Определение гаметы
Гамет гаплоидный репродуктивные клетки в сексуально размножающихся организмах, которые сливаются друг с другом во время оплодотворение, Оплодотворение производит диплоид клетка что подвергается повторным раундам деление клеток произвести нового человека. Гамет являются физическими носителями генетической информации от одного поколения к другому. Они несут рекомбинантные хромосомы, полученные в конце мейоз.
Часто, вид которые размножаются половым путем, имеют два морфологически различных типа особей, которые производят разные гаметы. Большую гамету, производимую самкой, обычно называют яйцом или яйцеклеткой. Чем меньше сперма Подобные различия также существуют в растение мир, где женскую гамету называют яйцеклетка и мужская гамета, называемая Цветочная пыльца.
Типы гамет
У многих видов есть два типа гамет, форма и функции которых отличаются друг от друга. Например, у людей и других млекопитающих яйцеклетка намного больше, чем сперма. Сперма также имеет характерный внешний вид головастика со специальными приспособлениями для ее основной функции – путешествовать по женскому репродуктивному тракту и оплодотворять яйцеклетку. Подобным образом, яйцеклетка имеет ряд структурных приспособлений, которые помогают процессу точного оплодотворения и последующей имплантации. Считается, что виды, которые имеют явные различия во внешнем виде гамет, проявляют анизогамию.
Кроме того, большинство видов также являются гетерогаметными и содержат различный набор хромосом в каждом типе гамет. У млекопитающих женская гамет содержит один X хромосома в дополнение к 22 соматическим хромосомам. С другой стороны, мужская гамета, сперма, может нести хромосому X или Y в качестве 23-й хромосомы. В зависимости от хромосомы, присутствующей в сперме, получающийся диплоид зигота может быть женщина (XX) или мужчина (XY). У птиц эта форма гетерогамии обращена вспять. Самки производят гаметы, которые могут содержать хромосому W или Z, а самцы – один тип гаметы.
Примеры гаметов
Две наиболее распространенные гаметы – сперма и яйцеклетка. Эти две гаплоидные клетки могут подвергаться внутреннему или внешнему оплодотворению и могут отличаться друг от друга по размеру, форме и функции. Некоторые виды производят сперму и яйцеклетки в одном и том же организм, Их называют гермафродитами. Тем не менее, большинство организмов, размножающихся половым путем, имеют разные полы, каждый из которых производит один тип гамет.
Структура и функция спермы
Человеческие сперматозоиды – это узкоспециализированные клетки, которые подверглись обширному периоду дифференцировки.
Как показано на рисунке, сперматозоиды содержат четыре морфологические области – глава, шея, середина и хвост. Эти общие термины на самом деле относятся к различным субклеточным органеллам, которые были адаптированы, чтобы помочь сперме в ее функции.
«Голова», например, содержит генетический материал. ДНК в зрелой сперме сильно уплотнена, почти не имеет транскрипционной активности, и все хромосомы плотно конденсированы. У них даже есть специальные белки, называемые протаминами, которые упаковывают ДНК более плотно, чем гистоны. Голова также окружена колпачкообразной структурой, содержащей гидролитические ферменты, называемые акросомой. Акросомальные ферменты воздействуют на наружные мембраны яйцеклетки, позволяя ДНК из сперматозоидов получить доступ к плазматическая мембрана яйцеклетки
Шейка сперматозоида состоит из пары центриолей. Проксимальный центриоль попадает в яйцеклетку во время оплодотворения и даже дублируется в зиготе. Дистальная центриоль приводит к образованию нитевидных структур, которые образуют упругий хвост спермы.
Хвост сделан из жгутиков, которые позволяют этой клетке путешествовать по женскому репродуктивному тракту – от шейки матки, через матка к фаллопиевых труб, где может произойти оплодотворение. Эта подвижность это даже необходимо для видов, которые подвергаются внешнему оплодотворению. Жгутики сперматозоидов содержат центральную цитоскелетную аксонемальную нить, которая окружена 2 волокнистыми оболочками. Аксонема имеет пару расширенных микротрубочек, которые обеспечивают движение через моторные белки, называемые динеином.
