האם גמטוגנזה יכולה להיחשב לרבייה מינית? רבייה מינית

היום אנו מציעים לך לפרק את תהליך הגמטוגנזה. בקיצור וברור ביותר, זהו תהליך ההתפתחות של תאי נבט. כפי שכבר התברר, המאמר יוקדש לשעתוק. שימו לב שישנן מספר צורות של רבייה מינית. למרות עובדה זו, כולם מבוססים על השתתפותם של שני גמטות (תאי נבט זכריים ונקביים). אנו מזמינים אותך לשקול נושא זה ביתר פירוט.

רבייה מינית

כבר הזכרנו כי רבייה מינית מתבצעת עקב השתתפותם של שני פרטים ממינים שונים. באיברים מסוימים הם יוצרים תאי מין מיוחדים, הנקראים בדרך כלל גמטות. מהי גמטוגנזה? זהו תהליך היווצרותם של תאי הנבט הנחוצים להולדה. כמו כן, יש צורך לדעת שתהליך איחוי הגמטות נקרא בדרך כלל הפריה. Meiosis gametogenesis הוא השלב העיקרי בהתפתחות תאי נבט. אנחנו נשים לב לזה קצת מאוחר יותר.

עכשיו בואו נדגיש את צורות הרבייה המינית:

• איזוגמיה;
• הטרוגמיה;
• אווגמיה.

חשוב לציין שהם שונים בתכונות מסוימות. לדוגמה, עם איזוגמיה, הן זכר והן גמטות נשיותנייד, בנוסף, יש להם אותו גודל. הטופס הבא דומה מאוד לקודם. ההבדל העיקרי של השני - נקבה תא מיןגדולה יותר מהזכר, היא גם לא כל כך ניידת. הסוג השלישי של רבייה מינית הוא הפופולרי ביותר, שכן הוא מתרחש ברוב בעלי החיים והצמחים. IN אפשרות זותא המין הנשי חסר תנועה וגדול בהרבה מהזכר. עם צורת רבייה זו, הגמטה הזכרית נקראת spermatozoon, או זרע, והגמטה הנשית היא הביצית.

שתי הצורות הראשונות נפוצות אורגניזמים פרימיטיביים, כגון אצות. כיצד מתרחשת רבייה באאוקריוטים? על ידי היתוך של גמטות זכר ונקבה (ביצית וזרע). כתוצאה מכך מתרחשת הפריה ונוצר זיגוטה. כמו כן, חשוב מאוד להבין שתאי נבט מכילים את מספר הכרומוזומים, שהוא פי שניים פחות מאשר בתא סומטי. זה די פשוט להסביר את זה: אם מספר הכרומוזומים של תאי הסומטי והתאי הנבט היה זהה, אז בכל דור הייתה הכפלה של הכרומוזומים. למה זה לא קורה? עקב מיוזה, כלומר חלוקת תאים.

היתרונות של רבייה מינית

גמטוגנזה היא התפתחות של תאי מין. רבייה מיניתללא היווצרות גמטות בלתי אפשרי. חשוב גם לציין שלשלבי הגמטוגנזה בזכרים ובנקבות יש תכונות דומות. נסתכל על זה ביתר פירוט מעט מאוחר יותר. כעת אנו מזמינים אתכם לדון מעט במהות הביולוגית של רבייה וביתרונותיו של המין המיני. האינסטינקט להתרבות צאצאים מונח מבחינה גנטית. במקביל, ב רבייה א-מיניתהאורגניזם הילד משכפל לחלוטין את ההורה שלו.

לרבייה מינית מספר יתרונות:

• שילוב של גנים אימהיים ואבהיים, כלומר אין סבירות להעתקה גנטית מוחלטת של אחד ההורים;
• שונות, יכולתה של אוכלוסייה להסתגל לתנאים חדשים להישרדות המין;
• תהליך ההתייחסות מקל, וכן הלאה.

spermatogenesis

כבר אמרנו שגמטוגנזה היא תהליך ההתפתחות של תאי נבט. עכשיו בואו נסתכל מקרוב על spermatogenesis, כלומר, היווצרות של spermatozoa. ישנם ארבעה שלבים בסך הכל:

• שִׁעתוּק;
• גוֹבַה;
• הַבשָׁלָה;
• היווצרות.

בשלב הרבייה מתרחשת חלוקה מיטוטית של spermatogonia. לאחר מכן, זרעונים עתידיים נכנסים לשלב הצמיחה, כעת הם נקראים spermatocytes. שלב הגדילה מאופיין בעלייה משמעותית של תאי נבט, המתאפשרת עקב עלייה בנפח הציטופלזמה. שלב ההבשלה הוא שתי חטיבות. ה-spermatocyte, שעבר את השלבים הקודמים, עובר חלוקה וכתוצאה מכך נוצרים שני spermatocytes. ואז כל אחד מהם מחולק שוב. בסך הכל, מ-spermatocyte אחד מהסדר הראשון, אנו מקבלים ארבע spermatids. האחרונים נכנסים לשלב הרביעי - היווצרות. רק לאחר שלבים אלה, הזרע מקבל את צורתו הרגילה.

אוווגנזה

אוווגנזה היא התפתחות של תאי נבט נקביים (ביצים). השלבים של תהליך זה יפורטו ויתוארו להלן.

• שִׁעתוּק. אווגוניה מתחלקת על ידי מיטוזה, כתוצאה מכך, מספר תאי הנבט העתידיים גדל. חשוב לציין כי שלב הרבייה נופל על החודש השני להתפתחות תוך רחמית של הילדה.
• גוֹבַה. שלב זה משכפל לחלוטין את תהליך הצמיחה של תאי נבט זכריים. ההבדל היחיד הוא שגודל תא הביצית העתידי עולה על גודלם של spermatocytes, זה נובע מהצטברות החומרים המזינים הראשונים.
• השלב האחרון של ovogenesis הוא התבגרות. הוא מאופיין בשתי חלוקות עוקבות על ידי מיוזה. במהלך spermatogenesis, ארבעה spermatozoa נוצרים spermatocyte אחד. במקרה של אוגנזה, ביצית אחת מסוגלת לייצר ביצה אחת ושלושה גופים קוטביים.

