Rodzaje gametogenezy: spermatogeneza i oogeneza

Gametogeneza to proces powstawania i różnicowania haploidalnych gamet (plemników i komórek jajowych) z diploidalnych pierwotnych komórek płciowych, gametogonia (spermatogonia i oogonia) obecnych w pierwotnych narządach płciowych, zwanych gonadami (jądra odpowiednio u samców i jajników).

Gametogeneza ma dwa typy:

I. Spermatogeneza i

II. Oogeneza.

I. Spermatogeneza (ryc. 3.13 A i 3.14):

Definicja:

Jest to tworzenie haploidalnych, mikroskopijnych i funkcjonalnych męskich gamet, plemników z diploidalnych komórek rozrodczych, spermatogonia, obecnych w jądrach męskiego organizmu.

Kropka:

U zwierząt sezonowo rozrodczych jądra przechodzą cykl jąder, w którym jądra i ich tkanka spermatogenna stają się funkcjonalne tylko w określonym sezonie lęgowym. Tak więc, w niektórych sezonowo ssących ssakach, takich jak nietoperz, wydra i lama, jądra powiększają się, stają się funkcjonalne i schodzą do moszny w okresie lęgowym, gdy stają się cięższe z powodu gromadzenia się plemników, podczas gdy zmniejszają się, nie funkcjonują i wznoszą się do brzucha w innych pory roku.

Ale u ludzi płci męskiej, lwa, byka, konia itp., Jądra leżą na stałe w mosznie, a spermatogeneza występuje przez cały rok. U ludzi płci męskiej jądra schodzą do odpowiednich worków moszny podczas siódmego miesiąca rozwoju pod wpływem stymulacji FSH z adenohophagią.

Ale u niektórych ssaków, np. Słoni, echidny, delfinów, wielorybów, fok itp., Jądra leżą na stałe w jamie brzusznej (w jamie brzusznej), głównie z powodu obecności tłuszczu (grubej warstwy tłuszczowej pod skórą). Spermatogeneza jest procesem ciągłym i trwa około 74 dni.

Mechanizm:

Spermatogenezę dzieli się na dwie części:

A. Tworzenie spermatidu:

Jest podzielony na trzy fazy:

1. Faza multiplikatywna lub mitotyczna:

Obejmuje szybki podział mitotyczny diploidalnych pierwotnych lub pierwotnych komórek płciowych, zwanych gonocytami, obecnych w nabłonku zarodkowym kanalików nasiennych jąder. Komórki te są niezróżnicowane i mają duże jądro o bogatej chromatynie.

Tworzy to dużą liczbę diploidalnych i zaokrąglonych komórek macierzystych plemników, zwanych spermatogonią (Gr. Sperma = nasiona, gone = potomstwo). Każda komórka spermatogonalna ma około 12 μm średnicy i ma wybitne jądro. Niektóre spermatogony działają jak komórki macierzyste (zwane spermatogonią typu A) i dzielą się i dodają nowe komórki przez powtarzalne podziały mitotyczne, tworząc linie spermatogenne, ale niektóre spermatogonia przemieszczają się do wewnątrz i wchodzą w fazę wzrostu (zwaną spermatogonią typu B).

2. Faza wzrostu:

Charakteryzuje się spermatocytogenezą, w której diploidalny spermatogon zwiększa swój rozmiar (około dwa razy) poprzez akumulację materiałów odżywczych (pochodzących z komórek zarodkowych i niezsyntetyzowanych) w cytoplazmie i replikacji DNA, i tworzy diploidalny pierwotny spermatocyt. Materiały odżywcze pochodzą z komórek zarodkowych. Podczas tego pierwotny spermatocyt przygotowuje się do wejścia w mejozę. Faza wzrostu spermatogenezy trwa znacznie krócej niż oogenezy.

3. Dojrzewanie lub faza mejotyczna:

Charakteryzuje się mejozą. Diploidalny pierwotny spermatocyt podlega mejozie-I (redukcja lub podział heterotypowy) i tworzy dwie haploidalne komórki zwane drugorzędowymi spermatocytami, z których każdy zawiera 23 chromosomy.

Natychmiast po nim następuje mejoza II (równowaŜny lub homotypiczny podział) w kaŜdym wtórnym spermatocytach, aby utworzyć dwa haploidalne spermatydy, z których kaŜdy ma 23 chromosomy. Zatem każdy diploidalny spermatogon wytwarza 4 haploidalne spermatydy. Poszczególne etapy spermatogenezy są połączone ze sobą pasmami cytoplazmatycznymi do spermiogenezy, gdy dojrzewające i wzajemnie połączone gamety oddzielają się od siebie.

