Dezvoltarea și structura celulelor germinale

Structura celulelor sexuale masculine și feminine determină îndeplinirea celei mai importante funcții - realizarea reproducerii generative. Este caracteristică reprezentanților plantelor și animalelor. Particularitățile structurii celulelor germinale vor fi luate în considerare în articolul nostru.

Gamet: relația dintre structură și funcții

Celulele specializate care efectuează procesul de reproducere generativă se numesc gameți. Celulele sexuale masculine și feminine - spermatozoizi și ovule - au un haploid, adică un singur set de cromozomi. Această structură a celulelor sexuale asigură genotipul organismului, care se formează atunci când se îmbină. Este diploid sau dublu. Astfel, jumătate din informația genetică pe care corpul o primește de la mamă, iar cealaltă parte - de la tată.

În ciuda caracteristicilor comune, structura celulelor germinative ale plantelor și animalelor este în mare parte diferită una de cealaltă. Aceasta se referă în primul rând la anumite locuri ale formării lor. Astfel, în angiospermele spermei, anterele sunt situate în antere, iar ovulul este în ovarele pistilului. Animalele multicelulare au organe speciale - glande, în care formarea de celule sexuale: celulele ouă - în ovare și spermatozoizi - în testicule.

Procesul de formare a celulelor sexuale

Structura și dezvoltarea celulelor sexuale este determinată de evoluția gametogenezei - procesul de formare a acestora, care are loc în mai multe etape. În timpul fazei de reproducere, gametele primare sunt împărțite de mai multe ori prin mitoză. În același timp, se păstrează un set dublu de cromozomi. La indivizi de sex diferit, această etapă are diferențele. Astfel, la bărbații de mamifere, începe cu debutul pubertății și durează până la limită de vârstă. La femei, diviziunea celulelor sexuale primare apare numai în timpul dezvoltării intrauterine a fătului. Și înainte de pubertate, ei rămân în repaus.

Faza de creștere este următoarea. În această perioadă, crește creșterea mărimii primare, se produce replicarea ADN (duplicare). Un proces important este, de asemenea, depozitarea substanțelor nutritive, deoarece acestea vor fi necesare pentru divizările ulterioare.

Ultima etapă a gametogenezei se numește faza de creștere. În cursul său, celulele sexuale primare sunt împărțite prin diviziunea de reducere - meioza. Rezultatul este patru celule haploide, formate din celule diploide primare.

spermatogeneza

Ca rezultat al formării celulelor sexuale masculine, adică spermatogeneza, se formează patru structuri identice și complete. Ei au capacitatea de a fertiliza. Structura celulei sexuale masculine, sau mai degrabă particularitatea sa, constă în apariția unor adaptări specifice. Este vorba, în special, de un flagel, cu ajutorul căruia se produce mișcarea jocurilor de sex masculin. Acest proces are loc în ultima fază suplimentară a formării, care este caracteristică doar procesului de spermatogeneză.

ovogeneză

Structura celulelor sexuale feminine, ca și procesul de formare (oogeneză), are o serie de trăsături caracteristice. Când ovocitele mature în timpul meiozei, citoplasma este distribuită inegal între celulele viitoare. Numai unul dintre ei, ca rezultat, devine un ou, capabil să ducă la o viață viitoare. Ceilalți trei se transformă în cadre de conducere și, ca rezultat, sunt distruse. Sensul biologic al acestui proces este acela de a reduce numărul de persoane mature, capabile să fertilizeze celulele sexuale feminine. Numai în această condiție un singur ou va fi capabil să obțină cantitatea necesară de nutrienți, care este principala condiție pentru dezvoltarea organismului viitor. Ca rezultat, în timpul în care o femeie este capabilă să nască copii, se pot forma doar aproximativ 400 de celule germinale. În timp ce la bărbați această cifră atinge câteva sute de milioane.