Энергия для жгутикового движения обеспечивается спирально митохондрии в трубчатой средней части. Некоторая энергия также получается из гликолиза, который происходит в волокнистых оболочках жгутик, Углеводы, необходимые для гликолиза, аэробного дыхания а также окислительного фосфорилирования транспортируется в сперму либо из спермы, либо со слизистых оболочек женских половых путей.
Сперма не имеет много органелл, которые обычно можно увидеть в большинстве клеток. Например, сперматозоиды не имеют эндоплазматическая сеть или рибосомы, так как большая часть синтеза белка и липидов завершается во время сперматогенеза. Однако даже после продолжительного периода дифференциации сперматозоиды должны подвергнуться другому процессу, называемому конденсацией, после эякуляции, прежде чем они станут полностью функциональными. Это обычно включает изменения в мембране, активацию (и дезактивацию) некоторых ферментов и модификации белка.
сперматогенез
Основное различие между мужскими и женскими гаметами, особенно у людей, заключается в том, как они образуются в организме. Сперматогенез начинается после полового созревания в яичках и может продолжаться до конца жизни индивидуума, при отсутствии каких-либо заболеваний или расстройств. «Материнские клетки» сперматозоидов, также известные как сперматогония, могут непрерывно делиться через митоз и генерировать клетки, которые дифференцируются в зрелые сперматозоиды после мейоза. Каждый диплоидный сперматоцит может привести к 2 гаплоидным клеткам, несущим Х-хромосому, и 2 гаплоидным клеткам, содержащим Y-хромосому. Все эти 4 ядра остаются связанными друг с другом через цитоплазматические мостики, так что даже сперматиды, имеющие Y-хромосому, могут извлечь пользу из белков, продуцируемых из Х-хромосомы. ген выражение.
яйцеклетка
Яйцеклетка (яйцеклетка, множественное число: яйцеклетка) – это женская гамета. Обычно это неподвижная клетка. У птиц, рептилий, амфибий и беспозвоночных яйцеклетка либо оплодотворяется извне, либо яйцо откладывается до появления нового организма. У млекопитающих как оплодотворение, так и эмбриональное развитие происходят внутри самки.
Яйцеклетка образуется из “материнских клеток” яйцеклетки или яйцеклетки посредством процесса, называемого оогенезом в яичник, Клетка яйцеклетки не только входит в число крупнейших клеток организма, она также специализируется на точном оплодотворении ровно одной сперматозоидом. Яйцо также содержит питательные вещества, которые изначально поддерживают растущую зиготу. Во многих организмах эти питательные вещества рассматриваются как жирный желток и богатый белком альбумин. Однако у млекопитающих яйцеклетка имплантируется в матку и непосредственно получает питательные вещества из организма матери после первых нескольких циклов митотической репликации.
Защитные мембраны яйцеклетки
Яйцо у человека содержит два основных защитных слоя – лучистая корона, содержащая фолликулярные клетки, и zona pellucida. Излучение короны может состоять из 2 или 3 слоев клеток, тогда как zona pellucida представляет собой прозрачную толстую мембрану из гликопротеинов. Спорма должна ферментативно преодолевать лучистую корону, прежде чем достигнуть зоны прозрачной оболочки. Связывание сперматозоидов с этой внутренней гликопротеиновой мембраной вызывает высвобождение гидролитических ферментов из акросомы. Это опосредует слияние мембраны спермы с плазматической мембраной яйцеклетки, облегчая оплодотворение двух гаплоидных ядер. Выделение пищеварительных ферментов и последующие этапы называются акросомальной реакцией, и она также вызывает реакцию со стороны яйцевых оболочек. В яйцеклетке образуется вителлиновая мембрана, которая предотвращает дальнейшее проникновение любой другой спермы. Полагают, что яйцеклетки также играют роль в поддержании видовой специфичности во время оплодотворения, предотвращая доступ яйцеклеточных мембран к сперматозоидам другого вида.
Определение пола у птиц
У птиц (а также у некоторых рыб) самка производит два разных типа яиц, так как они гетерогаметного пола. Это означает, что диплоидная соматическая клетка у взрослых самок птиц имеет два разных типа половые хромосомы, Эти две хромосомы называются Z и W хромосомами, чтобы отличать их от системы определения пола XY. Мужчины имеют две Z-хромосомы и поэтому производят сперму, все из которых содержат только Z-хромосому. По сути, именно генетический состав яйца определяет пол потомства, что прямо противоположно генетика людей и многих других животных.