B. Spermiogeneza (ryc. 3.15):

Transformacja nieruchliwego, zaokrąglonego i haploidalnego spermatydu w funkcjonalny i ruchliwy plemnik nazywany jest spermiogenezą lub spermioteliozą. Głównym celem jest zwiększenie ruchliwości plemników poprzez zmniejszenie masy ciała i rozwój struktury lokomotorycznej.

Obejmuje następujące zmiany:

1. Jądro staje się skondensowane, wąskie i skierowane do przodu ze względu na utratę materiałów takich jak RNA, jąderka i większość kwaśnych białek.

2. Część ciała Golgiego spermatydu tworzy akrosom, natomiast utracona część ciała Golgiego nazywana jest reżimem Golgiego.

3. Centriole plemników tworzą szyję nasienia.

4. Dalsza centriola powoduje powstanie aksonów.

5. Mitochondria tworzą spiralny pierścień za szyjką wokół dalszego centriolu i proksymalnej części aksonem. To się nazywa nebenkern.

6. Większość cytoplazmy jest tracona, ale część cytoplazmy tworzy otoczkę plemników.

Spermatydy dojrzewają w plemniki w głębokich fałdach cytoplazmy komórek Sertoliego (komórki pielęgnacyjne), które również zapewniają im pożywienie. Dojrzałe plemniki są uwalniane w świetle kanalików nasiennych, zwanych spermiacją. Dwa jądra młodego dorosłego tworzą około 120 milionów plemników każdego dnia.

Zmiany w spermatoidzie w celu utworzenia plemników podczas spermiogenezy.

Kontrola:

U ludzi płci męskiej spermatogeneza rozpoczyna się dopiero w wieku dojrzewania z powodu zwiększonego wydzielania hormonu uwalniającego gonadotropinę (GnRH) z podwzgórza mózgu. GnRH stymuluje adenohypofizy do wydzielania dwóch gonadotropin: FSH i ICSH. ICSH stymuluje komórki jądra Leydiga do wydzielania męskich hormonów płciowych, zwanych androgenami, z których najważniejszym jest testosteron.

Testosteron stymuluje spermatogenezę, szczególnie spermiogenezę. FSH stymuluje komórki Sertoli w jądrach, aby wydzielać pewne czynniki, które pomagają w procesie spermatogenezy. Nazywa się to kontrolą fizjologiczną.

Rodzaje:

U ludzi i wielu innych zwierząt mających mechanizm XY u mężczyzn występują dwa typy plemników: 50% glist u kobiet z chromosomem X i 50'X) Androsperms mających Y-chromosom.

Znaczenie:

(za) Wytwarza haploidalne plemniki.

(b) Przekroczenie może nastąpić podczas mejozy - I, powodując zmiany.

(do) Udowadnia związek ewolucyjny.

II. Oogeneza (ryc. 3.13 B):

Definicja:

Polega ona na tworzeniu haploidalnych żeńskich gamet nazywanych komórkami jajowymi, z diploidalnych komórek macierzystych jaja, oogonia, jajnika kobiecego organizmu. Obejmuje 2 procesy biologiczne: programowanie i pakowanie genetyczne.

Kropka:

Okres oogenezy jest różny u różnych zwierząt. U ludzkich kobiet około 1700 pierwotnych komórek płciowych w niezróżnicowanej kobiecej gonadzie w jednym miesiącu rozwoju płodu. Rozrastają się, tworząc około 600 000 oogonii w okresie dwóch miesięcy ciąży, a po 5 miesiącu jajniki zawierają ponad 7 milionów oogonii; jednak wiele osób cierpi na atrektę (zwyrodnienie komórek płciowych) przed urodzeniem. W chwili urodzenia występuje 2 miliony pierwotnych pęcherzyków, ale 50% z nich jest atrektycznych.

Atrezja trwa i w okresie dojrzewania każdy jajnik zawiera tylko 60 000-80 000 pierwotnych pęcherzyków. Oogeneza jest zakończona dopiero po osiągnięciu dojrzałości płciowej i tylko jeden na 500 jest stymulowany przez FSH do dojrzewania. Więc oogeneza jest procesem nieciągłym i marnotrawnym.