Structura celulelor reproducătoare masculine

Spermatozoile sunt celule foarte mici. Dimensiunea lor ajunge abia la câteva micrometri. În natură, aceste dimensiuni sunt în mod natural compensate de cantitatea lor. Structura celulelor sexuale ale corpului mascul are caracteristici proprii.

Sperma constă dintr-un cap, gât și coadă. Fiecare dintre aceste părți îndeplinește anumite funcții. Organele celulare permanente ale nucleului eucariot se află în cap. Este purtătorul informațiilor genetice conținute în moleculele ADN. Este nucleul care asigură transferul și stocarea materialului ereditar. A doua componentă a capului spermei este acrozomul. Această structură este un complex Golgi modificat și eliberează enzime specifice care pot dizolva cojile de ou. Fără aceasta, procesul de fertilizare va fi imposibil. În gât se găsesc organele de mitocondrie, care asigură mișcări ale cozii. În această parte a spermatozoidelor există și centrioli. Aceste organele joacă un rol important în formarea fusului de fisiune în timpul sfărâmării unui ou fertilizat. Coada spermatozoizilor este formată din microtubuli, care, folosind energia mitocondriilor, asigură mișcarea celulelor sexuale masculine.

Structura ouălor

Celulele sexuale de sex feminin sunt mult mai mari decât spermatozoizii. Diametrul acestora la mamifere este de până la 0,2 mm. Dar același indice în peștele cu taxă rapidă este de 10 cm, iar în heringul rechin - până la 23 cm. Spre deosebire de celulele sexuale masculine, ovulele sunt imobile. Ele au o formă rotunjită. În citoplasma acestor celule există o cantitate mare de substanțe nutritive sub formă de gălbenuș. În nucleu, pe lângă ADN care conține informații genetice, există un alt acid nucleic - ARN. Acesta conține informații despre structura proteinelor cele mai importante ale organismului viitor. Gălbenușul poate fi distribuit neuniform în ouă. De exemplu, într-o lanceletă se află în centru și în pește ocupă aproape întreaga suprafață, schimbând nucleul și citoplasma într-unul din poli de celulă. În exterior, ovulul este protejat de cochilii: vitelline, transparent și extern. Aceștia trebuie să dizolve acrozomul capului spermatozoizilor pentru procesul de fertilizare.

Tipuri de fertilitate

Structura și funcțiile celulelor sexuale provoacă procesul de fertilizare - fuziunea jocurilor. Ca urmare a acestui proces, materialul genetic al gameților se unește într-un singur nucleu și se formează un zigot. Este prima celulă a unui nou organism.

În funcție de locul de trecere al acestui proces, se disting fertilizarea externă (externă) și internă. Primul tip este efectuat în afara organismului feminin. Acest lucru se întâmplă de obicei în habitatul acvatic. Exemple de organisme care se supun fertilizării externe sunt reprezentanți ai clasei de pești. Femelele lor se înmugurează în apă, unde bărbații îl udă cu lichidul seminal. Numărul ouălor acestor animale atinge câteva mii, dintre care nu mai supraviețuiesc și cresc mulți indivizi. Cele mai multe dintre ele mănâncă animale acvatice. Dar pentru toate animalele de mamifere se caracterizează prin fertilizare internă, care are loc în interiorul corpului feminin, cu ajutorul organelor copulatorii specializate ale bărbatului. În același timp, numărul ouălor pregătite pentru fertilizare este mic.

Structura celulelor germane masculine, germane de sex feminin și a sistemului de reproducere a plantelor diferă semnificativ de cea a animalelor. Prin urmare, procesul de fuziune a gameților este diferit. Celulele germinative ale plantelor nu au coadă și nu sunt capabile de mișcare. Prin urmare, fertilizarea este precedată de polenizare. Acesta este procesul de transfer al polenului de la praful stâlpului la stigmatul pistilului. Apare cu ajutorul vântului, a insectelor sau a unei persoane. Odată ajuns în acest fel pe stigmatul pistilului, sperma sunt coborâți de-a lungul tubului embrionic în partea inferioară lărgită - ovarul. Există un ou. Atunci când jocurile se îmbină, se formează germeni de semințe.

