גמטות (גמטות זכריות ונקבות, תאי מין). גמטות

גמטה (גמטה): תא נבט (זרע או ביצית) המכיל קבוצה הפלואידית של כרומוזומים, כלומר בעל עותק אחד של כל אחד מהכרומוזומים.

עם רבייה מינית, לצאצאים יש בדרך כלל שני הורים. כל הורה מייצר תאי מין. לתאי מין, או גמטות, יש קבוצה חצי או הפלואידית של כרומוזומים והם נובעים ממיוזה. לפיכך, גמטה (מיוונית גמטה - אישה, גמטות - בעל) היא תא רבייה בוגר המכיל קבוצה הפלואידית של כרומוזומים ומסוגל להתמזג עם תא דומה מהמין השני ליצירת זיגוטה, בעוד שמספר הכרומוזומים הופך דיפלואיד. בקבוצה דיפלואידית, לכל כרומוזום יש כרומוזום זוגי (הומולוגי). אחד הכרומוזומים ההומולוגיים מגיע מהאב, השני מהאם הגמטה הנשית נקראת ביצית, הזכר הוא זרע. תהליך היווצרות הגמטות נקרא ביחד גמטוגנזה.

בעוברים של כל החולייתנים, בשלב מוקדםהתפתחות, תאים מסוימים מבודדים כמבשרים של גמטות עתידיות. תאי נבט ראשוניים כאלה נודדים אל הגונדות המתפתחות (שחלות אצל נקבות, אשכים וזכרים), שם, לאחר תקופה של רבייה מיטוטית, הם עוברים מיוזה ומתמיינים לגמטות בוגרות. בתאי נבט, לפני המיוזה, מופעלים גנים נוספים המווסתים את זיווג הכרומוזומים ההומולוגיים, ריקומבינציה והפרדה של כרומוזומים הומולוגיים משולבים באנפאזה של החלוקה הראשונה.

ביציות מתפתחות מתאי נבט ראשוניים, שבשלב מוקדם של התפתחות האורגניזם נודדים אל השחלה והופכים שם לאוגוניה. לאחר תקופה של רבייה מיטוטית, אוגוניה הופכת לביצית מסדר ראשון, אשר לאחר שנכנסו לחלוקה הראשונה של המיוזה, נשארות בפרופאזה I למשך זמן הנמדד בימים או שנים, בהתאם לסוג האורגניזם. במהלך עיכוב זה, הביצית גדלה וצוברת ריבוזומים, mRNA וחלבונים, לעתים קרובות תוך שימוש בתאים אחרים, כולל תאי עוזר שמסביב. התפתחות נוספת (הבשלת ביציות) תלויה בהורמונים פוליפפטידיים (גונדוטרופינים), אשר פועלים על התאים התומכים המקיפים כל ביציות, גורמים להם לגרום להבשלה של חלק קטן מהביציות. ביציות אלו משלימות את החלוקה הראשונה של המיוזה, ומייצרות גוף קוטבי קטן וביצית גדולה מסדר שני, הנכנסת מאוחר יותר למטאפאזה של החלוקה המיוטית השנייה. במינים רבים, הביצית נשארת בשלב זה עד שהפריה מתחילה את השלמת המיוזה ותחילת התפתחות העובר.

הזרע הוא בדרך כלל תא קטן וקומפקטי שמתמחה מאוד בתפקיד הכנסת ה-DNA שלו לתוך הביצית. בעוד שאצל אורגניזמים רבים מאגר הביציות כולו נוצר בשלב מוקדם של התפתחות האישה, אצל זכרים, לאחר תחילת ההתבגרות, יותר ויותר תאי נבט נכנסים למיוזה, כאשר כל ספרמטוציט מסדר ראשון מוליד ארבעה זרעונים בוגרים. התמיינות זרע מתרחשת לאחר מיוזה, כאשר הגרעינים הם הפלואידים. עם זאת, מכיוון שהציטוקינזיס לא הושלמה במהלך חלוקה מיטוטית של spermatogonia ו-spermatocytes בוגרים, צאצאיו של spermatogonium אחד מתפתחים כמו

גמטות - (מהגמטה היוונית אישה, גמטות בעל), תאי המין של בעלי חיים וצמחים הם נקבה (ביצים, או ביצים) וזכר (זרעונים, זרע). ספרמטוגנזה ומבנה הגמטות הזכריות בבעלי חיים גבוהים יותר. התהליך הגורם למפגש של תאי נבט זכריים ונקביים בבעלי חיים נקרא הזרעה.