מדוע תאי זרע עדיפים במספרם אך נמוכים בגודלם מהביציות? זרעונים אינם מצטברים חומרים מזינים, שכן מחזור החיים שלו קצר למדי. תפקידו העיקרי של תא הרבייה הגברי הוא אספקת חומר גנטי לביצית. בנוסף, זה חייב להיות מאוד נייד. זרעונים בחיפוש אחר ביצית מתים בהמוניהם, מה שמסביר את היתרון המספרי שלהם.

1. ביולוגי המשמעות של רבייה מינית
2. גמטוגנזה
3. מיוזיס
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. המשמעות הביולוגית של רבייה מינית

תהליך הרבייה המיניתמבוצע בנוכחות תאי נבט. הפריה היא תהליך איחוי של תאי נבט. הזיגוטה הדיפלואידית שנוצרה היא שלב ראשוניהתפתחות של אורגניזם חדש. תהליך ההפריה מורכב משלושה שלבים - התכנסות של תאי נבט, הפעלת הביצית ואיחוי גמטות (סינגמיה).
השלב הראשון מועדף על ידי מספר גורמים: הבשלות הפיזיולוגית של האורגניזמים הזכריים והנקביים, סנכרון הבשלת הביצית והזרעונים, התנהגות מינית מסוימת של בני הזוג, כמו גם הקבוצה חומרים כימיים- מושכים המקדמים התקרבות. קבוצת חומרים זו נקראת גם גמונים, כלומר הורמונים המיוצרים על ידי גמטות. זרעונים מפרישים סוד שמקדם את ההפרדה שלהם ומפעיל את תנועתם.
חוץ מזה, מרכיב מבניזרע - אקרוזום - מפריש אנזימים פרוטאוליטיים ההורסים את קרומי הביצית. היכולת להפרות (להפרות) זרעונים נרכשת רק בדרכי המין של הנקבה, ובמקרה של הזרעה מלאכותית במבחנה - בנוכחות חומרים במצע התזונתי המעוררים הפריה. ברגע המגע בין הזרע לביצית מופעל האקרוזום, ובפעולת ההפרשה מתמוססים קרומי הביצית.
הממברנות הציטופלזמיות של הביצית והזרע מתמזגות ויוצרות את מה שנקרא הגשר הציטופלזמי. דרכו נכנס התוכן הפנימי של הזרע לביצית. הזנב של הזרע יכול גם לחדור לביצית, אבל אז, ככלל, נפתר. היתוך של גמטות מפעיל את גרעין הביצית, ומתחיל את מה שנקרא מחזור קליפת המוח של תגובות.
פוטנציאל הממברנה של התא משתנה, הוא הופך לחדיר ליוני נתרן. לאחר מכן, עלייה בריכוז יוני הסידן והתמוססות המבנים הקורטיקליים של הזיגוטה מתרחשת בגלים. האנזימים המופרשים תורמים לקילוף של קרום החלמון, המתקשה ויוצר את קרום ההפריה.
אחד מ פונקציות עיקריותמחזור קליפת המוח נועד למנוע פוליספרמיה, כלומר הפריה בו-זמנית של ביצית אחת על ידי מספר זרעונים וכתוצאה מכך, פוליפלואידיות.
בדגים גרמיים, קיפוד יםאת כל שינויים אמרובאים לידי ביטוי במורפולוגיה ובביוכימיה של הציטופלזמה. תופעה זו נקראת הפרדה של הציטופלזמה. לאחר ההפעלה מתרחש תרגום של החלבון.

