Gameții umani. Formarea gametilor

Prelegerea nr. 10.

Subiect: Reproducerea este o proprietate universală a viețuitoarelor.

Schema cursului

1. Reproducerea ca proprietate universală a viețuitoarelor.

2. Forme de reproducere a organismelor.

3. Evolutia procesului sexual.

4. Gametogeneza. Structura celulelor germinale.

5. Inseminarea. Fertilizare.

6. Caracteristici ale reproducerii umane.

Reproducere- una dintre principalele proprietăți universale ale viețuitoarelor, asigurând reproducerea de felul lor, care se bazează pe transferul de informații genetice din generație în generație. Reproducere la nivel molecular– este replicarea (autoduplicarea) ADN-ului, la nivel subcelular– dublarea unor organele, pe celular– amitoza, mitoza (diviziunea celulara). Diviziunea celulară este baza reproducerea organismelor.

Forme de reproducere a organismelor

Reproducere asexuată

Sporularea vegetativă

(părți ale corpului) (celule speciale - spori)

la organismele unicelulare la organismele pluricelulare

la plante la animale

Reproducerea vegetativă a organismelor unicelulare:

A) împărţire în două– nucleul se divide mitotic, apoi citoplasma este împărțită în două părți printr-o constricție; diviziune longitudinala - in euglena, transversala - in ciliati;

b) schizogonie– diviziune multiplă – nucleul este împărțit în mai multe părți, apoi citoplasma (în plasmodiul malaric);

V) care înmugurește– pe celula mamă se formează o proeminență cu nucleu (mugur); mugurele crește și se separă de mamă (în ciuperci de drojdie și ciliați supt).

Reproducerea vegetativă în organismele multicelulare:

A. La plante– organe vegetative: rădăcini, tulpini, frunze.

B. La animale:

a) înmugurire (în hidră);

b) fragmentare - divizarea corpului prin constricții în mai multe părți (viermi ciliați și anelizi);

c) poliembrionare – divizarea embrionului în mai multe părți, fiecare dintre acestea formând un întreg organism (flukes).

Sporularea: celulele special formate - spori - dau naștere unui nou organism (în alge, ciuperci, mușchi, mușchi, coada-calului și ferigi). La plante, sporii se formează în organe speciale - sporangi.

Reproducere sexuală cu fecundare fără fecundare (copulație gametică) (partenogeneză) androgeneză ginogeneză

Baza reproducerii sexuale este procesul sexual. Poate merge ca conjugare(schimb de informații genetice între două celule) sau cum copulaţie– combinarea informațiilor genetice a două celule. Conjugarea este caracteristică ciliatelor și bacteriilor. În timpul conjugării, ciliați sunt conectați printr-o punte citoplasmatică și schimbă părți ale micronucleului. După aceasta, se dispersează și se reproduc asexuat.

La o anumită perioadă a ciclului de viață, indivizii protiști îndeplinesc funcția de gameți. Ele fuzionează (se produce copularea) și apoi se reproduc prin diviziune. Dacă are loc o fuziune a celulelor de dimensiuni și mobilitate egale, procesul este numit izogamie(exemplu: amibe testate). Procesul este numit anizogamie, dacă o celulă este mai mare și imobilă, a doua este mai mică și mai mobilă (exemplu: plasmodium malaria).

Copulația în timpul reproducerii sexuale a organismelor pluricelulare se numește gametic.În gonade (glandele sexuale) se formează celule speciale numite gameți. Gameții feminini sunt produși în ovare, gameții masculini sunt produși în testicule.

Ovule au o formă rotundă sau ușor ovală. Dimensiunile lor variază de la 60 de microni la câțiva centimetri în diametru. Sunt nemișcați. Ouăle conțin organele și un aport de nutrienți (gălbenuș). Citoplasma lor este specifică speciei. Ouăle sunt acoperite cu diverse membrane, iar la mamifere sunt acoperite și cu celule epiteliale foliculare.

sperma constă dintr-un cap, gât și coadă. Mobil Are dimensiuni mici (40-500 microni). Dimensiunea unui spermatozoid uman este de 52-70 microni. Dar capătul capului este localizat acrozom- complexul Golgi modificat. Asigură pătrunderea spermatozoizilor în ovul. Partea principală a capului este ocupată de nucleu, înconjurată de un strat subțire de citoplasmă. Gâtul conține centrozomul și filamentul spiral, care constă din mitocondrii. Ei produc energie pentru a mișca coada

Procesul de formare a gameților se numește gametogeneză: ovogeneza– formarea ouălor, spermatogeneza– formarea spermatozoizilor.

În timpul gametogenezei, gameții haploizi se formează din celulele somatice diploide ale gonadelor.

Caracteristicile gametogenezei la om

1. Diviziunea mitotică a oogoniei se încheie înainte de nașterea organismului. Mitoza spermatogoniei începe la pubertate.

2. În timpul oogenezei, zona de creștere este semnificativ exprimată, în timpul spermatogenezei, zona de creștere aproape nu este exprimată.