גמטות (מיוונית γᾰμετή - אישה, γᾰμέτης - בעל) הם תאי רבייה בעלי קבוצה הפלואידית (יחידה) של כרומוזומים ומשתתפים בגמטה, בפרט, רבייה מינית. כאשר שתי גמטות מתמזגות בתהליך המיני, נוצרת זיגוטה, המתפתחת לפרט (או קבוצת פרטים) עם מאפיינים תורשתיים של שני אורגניזמים הוריים שיצרו גמטות.

אם הגמטות המתמזגות אינן שונות זו מזו מבחינה מורפולוגית בגודל, במבנה ובקבוצת הכרומוזומים, אז הן נקראות איזוגמטות, או גמטות א-מיניות. גמטות כאלה הן תנועתיות, עשויות לשאת דגלים או להיות אמובאידים. הגמטות של מין ביולוגי אחד המסוגלים להתמזג נבדלים בחדות בגודלם ובתנועתיותם לשני סוגים: גמטות זכריות בגודל קטן וגמטות נקבות גדולות ללא תנועה - ביצים.

ביציות, כלומר, תאי נבט נקביים, ככלל, אינם ניידים, עגולים או מוארכים, עשירים בחלמון; כמותה ומיקומה קובעים את נפח וסוג הביצה. זרעונים (כלומר, תאי מין זכריים) הם ניידים, התאים הקטנים ביותר בגוף, נטולי חלמון. בניגוד לכל שאר תאי הגוף, הנקראים סומטיים ומכילים קבוצה דיפלואידית או כפולה של כרומוזומים, תאי נבט בוגרים מכילים קבוצה הפלואידית או יחידה של כרומוזומים.

רבייה מינית נבדלת על ידי נוכחות של תהליך מיני המבטיח חילופי מידע תורשתי ויוצר תנאים להתרחשות של שונות תורשתית. ככלל, משתתפים בו שני פרטים - נקבה וזכר, היוצרים תאי מין נקביים וזכריים הפלואידים - גמטות. כתוצאה מהפריה, כלומר, היתוך של גמטות נקבות וזכריות, נוצרת זיגוטה דיפלואידית עם שילוב חדש של תכונות תורשתיות, שהופך לאב הקדמון של אורגניזם חדש.

רבייה מינית

צורות התהליך המיני הן צימוד והזדווגות. הזדווגות (גמטוגמיה) היא צורה של התהליך המיני שבו שני תאים שונים במין - גמטות - מתמזגים ויוצרים זיגוטה. במקרה זה, גרעיני הגמטים יוצרים גרעין זיגוטה אחד. ישנן את הצורות העיקריות הבאות של גמטוגמיה: איזוגמיה, אניסוגמיה ואווגמיה.

עם אניסוגמיה (הרוגמיה), נוצרים גמטות ניידות, שונות מבחינה מורפולוגית ופיזיולוגית. במקרה של אוגמיה, הגמטות שונות מאוד זו מזו. הגמטה הנשית היא ביצית גדולה ללא תנועה המכילה אספקה ​​​​גדולה של חומרים מזינים. גמטות זכריות - spermatozoa - הם תאים קטנים, לרוב ניידים, הנעים בעזרת פלגלה אחת או יותר.

מורפולוגיה של גמטות וסוגי גמטוגמיה

אוגמיה אופיינית לבעלי חיים, לצמחים גבוהים ולפטריות רבות. באצות רב-תאיות, פטריות רבות וצמחי נבגים גבוהים יותר, היווצרות גמטות מתרחשת באיברים מיוחדים של רבייה מינית - gametangia. בצמחי נבגים גבוהים יותר, הגמטנגיה הנקבית נקראת ארכיגוניה, בעוד שהגמטנגיה הזכרית נקראת אנתרידיה. אצל בעלי חיים, הגמטוגנזה מתרחשת בבלוטות מין מיוחדות - בלוטות המין. עם זאת, למשל, בספוגים וב-coelenterates, בלוטות המין נעדרות וגמטות נובעות מתאי סומטי שונים.

