Gametos (vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės, lytinės ląstelės). Spermatozoidai: struktūra

Biologijoje gameta yra lytinė organizmo ląstelė, turinti vieną chromosomų rinkinį. Gametos vaidina pagrindinį vaidmenį apvaisinimui ir intrauteriniam vystymuisi. Panagrinėkime žmogaus kūną, kiekvienoje somatinėje (ne reprodukcinėje) ląstelėje yra 46 chromosomos, tai yra diploidinis rinkinys. Vien gametose chromosomų skaičius yra 23. Šioms ląstelėms susiliejus susidaro zigota su visu chromosomų rinkiniu.

Šis procesas bus išsamiau aptartas toliau. Pirma, pažiūrėkime išsamiai, kas yra gameta biologijoje. Tai lytinė ląstelė, reikalinga dauginimuisi. Bet kokia jo struktūra ir anatomija? Panagrinėkime šią problemą išsamiau.

Gametogenezė

Gametogenezė yra lytinių ląstelių brendimo procesas organizme. Tai reiškia spermatogenezę (vyrams) ir oogenezę (moterims). Gametogenezė vyksta daugialąsčių gyvūnų ir augalų: dumblių, grybų, nariuotakojų, paukščių, varliagyvių, moliuskų, žinduolių gyvavimo cikle.

Lytinių ląstelių anatomija

Biologijoje moteriškoji lytinė ląstelė yra kiaušinis. Jis susidaro dėl oogenezės. Kiaušiniuose yra maistinių medžiagų, reikalingų zigotai vystytis po apvaisinimo. Jie yra nejudrūs ir pastebimai (apie 100 000 kartų) didesni už vyrų reprodukcines ląsteles.

Biologijoje vyriškoji lytinė ląstelė yra sperma. Šios ląstelės yra daug mažesnės nei moteriškos lytinės ląstelės. Jie turi žvynelius, dėl kurių spermatozoidai juda ir skatina judėjimą link moterų reprodukcinių ląstelių. Nariuotakojų spermatozoidai neturi žvynelių, tačiau tai greičiau taisyklės išimtis.

Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduoti vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių – kiaušinėlio ir spermos – vaizdai.

Biologinis vaidmuo

Kas yra gameta biologijoje? Apibrėžimas ir funkcijos jau aprašyti, pažvelkime į jų biologinį vaidmenį. Gametos vaidina pagrindinį vaidmenį reprodukcijoje. Susijungus, vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės sudaro zigotą – ląstelę su pilnu diploidiniu chromosomų rinkiniu. Žmogaus kiaušinėlyje yra tik vieno tipo chromosomos – X. Kadangi vyrai turi ir X, ir Y chromosomas, kai kurie spermatozoidai turi X, o kiti – Y chromosomas. Priklausomai nuo to, kokio tipo sperma apvaisina kiaušinėlį, priklauso būsimo vaiko lytis. XX chromosomos koduoja moterišką lytį, XY – vyrišką.

Iškart po apvaisinimo zigota pradeda vystytis ir dalytis. Kiaušinyje yra maistinių medžiagų trynio pavidalu. Zigota kurį laiką gali išlikti neaktyvioje būsenoje, nesidalyti ir nesivystyti, kol nesusidaro palankios sąlygos. Šis vystymosi tipas būdingas kai kuriems augalams.

Pagal maistinių medžiagų kiekį kiaušiniai skirstomi į alecitalinius (be trynio), oligolecitalinius (su nedideliu maistinių medžiagų kiekiu), mezolecitalinius (su vidutiniu maistinių medžiagų kiekiu), polilecitalius (su dideliu trynio kiekiu). Galime daryti išvadą, kad biologijoje gameta yra dauginimosi ląstelė, be kurios neįmanoma daugintis tarp tam tikros rūšies individų.

(lytinės ląstelės), kurios susijungia lytinio dauginimosi metu ir sudaro naują ląstelę, vadinamą zigota. Vyriškos lytinės ląstelės yra spermatozoidai, o moteriškos lytinės ląstelės yra kiaušinėliai. Sėkliniuose augaluose žiedadulkės yra vyriškos lyties spermatozoidai, gaminantys gametofitą. Moteriškos lytinės ląstelės (kiaušiniai) yra augalo kiaušidėse. Gyvūnų lytinės ląstelės gaminasi vyrams ir moterims. Spermatozoidai yra judrūs ir turi ilgą į uodegą panašią ataugą. Tačiau kiaušinėliai nėra judrūs ir yra gana dideli, palyginti su vyriškomis lytinėmis ląstelėmis.