Conceptul de parthenogeneză

Structura celulelor germinale, în special a celulelor feminine, face posibilă una dintre formele neobișnuite de reproducere generativă. Se numește partenogenogeneză. Esența sa biologică constă în dezvoltarea unui organism adult dintr-un ovul nefertilizat. Un astfel de proces este observat în ciclul de viață al crustaceelor Daphnia, în timpul cărora generațiile sexuale și partenogenetice se alternează. Celulele germinale de sex feminin conțin substanțe nutritive suficiente pentru a da naștere unei vieți noi. Cu toate acestea, în cazul parthenogenezei, nu apar noi combinații de informații genetice, ceea ce înseamnă că apariția unor semne noi este, de asemenea, imposibilă. Cu toate acestea, parthenogeneza are o mare importanță biologică, deoarece face posibilă procesul de reproducere sexuală chiar și fără prezența unui individ de sex opus.

Fazele ciclului menstrual

În corpul feminin, celulele sexuale nu sunt întotdeauna pregătite pentru fertilizare, ci numai în anumite faze ale ciclului menstrual. În timpul acestui proces fiziologic, organismul suferă modificări ciclice și regulate ale funcțiilor sistemului reproducător. Acest proces este reglementat de sistemul humoral. Durata acestui ciclu este de 21-36 de zile, cu o medie de 28. Această perioadă poate fi împărțită în trei faze. În primul (menstrual), care durează în primele 5 zile, există o respingere a membranei mucoase a uterului. Aceasta este însoțită de ruperea vaselor mici de sânge. În ziua 6-14, sub influența glandei pituitare, se eliberează un folicul, în care oul se înroșește. Membrana mucoasă a uterului în această perioadă începe să se recupereze. Aceasta este esența fazei post-menstruale. De la a 15-a până la a 28-a zi, se formează țesutul conjunctiv gras, corpul galben. Acționează ca o glandă temporară de secreție internă, care produce hormoni care întârzie maturizarea foliculilor. În perioada de la a 17-a până la a 21-a zi, probabilitatea de fertilizare este cea mai mare. Dacă acest lucru nu se întâmplă, celulele germinale sunt distruse, iar mucoasa se exfoliază din nou.

Ce este ovulația?

În cea de-a 14-a zi a ciclului menstrual, structura celulei sexuale feminine se modifică într-o oarecare măsură. Oulul sparge membrana foliculară și iese din ovar în tubul uterin. Aici se termina maturizarea. Acest proces se numește ovulație. Aceasta este o perioadă foarte importantă în care uterul dobândește capacitatea de a primi un ovul fertilizat.

Set cromozomal de celule de reproducere

Ouăle și spermatozoizii au un singur set de informații genetice. De exemplu, la un om, celulele sexuale conțin 23 de cromozomi și zigotul 46. Atunci când jocurile merg, jumătate din genele pe care organismul le primește de la mamă și a doua parte din tată. Acest lucru se aplică și sexului. Printre cromozomi se disting autozomii și o pereche de genitale. Ele sunt notate cu litere latine. Într-o celulă umană, celulele feminine conțin două cromozomi identici de sex, iar celulele masculine au cromozomi diferiți. Celulele sexuale conțin una dintre ele. Astfel, sexul copilului nenăscut depinde în întregime de organismul masculin și de tipul de cromozomi pe care spermatozoizii îl poartă.

Funcțiile celulelor germinale

Structura celulei sexuale feminine, ca cea a bărbatului, este corelată cu funcțiile pe care le efectuează. Fiind parte a sistemului reproductiv, ele îndeplinesc funcția de reproducere generativă. Spre deosebire de asexualitatea, în care se păstrează integritatea informației genetice a organismului, reproducerea sexuală asigură crearea de noi caracteristici. Aceasta este o condiție necesară pentru apariția adaptării și, prin urmare, a întregii existențe a organismelor vii.