אורגניזמים כאלה נקראים הרמפרודיטים (במיתולוגיה היוונית הרמפרודיטה היא ילדם של הרמס ואפרודיטה - יצור דו מיני הנושא גם את הנשי וגם את הגברי). Hermaphroditism נצפתה בחסרי חוליות רבים (רכיכות, תולעים שטוחות ואנלידים), כמו גם בציקלוסטומים (דגדג) ודגים (בס ים). במקרה זה, לאורגניזמים, ככלל, יש מספר התאמות המונעות הפריה עצמית.

ראה מה זה "גמטות זכריות" במילונים אחרים:

הדבר תלוי בתנאי הקיום של הפרט ובגילו. במרבית החיות הנמוכות יותר מיוצרים גמטות לאורך כל החיים, בבעלי חיים גבוהים יותר - רק בתקופת הפעילות המינית, מרגע ההתבגרות ועד לדעיכת פעילות הבלוטות בגיל מבוגר.

זרע מתרחשת בגונדות הגבריות - האשכים. בכל אזור, התאים נמצאים בשלבי ההתפתחות שלהם. הם מתחלקים באופן אינטנסיבי על ידי מיטוזה, שבגללה מספרם והאשך עצמו גדלים.

כאן, התאים גדלים בגודלם עקב עלייה בכמות הציטופלזמה והופכים לזפרמטוציטים מסדר ראשון (תקופת גדילה). התקופה השלישית בהתפתחות הגמטות הזכריות נקראת תקופת ההתבגרות. לאחר החלוקה הראשונה נוצרים שני spermatocytes מהסדר השני, ולאחר השני נוצרות ארבע spermatids שצורתן אליפסה וגודלן קטן בהרבה. באשכים נוצרת כמות עצומה של זרעונים.

צורת הגמטות הזכריות במינים שונים של בעלי חיים שונה. האופייניים ביותר לבעלי חיים גבוהים יותר הם זרעונים, בעלי ראש, צוואר וזנב ארוך, המשמשים לתנועה אקטיבית. רוחב ראשם הסגלגל הוא 1.5-2 מיקרון, אורך הזנב כ-60 מיקרון. הראש מכיל גרעין וכמות קטנה של ציטופלזמה עם אברונים. הוא מכיל אנזימים הממיסים את קליפת הביצית במהלך ההפריה.

לזרעונים אין מאגרי תזונה ובדרך כלל מתים במהירות. עם זאת, בבעלי חיים מסוימים, כמו דבורים, יש להן קיימות רבה ונשארות בחיים מספר שנים, בהיותן באיבר מיוחד של הנקבה - כלי קיבול הזרעים. האוגנזה מתרחשת בבלוטות מיוחדות - השחלות - וכוללת שלוש תקופות: רבייה, גדילה והתבגרות.

במהלך עונת הרבייה, מבשרי תאי הנבט - אוגוניה - מתחלקים באינטנסיביות. עם תחילת ההתבגרות, אוגוניה בודדת נכנסת מעת לעת לתקופה של צמיחה. התאים גדלים, החלמון מצטבר בהם - נוצרות ביציות מסדר ראשון. הביצים מכילות מספר חומרים הדרושים ליצירת העובר.

גמטוגנזה. תהליך היווצרות והתפתחות הגמטות נקרא גמטוגנזה. ברוב בעלי החיים, הם מורכבים מראש המכיל גרעין, צוואר הנושא צנטרוזומים וזנב. פונקציות אלו בתהליך האבולוציה חולקו בין גמטות זכריות ונשיות. כדי שהפריה תתרחש, הגמטות צריכים למצוא אחד את השני. כמו כן, יש צורך לספק לזיגוטה אספקה ​​מספקת של חומרים מזינים וקליפות הגנה.

מתפתח לאדם (או לקבוצת פרטים) עם מאפיינים תורשתיים של שני אורגניזמים הוריים שיצרו גמטות.

במינים מסוימים מתאפשרת גם התפתחות של גמטה בודדת (ביצית לא מופרית) בגוף - פרתנוגנזה.