Gametų susidarymas

Gametos susidaro dalijantis ląstelėms, vadinamoms. Šis dviejų etapų padalijimo procesas sukuria keturis, kurie yra haploidiniai. yra tik vienas rinkinys. Kai haploidinės vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės susijungia apvaisinimo procese, jos sudaro zigotą. Zigotoje yra du chromosomų rinkiniai.

Lytinių ląstelių tipai

Kai kurios vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės yra vienodo dydžio ir formos, o kitos skiriasi dydžiu ir forma. Kai kuriose dumblių rūšyse vyriški ir moteriški dumbliai yra beveik identiški ir dažniausiai yra vienodai judrūs. Šių gametų tipų derinys žinomas kaip . Kai kuriuose organizmuose gametos yra skirtingo dydžio ir formos, o jų susiliejimas vadinamas heterogamija. Aukštesni augalai, gyvūnai, taip pat kai kurios dumblių ir grybų rūšys turi ypatingą anizogamijos tipą, vadinamą. Esant oogamijai, moteriškoji lytinė ląstelė nėra judri ir yra daug didesnė už vyriškąją.

Gametos ir apvaisinimas

Atsiranda susiliejus vyriškoms ir moteriškoms lytinėms ląstelėms. Gyvūnų organizmuose spermatozoidų ir kiaušialąsčių susijungimas vyksta moters reprodukcinio trakto kiaušintakiuose. Milijonai spermatozoidų išsiskiria lytinio akto metu ir iš makšties nukeliauja į kiaušintakius.

Sperma yra specialiai pritaikyta apvaisinti kiaušinėlį. Galvos srityje yra į dangtelį panašus dangtelis, vadinamas akrosoma, kuriame yra fermentų, padedančių spermos ląstelėms prasiskverbti į lytinę liauką (išorinį kiaušialąstės membranos dangą). Patekusi į kiaušinėlį, spermatozoidų galvutė susilieja su kiaušialąste. Prasiskverbimas per zona pellucida (membraną aplink kiaušinėlio membraną) sukelia medžiagų, kurios keičia zona pellucida, išsiskyrimą ir neleidžia kitiems spermatozoidams apvaisinti kiaušinėlio. Šis procesas yra labai svarbus, nes apvaisinimas keliomis spermos ląstelėmis arba polispermija sukuria zigotą su papildomomis chromosomomis. Šis reiškinys yra mirtinas zigotai.

Po apvaisinimo dvi haploidinės gametos tampa viena diploidine ląstele arba zigota. Žmonėms tai reiškia, kad zigota turės 23 poras, iš viso 46 chromosomas. Zigota toliau dalijasi ir galiausiai subręs į visiškai funkcionuojantį organizmą. lytinių chromosomų paveldėjimas. Spermos ląstelės gali turėti vieną iš dviejų lytinių chromosomų tipų – X arba Y. Kiaušialąstė turi tik vieno tipo lytinę chromosomą – X. Jei spermos ląstelė su Y chromosoma apvaisina kiaušialąstę, gautas individas bus patinas (XY). Jei spermos ląstelė su X chromosoma apvaisina kiaušinėlį, gautas individas bus patelė (XX).

Gametos(gr. Gamete – moteris, gametos – žmogus) – reprodukcinės ląstelės: kiaušialąstės (moteriškos lytinės ląstelės) ir spermatozoidai (vyriškos lytinės ląstelės), kurios lytinio dauginimosi metu ir prasidėjus naujo individo vystymuisi parausdamos užtikrina paveldimos informacijos perdavimą. nuo tėvų iki palikuonių.

Gametos yra labai diferencijuotos ląstelės, kurios evoliucijos procese įgavo specifinių funkcijų atlikimo savybių.

Tiek vyriškų, tiek moteriškų lytinių ląstelių branduoliuose yra ta pati paveldima informacija, būtina organizmo vystymuisi. Tačiau kitos kiaušialąstės ir spermatozoidų funkcijos skiriasi, todėl jų struktūra labai skiriasi.

