi - dijamanti i srca. Dobila je set dijamanata od šest do asa od svoje majke. Komplet crva - od njegovog oca.

Da bi se dobila polna ćelija iz diploidne somatske ćelije, broj hromozoma se mora prepoloviti. U ovom slučaju, polna ćelija mora sadržavati potpuni pojedinačni (haploidni) skup hromozoma. Ni jedan se ne bi trebao izgubiti! U slučaju kartica, takav set se može dobiti na sljedeći način. Uzmite nasumce po jednu od svakog para crnih karata i tako formirajte dva pojedinačna seta. Svaki set će uključivati ​​sve karte crne boje od šestice do asa, međutim, koje će to biti karte (tref ili pik) određuje se slučajno. Na primjer, u jednom takvom setu šestica može biti pik, au drugom to može biti palica. Nije teško zamisliti da u primjeru s kartama, s takvim izborom jednog seta od dvostrukog, možemo dobiti 2 kombinacije na devetu potenciju - više od 500 opcija!

Na isti način ćemo napraviti jedan set njenih crvenih kartona. Dobit ćemo više od 500 različitih opcija. Od njegovog pojedinačnog i njenog pojedinačnog seta karata napravićemo dupli set. Ispostavit će se da je, blago rečeno, "raznobojan": u svakom paru karata jedna će biti crvene boje, a druga crna. Ukupan broj takvih mogućih setova je 500 x 500, odnosno 250 hiljada opcija.

Priroda radi otprilike istu stvar, prema zakonu slučajnog uzorkovanja, sa hromozomima tokom procesa mejoze. Kao rezultat, iz ćelija sa dvostrukim, diploidnim skupom hromozoma, dobijaju se ćelije od kojih svaka sadrži jedan, haploidni komplet hromozoma. Recimo da se kao rezultat mejoze u vašem tijelu formira polna ćelija. Sperma ili jaje - u ovom slučaju nije važno. Definitivno će sadržavati haploidni set hromozoma - tačno 23 komada. Šta su tačno ovi hromozomi? Uzmimo za primjer hromozom 7. Ovo bi mogao biti hromozom koji ste dobili od oca. Jednako je vjerovatno da je to hromozom koji ste dobili od majke. Isto važi i za hromozom br. 8, kao i za bilo koji drugi.

Pošto je kod ljudi broj haploidnih hromozoma 23, onda je broj mogućih varijanti polnih haploidnih ćelija formiranih od diploidnih somatskih ćelija jednak 2 na stepen 23. To rezultira više od 8 miliona varijanti! Tokom procesa oplodnje, dvije zametne ćelije se spajaju jedna s drugom. Dakle, ukupan broj takvih kombinacija će biti 8 miliona x 8 miliona = 64.000 milijardi opcija! Na nivou para homolognih hromozoma, osnova ove raznolikosti izgleda ovako. Uzmimo bilo koji par homolognih hromozoma vašeg diploidnog skupa. Jedan od ovih hromozoma ste dobili od svoje majke, ali to može biti ili od vaše bake ili djeda po majci. Dobili ste drugi homologni hromozom od svog oca. Međutim, to opet može biti, bez obzira na prvi, ili hromozom vaše bake ili vašeg djeda po ocu. I imate 23 para takvih homolognih hromozoma! To rezultira nevjerovatnim brojem mogućih kombinacija. Nije iznenađujuće da jedan par roditelja rađa djecu koja se međusobno razlikuju i izgledom i karakterom.

Inače, iz gornjih proračuna slijedi jednostavan, ali važan zaključak. Svaka osoba koja trenutno živi ili je ikada živjela u prošlosti na Zemlji, apsolutno je jedinstvena. Šanse da se drugi pojavi su skoro ravne nuli. Stoga, nema potrebe da se poredite ni sa kim. Svako od vas je jedinstven i to vas čini zanimljivim!

Međutim, vratimo se našim reproduktivnim stanicama. Svaka diploidna ljudska ćelija sadrži 23 para hromozoma. Hromozomi od 1 do 22 para nazivaju se somatski i istog su oblika. Hromozomi 23. para (spolni hromozomi) su isti samo kod žena. Označeni su latiničnim slovima XX. Kod muškaraca, hromozomi ovog para su različiti i označeni su kao XY. U haploidnom setu jajeta, polni hromozom je uvijek samo X, dok sperma može nositi ili X ili Y hromozom. Ako je jajna ćelija oplođena X spermom, rodiće se devojčica, ako Y spermatozoida, rodiće se dečak. To je jednostavno!

Zašto mejoza u jajetu traje toliko dugo? Kako se vrši mjesečna selekcija kohorte folikula koji počinju svoj razvoj i kako se od njih bira vodeći, dominantni, ovulatorni folikul u kojem će sazrijeti jajna stanica? Biolozi još nemaju jasne odgovore na sva ova teška pitanja. Proces formiranja zrelih jajnih ćelija kod ljudi čeka nove istraživače!