מורפולוגיה של גמטות וסוגי גמטוגמיה

איזוגמיה, הטרוגמיה ואוגמיה

המורפולוגיה של גמטות ממינים שונים היא די מגוונת, בעוד הגמטות המיוצרות יכולות להיות שונות הן בקבוצת הכרומוזומים (עם ההטרוגמטיות של המין), והן בגודל ובניידות (היכולת לנוע באופן עצמאי), בעוד שדימורפיזם גמטים במינים שונים משתנה מאוד - מהיעדר דימורפיזם בצורה של איזוגמיה ועד לביטוי הקיצוני שלו בצורה של אוגמיה.

איזוגמיה

אם גמטות מתמזגות אינן שונות זו מזו מבחינה מורפולוגית בגודל, במבנה ובקבוצת הכרומוזומים, אז הן נקראות איזוגמטות, או גמטות א-מיניות. גמטות כאלה הן תנועתיות, עשויות לשאת דגלים או להיות אמובאידים. איזוגמיה אופיינית לאצות רבות.

אניסוגמיה (הרוגמיה)

גמטות המסוגלות להתמזג נבדלות בגודלן, מיקרוגמטות תנועתיות נושאות דגלים, מאקרוגמטים יכולים להיות תנועתיים (אצות רבות) או בלתי תנועתיות (מקרוגמטות חסרות דגלים אצל פרוטיסטים רבים).

oogamy

הגמטות של מין ביולוגי אחד המסוגלים להתמזג נבדלים בחדות בגודלם ובניידותם לשני סוגים: גמטות זכריות ניידות קטנות - זרעונים - וגמטות נקבות גדולות ללא תנועה - ביצים. ההבדל בגודל הגמטות נובע מהעובדה שהביציות מכילות אספקה ​​של חומרי הזנה המספיקה לספק את החלקים הראשונים של הזיגוטה במהלך התפתחותה לעובר.

תיאוריית הבחירה המשבשת של פרקר. אם גודל הזיגוטה חשוב מספיק להישרדותה (באורגניזמים עם הפריה חיצונית), אזי האניסוגמיה תהיה אסטרטגיה יציבה מבחינה אבולוציונית. במקרים כאלה, אוכלוסיית זכרים (יצרניות של גמטות קטנות) ונקבות (יצרניות של גמטות גדולות) תהיה יציבה. התיאוריה של ברירה משבשת מאפשרת להסביר את הופעתה ותחזוקה של דו-ביתיות בצמחים רבים ובחלק מהחיות עם הפריה חיצונית.

סוג משחק ומגדר

מושג המין קשור בהבחנה בגודל הגמטות, כלומר, אנו מתייחסים לפרטי המין הזכריים המייצרים גמטות ניידות קטנות, ולנקבה - אלו המייצרות גמטות גדולות. יחד עם זאת, ייתכן שההתמיינות לפי סוג הגומטית (הומו - XX או הטרוגמטית - XY) במינים מסוימים לא תחפוף להתמיינות בגודל.

בתהליך האבולוציה, ברוב המינים, הגמטות הקטנות והחוקה ההטרוגמטית XY התבררו אצל הזכר, וגמטות גדולות והחוקה ההומוגמטית XX בנקבה. אלו הם מינים עם סוג גימטי תסיסנית. להיפך, במינים עם סוג גמטי אברקסס (אנגלית)רוּסִי(ציפורים, פרפרים, עש, כמה מיני דגים וכו') כיווני ההבחנה הללו לא תאמו. ביצים אצל נקבות הן הטרוגמטיות, בעוד שזרעונים אצל זכרים הם הומוגמטיים.

גמטות(מיוונית גמטה - אישה, גמטות - גבר) - תאי מין: ביצים (גמטות נשיות) וזרעונים (גמטות זכריות), אשר באמצעות שטיפות במהלך רבייה מינית ותחילת התפתחות של פרט חדש, מבטיחות העברת מידע תורשתי מהורים לצאצאים.

גמטות הם תאים מובחנים מאוד, שבמהלך האבולוציה, רכשו את התכונות של ביצוע פונקציות ספציפיות.