- היתוך של גמטות

2. גמטוגנזה

תַחַת גמטוגנזה om פירושו תהליך היווצרות של תאי נבט - ביצים וזרע. גמטוגנזהמחולק למספר שלבים.
הראשון הוא שלב הרבייה. תאים מתחלקים, שהופכים לאחר מכן לגמטות, נקראים spermatogonia ואוvogonia. תאים אלו נכנסים לחלוקה מיטוטית רציפה, וכתוצאה מכך מספרם גדל באופן דרמטי. Spermatogonia מתחלק לאורך מחזור החיים של הזכר. חלוקת האובוגוניה מוגבלת בעיקר לתקופת העובר.
בבני אדם, באורגניזם המתפתח של הנקבה העתידית, אוגנזה ממשיכה באופן פעיל בשחלות בתקופות מהשנייה עד החמישית. בחודש השביעי להריון, רוב הביציות כבר נכנסו לשלב פרופאזה I של המיוזה. מאז spermatogonia וביציות מתחלקים באופן מיטוטי במהלך תקופת הרבייה, הם שומרים על מערך כרומוזומים דיפלואידי. במהלך מחזור התא, הכרומוזום מיוצג או על ידי מבנה חד-גדילי (לאחר החלוקה המיטוטית הבאה ולפני השלמת תקופת הבין-פאזית), או על ידי מבנה דו-גדילי (תקופה פוסט-סינתטית).
אם בקבוצה הפלואידית ניקח את מספר הכרומוזומים כ-n, ואת מספר הגדילים בכרומוזום כ-c, אזי הנוסחה הגנטית של spermatogonia ואוvogonia בעונת הרבייה תיראה כמו 2n2c, ולאחר תום התקופה הסינתטית. - כמו 2n4c.
התקופה השנייה נקראת שלב הגדילה. בשלב זה מתרחשת צמיחתם של תאי נבט זכריים ונקביים והפיכתם לזפרמטוציטים וביציות מהסדר הראשון. ביציות, בהתאם לתפקיד העתידי של תורם הציטופלזמה, גדולות משמעותית מהספרמטוציטים. חלק אחד של החומרים המצטברים של הביצית הוא החומר של החלמון העתידי, כלומר, אספקת חומרים מזינים, השני קשור לחלוקה שלאחר מכן. בשלב הגדילה, גדילי DNA משוכפלים, כלומר, המבנה הדו-גדילי שלו משוחזר. לפיכך, הנוסחה הגנטית של ספרמטוציטים וביציות מהסדר הראשון היא 2n4c.
התקופה השלישית נקראת שלב ההתבגרות. האירוע המרכזי של שלב ההתבגרות הוא הפחתת מספר הכרומוזומים והחלוקה המשוואתית. שני האירועים ביחד מהווים מיוזה. לאחר החלוקה (ההפחתה) הראשונה, נוצרים ספרמטוציטים חד-כרומוזומליים וביציות מסדר שני (נוסחה גנטית n2c); מספר גדילי ה-DNA בכרומוזום הוא שניים. חלוקה משוואה מובילה לירידה במספר ה-DNA בכרומוזום אחד בחצי (הנוסחה הגנטית היא nc). כתוצאה מהחלוקה המיוטית, ספרמטוציט אחד מסדר ראשון מייצר ארבע זרעונים הפלואידים, בעוד ביצית מסדר ראשון מייצרת רק ביצית אחת מלאה. זהו ההבדל המהותי בין מהלך אוגנזה לזרע.
יחד עם הביצית נוצרים שלושה גופי צמצום שאינם משתתפים ברבייה. בשל הפחתת מספר התאים, לביצה יש את הכמות המקסימלית של חלמון - החומר התזונתי של הזיגוטה העתידית. הזרעונים נכנסים לשלב הבא - שלב היווצרות. האירוע המרכזי בשלב ההיווצרות הוא סילוף-על של כרומוזומים, רכישת מבנה רבעוני על ידם וכתוצאה מכך אינרטיות כימית מלאה. הקומפלקס הלמלרי עובר לאחד הקטבים של הגרעין, ויוצר את המנגנון האקרוזומלי.
לפני ההפריה, כאשר הגמטות מתקרבות זו לזו, היא מפרישה אנזימים שהורסים את קרומי הביצית. סנטריולים נעים לקוטב הנגדי. אחד מהם מוליד דגל, שבבסיסו נראה מיטוכונדריון ענק יחיד. בשלב זה של שלב ההיווצרות, כמעט כל הציטופלזמה של הזרע נדחת, וכתוצאה מכך רובראש הזרע תופס את הגרעין. שלב ההיווצרות מסתיים על ידי היווצרות זרע בוגר מוכן להפריה.

3. מיוזיס

מיוזיס הוא אחד האירועים החשובים ביותר בגמטוגנזה. המהות של המיוזה היא הפחתה במספר חוטי הכרומטין בחצי (הנוסחה הגנטית nc) והתפצלות הכרומוזומים ההומולוגיים לתאים שונים. התופעה האחרונה קובעת את המגוון הגנטי של תאי הנבט. במהלך ההפריה מתרחש שחזור של קבוצה כפולה של כרומוזומים, ולכן, שיקום הגנוטיפ הדיפלואידי האופייני לתאים הסומטיים של הגוף.
מיוזיס מורכבת משני שלבים המחליפים זה את זה במהירות - הפחתה וחלוקות משוואות. שכפול DNA לתהליכים אלו מתרחש פעם אחת בלבד, בשלב הגדילה. החלוקה המיוטית השנייה באה כמעט מיד לאחר השלמת הראשונה, כך שהחומר התורשתי מסונתז במרווח קצר ביניהם. החלוקה המיוטית הראשונה נקראת רדוקציונלית, שכן התוצאה שלה היא חציית מספר הכרומוזומים (הפחתה) תוך שמירה על המבנה הדו-גדילי שלהם (נוסחה גנטית n2c).
תוצאה זו נובעת מתכונות מסוימות של הפרופזה של החלוקה המיוטית הראשונה. באנלוגיה עם חלוקה מיטוטית, בשלב זה של המיוזה, או ליתר דיוק במטאפאזה, יש ספירליזציה מקסימלית של הכרומוזומים ויישורם בקו המשווה של החלוקה עם היווצרות לוח. בשלב זה הכרומוזומים נראים בקרניים. מיקרוסקופ אלקטרוני. במהלך היווצרות הלוח, הכרומוזומים מצומדים, כלומר, הם שזורים זה בזה ומחליפים לוקוסים הומולוגיים. במקרה זה נוצרים דו-ערכיים, כלומר זוגות כרומוזומים.
מכיוון שכל כרומוזום מורכב משני חוטים, הדו ערכי מיוצג על ידי ארבעה חוטים (כרומטידות). לפיכך, לנוסחה הגנטית בפרופזה I יש את הצורה 2n4c, כלומר, לא משתנה. בסוף פרופאזה I, הכרומוזומים מתקצרים מאוד, עקב ספירליזציה, מבנים קומפקטיים. במקביל לספירליזציה, מתרחשת היווצרות של ציר חלוקה, הגורם לסטייה של דו-וולנטיים לקטבים של התא.
בהתאם לאירועים המתרחשים בנבואה א', נבדלים בתוכה מספר שלבים. Leptotena הוא השלב הראשון של פרופסה I. הוא מאופיין בתחילת ספירליזציה של הכרומוזומים, וכתוצאה מכך הם מקבלים צורה של חוטים ארוכים ודקים.