Formiranje i sazrijevanje sperme, kao što je već spomenuto, događa se u sjemenim tubulima muške reproduktivne žlijezde - testisi. Formirana sperma ima dužinu od oko 50-60 mikrona. Jezgro sperme nalazi se u njegovoj glavi. Sadrži očev nasljedni materijal. Iza glave je vrat, u kojem se nalazi veliki zavoj mitohondrije- organela koja omogućava kretanje repa. Drugim riječima, ovo je neka vrsta “energetske stanice”. Na glavi sperme nalazi se “kapa”. Zahvaljujući tome, oblik glave je ovalan. Ali, ne radi se o formi, već o onome što se nalazi pod „kapom“. Ova "čep" je zapravo kontejner i zove se akrozom, a sadrži enzime koji su sposobni da rastvore ljusku jajeta, što je neophodno da bi spermatozoid prodro unutra - u citoplazmu jajeta. Ako spermatozoid nema akrozom, glava mu nije ovalna, već okrugla. Ova patologija sperme se zove globulospermija(sperma okrugle glave). Ali, opet, nevolja nije u obliku, već u tome što takav spermatozoid ne može oploditi jajnu stanicu, a čovjek s takvim poremećajem spermatogeneze je do posljednje decenije bio osuđen na bezdjetnost. Danas, zahvaljujući ART-u, neplodnost kod ovih muškaraca može se prevazići, ali o tome ćemo govoriti kasnije u poglavlju posvećenom mikromanipulaciji, posebno ICSI.

Kretanje spermatozoida odvija se zbog kretanja njenog repa. Brzina kretanja spermatozoida ne prelazi 2-3 mm u minuti. Čini se da nije mnogo, međutim, za 2-3 sata u ženskom reproduktivnom traktu spermatozoidi putuju 80.000 puta veću udaljenost od svoje veličine! Da je osoba u ovoj situaciji na mjestu sperme, morala bi se kretati naprijed brzinom od 60-70 km/h – odnosno brzinom automobila!

Spermatozoidi u testisu su nepokretni. Sposobnost kretanja stiču samo prolaskom kroz sjemenovod pod utjecajem tekućine sjemenovoda i sjemenih mjehurića, te sekreta prostate. U ženskom genitalnom traktu spermatozoidi ostaju pokretni 3-4 dana, ali moraju oploditi jajnu stanicu u roku od 24 sata. Cijeli proces razvoja od matične ćelije do zrele sperme traje otprilike 72 dana. Međutim, budući da se spermatogeneza odvija kontinuirano i da u nju odjednom ulazi ogroman broj stanica, testisi uvijek sadrže veliki broj spermatozoida u različitim fazama spermatogeneze, a zalihe zrelih spermatozoida se stalno obnavljaju. Aktivnost spermatogeneze varira od osobe do osobe, ali se smanjuje s godinama.

Kao što smo već rekli, jaja su unutra folikula jajnika. Kao rezultat ovulacije, jajašce ulazi u trbušnu šupljinu, odakle se "hvata" fimbrijama jajovoda i prenosi u lumen njegovog ampularnog dijela. Ovo je mjesto gdje se jajna stanica susreće sa spermatozoidom.

Kakvu strukturu ima zrelo jaje? Prilično je velika i dostiže 0,11-0,14 mm u prečniku. Neposredno nakon ovulacije, jaje je okruženo skupom malih ćelija i želatinoznom masom (tzv. blistava kruna). Očigledno, u ovom obliku je pogodnije da fimbrije jajovoda zahvate jaje. U lumenu jajovoda, uz pomoć enzima i mehaničkog djelovanja (lupanje cilija epitela), jaje se „čisti“ od corone radiata. Konačno oslobađanje jajeta iz corone radiata događa se nakon što se sretne sa spermom, koji se bukvalno lijepi oko jajeta. Svaki spermatozoid luči enzim iz akrozoma koji otapa ne samo corona radiata, već djeluje i na membranu samog jajeta. Ova ljuska se zove pellucida, a ovako izgleda pod mikroskopom. Lučenjem enzima svi spermatozoidi nastoje da oplode jajnu stanicu, ali zona pellucida će dozvoliti samo jednom od njih da prođe. Ispostavilo se da jureći prema jajnoj stanici i kolektivno delujući na nju, spermatozoidi „raščišćavaju put“ samo jednom srećniku. Uloga zone pellucida nije ograničena samo na selekciju spermatozoida, već u ranim fazama razvoja embrija održava uredan raspored svojih ćelija (blastomera). U nekom trenutku zona pellucida postaje zategnuta, puca i izležavanje(od engleskog hatching - "valjenje") - izleganje embrija.