анеуплоидия
Каждая гаплоидная гамета должна иметь ровно половину числа хромосом соматической диплоидной клетки. Тем не менее, ошибки во время мейоза могут привести к тому, что гаметы имеют меньшее или большее количество хромосом. Когда такие гаметы участвуют в оплодотворении, зигота получается анеуплоидной. Многие анеуплоидные зиготы нежизнеспособны. То есть они не завершают эмбриональное развитие и приводят к самопроизвольным абортам. Однако иногда анеуплоидия может привести к расстройствам, которые становятся очевидными только после рождения. Наиболее распространенным среди них является трисомия 21, также известный как синдром Дауна. Это возникает, когда одна гаплоидная гамета несет 2 копии хромосомы 21 – либо всю ДНК молекула или большие отрезки этого.
Когда происходит анеуплоидия половых хромосом, это может привести к тому, что у индивидуума будет более двух половых хромосом. Иногда это также может привести к тому, что у человека во всех клетках будет только одна Х-хромосома. Эти люди обычно бесплодны, и их внешние сексуальные характеристики часто расходятся с их внутренним генетическим составом.
- осевая нить хромосомы – Центральная цепь цитоплазматических филаментов, видимая в органеллах, таких как реснички или жгутики, обычно образована микротрубочками.
- Фолликулярные клетки – Также известные как клетки гранулезы, эти клетки окружают растущий ооцит в яичнике и, тем не менее, помогают ооциту реагировать на гормональные сигналы организма.
- сперматидах – Гаплоидные клетки, которые образуются из сперматоцитов в результате мейоза. Сперматиды подвергаются дальнейшей дифференцировке, прежде чем становятся зрелыми сперматозоидами.
- зигота – Эукариотическая диплоидная клетка, образованная слиянием двух гаплоидных гамет.
викторина
1. Какая из них является защитной мембраной вокруг яйцеклетки?A. акросомаB. Vitelline мембранаC. Corona radiataD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 1
В верно. Более чем один защитный слой окружает яйцеклетку. В то время как corona radiata и zona pellucida участвуют в процессах, приводящих к оплодотворению, вителлиновая мембрана необходима для предотвращения полиспермии – попадания в яйцеклетку нескольких сперматозоидов. Однако лучистая корона на самом деле не является мембраной. Он образован 2-3 слоями фолликулярных клеток. Акросома является частью спермы, которая содержит гидролитические ферменты.
2. Почему сперме нужны митохондрии, а не рибосомы?A. Они могут поглощать белки из внешней среды, но не АТФB. Митохондрии представляют собой более крупные органеллы, которые могут обеспечивать механическую поддержку сперматозоидов.C. Сперма не синтезирует белки, но они генерируют АТФ, чтобы привести в движение жгутикиD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 2
С верно. Большая часть синтеза белка спермы завершается в процессе развития и созревания. Больше нет необходимости в рибосомах. Однако сперматозоиды предпринимают энергоемкое путешествие к яйцеклетке и поэтому нуждаются в выработке АТФ через митохондрии. Некоторое количество гликолиза также происходит в сперматозоидах. Сперматозоиды имеют на своих мембранах переносчики глюкозы, которые поглощают углеводы из спермы, а также из внутренних тканей женского репродуктивного тракта. Митохондрии не обеспечивают механическую поддержку.
3. Почему люди с анеуплоидными расстройствами часто бесплодны?A. Они не могут производить половые гормоныB. Это трудно и очень маловероятно, что анеуплоидная клетка может успешно подвергаться мейозу и продуцировать жизнеспособные гамет, которые могут подвергаться оплодотворениюC. Наличие вителлиновой мембраны препятствует доступу сперматозоидов-анеуплоидов к цитоплазма яйцаD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 3
В верно. Когда у кого-то есть анеуплоидные клетки по всему телу, это включает сперматогонию и оогонию. Это прародители всех гамет, вырабатываемых в организме. Однако, чтобы произвести гаметы, эти клетки должны подвергнуться мейозу, который включает два раунда клеточного деления. На каждой стадии хромосомы должны быть выровнены, а затем разделены одинаково по отношению к противоположным полюсам клетки. В анеуплоидных клетках эта сегрегация сопряжена с трудностями.