3. În timpul oogenezei, prima diviziune meiotică se oprește în stadiul de diakineză de profază înainte de pubertate. A doua diviziune meiotică

se oprește în stadiul de metafază și se termină după fertilizare.

4. În timpul oogenezei, zona de formare nu este exprimată, în timpul spermatogenezei, zona de formare este exprimată semnificativ.

O fată născută are aproximativ 30.000 de ovocite în ovare; 300-600 ajung la maturitate (aproximativ 13 celule pe an). În timpul vieții sexuale, corpul masculin produce până la 500 de miliarde de spermatozoizi (câteva miliarde pe un ovocit de ordinul doi).

În prezent, ultimele etape ale oogenezei sunt reproduse în afara corpului și fac posibilă „concepția” in vitro. În stadiul de 8-16 blastomeri, embrionul este transferat în uterul femeii primitoare.

La animalele inferioare, celulele germinale sunt produse de-a lungul vieții, la animalele superioare - în perioada activității sexuale.

Principalul avantaj al reproducerii sexuale față de reproducerea asexuată este creșterea diversității genetice a speciilor și populațiilor.

Diferențele în formele de reproducere

În funcție de prezența și funcționarea gonadelor în organism

distinge între hermafroditism și dioecie.

Hermafrodit- un organism care are gonade masculine și feminine care formează celule sexuale la un individ. Un astfel de hermafroditism apare la viermi plati și anelide. Acest - adevărat hermafroditism. O varietate a acesteia poate fi hermafroditismul moluștelor, a cărei glandă sexuală, în funcție de vârstă și condițiile de viață, produce periodic fie gameți masculini, fie feminini. Când fals hermafroditism la un individ se dezvoltă organele genitale externe și caracteristicile secundare ale ambelor sexe, iar gonadele unui sex (masculin sau feminin). O persoană poate avea semne de hermafroditism fals.

Organisme dioice au gonade feminine sau masculine. Organele lor genitale se formează în timpul embriogenezei. Masculii și femelele se caracterizează prin semne de dimorfism sexual: diferențe de mărime corporală, culoare, structură, caracteristici vocale, comportament și alte caracteristici. Semnele dimorfismului sexual la om sunt: caracteristicile sistemului musculo-scheletic; distribuția grăsimii subcutanate; gradul de dezvoltare a părului; timbrul vocii; caracteristici ale sistemului nervos și comportament etc. O serie de procese care asigură întâlnirea gameților feminini și masculini poartă denumirea de inseminare. La majoritatea animalelor acvatice inseminare externa: gameții sunt eliberați în mediul extern, iar fuziunea lor are loc în apă. La inseminarea interna(la animalele terestre) gameții masculi sunt introduși în tractul reproducător al femelei în timpul actului sexual. Procesul de inseminare este urmat de procesul de fertilizare - fuziunea gametilor pentru a forma un zigot. Intalnirea gametilor este asigurata de:

Diferite sarcini ale gameților;

Mișcarea spermatozoizilor și contracția pereților organelor genitale feminine

Eliberarea de substanțe chimice speciale de către ou - gamonii, la care spermatozoizii prezintă chimiotaxie pozitivă.

În timpul procesului de fertilizare se disting fazele externe și interne. Faza externă a fertilizării este activarea ovulului și pătrunderea spermatozoizilor în acesta. Există o gaură în membrana unor ouă - micropilul prin care spermatozoizii intră în ovul. În cele mai multe cazuri, pătrunderea acestuia în ou are loc cu ajutorul reacție acrozomală. La contactul cu oul, membrana acrosomală este distrusă și o enzimă este eliberată hialuronidază. Dizolvă membrana oului, filamentul de acrozom este eliberat din acrosom și pătrunde în membranele oului și fuzionează cu membrana oului. În această zonă a oului, tuberculul senzorial, care captează și introduce capul, centriolul și mitocondriile spermatozoizilor în citoplasma ovulului. Un ou poate conține un spermatozoid (la mamifere) și procesul se numește monospermie. Dacă intră mai mulți spermatozoizi (la insecte, pești, păsări), procesul se numește polispermie. Activarea oului implică modificări structurale și fizico-chimice complexe: restructurarea citoplasmei, modificări ale permeabilității membranei și metabolismului. După penetrarea spermatozoizilor, pe suprafața ovulului se formează o membrană de fertilizare, iar alți spermatozoizi nu pot intra. Aceasta încheie faza externă a fertilizării.

Al doilea proces important este asociat cu faza internă a fertilizării - sincariogamie– fuziunea nucleilor gameti haploizi si formarea unui nucleu zigot diploid. Proprietățile coloidale ale citoplasmei oului se modifică, iar vâscozitatea acestuia crește. Pronucleul masculin(nucleul spermatozoizilor) se umflă până la dimensiunea pronucleului feminin (nucleul oului), se rotește cu 180° și se deplasează înainte cu centrozomul în lateral pronucleul feminin. Pronucleii se întâlnesc și se produce fuziunea lor. Se restabilește setul diploid de cromozomi și se formează un zigot. Fuziunea gameților la om are loc în treimea superioară a oviductului.

