Что такое гамета и зигота
Что такое гамета и зигота
Отличительной особенностью репродуктивной функции человека от других физиологических функций организма является то, что ее нормальное функционирование проводит к слиянию половых клеток мужского и женского организмов в процессе половой репродукции. Ооциты и сперматозоиды называются женскими и мужскими половыми клетками, или гаметами. Мужские и женские гаметы в зрелой форме содержат гаплоидное число хромосом, т. е. половину нормального числа. Гаплоидное число хромосом в гаметах формируется в процессе сперматогенеза и оогенеза (рис. 16.1).
Рис. 16.1. Схема сперматогенеза и оогенеза. Первичные сперматоциты образуются путем митоза из сперматогоний и содержат диплоидное число хромосом. В результате первого мейотического деления образуются сперматоциты, содержащие гаплоидное число двухроматидных хромосом (22 единичные соматические хромосомы и одна половая — X или Y). После второго мейотического деления образуются сперматиды, содержащие гаплоидный набор монохроматидных хромосом. Оогенез начинается со стадии первичного ооцита, содержащего диплоидное число хромосом. Первичный ооцит путем первого мейотического деления превращается во вторичный ооцит, содержащий гаплоидное число двухроматидных хромосом (22 единичные соматические хросомы и одна половая Х-хро-мосома). В процессе оплодотворения ооцита сперматозоидом образуется зигота, содержащая 22 пары соматических хромосом и одну пару половых (XX или XY). Таким образом, в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом.
В мужском организме мейотическое деление сперматогенных клеток происходит постоянно на протяжении всей жизни после начала периода полового созревания (пубертатный период). Напротив, в ооците гаплоидное число хромосом образуется непосредственно перед овуляцией яйцеклетки из фолликула. В результате способности ооцита и сперматозоида соединяться друг с другом во время оплодотворения в женском половом тракте происходит образование зиготы. Этот процесс называется фертили-зацией. В зиготе содержится диплоидное число хромосом, как в любой соматической клетке организма человека и животных. Две хромосомы из диплоидного числа в зиготе, а именно половые Х- и Y-хромосомы, обусловливают мужской или женский пол будущей особи в новом поколении. Женская половая клетка содержит только Х-хромосомы, а мужская — Х- и Y-хромосомы. Хромосомы заключают в себе гены, которые передают генетические особенности одного поколения другому.
Способность человека как вида передавать одну половину генетической информации будущего поколения от отца к матери обеспечивается физиологическими особенностями репродуктивной функции мужского организма. Репродуктивная функция женского организма обеспечивает процесс фертилизации, внутриутробное развитие плода, рождение ребенка и его вскармливание грудным молоком.
Разница между зиготой и гаметой
Размножение многоклеточных организмов может происходить двумя путями – бесполым и половым. Бесполое размножение появилось первым и имеет несколько преимуществ в сравнении с половым.
Во-первых, при бесполом размножении нет необходимости искать партнера для спаривания, а, во-вторых, наследственная изменчивость сведена к минимуму. Данный тип размножения до сих пор характерен для одноклеточных организмов, а так же для многих растений и грибов.
Половое размножение осуществляется благодаря особенному обмену генетической информации между двумя особями – половому процессу. Происходит это путем слияния двух типов клеток (гамет), полученных от особей мужского и женского пола. Каждая из клеток несет наследственную информацию от своего родителя. В процессе слияния двух гамет образуется зигота, из которой и происходит дальнейшее развитие организма. Сегодня мы попробуем разобраться, в чем же заключаются основные отличия этих двух клеток.
Гамета представляет собой репродуктивную клетку, несущую в себе одинарный (гаплоидный) набор хромосом. Если рассматривать эти клетки на примере оогамии (гаметы различного размера, но одна из них неподвижна), то примером могут послужить всем известные сперматозоид (мужская гамета) и яйцеклетка (женская гамета). Помимо оогамии, существует еще два вида гаметообразования, первый из которых – изогамия. Гаметы в данном случае должны быть совершенно одинаковыми как по размеру, так и по строению. Несмотря на то, что они не делятся на мужские и женские, они могут иметь различный тип спаривания. В частности, такой вид образования клеток характерен для зеленых водорослей и хитридиевых грибов. Второй вид гаметообразования – анизогамия. В этом случае мужская и женская гаметы не просто различаются по размеру, они ещё достаточно подвижны и активны. Чаще всего такой процесс наблюдается у растений и простейших, но иногда встречается и у многоклеточных. Каждая клетка здесь несет в себе часть родительского хромосомного набора.