- זיגוטנה

בשלב זה, מתחיל הצימוד של כרומוזומים הומולוגיים והקשר שלהם לדו ערכי. Pachytene - הספיראליזציה של הכרומוזומים ההומולוגיים נמשכת והצימוד מתרחש בפועל. דיפלוטן מאופיין בהפעלה של קשרים קוולנטיים לא קוטביים בין כרומוזומים הומולוגיים, וכתוצאה מכך הם דוחים זה את זה, החל מאזור הצנטרומר, תוך שהם נשארים מחוברים באזור המעבר האחרון (מה שנקרא כיאזמה ).
פרופאזה I מסתיימת בדיאקינזיס (מלטינית dia - שתיים ו-kinesis - תנועה), כלומר, תחילת התנועה של דו-וולנטיים לקוטב המשווני של התא. במקביל, כרומוזומים הומולוגיים נשארים מחוברים באזור הכיאזמה, לובשים צורה של טבעות, לולאות, צלבים וכו'. במטאפאזה I, היווצרות ציר החלוקה הושלמה. הוא מחובר לצנטרומרים של הכרומוזומים, שעדיין מרכיבים את הדו-וולנטיים. הייחודיות של ההתקשרות היא שרק חוט אחד של הציר יוצא מכל צנטרומר. זה מה שגורם לסטייה של דו-וולנטים שלמים לקוטב המשווני של התא. לאחר הצמדת חוטי ציר הביקוע, הכרומוזומים מסתדרים במישור ציר הביקוע בצורת לוח. הם בעלי ספירליות מקסימלית ונראים בבירור תחת מיקרוסקופ.
באנפאזה I קשרים כימיםבדו-ערכי מתחילים להיחלש, וכתוצאה מכך הדו-ערכי מתפרק לכרומוזומים הכפולים המרכיבים אותו. הם נמשכים אל הקטבים של התא. Telophase I מאופיין ביצירת קבוצה הפלואידית של כרומוזומים בקטבים של התא. כל כרומוזום מכיל שתי כרומטידות (הנוסחה הגנטית לטלופאז I היא n2c). החלוקה המשוונית (או המיוטית השנייה) מובילה ל"ריבוד" של הכרומוזום לשתי כרומטידות. החלוקה המשוונית מתנהלת על פי עקרון המיטוזה, אלא שתא הפלואידי נכנס לחלוקה.
המשימה העיקרית של המיוזה - יצירת תאים עם מערך כרומוזומים הפלואידי וכרומוזומים חד-גדיליים - מושגת עקב שכפול עצמי של כרומוזומים ב-interphase של המיוזה וההתרחקות נוספת של כרומוזומים חד-גדילים לקטבים של המיוזה. תָא. התוצאה החשובה ביותר של מיוזה היא ייצור של גמטות מגוונות מבחינה גנטית. זה מושג עקב מעבר, הפרדה של כרומוזומים הומולוגיים לקטבים של התא, והפרדה עצמאית של דו-וולנטיים בחלוקה המיוטית הראשונה.
מעבר מוביל לשילוב מחדש של תכונות הטבועות בפרטים של אב ואימהי, המרוכזים ב קבוצות שונותמַצְמֵד. מעניין לציין שחילופי לוקוסים יכולים להתרחש לא באחד, אלא בכמה מקומות בכרומוזומים. סוג זה של קרוסאובר נקרא מרובה. בנוסף, לא זוג, אלא כמה כרומטידים יכולים לקחת חלק בחילופי מידע גנטי. תכונות ספציפיות אלו הופכות מעבר למנגנון יעיל לרקומבינציה של גנים. ההתפצלות של כרומוזומים הומולוגיים לקטבים שונים של התא במקרה של הטרוזיגוסיות מובילה לעובדה שגמטות נושאות רק גן אחד מזוג אללי נתון של גנים (הכלל לטוהר הגמטות שהוצע על ידי גרגור מנדל).
הסידור האקראי של כרומוזומים דו-ערכיים במישור המשווני וההתרחקות שלהם לקטבי התא גורמים לשילוב מחדש של קבוצות הצמדה בקבוצת הכרומוזומים ההפלואידית. שלבים אחרונים ovogenesis מותרבות בתנאים מלאכותיים במבחנה (in vitro). זה מאפשר להפריה את הביצית מחוץ לגוף האם.
לפני הפרייה מלאכותיתביצה בניתוחמופק מהשחלה ומועבר לתווך תזונתי עם זרעונים. הזיגוטה המוחצת בשלב של 8-16 בלסטומרים מועברת לגוף האם המקבלת, שיולדת ויולדת את העובר. גמטוגנזהכולל ביצועים גבוהים. כך, למשל, במהלך חיי מין פעילים, גבר מייצר לפחות 500 מיליארד תאי נבט. תמונה שונה נמצאת במהלך האוגנזה. בחודש החמישי לעובר, השחלות העובריות מכילות לפחות 6-7 מיליון אובוגוניה. עד גיל ההתבגרות, השחלות מכילות כ-100,000 ביציות. לפני הפסקת הגמטוגנזה נותרו בשחלות רק 400-500 ביציות.
האורגניזמים ב מעגל החייםשמתרחש רבייה מינית, מייצרים גמטות. מיזוג, האחרונים מולידים גמטה דיפלואידית. מתפרק ומתפתח, הוא מולידה אורגניזם חדש. זה, בתורו, מייצר גמטות הפלואידיות. לפיכך, במהלך הרבייה המינית, חל שינוי בשלבים הדיפלואידים והפלואידים. משך הזמן היחסי של השלבים משתנה בקבוצות שונות של אורגניזמים חיים. אז, למשל, בפטריות, השלב הפלואידי שולט, ב צמחים גבוהים יותרובעלי חיים - דיפלואידים. יחס השלבים תלוי במידת השונות וקביעות התנאים - ברמת שונות ויציבות נמוכה של הסביבה, שורר השלב הדיפלואידי.
לדיפלוידיה מספר יתרונות על פני הפלואידיה. בשל ההטרוגניות של הגנים (רצסיביות ודומיננטיות שלהם), מושג הגיוון של הקרן הגנטית של האוכלוסייה ומופיע שדה לפעולת כוחות הברירה הטבעית. יחד עם זאת, מספר גנים מזיקים הנמצאים במצב רצסיבי אינם משפיעים על התפתחות הפנוטיפ, וגורמים להומאוסטזיס ולכדאיות יציבה של האורגניזם.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. פוגל פ., מוטולסקי א. גנטיקה אנושית. מ': נאוקה, 1990. ת' 1-3.
2. Yarygin V. N., Vasilyeva V. I. וחב' ביולוגיה. M.: בוגר בית - ספר, 2001. כרך 1-2.
3. Naumov N. P., Kartashev N. N. זואולוגיה של חולייתנים. מ': בית ספר גבוה, 1979. ת' 1-2.