O formă specială de reproducere sexuală este partenogeneza și varietățile sale: ginogeneza și androgeneza - dezvoltarea organismelor din ouă nefertilizate.

Partenogeneza (greacă) partenos– virgină, genos- naşterea) a fost descrisă la mijlocul secolului al XVIII-lea de către naturalistul elveţian C. Bonnet. Partenogeneza naturală se găsește în crustaceele inferioare, albine, fluturi și șopârle de stâncă. Nucleii celulelor somatice ale unor astfel de indivizi vor fi haploizi. Setul diploid este uneori restaurat atunci când nucleul celulei ou fuzionează cu nucleul corpului de ghidare. În 1886 A.A. Tikhomirov a descris partenogeneză artificială. El a provocat zdrobirea ouălor de viermi de mătase nefertilizate, acționând asupra lor cu fizic

sau iritanti chimici. B.L. Astaurov a dezvoltat o metodă industrială pentru obținerea descendenților partenogenetici din viermele de mătase.

Ginogeneza(greacă ginecolog– femeie) – dezvoltarea corpului are loc pe baza informațiilor din pronucleul feminin. sperma este un activator al dezvoltării. Nucleul spermatozoidului nu participă la fertilizare. Dacă intră în ou, este distrus. Ginogeneza are loc la unele specii de pești (de exemplu, carasul argintiu). Progeniturile lor sunt formate numai din femele.

Androgeneza- (greacă) andros- om, geneză– naștere) – dezvoltarea embrionului are loc datorită nucleilor unuia sau doi gameți masculini care au pătruns în ovul cu nucleul distrus. Astfel de indivizi au fost obținuți de la viermi de mătase și unele viespi. Toate aveau doar caracteristici paterne.

Gamet: o celulă germinativă (sperma sau ovul) care conține un set haploid de cromozomi, adică având o copie a fiecărui cromozom.

Cu metoda sexuală de reproducere, descendenții, de regulă, au doi părinți. Fiecare părinte produce celule sexuale. Celulele sexuale, sau gameții, au o jumătate sau un set haploid de cromozomi și apar ca urmare a meiozei. Astfel, un gamet (din limba greacă gamet - soție, gameți - soț) este o celulă reproductivă matură care conține un set haploid de cromozomi și capabilă să fuzioneze cu o celulă similară de sex opus pentru a forma un zigot, iar numărul de cromozomi devine diploid. Într-un set diploid, fiecare cromozom are un cromozom pereche (omolog). Unul dintre cromozomii omologi provine de la tată, celălalt de la mamă.Gametul feminin se numește ovul, iar cel masculin - spermatozoid. Procesul de formare a gameților are un nume comun - gametogeneza.

În embrionii tuturor vertebratelor, într-un stadiu incipient de dezvoltare, anumite celule sunt izolate ca precursori ai viitorilor gameți. Astfel de celule germinale primare migrează către gonadele în curs de dezvoltare (ovare la femele, testicule la bărbați), unde, după o perioadă de reproducere mitotică, suferă meioză și se diferențiază în gameți maturi. În celulele germinale, înainte de meioză, sunt activate gene suplimentare care reglează împerecherea cromozomilor omologi, recombinarea și separarea cromozomilor omologi recombinați în anafaza primei diviziuni.

Ouăle se dezvoltă din celulele germinale primordiale, care, într-un stadiu incipient de dezvoltare a organismului, migrează către ovar și se transformă acolo în oogonie. După o perioadă de reproducere mitotică, oogoniile devin ovocite de ordinul întâi, care, intrând în prima diviziune a meiozei, sunt întârziate în profaza I pentru un timp măsurat în zile sau ani, în funcție de tipul de organism. În timpul acestei întârzieri, ovocitul crește și acumulează ribozomi, ARNm și proteine, folosind adesea alte celule, inclusiv celulele de susținere din jur, în acest proces. Dezvoltarea ulterioară (maturarea oului) depinde de hormonii polipeptidici (gonadotropine), care, acționând asupra celulelor auxiliare din jurul fiecărui ovocit, le încurajează să inducă maturarea unei mici părți a ovocitelor. Aceste ovocite completează prima diviziune meiotică, formând un mic corp polar și un ovocit mare de ordinul doi, care mai târziu intră în metafaza celei de-a doua diviziuni meiotice. La multe specii, ovocitul este întârziat în această etapă până când fertilizarea inițiază finalizarea meiozei și începutul dezvoltării embrionare.

Spermatozoidul este de obicei o celulă mică și compactă, care este foarte specializată pentru funcția de a contribui cu ADN-ul său la ovul. În timp ce în multe organisme întregul bazin de ovocite se formează într-un stadiu incipient al dezvoltării feminine, la bărbați, după debutul pubertății, tot mai multe celule germinale intră în meioză, fiecare spermatocit de ordinul întâi dând naștere la patru spermatozoizi maturi. Diferențierea spermatozoizilor are loc după meioză, când nucleii sunt haploizi. Cu toate acestea, deoarece în timpul diviziunii mitotice a spermatogoniei mature și citokineza spermatocitelor nu este finalizată, descendenții unei spermatogonii se dezvoltă sub formă

Celulele sexuale, a căror fuziune dă un nou organism, sunt combinate cu termenul de gameți. Gametul feminin se numește ovul, iar gametul masculin se numește spermatozoid. Toate celelalte celule care nu sunt direct implicate în formarea gameților sunt numite celule somatice. Gametogeneza este un termen larg care se referă la „crearea” pas cu pas a celulelor înalt specializate capabile să dea naștere unui nou organism.