Mechanizm:

Podobnie jak spermatogeneza, oogeneza składa się z trzech faz:

1. Faza multiplikacji:

W tym przypadku niektóre pierwotne komórki rozrodcze (większe i mające duże jądra) nabłonka zarodkowego jajnika ulegają szybkim podziałom mitotycznym, tworząc grupy diploidalnych komórek macierzystych jaja, oogonia. Każda grupa początkowo jest akordem i nazywana jest rurką jajową pflugera, która później tworzy zaokrągloną masę, gniazdo jaj (ryc. 3.13 B).

2. Faza wzrostu:

Faza wzrostu oogenezy trwa bardzo długo niż faza spermatogenezy, np. Tylko trzy dni w Drosophila, 6-14 dni w kurach, 3 lata w żabie i wiele lat (12-13 lat) u samic. Podczas fazy wzrostu jedno oogon gniazda jaj przekształca się w diploidalny oocyt główny, podczas gdy inne oogonia gniazda jaj tworzą jedno-warstwowy odżywczy nabłonek pęcherzykowy wokół niego.

Tak ukształtowana struktura nazywa się pierwotnym pęcherzykiem. Później każdy główny pęcherzyk zostaje otoczony przez kolejne warstwy komórek ziarnistych i przechodzi w pęcherzyk dodatkowy. Wkrótce wtórny pęcherzyk rozwija wypełnione płynem jamy antralne, zwane antrumem, i jest nazywany trzeciorzędowym pęcherzykiem. Zmienia się dalej tworząc pęcherzyk Graafa. Zatem nie cała oogonia rozwija się dalej.

Faza wzrostu obejmuje:

(a) Zwiększenie rozmiaru komórki jajowej (2000 razy u żaby, 43 razy u myszy, 90 000 razy u Drosophila, 200 razy u kury i około 200 razy u samicy ludzkiej) poprzez tworzenie i gromadzenie żółtka (vitellogenesis) przez specjalne mitochondria chmura leżąca blisko jądra i zwana jądrem żółtka.

(b) Jądro zostaje nadęte przez nukleoplazmę i nazywane jest pęcherzykiem germinalnym.

(c) Cienka membrana witeliny jest wydzielana wokół oocytu.

(d) Zwiększenie liczby mitochondriów, ilości komórek ER i aparatu Golgiego.

(e) Tworzenie chromosomów lampek do świec w rybach, płazach, gadach, ptakach, owadach itp. w celu szybkiej syntezy żółtka.

(f) Wzmocnienie genów lub redundancja genów r-RNA dla szybkiej syntezy r-RNA.

3. Faza dojrzewania:

Charakteryzuje się mejozą. W tym diploidalny i w pełni rozwinięty pierwotny oocyt podlega mejozie-I (podział redukcyjny), tworząc dwie nierówne komórki haploidalne. Mniejsze komórki nazywa się pierwszym ciałem polarnym (Polocyte) i ma bardzo małą ilość cytoplazmy. Większa komórka nazywana jest wtórnym oocytem i ma masę bogatej w składniki odżywcze cytoplazmy. Oba są haploidami i każdy ma 23 chromosomy.

Wtórny oocyt ulega mejozie II (podział równania), tworząc dwie nierówne komórki haploidalne. Mniejsza komórka jest nazywana drugim ciałem polarnym i ma bardzo mało cytoplazmy, podczas gdy większa komórka nazywa się ootid. Ma prawie całą cytoplazmę i różnicuje się w komórkę jajową. Tymczasem pierwsze ciało polarne może podzielić się na dwie części.

Tak więc w oogenezy diploidalny oogon tworzy jedną haploidalną komórkę jajową i dwa lub trzy ciała polarne, podczas gdy w spermatogenezie diploidalny spermatogon tworzy cztery haploidalne plemniki. Podstawową funkcją tworzenia się ciał polarnych jest przyniesienie haploidii, ale zachowanie całej cytoplazmy w jednej komórce jajowej w celu zapewnienia pożywienia podczas rozwoju zygoty, aby utworzyć zarodek. Liczba komórek jajowych jest zmniejszana dzięki zdolności samic do przenoszenia i wychowywania.

U większości organizmów, w tym u samic ludzkich, owulacja występuje na etapie wtórnej oocytów, w którym mejoza I została zakończona, a pierwsze ciało polarne zostało uwolnione. Mejoza II jest zakończona tylko w momencie wejścia nasienia.

Znaczenie:

(a) Wytwarza haploidalną komórkę jajową uwalniając 2 lub 3 haploidalne ciała polarne.

(b) Większość cytoplazmy zachowuje się w komórce funkcjonalnej.

(c) Zmiany mogą pojawić się w związku z przejściem podczas Mejosis-I.

(d) Udowadnia związek ewolucyjny.