מופשט פלוס

הבסיס של רבייה מינית הוא התהליך המיני, שמהותו היא לשלב בחומר התורשתי להתפתחות צאצא של מידע גנטי משני הורים. צורות התהליך המיני שונות.

מגוון צורות הרבייה המינית האופייניות לאורגניזמים חיים הוא השתקפות של תהליך היסטורישיפור של סוג זה של רבייה.

למעשה, קדמה לרבייה מינית החלפת מידע גנטי. דוגמה תהיה פלסמוגמיהנמצא בכמה אמבות. בתנאים לא נוחים, פרטים בודדים באים במגע בזוגות, הציטופלזמה שלהם מתמזגת, אך הגרעינים נשארים עצמאיים.לאחר תקופה קצרה של קיומה של אמבה דו-גרעינית, הציטופלזמה שלה מתחלקת ושוב נוצרים שני פרטים עם גרעין אחד, שבשעה באותו זמן נבדלים על ידי כדאיות מוגברת. הגרעינים שלהם נשארים זהים, אבל בציטופלזמה של כל אמבה יש רכיבים שהיו שייכים בעבר לפרטים שונים.

צורה מורכבת יותר של רבייה מינית מתרחשת ב נְטִיָהבריסיות. במקרה זה, הרבייה המינית ככזו עדיין אינה נצפית, כמו בפלסמוגמיה, אך ריצות מחליפות את הגרעינים הנודדים שלהן. עקב חילופי מידע גנטי, ריסים רוכשים עמידות מוגברת לחשיפה תנאים שלילייםסביבה חיצונית.

תהליך מיני הדומה לצימוד בסילאטים ידוע גם בפרוקריוטים (למשל ב-Escherichia coli).

בחלק ניכר מהחד תאיים וברובם המכריע של בעלי חיים וצמחים רב תאיים, הרבייה המינית מתרחשת בצורה מתקדמת יותר - לפי שיטת הגמטוגמיה.

גיימטוגמיה- תהליך הרבייה המינית בהשתתפות תאי נבט מיוחדים - גמטות עם קבוצה הפלואידית של כרומוזומים. ידועות שתי צורות של רבייה מינית עם גמטוגמיה: עם ובלי הזדווגות.

הזדווגות- תהליך ההתמזגות של גמטות עם היווצרות תא זיגוטה חדש, שבו שוחזרת מערכת הכרומוזומים הדיפלואידית. המנגנון הגרעיני והציטופלזמה של הגמטות מכילים במלואו את המידע הגנטי על האורגניזם העתידי, ופרט חדש מאותו מין מתפתח לאחר מכן מהזיגוטה.

ישנם 3 סוגים עיקריים של גמטוגמיה עם הזדווגות: איזוגמיה, הטרוגמיה ו-oogamy, המשקפים את שלבי האבולוציה של צורת רבייה מינית זו. בְּ איזוגאמי ותאי המין שנוצרו על ידי ההורים אינם שונים בצורתם או בגודלם (דוגמה לכך היא chlamydomonas). בְּ הטרוגמיה (אנוגמיה)נוצרים תאי מין של שתי "דרגות": ניידות יותר, אבל גדלים קטנים יותר(מיקרוגמטות) וגדולות יותר, אבל פחות ניידות (מאקרוגמטות). לשני הגמטות יש דגלים. נמצא במספר אצות ודגלים,

הצורה הגבוהה ביותר של גמטוגמיה עם הזדווגות היא oogamy. גמטות (ביצים) נשיות בצורת רבייה זו נטולות דגלים או איברי תנועה אחרים ואינן תנועתיות. גמטות זכריות (זרעונים), להיפך, הן בעלות אברוני תנועה. הם קטנים מאות מונים מביצים.

גמטות במהלך אוגמיה נוצרות באיברי מין מיוחדים - שחלות ואשכים בבעלי חיים ובבני אדם; באבקנים ואבקנים של צמחים פורחים; ב archegonia ו antheridia באצות ובריופיטים.

גיימטוגמיה ללא הזדווגות היא הרבה פחות שכיחה. ישנן שלוש צורות של רבייה מינית עם היווצרות גמטות, אך ללא היתוך שלהן: פרתנוגנזה, גינוגנזה ואנדרוגנזה. כולם נמצאים רק בבעלי חיים וצמחים רב תאיים המתרבים על ידי אוגמיה.

בְּ רְבִיַת בְּתוּלִים, או רבייה בתולה אורגניזם חדשמתפתח מביצית לא מופרית (נמצאת בכנימות, דבורים, נמלים וכו')

גינוגנזהקרוב לפרתנוגנזה. במקרה זה, זרעונים אינם מפרים את הביצית, אלא רק מפעילים אותה להמשך התפתחות ואז מתים (נמצא ב תולעים עגולות, דג).

GAMETOGENESIS

גמטוגנזה- תהליך היווצרות הביציות (אוגנזה או ovogenesis) ו-spermatozoa (spermatogenesis). הוא מחולק למספר שלבים או תקופות: רבייה, צמיחה, התבגרות והיווצרות. התאים של בלוטות המין (גונדות), כמו כל התאים הסומטיים, מכילים קבוצה דיפלואידית של כרומוזומים ומתרבים במיטוזה. תאים אלו נקראים אוגוניה ו-spermatogonia.