În embrionii tuturor vertebratelor, într-un stadiu incipient de dezvoltare, anumite celule sunt izolate ca precursori ai viitorilor gameți. Astfel de celule germinale primare migrează către gonadele în curs de dezvoltare (ovare la femele, testicule la bărbați), unde, după o perioadă de reproducere mitotică, suferă meioză și se diferențiază în gameți maturi. Apoi fuziunea ovulului și spermatozoizilor după împerechere inițiază procesul de dezvoltare a embrionului, care, la rândul său, formează celule germinale primare, adică. se deschide un nou ciclu.

Nu este încă clar din ce motiv anumite celule din embrionul de mamifer se transformă în celule germinale, dar se știe că în cel puțin un organism factorul determinant este o componentă (sau componente) a citoplasmei oului: la Drosophila, un regiunea specifică a citoplasmei este plasma polară, situată la polul posterior al oului - conține granule mici bogate în ARN (granule polare), celulele formate în această parte a oului și care conțin granule polare devin celule germinale primare și migrează în cele din urmă către gonadele, unde se dezvoltă în gameți. Dacă plasmă polară este introdusă în polul anterior al oului, atunci celulele care ar fi trebuit să devină somatice se vor transforma în celule reproducătoare. (Austin C.R., Short R.V., 1982). Gametogeneza este de obicei împărțită în patru etape (Carlson, 1983):

3) o reducere la jumătate a numărului de cromozomi din fiecare celulă ca urmare a meiozei;

4) maturarea finală și diferențierea gameților, transformarea lor în spermatozoizi și ovule care sunt capabile să fie fecundați sau să fie fecundați.

Gonadele embrionului conțin inițial un număr relativ mic de celule germinale primare care le populează. Dar, odată ajunse în gonade, celulele germinale încep să se dividă energic, iar numărul lor crește brusc. Celulele se divid mitotic. Mitoza asigură transferul către două celule fiice a unor seturi complet identice de cromozomi care conțin informații ereditare. Celulele germinale feminine care se divide mitotic se numesc oogonie, iar cele masculine corespunzătoare se numesc spermatogonie. Natura activității mitotice a celulelor germinale în gonadele masculine și feminine este foarte diferită.

(greacă gamet-soție), celule sexuale mature capabile de fertilizare.
Când gameții masculini și feminini fuzionează, se formează un zigot, dând naștere unui nou organism. La bărbați, de-a lungul vieții, începând de la pubertate, se formează un număr mare de gameți (spermatozoizi), purtând un număr aproximativ egal de cromozomi X și Y ( cm. spermatogeneza). La femei, toate celulele reproducătoare sunt depuse în uter, iar ulterior, la pubertate, un ou se maturizează lunar ( cm. Oogeneza). Datorită particularităților maturizării gameților la femei, orice efect mutagen asupra organismului (începând din stadiul de dezvoltare intrauterină) poate provoca anomalii genetice la descendenții ei. La bărbați, dimpotrivă, generațiile de spermatozoizi se înlocuiesc destul de repede, prin urmare, dacă un bărbat a fost în contact cu un factor mutagen de ceva timp (de exemplu, a servit pe un submarin nuclear), atunci spermatozoizii s-au format deja 1-1,5 ani după încetarea factorului dăunător, nu poartă mutații asociate cu radiațiile.

Orez. Schema formării gameților umani (celule sexuale).

(Sursa: Dicționar sexologic)

(din greaca gamet - sotie, gameti - sot) (celule sexuale sau reproductive), femela. (ouă sau ovocite) și soț. (spermatozoizi, spermatozoizi) celule reproductive ale animalelor și plantelor, care, atunci când sunt fuzionate, asigură dezvoltarea unui nou individ și transmiterea caracteristicilor ereditare de la părinți la urmași.

(Sursa: Dicționar de termeni sexuali)

Vedeți ce sunt „Jocuri” în alte dicționare:

JOCURI- GAMETE, elemente de celule sexuale, resp. indivizii care se unesc în timpul fertilizării, resp. în timpul proceselor de conjugare, copulare etc. în organismele animale și vegetale. La creaturile pluricelulare (animale, plante superioare), gameții sunt... ... Marea Enciclopedie Medicală

Enciclopedie modernă

- (din grecescul gamet soție gameți soț) (celule sexuale sau reproductive), celule sexuale feminine (ouă sau ovocite) și masculine (sperma, spermatozoizi) celule sexuale ale animalelor și plantelor, care, prin fuziune, asigură dezvoltarea unei individ nou și transmisie ...... Dicţionar enciclopedic mare

gameti- Celulele reproducătoare femele și masculine ale animalelor. [GOST 27775 88] Subiecte: inseminare artificiala... Ghidul tehnic al traducătorului