הגרעינים של הגמטות הזכריות והנקבות מכילות את אותו מידע תורשתי הדרוש להתפתחות האורגניזם. עם זאת, תפקידים אחרים של הביצית והזרע שונים, ולכן הם שונים מאוד במבנה.

גמטות נשיות- הביצים אינן תנועתיות, כדוריות או מוארכות במקצת. הם מכילים את כל האברונים התאיים האופייניים, אך שונים במבנהם מתאים אחרים, מכיוון שהם מותאמים ליישם את התפתחות האורגניזם כולו.

ביציות גדולות בהרבה מתאי סומטיים. המבנה התוך תאי של הציטופלזמה הוא ספציפי לכל מין בעל חיים, מה שמספק למין (ולרוב אינדיבידואלי) תכונות של התפתחות העובר.

אלה כוללים חומר תזונתי (חלמון).

הביצים מכוסות בקרומים הממלאים תפקיד מגן ומספקים את סוג המטבוליזם הדרוש.

גמטות זכריות- לזרעונים יש יכולת תנועה, במידה מסוימת, מספקת את האפשרות לפגוש גמטות. עבור מורפולוגיה חיצונית וכמות קטנה של ציטופלזמה, הזרעונים שונים מאוד מתאים אחרים, אבל יש להם את כל האברונים העיקריים. לזרע טיפוסי יש ראש, צוואר וזנב. בקצה הקדמי של הראש נמצא אקרוסום המורכב מתסביך גולגי שונה. עיקר הראש תפוס על ידי הגרעין. הצוואר מכיל צנטריולים וחוט ספירלי שנוצר על ידי מיטוכונדריה.

גמטות זכריות - לזרעונים יש כמות קטנה של ציטופלזמה (שכן תפקידם העיקרי של תאים אלו הוא הובלה של חומר תורשתי לביצית), ולכן היחס הגרעיני-ציטופלזמה גבוה. כשבדקו זרעונים במיקרוסקופ אלקטרוני, נמצא שלציטופלזמה של הראש אין מצב קולואידי, אלא נוזל-גבישי. זה משיג את העמידות של זרעונים לתנאים סביבתיים שליליים. לדוגמה, הם נפגעים פחות מקרינה מייננת בהשוואה לתאי נבט לא בשלים. אורכו של זרע אנושי נע בין 52-70 מיקרון.

לכל הזרעונים אותו מטען (שלילי), מה שמונע מהם להיצמד זה לזה. תאי מין שונים באופן משמעותי מתאי סומטיים:

• בתאי נבט, קבוצה הפלואידית של כרומוזומים, בתאים סומטיים, קבוצה דיפלואידית;
• בתאי נבט, היחס הגרעיני-ציטופלסמי שונה: בזרע הוא גבוה, בביצית הוא נמוך;
• הצורה והגודל של תאי נבט שונים מאשר סומטיים;
• עבור גמטות נשיות - ביצים, הפרדה ציטופלזמית אופיינית (חלוקה מחדש קבועה של הציטופלזמה לאחר ההפריה).

בפרקטיקה הרפואית, כאמצעי מניעה הורמונלי, משתמשים באמצעי מניעה אוראליים מורכבים, שבהם משולבים מבחינה פיזיולוגית שני הורמוני מין נשיים עיקריים: אסטרוגן ופרוגסטוגן.

תכונות של גמטות

גמטות הן תאי רבייה שיש להם קבוצה הפלואידית (יחידה) של כרומוזומים ומעורבים בגמטים, בפרט, רבייה מינית. כאשר שתי גמטות מתמזגות בתהליך המיני, נוצרת זיגוטה, המתפתחת לפרט (או קבוצת פרטים) עם מאפיינים תורשתיים של שני אורגניזמים הוריים שיצרו גמטות.

במינים מסוימים מתאפשרת גם התפתחות של גמטה בודדת (ביצית לא מופרית) לתוך הגוף - פרתנוגנזה.