במה ראשונה - שלב הרבייה- מצטמצם לסדרה של מיטוזות עוקבות, וכתוצאה מכך לעלייה במספר התאים. Spermatogonia מתרבים לאורך כל תקופת ההתבגרות של הזכר. רבייה של אוגוניות מתרחשת בעיקר במהלך תקופת העובר. בגוף האדם הנשי, תהליך זה מתרחש באופן האינטנסיבי ביותר בין החודשים ה-3 ל-7 של העובר ומסתיים בשנה השלישית לחיים.

אחרי שעונת הרבייה מגיעה שלב גדילה. בתקופה זו חלה עלייה בגודל התא והפיכה של תאי נבט זכריים ונקביים לזרעמטוציטים וביציות מסדר 1. תקופה זו מתאימה לשלב הביניים של מיטוזה, כלומר. מתרחשת שכפול DNA.

תכנית של גמטוגנזיס

היווצרות התבגרות גידול רבייה

2n2c 2n4c pro.1 conjug. 2n4c

(מעבר אינטרפא-_.

עבור) 1 נפגש.1_

גוף.1 n2c n2c

c היא כמות ה-DNA;

n הוא מספר קבוצות הכרומוזומים.

שלב הגדילה מלווה את שלב ההתבגרות, ממנו נבדלים spermatogenesis ו ovogenesis.

ב-spermatogenesis בשלב ההבשלה spermatocyte מסדר ראשון מתחלק פעמיים על ידי מיוזה, עובר ברציפות דרך השלבים של spermatocyte ו spermatid מסדר שני. כך, מ-spermatocyte אחד מהסדר הראשון, נוצרות 4 spermatids, שכל אחת מהן כבר מכילה קבוצה הפלואידית של כרומוזומים. לאחר שעברו את שלב ההתבגרות, הזרעונים עוברים לאזור הצינורית הזרעית, הסמוכה ישירות לומן שלה, ונכנסות לתוך תקופה אחרונההפיתוח שלו - שלב הגיבוש.במקרה זה, גופם של התאים שנוצרו מובחנים למקטעים האופייניים לזרעונים בוגרים - הראש, הצוואר והזנב.

במהלך אוגנזה, ישנן מספר תכונות שאינן קיימות בזרע. אז, עונת הרבייה של אוגוניה אצל יונקים ובני אדם מסתיימת עוד לפני הלידה.

בבני אדם, ביציות מסדר ראשון שהחלו להיווצר בשחלות בגיל 3 חודשים התפתחות עוברית, בשנים שלאחר מכן, עד תחילת ההתבגרות, כמעט לא משתנים. רק מעט מהביציות עוברות התפתחות נוספת: באדם, מתוך 400,000 ביציות מסדר 1 שהיו בשחלות בזמן לידת הילדה, כ-400 חלקים משלימים התפתחות לאורך חייה של אישה.

במהלך הפיתוח, הביציות מתחלקות פעמיים ברצף על ידי מיטוזה, והציטופלזמה שלהן מפוזרת בצורה לא אחידה. במהלך החלוקה הראשונה, נוצרת ביצית גדולה מסדר שני, שאליה יוצאת כמעט כל הציטופלזמה, וגוף קטן בגודל קטן (קוטבי).

תכונה של מיוזה באוגנזה היא נוכחות של מיוחד שלבי דיקטיוטן(שלב זה מתרחש בסוף חלוקת פרופאזה 1 של מיוזה), אשר נעדרת ב-spermatogenesis. זה כמו שלב רדום שנמשך שנים רבות. בהגיעם גוף נשי גיל הרבייהבהשפעת ההורמון luteinizing יותרת המוח, ככלל, ביצית אחת מחדשת את המיוזה מדי חודש. הוא חוזר לשלב הסופי של חלוקה 1 - דיאקינזיס.

החלוקה השנייה של המיוזה, שמתחילה למעשה במטאפאזה, מסתיימת לאחר הביוץ, כלומר. שחרור הביצית מהשחלה אל מערכת הרבייה הנשית. כדי להשלים את זה, יש צורך בהפריה של התא עם spermatozoon. בחלוקה השנייה, הביצית מסדר 2 מחולקת לאובוטידה גדולה ולגוף הפחתה 2. במקביל, גוף צמצום אחד מחולק לשניים.

כך, עד סוף תקופת ההתפתחות, נוצרים ביצית גדולה ו-3 גופים קוטביים קטנים מביצית מסדר 1. כל אחד מהתאים הללו מכיל קבוצה הפלואידית של כרומוזומים.

אצל יונקים, תקופת הגדילה והחלוקה הראשונה של ביציות מתרחשת בזקיקי השחלות - חללים קטנים מלאים בנוזל. בערב או אחרי חלוקה 1 של הביצית, הזקיק נקרע, וחלוקה 2 של מיוזה מתרחשת ב חצוצרות. כאן מסתיימת תקופת היווצרות הביצית - הביצית עצמה, מוקפת בתאים זקיקים.

גופי הפחתה (או קוטביים) נספגים לאחר מכן. בבעלי חיים רבים נוצרים קרומי הגנה סביב הביצה.

MEIOSIS

מיוזיס הוא האירוע המרכזי של הגמטוגנזה. זוהי שיטה של ​​רביית תאים, הגורמת להתרחשות תאים הפלואידים. מיוזיס כוללת 2 חלוקות רצופות של ביציות וספרמטוציטים במהלך הבשלתם עם סינתזת DNA בודדת.