Gameti- (din grecescul gamet soție, gameți soț), celule reproducătoare ale animalelor și plantelor, femele (ouă, sau ovule) și masculin (sperma, spermatozoizi). La fuziune, ele asigură dezvoltarea unui nou individ și transmiterea caracteristicilor ereditare de la părinți... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

gameti- GAMETE DE EMBRIOLOGIE ANIMALE, CELULELE GENERATIVE, CELULELE GERMINALE – celule specializate ale animalelor și plantelor care au un set haploid de cromozomi și participă la reproducerea sexuală. Formată în timpul procesului de gametogeneză. Gameții pot fi... Embriologie generală: Dicționar terminologic

Gamet; pl. (gamet unitar, s; g.). [din greacă gametē soția, gametē soț]. Celulele reproductive masculine și feminine. Masculin, feminin g. ◁ Gametic, aya, oh. Celula gay (celula reproductiva). * * * gameți (din greacă gametē soția, soțul gametēs) (sexuali sau reproductivi... Dicţionar enciclopedic

- (gr. gameți soț, gameți soț) celule reproductive ale animalelor sau plantelor; în timpul fecundației, două g. de sexe opuse (la om și la majoritatea animalelor se numesc spermatozoizi și ovocit, sau ovul) se contopesc într-un zigot, dând naștere... ... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

Gameti- (din grecescul gamet soție, gameți soț) sex, sau reproductivă, celule cu un set haploid (unic) de cromozomi, feminin (ouă sau ovule), masculin (sperma, spermatozoizi). Gameții asigură transmiterea informațiilor ereditare de la părinți... Începuturile științelor naturale moderne

Gameti- (rp. gamete soție, gameți soț) celule sexuale sau reproductive cu un set haploid (unic) de cromozomi, feminin (ouă sau ovule) și masculin (sperma, spermatozoizi, vipere). Gameții asigură transmiterea informațiilor ereditare din... ... Concepte ale științelor naturale moderne. Glosar de termeni de bază

- (din greaca Gamete sotie, gameti sot) celule sexuale, sau reproductive, ale animalelor si plantelor, care, prin fuziune, asigura dezvoltarea unui nou individ si transmiterea caracteristicilor ereditare de la parinti la descendenti. G. au un singur (haploid)… … Marea Enciclopedie Sovietică

Celulele sexuale - gameti(din limba greacă gameți - „soț”) poate fi detectat deja într-un embrion uman de două săptămâni. Ei sunt numiti, cunoscuti celule germinale primordiale.În acest moment, nu seamănă deloc cu spermatozoizii sau cu ovulele și arată exact la fel. Nu este posibil să se detecteze diferențe inerente gameților maturi în această etapă de dezvoltare a embrionului în celulele germinale primare. Aceasta nu este singura lor caracteristică. În primul rând, celulele germinale primare apar în embrion mult mai devreme decât glanda sexuală în sine (gonada), iar în al doilea rând, ele apar la o distanță considerabilă de locul în care aceste glande se vor forma mai târziu. La un moment dat, are loc un proces absolut uimitor - celulele germinale primare se repetă spre gonada și o populează, o „colonizează”.

După ce viitorii gameți intră în gonade, încep să se împartă intens, iar numărul lor crește. În această etapă, celulele germinale conțin încă același număr de cromozomi ca și celulele „corpului” ( somatic) celule - 46. Cu toate acestea, pentru a-și îndeplini cu succes misiunea, celulele germinale trebuie să aibă de 2 ori mai puțini cromozomi. Altfel, după fecundare, adică fuziunea gameților, celulele embrionului vor conține nu 46, așa cum a stabilit natura, ci 92 de cromozomi. Nu este greu de ghicit că în generațiile următoare numărul lor va crește progresiv. Pentru a evita această situație, celulele germinale în curs de dezvoltare suferă o diviziune specială, care în embriologie se numește meioză(Meioza greacă - „scădere”). Ca rezultat al acestui proces uimitor diploid(din grecescul diploos - „dublu”), setul de cromozomi este, parcă, „despărțit” în cei unici constitutivi, haploid seturi (din greaca haploos - single). Ca urmare, dintr-o celulă diploidă cu 46 de cromozomi se obțin 2 celule haploide cu 23 de cromozomi. După aceasta, începe etapa finală a formării celulelor germinale mature. Acum, într-o celulă haploidă, cei 23 de cromozomi existenți sunt copiați și aceste copii sunt folosite pentru a forma o nouă celulă. Astfel, ca urmare a celor două diviziuni descrise, dintr-o celulă germinală primară se formează 4 noi.