מורפולוגיה של גמטות וסוגי גמטוגמיה

גמטות הן תאים מובחנים מאוד. בתהליך האבולוציה, הם רכשו התאמות לביצוע פונקציות ספציפיות. הגרעינים של הגמטות הזכריות והנקביות מכילות באותה מידה את המידע התורשתי הדרוש להתפתחות האורגניזם. אבל תפקודים אחרים של הביצית והזרע שונים, ולכן הם שונים חד במבנה,

הביצים אינן תנועתיות, בעלות צורה כדורית או מעט מוארכת. הביצה מכילה את כל האברונים התאיים האופייניים, אך המבנה שלה שונה מתאים אחרים, שכן היא מותאמת למימוש אפשרות התפתחות האורגניזם כולו. גודל הביצים גדול בהרבה מהביצים הסומטיות. המבנה התוך תאי של הציטופלזמה בביצים הוא ספציפי לכל מין בעל חיים, מה שמבטיח תכונות התפתחותיות ספציפיות (ולעתים קרובות אינדיבידואליות). ביצים מכילות מספר חומרים הדרושים להתפתחות העובר. אלה כוללים חומר תזונתי (חלמון). מיני בעלי חיים מסוימים צוברים כל כך הרבה חלמון בביצים, עד שניתן לראות אותם בעין בלתי מזוינת. אלו הן ביצים של דגים ודו-חיים, ביצים של זוחלים וציפורים. מבין החיות המודרניות, הביצים הגדולות ביותר בכריש הרינג הן בקוטר 29 ס"מ; קוטר ביצת יען הוא 10.5 ס"מ, של תרנגולת - 3.5 ס"מ. ביצים של בעלי חיים שבהם העובר המתפתח מקבל מזון מהסביבה, למשל, אצל יונקים גבוהים יותר, קטנות בגודלן. קוטר ביצת עכבר 60 centners, פרה 100 centners. בקוטר של ביצה אנושית יש 130-200 ג'.

המורפולוגיה של גמטות ממינים שונים היא די מגוונת, בעוד שהגמטות המיוצרות יכולות להיות שונות הן בקבוצת הכרומוזומים (עם ההטרוגמטיות של המין), בגודל ובניידות (היכולת לנוע באופן עצמאי), בעוד שדימורפיזם הגמטים במינים שונים משתנה מאוד - מהיעדר דימורפיזם בצורה איזוגמיה ועד לביטוי הקיצוני שלו בצורה של אוגמיה.

איזוגמיה

אם הגמטות המתמזגות אינן שונות זו מזו מבחינה מורפולוגית בגודל, במבנה ובקבוצת הכרומוזומים, אז הן נקראות איזוגמטות, או גמטות א-מיניות. גמטות כאלה הן תנועתיות, עשויות לשאת דגלים או להיות אמובאידים. איזוגמיה אופיינית לאצות רבות.

אניסוגמיה (הרוגמיה)

גמטות המסוגלות להתמזג נבדלות בגודלן, מיקרוגמטות תנועתיות נושאות דגלים, מאקרוגמטים יכולים להיות תנועתיים (אצות רבות) או בלתי תנועתיות (מקרוגמטות חסרות דגלים אצל פרוטיסטים רבים).

זרע וביצית. הגמטות של מין ביולוגי אחד המסוגלים להתמזג נבדלים בחדות בגודלם ובתנועתיותם לשני סוגים: גמטות זכריות בגודל קטן וגמטות נקבות גדולות ללא תנועה - ביצים. ההבדל בגודל הגמטות נובע מהעובדה שהביציות מכילות אספקה ​​של חומרי הזנה המספיקה לספק את החלקים הראשונים של הזיגוטה במהלך התפתחותה לעובר.

גמטות זכריות - זרעונים של בעלי חיים וצמחים רבים הם תנועתיים ובדרך כלל נושאים דגל אחת או יותר, למעט גמטות זכריות של צמחי זרע - זרע, הנמסרים לביצית במהלך הנביטה של ​​צינור האבקה, וכן זרעונים ללא דגלים ( זרעונים) של נמטודות ופרוקי רגליים.

למרות שזרעונים נושאים מיטוכונדריה, רק DNA גרעיני עובר מהגמטה הזכרית לזיגוטה במהלך האוגמיה; DNA מיטוכונדריאלי (ובמקרה של צמחים, DNA פלסטידי) עובר בדרך כלל בתורשה של הזיגוטה רק מהביצית.