Мужская гамета (сперматозоид). Женская гамета (яйцеклетка)
Зигота – это не что иное, как результат слияния двух родительских гамет, или, проще говоря, оплодотворения. Она представляет собой клетку с диплоидным набором хромосом, способную породить другую клетку. Зигота начинает развиваться сразу же после оплодотворения или же, как это происходит у большинства грибов и водорослей, способна окружить себя плотной мембраной и превратиться в зигоспору.
При слиянии двух гамет, содержащих гаплоидный набор родительских хромосом, происходит образование зиготы, содержащей диплоидный набор хромосом. Отсюда можно сделать вывод, что гаметы и зигота – это две разные стадии в развитии организма. Помимо различного набора хромосом, они так же отличаются друг от друга морфологическим строением и развитием.
Сперматогенез и овогенез
Гаметогенез (греч. gamete– жена, gametes – муж + genesis – зарождение)
Гаметогенезом называют процесс образования половых клеток (гамет). Этот процесс происходит у мужских и женских особей в гонадах (половых железах), представленных семенниками (яичками) и яичниками.
Гаметы (n) образуются в результате мейоза из клеток-предшественников (2n, как у соматических клеток). Половые клетки гаплоидны, то есть имеют в два раза меньшее число хромосом, чем клетки-предшественники. Мужская (n) и женская (n) гаметы, сливаясь друг с другом в процессе оплодотворения, образуют зиготу (2n).
Таким образом, за счет гаплоидности гамет (в результате мейоза) поддерживается постоянное количество хромосом в ряду поколений, не происходит их удвоения.
Процессы сперматогенеза и овогенеза (оогенеза) требуют нашего более детального изучения.
Сперматогенез (греч. sperma – семя + genesis – зарождение)
Половые клетки в этой фазе называются сперматоцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению.
На фазу роста приходится S-период: происходит удвоение ДНК, в результате чего набор хромосом сперматоцита I порядка становится (2n4c).
Происходит первое деление мейоза (мейоз I). В результате из сперматоцитов I порядка (2n4c) образуются сперматоциты II порядка (n2c). Между мейозом I и мейозом II практически отсутствует интерфаза, поэтому сперматоциты II порядка (n2c) сразу же вступают в мейоз II, в результате которого образуются сперматиды (nc).
Овогенез, или оогенез (греч. ōón — яйцо + genesis – зарождение)
Половые клетки в этой фазе называются ооцитами I порядка, они теряют способность к митотическому делению.
Ооциты I порядка (2n4c) вступают в первое деление мейоза, в результате которого образуются ооциты II порядка (n2c) и первое полярное (направительное) тельце, которое не несет большой функциональной значимости и подвергается дегенерации.
Второе деление мейоза начинается только после взаимодействия овоцита II порядка (n2c) со сперматозоидом. В результате этого образуется яйцеклетка (nc) и второе полярное тельце, которое также подвергается дегенерации.
Строго говоря, при овуляции из яичников выходит не «яйцеклетка», а ооцит II порядка, который ждет встречи со сперматозоидом для продолжения деления и развития будущего зародыша. Если такого взаимодействия не происходит, то яйцеклетка подвергается дегенерации.
Оплодотворение
При внутреннем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой в женских половых путях, куда самец вводит семенную жидкость со сперматозоидами.
При внешнем оплодотворении сперматозоид сливается с яйцеклеткой вне половых путей самки, например, у двустворчатых моллюсков оплодотворение происходит в мантийной полости самки.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Зигота
Зигота — это первая стадия жизни эмбриона и длится она не более двух суток. Зигота начинает очень быстро делиться и перемещается по маточным трубам, пока не попадет внутрь матки. Внутри матки зигота закрепляется.
Связанные понятия
Гаметы, или половые клетки, — репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие, в частности, в половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Гетерогамия (от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и γάμος — «брак»), анизогамия (от др.-греч. ἄνισος — «неравный» и γάμος) — форма полового процесса, при котором сливаются две морфологически разные (по форме) гаметы. При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские и обладают разным типом спаривания. У многих организмов различается меньшая по размеру микрогамета, которая считается мужской, и большая, менее активно двигающаяся — женская. Характерна для различных зелёных водорослей, мхов.
Зооспо́ра (др.-греч. ζῷον — животное и σπορά — посев, семя), или зоогони́дий, или бродя́жка — стадия жизненного цикла многих водорослей и некоторых низших грибов. Представляют собой жгутиконосцев, перемещающихся в жидкой среде с помощью биения одного или нескольких жгутиков. Многие водоросли на этой стадии обладают хроматофором, стигмой и сократительными вакуолями. Зооспоры некоторых желто-зелёных водорослей обладают многочисленными ядрами и несколькими парами жгутиков (синзооспоры).
Соматические клетки (др.-греч. σῶμα — тело) — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.