Mai mult, în spermatogeneza(Geneza greacă - origine, dezvoltare) ca urmare a meiozei, apar 4 spermatozoizi maturi cu un set haploid de cromozomi, iar în procesul de formare a oului - în oogeneză (din greacă oon - „ou”) doar unul. Acest lucru se întâmplă deoarece ovulul nu folosește al doilea set haploid de cromozomi format ca urmare a meiozei pentru a forma o nouă celulă germinală matură - un ovocit, ci le „aruncă” ca „în plus” într-un fel de „container de gunoi”. , care se numește corp polar. Prima diviziune a setului de cromozomi este completată în oogeneză cu eliberarea primului corp polar chiar înainte de ovulație. A doua diviziune de replicare are loc numai după ce spermatozoizii pătrunde în ovul și este însoțită de eliberarea celui de-al doilea corp polar. Pentru embriologi, corpurile polare sunt indicatori de diagnostic foarte importanți. Primul corp polar este prezent, ceea ce înseamnă că oul este matur, a apărut al doilea corp polar și a avut loc fertilizarea.

Celulele germinale primare găsite în gonada masculină nu se divid pentru moment. Diviziunea lor începe numai în timpul pubertății și duce la formarea unei cohorte de așa-numite celule stem diploide, din care se formează spermatozoizi. Furnizarea de celule stem în testicule este reînnoită în mod constant. Aici este potrivit să ne amintim caracteristica spermatogenezei descrisă mai sus - dintr-o celulă se formează 4 spermatozoizi maturi. Astfel, după pubertate, un bărbat produce sute de miliarde de spermatozoizi noi de-a lungul vieții.

Formarea ouălor se desfășoară diferit. După ce abia au populat gonada, celulele germinale primare încep să se dividă intens. Până în a 5-a lună de dezvoltare intrauterină, numărul lor ajunge la 6-7 milioane, dar apoi are loc moartea în masă a acestor celule. În ovarele unei fete nou-născute nu există mai mult de 1-2 milioane dintre ele, până la vârsta de 7 ani - doar aproximativ 300 de mii, iar în timpul pubertății 30-50 de mii. Numărul total de ouă care vor ajunge la o stare de maturitate în timpul pubertății va fi și mai mic. Este bine cunoscut faptul că în timpul unui ciclu menstrual, un singur folicul se maturizează de obicei în ovar. Este ușor de calculat că în timpul perioadei de reproducere, care durează pentru femeile de 30-35 de ani, se formează aproximativ 400 de ouă mature.

Dacă meioza în spermatogeneză începe în timpul pubertății și se repetă de miliarde de ori în timpul vieții unui bărbat, în oogeneză gameții feminini care se formează intră în meioză în perioada dezvoltării intrauterine. Mai mult, acest proces începe aproape simultan în toate ouăle viitoare. Începe, dar nu se termină! Viitoarele ouă ajung doar la mijlocul primei faze a meiozei, iar apoi procesul de divizare este blocat timp de 12 până la 50 de ani! Doar odată cu apariția pubertății meioza va continua în oogeneză și nu pentru toate celulele deodată, ci doar pentru 1-2 ouă lunar. Procesul de diviziune meiotică a oului va fi finalizat, după cum am menționat mai sus, numai după fecundarea acestuia! Astfel, spermatozoidul pătrunde într-un ovul care încă nu a terminat diviziunea și are un set diploid de cromozomi!

SpermatogenezaȘi oogeneză– procese foarte complexe și în mare măsură misterioase. În același timp, subordonarea lor față de legile interrelației și condiționalității fenomenelor naturale este evidentă. Pentru a fertiliza un ou in vivo(lat. într-un organism viu) sunt necesare zeci de milioane de spermatozoizi. Corpul masculin le produce în cantități gigantice aproape pe tot parcursul vieții.

Purtarea și nașterea unui copil reprezintă o povară extrem de dificilă pentru organism. Medicii spun că sarcina este un test de sănătate. Modul în care se va naște copilul depinde direct de starea de sănătate a mamei. Sănătatea, după cum știți, nu durează pentru totdeauna. Bătrânețea și boala, din păcate, sunt inevitabile. Natura oferă unei femei un număr strict limitat, de neînlocuit de celule germinale. O scădere a fertilităţii se dezvoltă lent, dar treptat de-a lungul unei înclinaţii. Primim dovezi clare că acest lucru este într-adevăr cazul prin evaluarea zilnică a rezultatelor stimulării ovariene în programele ART. Majoritatea ouălor sunt de obicei epuizate până la vârsta de 40 de ani, iar până la vârsta de 50 de ani întreaga aprovizionare este complet epuizată. Adesea așa-numitul depleția ovariană vine mult mai devreme. De asemenea, trebuie spus că oul este supus „îmbătrânirii”; de-a lungul anilor, capacitatea sa de a fertiliza scade, iar procesul de diviziune a cromozomilor este tot mai perturbat. A avea copii la o vârstă târzie a reproducerii este riscant din cauza riscului crescând de a avea un copil cu o anomalie cromozomială. Un exemplu tipic este sindromul Down, care apare din cauza unui cromozom 21 suplimentar rămas în timpul diviziunii. Astfel, prin limitarea perioadei de reproducere, natura protejeaza femeia si are grija de urmasii sanatosi.