Moteriškos lytinės ląstelės- kiaušinėliai yra nejudrūs, sferiniai arba kiek pailgi. Juose yra visos tipiškos ląstelės organelės, tačiau struktūra skiriasi nuo kitų ląstelių, nes yra pritaikytos viso organizmo vystymuisi.

Oocitai yra daug didesni nei somatinės ląstelės. Kiekvienai gyvūnų rūšiai būdinga intraląstelinė citoplazmos struktūra, kuri užtikrina specifines (o dažnai ir individualias) embriono vystymosi ypatybes.

Tai apima maistinę medžiagą (trynį).

Kiaušiniai yra padengti membranomis, kurios atlieka apsauginę funkciją ir užtikrina reikiamą medžiagų apykaitą.

Vyriškos lytinės ląstelės- spermatozoidai turi galimybę judėti, o tai tam tikru mastu suteikia galimybę lytinėms ląstelėms susitikti. Dėl savo išorinės morfologijos ir nedidelio citoplazmos kiekio spermatozoidai labai skiriasi nuo kitų ląstelių, tačiau juose yra visos pagrindinės organelės. Tipiška sperma turi galvą, kaklą ir uodegą. Galvos priekiniame gale yra akrosoma, susidedanti iš modifikuoto Golgi komplekso. Didžiąją galvos dalį užima šerdis. Kakle yra centrioliai ir spiralinis siūlas, kurį sudaro mitochondrijos.

Vyriškos lytinės ląstelės – spermatozoidai turi nedidelį kiekį citoplazmos (kadangi pagrindinė šių ląstelių funkcija yra pernešti paveldimą medžiagą į kiaušialąstę), todėl branduolio-citoplazmos santykis yra didelis. Tiriant spermatozoidus elektroniniu mikroskopu, buvo nustatyta, kad galvos citoplazma yra ne koloidinė, o skystoji kristalinė. Taip užtikrinamas spermatozoidų atsparumas nepalankioms aplinkos sąlygoms. Pavyzdžiui, jas mažiau pažeidžia jonizuojanti spinduliuotė, palyginti su nesubrendusiomis lytinėmis ląstelėmis. Žmogaus spermos ilgis svyruoja nuo 52 iki 70 mikronų.

Visi spermatozoidai turi tą patį (neigiamą) krūvį, kuris neleidžia jiems sulipti. Lytinės ląstelės labai skiriasi nuo somatinių ląstelių:

• lytinėse ląstelėse yra haploidinis chromosomų rinkinys, somatinėse ląstelėse – diploidinis;
• lytinėse ląstelėse branduolio ir citoplazmos santykis yra skirtingas: spermatozoiduose jis didelis, kiaušinėlyje mažas;
• lytinių ląstelių forma ir dydis skiriasi nuo somatinių ląstelių;
• Patelės lytinėms ląstelėms – kiaušinėliams – būdinga citoplazminė segregacija (natūralus citoplazmos persiskirstymas po apvaisinimo).

Medicinos praktikoje kaip hormoninė kontracepcija naudojami kompleksiniai geriamieji kontraceptikai, kurie fiziologiškai sujungia du pagrindinius moteriškus lytinius hormonus: estrogeną ir gestageną.

Lytinės ląstelės yra atsakingos už žmogaus reprodukcinę funkciją, kuri, nepaisant tos pačios pagrindinės užduoties, turi esminių išorinių skirtumų ir skirtingus vystymosi mechanizmus. Vienintelis panašumas tarp jų yra žemas lygis medžiagų apykaitos procesai, kurie suaktyvėja jiems susijungus. Priešingu atveju kiaušialąstė skiriasi nuo spermos branda, struktūra ir kitais parametrais.

Koks skirtumas?