החלוקה הראשונה של המיוזה נקראת צִמצוּםאו יורד. מספר הכרומוזומים לאחר חלוקה זו מצטמצם בחצי ותאים מדיפלואידים הופכים להפלואידים. זה מתחיל לאחר שתהליך שכפול ה-DNA מסתיים בביצית או spermatocyte מהסדר הראשון, כלומר. שלב 1 של החלוקה המיוטית יתקיים.

פרופאזה 1, בשל מורכבות התהליכים המתמשכים, מתחלקת ל-5 שלבים: לפטון; זיגונם; פאצ'ינמה; דיפלונמה; דיאקינזיס. האירועים החשובים ביותר של נבואה 1 הם צימוד ומעבר. נְטִיָהמשיכה זוגית של כרומוזומים הומולוגיים. הצלבה- החלפה הדדית של חומר גנטי בין כרומוזומים הומולוגיים מזווגים.

בעקבות סיום הנבואה של החלוקה הראשונה, מגיע מטאפאזה 1. בשלב זה, הכרומוזומים ההומולוגיים מקובצים לדו-וולנטיים, הממוקמים באזור קו המשווה של התא.

IN אנפאזה חלוקות 1 לקטבים מתפצלות ישירות כרומוזומים הומולוגיים של דו ערכיים, ולא כרומטידות בת של כרומוזומים הומולוגיים כמו במיטוזה. בקטבים של התא, 1 מהכרומוזומים ההומולוגיים של כל זוג מורכב, ומאז הם מורכבים מ-2 כרומטידים, הם נקראים דיאדות.

IN TELOPHASE 1, מתרחשת despiralization חלקית של כרומוזומים. השלב הזה קצר מאוד. במהלך אוגנזה בשלב זה, במהלך ציטוגוניה, נוצר הגוף ההפחתה הראשון (קוטבי או כיווני). הוא מכיל קבוצה הפלואידית שלמה של כרומוזומים, אך מת. התא השני, גם הוא הפלואידי, ממשיך את הביציות. במהלך spermatogenesis, נוצרים שני תאים שווים וברי קיימא עם מספר הפלואידי של כרומוזומים.

החלוקה הראשונה של המיוזה ואחריה השנייה, שנקראת משוואה או שיוויון . זה בעצם מתחיל במטאפאזה 2.

אינטרPHASE 2, העובר בין החלוקה הראשונה והשנייה של המיוזה, קצר מאוד או אפילו מופחת. אין שכפול DNA ואין שכפול של כרומוזומים.

פרופזה 2 גם הוא קצר מאוד ואינו שונה מהפרוזה של מיטוזה (ראה שיטה. פיתוח מס' 4).

מטאפאזה 2 מאופיין ביישור של כרומוזומים (דיאדות) במישור המשווני.

במהלך אוגנזה, אם הביצית אינה מופרית על ידי הזרע, החלוקה השנייה מסתיימת בשלב זה, כלומר. לא הולך רחוק יותר. אם מתרחשת הפריה, הביצית נכנסת לשלב הבא (ולשלב 2) ומשלימה את החלוקה השנייה לחלוטין. ב-spermatogenesis, metaphase 2 ואחריו אנפאזה 2, כלומר. אין עצירות, וחלוקה 2 הושלמה לחלוטין בכל תא.

אנפאזה 2 מאופיין בכך שהצנטרומרים מתחלקים והכרומטידות נעות לקטבים של התא.

IN TELOPHASE 2 משלים את ההתרחקות של הכרומוזומים לקטבים. ואז נוצר מעטפת גרעין, ואחריו ציטוקינזיס, כלומר. חלוקה של הציטופלזמה.

כך, ב-spermatogenesis, נוצרים 4 תאים עם סט הפלואידי של כרומוזומים מתא אחד, ובמהלך אוגנזה, תא אחד עם מספר הפלואידי של כרומוזומים ו-3 גופי הפחתה (הם מתים).

סט הפלואידיהכרומוזומים של הביצית והזרע המפריה מאוחדים בקבוצת הכרומוזומים הדיפלואידית של הזיגוטה.

רבייה מינית מתרחשת הן בצמחים ובבעלי חיים חד-תאיים ורב-תאיים.

כפי שצוין בפרקים V ו-XIII, רבייה מינית בחיידקים מתבצעת על ידי צימוד, המשמש כאנלוג לתהליך המיני ומהווה מערכת של ריקומבינציה של אורגניזמים אלו, בעוד שבפרוטוזואה, רבייה מינית מתרחשת גם באמצעות צימוד או באמצעים. של סינגמיה ואוטוגמיה.

באורגניזמים רב-תאיים (צמחים ובעלי חיים), רבייה מינית קשורה להיווצרות תאי נבט או נבט (גמטות), הפריה ויצירת זיגוטים.

רבייה מינית היא רכישה אבולוציונית משמעותית של אורגניזמים. מצד שני, היא תורמת למבחר מחדש של גנים, להופעת מגוון אורגניזמים ולהגברת התחרותיות שלהם בסביבה המשתנה ללא הרף.

באורגניזמים חד-תאיים, רבייה מינית קיימת במספר צורות. בחיידקים ניתן לבצע אנלוגיה של רבייה מינית עם הצימוד המתרחש בהם, המורכב מהעברת פלסמיד או DNA כרומוזומלי מתאי תורם (המכילים פלסמידים) לתאים המקבלים (שאינם מכילים פלסמידים), וכן בהעברה של חיידקים. חיידקים, המורכבים מהעברת חומר גנטי מתא חיידקי אחד לפאג' אחר. צימוד נמצא גם בסילאטים, שבהם במהלך תהליך זה הגרעינים עוברים מפרט אחד לאחר, ולאחר מכן חלוקה של האחרון.