Conform ce legi are loc diviziunea cromozomilor? Cum se transmite informațiile ereditare? Pentru a înțelege această problemă, putem da o analogie simplă cu cardurile. Să ne imaginăm un tânăr cuplu căsătorit. Să le numim convențional - El și Ea. Fiecare dintre celulele sale somatice conține cromozomi ai costumului negru - bâte și pică. A primit de la mama lui un set de crose de la șase la as. Un set de pică - de la tatăl său. În fiecare dintre celulele sale somatice există cromozomi roșii - diamante și inimi. Ea a primit un set de diamante de la șase la as de la mama ei. Un set de viermi - de la tatăl lui.

Pentru a obține o celulă sexuală dintr-o celulă somatică diploidă, numărul de cromozomi trebuie redus la jumătate. În acest caz, celula sexuală trebuie să conțină un singur set complet (haploid) de cromozomi. Nici unul nu ar trebui să se piardă! În cazul cărților, un astfel de set poate fi obținut după cum urmează. Luați una la întâmplare din fiecare pereche de cărți negre și astfel formați două seturi unice. Fiecare set va include toate cărțile din costumul negru de la șase la as, cu toate acestea, ce fel de cărți vor fi acestea (cluburi sau pică) este determinat din întâmplare. De exemplu, într-un astfel de set, cei șase pot fi o pică, iar în altul poate fi un club. Nu este greu de imaginat că în exemplul cu cărți, cu o astfel de alegere a unui singur set dintr-un set dublu, putem obține 2 combinații la a noua putere - mai mult de 500 de opțiuni!

În același mod, vom face un singur set de cartonașe roșii. Vom primi peste 500 de opțiuni diferite. Din singurul lui și singurul ei setul de cărți vom face un set dublu. Se va dovedi a fi, pentru a spune ușor, „pestriță”: în fiecare pereche de cărți, una va fi de culoare roșie, iar cealaltă va fi neagră. Numărul total de astfel de seturi posibile este de 500 x 500, adică 250 de mii de opțiuni.

Natura face aproximativ același lucru, conform legii prelevării aleatorii, cu cromozomii în timpul procesului de meioză. Ca urmare, din celule cu un set dublu, diploid de cromozomi, se obțin celule, fiecare dintre acestea conținând un singur set complet haploid de cromozomi. Să presupunem că, ca urmare a meiozei, în corpul tău se formează o celulă sexuală. Spermatozoizi sau ovul - în acest caz nu contează. Cu siguranță va conține un set haploid de cromozomi - exact 23 de bucăți. Ce sunt mai exact acești cromozomi? Să luăm ca exemplu cromozomul 7. Acesta ar putea fi cromozomul primit de la tatăl tău. Ar putea fi la fel de probabil un cromozom pe care l-ai primit de la mama ta. Același lucru este valabil și pentru cromozomul nr. 8 și pentru oricare altul.

Deoarece la om numărul de cromozomi haploizi este de 23, atunci numărul de variante posibile de celule haploide sexuale formate din celule somatice diploide este egal cu 2 cu puterea a 23. Rezultă astfel peste 8 milioane de variante! În timpul procesului de fertilizare, două celule germinale se unesc între ele. Prin urmare, numărul total de astfel de combinații va fi de 8 milioane x 8 milioane = 64.000 de miliarde de opțiuni! La nivelul unei perechi de cromozomi omologi, baza acestei diversități arată astfel. Să luăm orice pereche de cromozomi omologi din setul tău diploid. Ai primit unul dintre acești cromozomi de la mama ta, dar ar putea fi fie de la bunica ta, fie de la bunicul matern. Ai primit al doilea cromozom omolog de la tatăl tău. Cu toate acestea, poate fi din nou, indiferent de primul, fie cromozomul bunicii tale, fie al bunicului tău patern. Și aveți 23 de perechi de astfel de cromozomi omologi! Acest lucru are ca rezultat un număr incredibil de combinații posibile. Nu este surprinzător că o pereche de părinți dă naștere unor copii care diferă unul de celălalt atât ca aspect, cât și ca caracter.

Apropo, din calculele de mai sus rezultă o concluzie simplă, dar importantă. Fiecare persoană care trăiește în prezent, sau care a trăit vreodată în trecut pe Pământ, este absolut unică. Șansele ca un al doilea să apară sunt aproape zero. Prin urmare, nu este nevoie să te compari cu nimeni. Fiecare dintre voi este unic și asta vă face interesant!

Cu toate acestea, să revenim la celulele noastre reproductive. Fiecare celulă umană diploidă conține 23 de perechi de cromozomi. Cromozomii de la 1 la 22 de perechi se numesc somatici și au aceeași formă. Cromozomii celei de-a 23-a perechi (cromozomi sexuali) sunt la fel doar la femei. Ele sunt desemnate prin literele latine XX. La bărbați, cromozomii acestei perechi sunt diferiți și sunt denumiți XY. În setul haploid al unui ou, cromozomul sexual este întotdeauna doar X, în timp ce spermatozoizii pot purta fie un cromozom X, fie un cromozom Y. Dacă ovulul este fertilizat de spermatozoizi X, se va naște o fată, dacă spermatozoizi Y, se va naște un băiat. E simplu!