Moters ir vyro reprodukcinėse ląstelėse yra didžiulis kiekis genetinės informacijos, nuo kurios priklausys gyvo organizmo formavimosi pobūdis. Nors ir visiškai skirtingi, jie puikiai papildo vienas kitą, užtikrindami šeimos tęstinumą. Jei atliksime išsamų kiaušinio ir spermos palyginimą, galime nustatyti keletą pagrindinių parametrų, kuriais jie skirsis vienas nuo kito:

1. Iš viso.
2. Laikotarpis, per kurį jie visiškai subręsta.
3. Struktūra.
4. Matmenys.

Be to, skirtumas tarp moteriškų ir vyriškų lytinių ląstelių pastebimas ir jų formavimosi mechanizme. Vyriškos lytinės ląstelės susidaro dalijantis diploidui, iš kurio susidaro 4 spermatozoidai su skirtingu genomu ir vienu chromosomų rinkiniu, reikalingu organizmui formuotis. Kiaušinis taip pat susidaro iš 4 vienetų, tačiau, skirtingai nei spermatozoidai, aktyvus yra tik vienas. Likusieji nekaupia maistinių medžiagų ir neatlieka dauginimosi funkcijų.

Moteriška gameta

Pagrindinis skirtumas tarp žmogaus kiaušinėlio ir spermos yra chromosomų rinkinys. Jo branduolyje yra 22 autosomos, kuriose yra tik X chromosomos, turinčios turtingesnį DNR rinkinį nei Y chromosomos.

Skirtumas tas, kad bendras pirminių ląstelių tūris yra pastovus.

Jų formavimasis vyksta intrauterinio vystymosi laikotarpiu. Iškart po gimimo jų yra apie 1 mln., brendimo laikotarpiu šis skaičius sumažėja iki 300 tūkst.

Be to, jie skiriasi nuo spermos daugeliu kitų parametrų:

Vyrų ir moterų reprodukcinės ląstelės turi daug skirtumų.

1. Mitochondrijos. Jei palygintume moteriškas ir vyriškas lytines ląsteles, tai pirmojoje yra daug mažiau mitochondrijų nei antrojoje. Tai paaiškinama statiška kiaušinėlio prigimtimi, kuriai nereikia papildomos energijos.
2. Citoplazma. Moteriškoje lytyje jis yra, bet kitoje žmonijos pusėje jo visai nepastebima. Tai paaiškinama tuo, kad tik kiaušinėlyje reikia sukaupti daug maistinių medžiagų, kad po jo apvaisinimo būtų užtikrintas normalus būsimo organizmo augimas.
3. Lukštas. Skirtingai nuo spermos, moteriškos lytinės ląstelės apvalkalas gali gaminti medžiagą, kuri pritraukia spermą. Be to, ji veikia kaip membrana, kuri leidžia greičiausiam ir stipriausiam atstovui patekti ir greitai blokuoja prieigą prie kitų spermatozoidų.

Be šių savybių, žmogaus kiaušinėlis ir bet kuris žinduolis nuo spermos skiriasi tuo, kad susidaro tik kartą per mėnesį. Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į jų judėjimo principo skirtumą. Moteriška gameta negali judėti pati. Jo judėjimas galimas dėl kiaušintakių paviršių dengiančių gaurelių veiklos.

Vyriškos lytinės ląstelės

Pagrindinis spermatozoidų bruožas ir skirtumas yra padidėjęs jų mobilumas ir struktūra. Jie turi galvą, žvynelius, kaklą ir sąsmauka. Būtent sąsmaukoje yra lokalizuotos mitochondrijos - elementas, atsakingas už energijos generavimą aktyviam ląstelių judėjimui, kurį sustiprina žvyneliai.

Vyro organizme sperma gaminasi reguliariai.

Skirtumai pastebimi ir bendro žmogaus spermatozoidų bei kiaušialąsčių raidoje. Skirtingai nei moterys, vyrai juos gamina reguliariai ir dideliais kiekiais. Maždaug per 6 dienas pagaminama apie 100 mln.Jų pilnas subrendimas įvyksta per 1 mėnesį, po to dar apie 3 dienas išlaiko savo reprodukcines funkcijas ir po to miršta. Patekusios į moters organizmą, kiekviena iš jų išlieka gyvybinga iki 24 valandų.

Be sudėtingos anatominės formos ir skirtingo augimo, spermatozoidai išsiskiria chromosomų skaičiaus kintamumu.

Jei moters kūnas gali gaminti tik X chromosomas, tai vyrai gali turėti ir pirmąjį variantą, ir Y chromosomas.

Paprastai jie gaminami tokiu pačiu santykiu.

Kitas bruožas yra tai, kad spermatozoidas, skirtingai nei moters kiaušinėlis, neturi citoplazmos.