בצמחים ובעלי חיים רב-תאיים, רבייה מינית של תאים מתרחשת באמצעות יצירת תאי נבט נקביים וזכריים (ביצים וזרעונים), הפריה לאחר מכן של הביצית על ידי זרע ויצירת זיגוטה. בצמחים, תאי נבט מיוצרים במבני רבייה מיוחדים; אצל בעלי חיים הם מיוצרים בבלוטות המין הנקראות גונדות (מיוונית. נעלם-זֶרַע).

יש הבדל חשוב בין תאים סומטיים ותאי נבט של בעלי חיים. זה טמון בעובדה שתאים סומטיים מסוגלים להתחלק, כלומר, הם מתרבים בעצמם, ובנוסף, נוצרים מהם תאי נבט. להיפך, תאי המין אינם מתחלקים, אלא הם "מתחילים" את הרבייה של האורגניזם כולו.

תאים סומטיים דיפלואידים, שבהם נוצרים תאי נבט זכריים, נקראים spermatogonia, ובהם נוצרים תאי נבט נשיים, ovogonia. תהליך היווצרות (גדילה והתמיינות) של תאי נבט זכריים ונקביים נקרא גמטוגנזה.

הגמטוגנזה מבוססת על מיוזה (מיוונית. מיוזה-נמוך יותר), כלומר חלוקת הפחתהגרעיני תאים, מלווה בירידה במספר הכרומוזומים לגרעין. מיוזיס מתרחשת בתאים מיוחדים איברי רבייהיצורים חיים המתרבים מינית (איור 17). לדוגמה, בשרכים, המיוזה מתרחשת בתאים ספורנגיים מיוחדים הממוקמים על המשטח התחתון של העלים של צמחים אלה ומתפתחים לנבגים ולאחר מכן לגמטופיטים. האחרונים קיימים בנפרד, ובסופו של דבר מייצרים גמטות זכריות ונקבות. בצמחים פורחים, מיוזה מתרחשת בתאי ביציות מיוחדים המתפתחים לנבגים. האחרונים מייצרים גמטופיט עם ביצה אחת. בנוסף, בצמחים אלו מתרחשת מיוזה גם בתאי אנדר מיוחדים, המתפתחים גם הם לנבגים שבסופו של דבר מייצרים אבקה עם שניים גמטות זכריות. בתולעי אדמה, שהן הרמפרודיטים ומכילות איברי רבייה זכריים בחלק אחד של הגוף, ונקבה באחר, ומאופיינות על ידי

אורז. 17. מיוזיס ב אורגניזמים שונים: 1 - בן אנוש; 2- צמחים פורחים; 3 - שרך; 4 - תולעת אדמה

מסוגלים להפריה צולבת בין פרטים שונים, קיימת יכולת בו-זמנית spermatogenesis ואווגנזה.

מיוזיס מתרחשת בתאים מיוחדים של האשכים והשחלות, המייצרים גמטות זכריות ונקבות, בהתאמה. חלבונים - מעוררי מיוזה זוהו.

בתהליך המיוזה, המספר הדיפלואידי של הכרומוזומים (2n), האופייני לתאים סומטיים ( גרעיני תאים) ותאי נבט לא בשלים, שינויים במספר הפלואידי (n) האופייני לתאי נבט בוגרים. כך, כתוצאה מגמטוגנזה, תאי נבט מקבלים רק מחצית מהכרומוזומים של תאים סומטיים (איור 18).

אורז. 18.התפלגות כרומוזומים במהלך הגמטוגנזה

התנהגות הכרומוזומים במהלך הגמטוגנזה בבעלי חיים זהה גם אצל זכרים וגם אצל נקבות. עם זאת, המינים שונים בזמן המוצא שלבים שוניםמיוזה, שזה במיוחד

בולט מאוד בבני אדם. אצל זכרים לאחר גיל ההתבגרות, תהליך המיוזה המלא מסתיים תוך כחודשיים, ואילו אצל נקבות החלוקה המיוטית הראשונה מתחילה בשחלה העוברית ואינה מסתיימת עד שמתחיל הביוץ, המתרחש אצלם בגיל 15 לערך.

בבעלי חיים גבוהים יותר, במקרה של זכרים, המיוזה מלווה ביצירת ארבע גמטות פעילות פונקציונלית.

לעומת זאת, אצל נקבות, כל ביצית מהסדר השני מייצרת רק ביצית אחת. תוצרים גרעיניים אחרים של מיוזה נשית הם שלושה גופי הפחתה שאינם משתתפים ברבייה ומתנוונים.

מיוזיס מורכב משתי חטיבות גרעיניות. החלוקה הגרעינית המיוטית הראשונה מפרידה בין האיברים של כל זוג כרומוזומים הומולוגיים לאחר שהזדווגו זה עם זה (סינפסיס) והחליפו חומר גנטי (הצלבה). כתוצאה מחלוקה זו נוצרים שני גרעינים הפלואידים. החלוקה המיוטית השנייה מפרידה בין שני חצאי האורך של הכרומוזומים (כרומטידות) בכל אחד מהגרעינים הללו, ויוצרת ארבעה גרעינים הפלואידים.

בתהליך הגמטוגנזה מתרחשת גם ההתמיינות של ביציות (ovogenesis) ו-spermatozoa (spermatogenesis), שהיא תנאי מוקדם לתפקודן. ביצי בעלי חיים גדולות בהרבה מזרעונים, לרוב לא תנועתיות ומכילות חומר מזין המבטיח את התפתחות העובר בתקופה הראשונית לאחר ההפריה. לזרעונים של רוב בעלי החיים יש דגל, המבטיח את עצמאות תנועתם.

למיוזיס יש מצטיין משמעות ביולוגית. הודות למיוזה, מספר קבוע של כרומוזומים נשמר בתאי האורגניזמים, ללא קשר למספר הדורות. לכן, המיוזה שומרת על קביעות המינים. לבסוף, במיוזה, כתוצאה מהצלבה, מתרחשת רקומבינציה של גנים, שהיא אחד הגורמים האבולוציוניים.