Урок 11
Тема: Статеві клітини людини
1. Типи статевого процесу за участі статевих клітин
Існують три типи статевого процесу за участі статевих клітин різного розміру та будови: ізогамія, гетерогамія та оогамія. Розглянемо їх за рівнем складності.
Ізогамія — найбільш проста, примітивна форма статевого процесу, за якого зливаються дві однакові за будовою та величиною статеві клітини (гамети). Обидва типи статевих клітин рухливі й повністю схожі між собою, але відрізняються фізіологічно. За злиття вони зберігають рухливість, оскільки мають джгутики на передньому кінці кулястого або грушоподібного тіла.
За ізогамії гамети не розділяються на чоловічі та жіночі, але мають різний тип парування. За запліднення дві гамети різного типу парування зливаються, утворюючи зиготу. Ізогамія відбувається у воді й притаманна рівноджгутиковим зеленим водоростям, хітридієвим грибам та багатьом одноклітинним (корененіжкам, радіоляріям, деяким грегаринам).
Наступна за складністю — гетерогамія. За гетерогамії обидві гамети є рухливими, мають джгутики, але відрізняються за розмірами. Одна з них менша за розмірами і більш рухлива — її вважають чоловічою гаметою. Інша — більша у кілька разів і менш рухлива. В її цитоплазмі міститься деяка кількість запасних речовин. її вважають жіночою гаметою. Гетерогамія притаманна деяким зеленим та бурим водоростям.
Наступна і ще більш складна — оогамія. За оогамії гамети значно відрізняються за формою і будовою. Одна з них — чоловіча — дуже дрібна, має ядро і тонкий шар цитоплазми. В одній із частин клітини міститься невелика кількість плазми, від якої виходять джгутик або джгутики. чоловіча гамета здатна активно рухатися за допомогою джгутика (або джгутиків) і має назву сперматозоїд. Жіноча гамета нерухома і має назву яйцеклітина. Вона має великий протопласт, велике ядро. В її цитоплазмі міститься велика кількість поживних речовин. Оогамія притаманна всім багатоклітинним тваринам та справжнім вищим рослинам. Може відбуватися всередині жіночого організму або поза його межами (зазвичай у воді).
2. Статеві клітини.
Статеві клітини або гамети – це спеціалізовані клітини тіла, функцією яких є передача спадкової інформації від батьків до потомства.
Будова сперматозоїда людини
Сперматозоїд людини вперше був описаний в 1667 р. винахідником мікроскопа А. Левенгуком.
Сперматозоїд складається з головки, шийки, тіла (або проміжної частини) та хвоста. Середня довжина сперматозоїда людини — 55 мкм. Голівка при цьому дорівнює 5 мкм у довжину, тіло — 4,5 мкм, хвостик — 45 мкм.
Головка овальної форми. Майже повністю зайнята ядром, що містить спадкову інформацію (одинарний набір хромосом, у тому числі статеву хромосому Х або Y), акросому (виступ спереду від ядра та одразу ж під плазматичною мембраною) з ферментами для руйнування оболонки яйцеклітини і полегшення проникнення сперматозоїда. Акросома є видозміною апарату Гольджі. Шар цитоплазми в голівці дуже тонкий.
У шийці міститься дві центріолі, АТФ та базальне тіло джгутика. Тіло сформоване мітохондріальною спіраллю — комплексом, який складають мітохондрії. Хвіст сформований щільними білковими фібрилами та оболонкою. Рух сперматозоїда відбувається переважно за допомогою джгутика.
Головна функції сперматозоїда:
• транспортування спадкового матеріалу до яйцеклітини;
• проникнення в яйцеклітину;
• запуск процесу утворення зародка.
Кількість сперматозоїдів дуже велика (до 60 млн у 1 см3), а самі вони дуже малі й рухливі. Така велика кількість потрібна для збільшення вірогідності потрапляння хоча б одного з них до яйцеклітини (оскільки на шляху до яйцеклітини є ймовірність загибелі або закінчення запасу енергії для руху). Сперматозоїди, на відміну від яйцеклітин, не містять значної кількості цитоплазми і поживних речовин і тому можуть вироблятися в значній кількості. Малі розміри також сприяють більш швидкому руху сперматозоїда.
Сперматозоїди утворюються у чоловічих статевих залозах — сім’яниках. З кожної первинної статевої клітини утворюється чотири сперматозоїди.
Різноманітність сперматозоїдів тварин
У різних видів тварин сперматозоїди мають спільний план будови — схожий на розглянутий нами сперматозоїд людини. Але у різних видів є й певні відмінності. Так, акваріумна рибка тетрагон має сперматозоїд із двома джгутиками. Сперматозоїди деяких ракоподібних мають по кілька джгутиків. У круглих червів сперматозоїди амебоїдної форми і взагалі не мають джгутиків (утратили в процесі еволюції), а пересуваються за допомогою несправжніх ніжок. У тритона хвіст несе ундулюючу мембрану («плавець»).