Pagrindiniai vyrų ir moterų lytinių ląstelių parametrai

Kad lyginamoji analizė būtų išsamesnė, būtina į vieną visumą surinkti visus skiriamuosius lytinių ląstelių parametrus ir pagrindines charakteristikas. Geriausias pasirinkimas yra stalas. Tai padės jums vizualiai ir visapusiškai įvertinti skirtumą tarp abiejų lyčių reprodukcinių ląstelių.

Lyginant spermatozoidus ir kiaušinėlius galima suprasti, kuo jie skiriasi vienas nuo kito. Tačiau tik šio skirtumo dėka įmanoma gimti nauja gyvybė.

Gametos- gyvūnų ir augalų lytinės arba reprodukcinės ląstelės, kurios, susiliejusios, užtikrina naujo individo vystymąsi ir paveldimų savybių perdavimą iš tėvų palikuonims. Gametos yra haploidinės, tai yra, jose yra vienas chromosomų rinkinys. Jiems susiliejus, t.y. apvaisinimo ar lytinio proceso metu, atsiranda zigota su dvigubu (diploidiniu) chromosomų rinkiniu. Taip sujungiama tėvų individų genetinė medžiaga ir atkuriamas visas chromosomų rinkinys.

Lytiniu būdu besidauginantys gyvūnai gamina vyriškąsias lytines ląsteles, vadinamas spermatozoidais, ir moteriškas lytines ląsteles, vadinamas kiaušialąstes arba kiaušinėlius.

Daugelyje pirmuonių vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės yra vienodo dydžio ir formos, abi yra judrios (izogamija).

Kad įvyktų apvaisinimas, gametos turi rasti viena kitą. Taip pat būtina aprūpinti zigotą pakankamu maistinių medžiagų tiekimu ir apsauginėmis membranomis. Šios funkcijos evoliucijos procese buvo padalintos tarp vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių. Todėl daugumos gyvūnų vyriškosios lytinės ląstelės yra mažos ir judrios, o moteriškos lytinės ląstelės yra didesnės, turi daug maistinių medžiagų ir negali judėti (anizogamija arba oogamija). Didžiausi kiaušinėliai yra gyvūnų, kurių embrioninis vystymasis vyksta išorinėje aplinkoje, o ne motinos kūne ir trunka ilgai – dienas, savaites (paukščiai, varliagyviai, žuvys, galvakojai).

Izogamija, heterogamija ir oogamija
Weddell ruonis (Leptonychotes weddelli)

Spermatozoidai susideda iš galvos, kaklo ir uodegos, kuri suteikia jiems mobilumą. Galvoje yra branduolys su sandariai supakuotomis chromosomomis, o kakle yra mitochondrijos, kurios tiekia energiją medžiagų apykaitai ir uodegos judėjimui. Vandens organizmų vyriškosios lytinės ląstelės kartais turi žvynelių, kurios užtikrina jų mobilumą. Kai kuriuose organizmuose (apvaliosiose kirmėlėse, daugelyje nariuotakojų) vyriškos lytinės ląstelės juda panašiai kaip amebas, naudodamos pseudopodijas.

Daugumos gyvūnų, išskyrus aukštesniuosius žinduolius, kiaušinių citoplazmoje yra didelis skaičius trynys.

Lytinių ląstelių susidarymo procesas vadinamas gametogeneze, spermatozoidų – spermatogeneze, o kiaušinėlių – oogeneze. Daugialąsčiams gyvūnams gametos vystosi lytinėse liaukose – lytinėse liaukose (patinams – sėklidėse, patelėms – kiaušidėse). Žemesniųjų gyvūnų lytinių ląstelių susidarymas vyksta per mitozę, o daugumoje gyvūnų - per mejozę. Gametų susidaro per daug, nes ne visi spermatozoidai pasiekia kiaušialąstę ir ne iš visų apvaisintų kiaušinėlių (zigotų) gali išsivystyti suaugusieji.

Augaluose, priklausomai nuo lytinių ląstelių sandaros, išskiriami skirtingi lytinio proceso tipai. Hetero- ir ypač oogaminiuose augaluose vyriškų lytinių ląstelių susidaro žymiai daugiau nei moteriškųjų, o tai padidina apvaisinimo tikimybę.