§ 19. Строение и образование половых клеток

1. Какие слова пропущены в предложениях и заменены буквами (а—в)? Неподвижные мужские гаметы семенных растений называются (а). Подвижные мужские половые клетки — это (б). Женские гаметы называются (в).

а — спермии
б — сперматозоиды
в — яйцеклетками

2. Как строение сперматозоида и яйцеклетки связано с функциями, которые выполняют эти клетки?

Сперматозоиды и яйцеклетки – половые клетки, посредством которых осуществляется передача наследственной информации от одного поколения другому. Выполнение этой функции обусловлено наличием ядра с гаплоидным набором хромосом как в мужских, так и в женских гаметах. При слиянии сперматозоида и яйцеклетки образуется диплоидная зигота, из которой развивается организм, унаследовавший уникальную комбинацию генов и признаков обоих родителей.

Сперматозоиды – подвижные половые клетки. В связи с этим они имеют обтекаемую форму и длинный жгутик (хвост), служащий для активного передвижения. Сперматозоид содержит небольшое количество цитоплазмы с минимальным набором органоидов. На переднем конце головки расположена акросома, обеспечивающая растворение оболочек яйцеклетки при оплодотворении. В шейке располагаются две центриоли, одна из которых служит центром организации микротрубочек, образующих подвижную осевую нить жгутика. Митохондрии, расположенные в средней части сперматозоида, генерируют энергию, необходимую для движения жгутика.

Яйцеклетки чаще всего неподвижны. Они содержат запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша. Поэтому яйцеклетки, как правило, намного крупнее сперматозоидов и покрыты несколькими защитными оболочками.

3. Сперматозоиды практически не содержат цитоплазмы и питательных веществ, однако для движения им необходимо большое количество энергии. Откуда берется эта энергия?

Энергию для движения жгутика сперматозоида (в виде АТФ) непосредственно поставляют митохондрии, локализованные в средней части сперматозоида. Однако исходным источником энергии, за счёт которого происходит синтез АТФ в митохондриях, служат питательные вещества (прежде всего – фруктоза), содержащиеся в семенной жидкости. Эти вещества выделяются семенными пузырьками, предстательной железой и некоторыми другими органами мужской половой системы.

4. Какое максимальное количество яйцеклеток и вторичных полярных телец может сформироваться у кошки из четырех ооцитов первого порядка?

У млекопитающих в результате мейотического деления ооцита первого порядка образуется одна яйцеклетка и три вторичных полярных тельца. Следовательно, из четырёх ооцитов первого порядка может сформироваться четыре яйцеклетки и двенадцать вторичных полярных телец.

5. Какие процессы, происходящие в ходе оогенеза, обеспечивают накопление в яйцеклетках большого количества питательных веществ?

В период роста происходит значительное увеличение объёма первичных половых клеток (оогониев) за счёт поступления в них питательных веществ из окружающих фолликулярных клеток и крови. Так образуются ооциты первого порядка.

В результате последующего мейоза (период созревания) образуются разные по величине дочерние клетки: одна крупная яйцеклетка и три небольших полярных тельца, которые впоследствии погибают и разрушаются. Биологический смысл такого неравномерного деления заключается в сохранении в яйцеклетке максимального количества питательных веществ, необходимых для развития будущего зародыша.

6. Сравните сперматогенез и оогенез, укажите черты сходства и различия.

Черты сходства

1. Представляют собой процессы гаметогенеза – образования и развития половых клеток (гамет), подразделяются на несколько периодов, протекающих сходным образом.
2. Первый этап – период размножения. Диплоидные предшественники гамет многократно делятся митозом, в результате чего их количество значительно возрастает.
3. Второй этап – период роста. Сперматогонии (оогонии) увеличиваются в размерах и становятся сперматоцитами (ооцитами) первого порядка.
4. Третий этап – период созревания. Происходит мейоз, в результате которого из каждого сперматоцита (ооцита) первого порядка, содержащего набор 2n4c, образуются четыре гаплоидных дочерних клетки (набор 1n1c).
Различия

1. В результате сперматогенеза образуются подвижные мужские половые клетки – сперматозоиды, в результате оогенеза – неподвижные женские гаметы – яйцеклетки. Обычно сперматозоидов в мужском организме формируется во много раз больше, чем яйцеклеток в женском.
2. В сперматогенезе за периодом созревания следует период формирования сперматозоидов, в оогенезе период формирования отсутствует. Таким образом, сперматогенез включает четыре периода, а оогенез – три.
3. Сперматогенез у самцов млекопитающих начинается с периода полового созревания. Оогенез у самок млекопитающих начинается ещё до рождения.
4. В период роста сперматогонии увеличиваются в размерах незначительно, а размер оогониев увеличивается существенно.
5. В ходе сперматогенеза мейоз приводит к образованию из одного сперматоцита первого порядка четырёх одинаковых дочерних клеток – сперматид. В ходе оогенеза происходит неравномерное мейотическое деление ооцита первого порядка, в результате чего формируется одна крупная клетка с запасом питательных веществ (яйцеклетка) и три мелких полярных тельца.