Голівки сперматозоїдів теж різноманітні. Так, у сперматозоїда людини голівка яйцеподібна, сплощена з боків. У мишей та щурів — у формі гачка. У нижчих ракоподібних бувають кулясті сперматозоїди. У деяких сумчастих сперматозоїди здвоєні й пересуваються парами, синхронно рухаючи хвостами. Роз’єднання відбувається безпосередньо перед заплідненням яйцеклітини.
Розмір сперматозоїдів не завжди пов’язаний з розмірами самого організму. Так, сперматозоїди миші у 1,5 рази більші за людські, а сперматозоїди тритону більші за сперматозоїди людини у кілька разів і становлять 500 мкм. У свійських тварин (собаки, бика, коня, барана) розміри сперматозоїдів від 40 до 75 мкм.
Будова яйцеклітини людини
Яйцеклітини людини були описані в 1827 р. засновником ембріології академіком К.Бером. Яйцеклітини більші за сперматозоїди і не здатні до самостійного руху. Діаметр яйцеклітини людини 0,15 мм. Мають кулясту форму й оточені оболонками. Містять одинарний (гаплоїдний) набір хромосом, серед яких одну статеву хромосому Х. Мають запас поживних речовин у вигляді жовтка, який необхідний для розвитку нового організму. Жовток складається з білків, фосфоліпідів та нейтральних жирів.
Ззовні яйцеклітина оточена оболонками: жовтковою, прозорою і зовнішньою, що складається з фолікулярних клітин. Оболонки яйцеклітини виконують роль мембрани, через яку здійснюється обмін речовин, перешкоджають поліспермії під час запліднення, беруть участь у диханні й живленні зародка, захищають зародок від несприятливого впливу зовнішнього середовища.
Функції яйцеклітини:
• забезпечення передачі спадкової інформації від материнського організму нащадкам;
• забезпечення зародка поживними речовинами.
Яйцеклітини утворюються в жіночих статевих залозах — яєчниках. З первинної статевої клітини формується лише одна яйцеклітина, що вбирає весь запас поживних речовин, та три полярні тільця, що згодом зникають. За життя в жіночому організмі утворюється близько 400 яйцеклітин.
Різноманітність яйцеклітин у тварин
Найбільші за розміром яйцеклітини у риб і птахів. Так, діаметр яйцеклітини страуса сягає 10 см, а всього яйця — до 20 см. В оселедцевої акули — 22-29 см. У тварин, зародок яких живиться за рахунок материнського організму, розмір яйцеклітин невеликий: діаметр яйцеклітини миші — 60 мкм, корови — 100 мкм.
За кількістю жовтка у різних тварин яйцеклітини бувають:
• полілецитальні — містять багато жовтка (членистоногі, рептилії, птахи, риби — окрім осетрових);
• мезолецитальні — містять середню кількість жовтка (осетрові риби, амфібії, більшість сумчастих ссавців);
• оліголецитальні — містять мало жовтка (молюски, голкошкірі, ланцетник, ссавці — за винятком яйцекладних та деяких сумчастих).
За розташуванням жовтка:
• телолецитальні — жовток зміщено до одного з полюсів клітини (риби, амфібії, рептилії, птахи);
• ізолецитальні — жовток розподілено рівномірно (молюски, голкошкірі, ссавці);
• центролецитальні — жовток розташовано в центрі клітини (членистоногі).
У деяких тварин накопичується стільки жовтка, що його можна побачити неозброєним оком (ікринки риб і земноводних, яйця плазунів і птахів).
3. Особливості гаметогенезу у людини.
Гаметогенез - це процес утворення статевих клітин. Розрізняють сперматогенез та овогенез (оогенез).
Особливості сперматогенезу у людини
Сперматогенез — це розвиток, дозрівання і формування чоловічих статевих клітин (сперматозоїдів). Тривалість повного дозрівання одного сперматозоїда становить 73-75 днів.
Розрізняють чотири періоди: розмноження, ріст, дозрівання і формування.
1) Період розмноження. Триває протягом усього життя, починаючи з періоду статевого дозрівання, і до старості поступово згасає. Сперматозоїди утворюються у сім’яниках (яєчках), а саме у звивистих канальцях. Сперматогонії (первинні статеві клітини), що містяться на базальній мембрані звивистих канальців, кілька разів піддаються поділу мітозом.
2) Період росту. Маса ядер і цитоплазми сперматогоніїв збільшується, і вони стають сперматоцитами І порядку. Вони витісняються ближче до центра звивистого канальця.