Плодовая мушка Drosophila melanogaster была введена в качестве модельного организма в генетические эксперименты Томасом Морганом в 1909 году и до настоящего времени является одним из самых любимых модельных организмов среди исследователей, изучающих эмбриональное развитие животных. Малый размер, быстрая смена поколений, высокая плодовитость, прозрачность эмбрионов — делают дрозофилу идеальным объектом для генетических исследований.
Как рождается новая жизнь?
Понятие «зарождения новой жизни» зачастую ограничивается лишь ассоциациями о зачатии младенца как об итоге встречи сперматозоида и яйцеклетки. Далее же, как считает большинство, наступает беременность, зародыш развивается и у будущей матери вырастает большой животик. В действительности пренатальное развитие человека является очень важным процессом, который требует глубокого изучения. Попробуем разобрать тонкости одного из его немаловажных этапов – стадия зиготы. Итак, как же происходит зарождение новой жизни на этом этапе?
Зигота: что это?
Каждый живой организм состоит из клеток. Как говорит клеточная теория, именно клетка выступает элементарной единицей всего живого, именно благодаря ней, осуществляется строение, развитие и последующее размножение организмов. При этом механизмы строения и жизнедеятельности клетки являются очень сложными. В многоклеточном организме каждая клетка, не смотря на схожие механизмы функции и тождественный план строения, имеет принципиальные особенности строения и функций, разное деление, благодаря чему они отличны друг от друга.
Нейрула, зигота, бластула, гаструла – все это стадии зарождения новой человеческой жизни.
Какой набор хромосом имеет зигота? Зигота содержит диплоидный хромосомный набор.
Что удивительно, так это тот факт, что сотни миллиардов всевозможных клеток, составляющих человеческий организм, обладают совершенно идентичным генотипом. Это объясняется тем, что развитие организма производится путем развития зиготы или оплодотворенного яйца по типу клонирования. Если говорить другими словами, дробление или деление идет, воспроизводя полностью структуру материнской яйцеклетки. Подобный способ деление называется митозом. Можно сделать выводы, что человеческий организм собой являет клон многомиллиардного деления лишь одной клетки – зиготы. Согласитесь, весьма удивительный факт.
Что такое зигота: определение
Итак, из всего написанного выше, можно сделать вывод, что зигота – это яйцеклетка, которую оплодотворил сперматозоид. Именно с чуда оплодотворения, которое обычно происходить в течение трех суток после полового акта, берет свое начало внутриутробное развитие человека. И в течение этих трех дней зигота образуется. В результате проникновения спермия в яйцеклетку происходит объединение их ядер с хромосомными наборами из 23 материнских и 23 отцовских хромосом. Таким образом, образуется ядро зиготы.
Сколько хромосом имеет зигота? Она обладает полным набором, который включает в себя 46 хромосом. Таков хромосомный набор зиготы.
Потом происходит дробление зиготы. Обычно дробление человеческой зиготы представляет собой трех-четырехдневный процесс деления зародыша на мелкие частички-клетки путем воспроизводства их структуры полностью аналогично структуре яйцеклетки. Итак, после оплодотворения из зиготы развиваются бластомеры – клетки, которые образовались при ее дроблении. В свою очередь они также делятся, при этом разными темпами, другими словами их деление не является синхронным.
Только вдумайтесь, сколько типов гамет образует зигота. Это по-настоящему удивительный процесс.
В результате в процессе оплодотворения в зиготе образуется два дифференцированных бластомера. Один, который является более крупным, «темным», выступает основанием для развития органов и тканей зародыша. Совокупность полученных в ходе последующих делений крупных бластомеров называют эмбриобластом. Второй, который является мелким и «светлым» видом бластомера, деление которого осуществляется быстрее, образует сочетание себе подобных – трофобласт. Благодаря ему появляются пальцевидные ворсинки, которые необходимы для дальнейшего закрепления зиготы на полости матки. Бластомеры, не имея друг с другом взаимодействия, удерживаются при помощи только блестящей оболочки яйцеклетки. В случае ее разрыва происходит развитие идентичных генетически эмбрионов, к примеру, однояйцевых близнецов.
Как появляется многоклеточный зародыш?
В результате процесса дробления зиготы происходит образование многоклеточного зародыша, который состоит из клеточных слоев трофобласта и эмбриобласта. Данная стадия морула является периодом эмбрионального развития, которая характеризуется тем, что в зародыше насчитывается уже около сотни клеток.
Где-то на шестой день после оплодотворения начинается процесс бластуляции – образование бластоцисты, которая представляет собой полый пузыри, наполненный жидкостью, из развитых хорошо слоев эмбриобласта и трофобласта.
Примерно на 9-10 сутки наступает врастание (имплантация) зародыша в стенку матки. При этом эмбрион уже находится полностью окруженным ее клетками. С этого времени у женщины прекращается месячный цикл, и можно выявить наступление беременности.