De ce durează atât de mult timp meioza într-un ou? Cum este o selecție lunară a unei cohorte de foliculi care își încep dezvoltarea și cum este selectat dintre ei foliculul principal, dominant, ovulativ, în care ovulul se va maturiza? Biologii nu au încă răspunsuri clare la toate aceste întrebări dificile. Procesul de formare a ouălor mature la om așteaptă noi cercetători!

Formarea și maturarea spermatozoizilor, așa cum sa menționat deja, are loc în tubii seminiferi ai glandei reproducătoare masculine - testicule. Spermatozoizii formați au o lungime de aproximativ 50-60 de microni. Nucleul spermatozoizilor este situat în capul său. Conține materialul ereditar patern. În spatele capului este un gât, în care există un mare contorsionat mitocondriile- un organel care asigură mișcarea cozii. Cu alte cuvinte, acesta este un fel de „stație energetică”. Există un „capac” pe capul spermei. Datorită acesteia, forma capului este ovală. Dar, nu este vorba despre formă, ci despre ceea ce este conținut sub „capac”. Acest „capac” este de fapt un container și se numește acrozom, și conține enzime care sunt capabile să dizolve coaja oului, ceea ce este necesar pentru ca spermatozoizii să pătrundă în interior - în citoplasma oului. Dacă spermatozoidul nu are un acrozom, capul său nu este oval, ci rotund. Această patologie a spermatozoizilor se numește globulospermie(sperma rotundă). Dar, din nou, necazul nu este în formă, ci în faptul că un astfel de spermatozoid nu poate fertiliza un ovul, iar un bărbat cu o astfel de tulburare de spermatogeneză a fost sortit fără copii până în ultimul deceniu. Astăzi, datorită ART, infertilitatea la acești bărbați poate fi depășită, dar despre asta vom vorbi mai târziu în capitolul dedicat micromanipulării, în special, ICSI.

Mișcarea spermatozoizilor se realizează datorită mișcării cozii acestuia. Viteza de mișcare a spermatozoizilor nu depășește 2-3 mm pe minut. S-ar părea că nu prea mult, totuși, în 2-3 ore în tractul reproducător feminin, spermatozoizii parcurg o distanță de 80.000 de ori mai mare decât dimensiunea lor! Dacă o persoană ar fi în locul spermei în această situație, ar trebui să înainteze cu o viteză de 60-70 km/h – adică cu viteza unei mașini!

Spermatozoizii din testicul sunt imobili. Aceștia dobândesc capacitatea de a se mișca numai prin trecerea prin canalele deferente sub influența fluidelor din canalele deferente și veziculelor seminale și secreția glandei prostatei. În tractul genital feminin, spermatozoizii rămân mobili timp de 3-4 zile, dar trebuie să fertilizeze ovulul în 24 de ore. Întregul proces de dezvoltare de la o celulă stem la un spermatozoid matur durează aproximativ 72 de zile. Cu toate acestea, deoarece spermatogeneza are loc continuu și un număr mare de celule intră în ea deodată, testiculele conțin întotdeauna un număr mare de spermatozoizi în diferite stadii de spermatogeneză, iar aprovizionarea cu spermatozoizii maturi este în mod constant completată. Activitatea spermatogenezei variază de la persoană la persoană, dar scade odată cu vârsta.

După cum am spus deja, ouăle sunt înăuntru foliculi ovar. Ca urmare a ovulației, oul intră în cavitatea abdominală, de unde este „prins” de fimbriile trompei uterine și transferat în lumenul secțiunii sale ampulare. Aici ovulul se întâlnește cu sperma.

Ce structură are un ou matur? Este destul de mare și ajunge la 0,11-0,14 mm în diametru. Imediat după ovulație, ovulul este înconjurat de un grup de celule mici și o masă gelatinoasă (numită coroana radianta). Aparent, în această formă este mai convenabil ca fimbriile trompelor uterine să captureze oul. În lumenul trompei uterine, cu ajutorul enzimelor și acțiunii mecanice (bătaie a cililor epiteliului), oul este „curățat” de corona radiata. Eliberarea finală a oului din corona radiata are loc după ce acesta întâlnește spermatozoizii, care literalmente se lipesc în jurul oului. Fiecare spermatozoid secretă o enzimă din acrozom care dizolvă nu numai corona radiata, ci acționează și asupra membranei ovulului însuși. Această coajă se numește pellucida, care este așa cum arată la microscop. Prin secretarea enzimei, toți spermatozoizii se străduiesc să fertilizeze ovulul, dar zona pellucida va permite doar unuia dintre ei să treacă. Se dovedește că, grăbindu-se spre ovul și acționând asupra lui în mod colectiv, spermatozoizii „eliberează calea” doar pentru o singură persoană norocoasă. Rolul zonei pellucide nu se limitează la selecția spermatozoizilor; în stadiile incipiente ale dezvoltării embrionului, menține aranjarea ordonată a celulelor sale (blastomere). La un moment dat, zona pellucida devine strânsă, se rupe și clocirea(din engleză hatching - „hatching”) - eclozarea unui embrion.