3) Період дозрівання. У цей період відбуваються два поділи. Після першого утворюються сперматоцити ІІ порядку, які мають 23 пари хромосом. Одразу ж після цього вони поділяються ще раз. І на цей раз у кожну дочірню клітину — сперматиду — потрапляє лише одна хромосома з кожної пари, тобто відбувається мейоз (редукційний поділ).
4) Період формування. За цей період сперматиди перетворюються на сперматозоїди. Клітини формують джгутики, які виступають у простір канальців. До джгутиків переміщується більшість мітохондрій, що забезпечуватимуть енергією рух сперматозоїдів. Комплекс Гольджі переміщується до переднього кінця голівки, ущільнюється й утворює акросому.
Гормональна регуляція сперматогенезу відбувається за участі гормонів гіпоталамуса та передньої частини гіпофізу, що діють разом. Передусім це гонадотропіни — фолікулостимулючий (ФСГ) та лютеїнізуючий (ЛГ) гормони, що стимулюють активність сім’яника. ФСГ стимулює сперматогенез, спонукаючи завершення розвиток сперміїв зі сперматид. ЛГ стимулює утворення тестостерону,який, у свою чергу, стимулює ріст та розвиток сперміїв із клітин зачаткового епітелію.
Особливості овогенезу у людини
Овогенез — це розвиток, дозрівання і формування жіночих статевих клітин (яйцеклітин). На відміну від чоловіків, у яких активне утворення сперматозоїдів відбувається тільки з настанням статевої зрілості, утворення яйцеклітин у жінок починається ще до народження — під час ембріонального розвитку.
Овогенез поділяють на три періоди: розмноження, ріст і дозрівання.
1) Період розмноження. Відбувається лише під час ембріогенезу. Триває з 2-го по 5-й місяць ембріогенезу. Після формування яєчника первинні статеві клітини перестають розмножуватись і починають диференціюватись у овогонії.
2) Період росту. Починається з 3-го місяця ембріонального розвитку людини. Овогонії оточені одним шаром фолікулярних клітин, які поставляють їм поживні речовини. Овогонії перестають ділитися і диференціюються на овоцити І порядку.
3) Період дозрівання. Відбувається перед овуляцією. Овоцит І порядку нерівномірно ділиться шляхом мейозу. Після першого поділу утвориться одна велика клітина — овоцит II порядку, в яку переходять усі поживні речовини, й одна дрібна клітина — первинне полярне (або напрямне) тільце, де є лише ядро й відсутня цитоплазма. Після другого поділу мейозу з овоциту II порядку утворюється знову одна велика клітина — яйцеклітина й одне вторинне напрямне тільце. З первинного напрямного тільця утворяться два дрібні вторинні напрямні тільця.
Гормональна регуляція овогенезу відбуваються так: гіпоталамус секретує гормон гонадорелін, гонадорелін стимулює секрецію фолікулостимулюючого гормону (ФСГ) передньою часткою гіпофізу, ФСГ переноситься з кров’ю до клітин-мішеней. Потім молекули ФСГ прикріплюються до рецепторних ділянок фолікулів і стимулюють їхній розвиток, але лише один з кількох досягне зрілості.
Як і в утворенні сперматозоїдів, головну роль в утворенні яйцеклітин відіграють гіпоталамус та гіпофіз. Гіпоталамус також секретує гонадоліберин, який стимулює утворення ФСГ та ЛГ гіпофізом. Вони, у свою чергу, стимулюють статеві залози — яєчники, які починають виробляти жіночий статевий гормон — естроген. Естроген діє на два органи-мішені — передню частку гіпофізу та матку, підготовлюючи останню до вагітності. У передній частці гіпофіза естроген пригнічує секрецію ФСГ за принципом нетривного зворотного зв’язку, запобігаючи цим розвитку інших фолікулів. Високий рівень естрогену у крові запускає секрецію ЛГ. У результаті його дії на яєчник відбувається овуляція — вивільнення овоциту ІІ порядку зі стінок фолікула у черевну порожнину, звідки він надходить у фаллопієву трубу.
Дозрівання яйцеклітин, на відміну від сперматозоїдів, відбувається циклічно — в середньому раз на 28 днів. Зазвичай за одного циклу утворюється одна яйцеклітина.
Якщо запліднення не відбулося, рівень естрогену знижується і пригнічення ФСГ припиняється. Цикл повторюється знову.
Будова статевих клітин. Гаметогенез, або передзародковий розвиток
4. Домашнє завдання
1) Зробити конспект, замалювати у зошит будову яйцеклітини та сперматозоїда.
2.) Виконати тестові завдання
1) Зробити конспект, замалювати у зошит будову яйцеклітини та сперматозоїда.
2.) Виконати тестові завдання
Увага!!! Тест активний до 9 травня до 12.00
Немає коментарів:
Дописати коментар