Основные отличия половых клеток от соматических

Тема 2 Строение и развитие половых клеток

Половые и соматические клетки. Их сходство и различия

Все современные многоклеточные организмы состоят из генеративной (половые клетки) и соматической (из которой развиваются все остальные органы) частей. Подобное разделение является важнейшим эволюционным событием, которое и обусловило переход от одно- к многоклеточности и сделало возможным сам процесс онтогенеза, сводящийся главным образом к прогрессивному усложнению и специализации соматической части организма.

Основные отличия половых клеток от соматических

1.Сперматозоиды и яйцеклетки имеют гаплоидный набор хромосом, а не диплоидный, как это свойственно соматическим клеткам.

2.Для половых клеток характерно сложное, стадийное развитие; при этом имеет место особый способ деления – мейоз.

3.Половые клетки тотипотентны, т. е. они сохраняют способность фор­мировать любые (все) органы и ткани организма. Если из соматической клетки может образоваться лишь такая же дочерняя клетка, то из половых клеток формируется целый новый организм.

4.У половых клеток по сравнению с соматическими резко изменено ядерно-плазменное отношение: у яйцеклеток оно снижено благодаря увеличенному объему цитоплазмы, в которой размещен питательный материал (желток) для развития зародыша, а у сперматозоидов благодаря малому количеству цитоплазмы ядерно-цитоплазматическое отношение высокое. Это находится в соответствии с главной функциональной задачей мужской гаметы — транспортировкой наследственного материала к яйцеклетке. Впоследствии при развитии зародыша ядерно-плазменное отношение делящихся клеток восстанавливается до свойственного соматическим клеткам. Это происходит у разных животных в неодинаковое время, но большей частью к 5-7 делению яйца.

5.Различный уровень метаболизма: яйцевая клетка в отношении обмена веществ находится в состоянии депрессии, а у сперматозоидов столь малое количество цитоплазмы и питательных веществ, что нормальный метаболизм и вовсе исключается. В половых железах или половых протоках самца сперматозоиды находятся в неподвижном анабиотическом состоянии. Оказавшись вне мужской половой системы, они живут очень короткое время. Однако есть исключения и из этого правила. Например, у летучей мыши спаривание происходит осенью, но оплодотворения при этом не происходит. Вскоре животные впадают в спячку, при этом сперматозоиды сохраняются в течение зимнего периода в половых путях самок, а лишь весной происходит оплодотворение;

6.Яйцеклетки и сперматозоиды представляют собой высокоорганизованные клетки, обладающие многими специальными, выработанными в процессе эволюции приспособлениями для выполнения специфических функций (жгутик, оболочки яйцеклеток); – ♂ имеет акросому (для проникновения через оболочки ♀ ) и мощный двигательный аппарат – хвостик;

– ♀ яйцеклетка имеет желток (запас питательных веществ и строительных материалов) и оболочки (I, II, а у некоторых видов и III).

7.Сперматозоиды неспособны развиваться и доходить до итогового этапа в жизни клетки — митоза. Яйцеклетки также не могут делиться без влияния особых факторов: если не произойдет оплодотворение или если они не будут активированы к развитию партеногенетическими агентами.

Половые клетки в своем развитии претерпевают ряд сложных преобразований.

При образовании гамет происходит деление клетки, называемое мейозом. Исходная клетка имеет диплоидный набор хромосом, которые затем удваиваются. Но, если при митозе в каждой хромосоме хроматиды просто расходятся, то при мейозе хромосома (состоящая из двух хроматид) тесно переплетается своими частями с другой, гомологичной ей хромосомой (также состоящей из двух хроматид), и происходит кроссинговер - обмен гомологичными участками хромосом. Затем уже новые хромосомы с перемешанными «мамиными» и «папиными» генами расходятся и образуются клетки с диплоидным набором хромосом, но состав этих хромосом уже отличается от исходного, в них произошла рекомбинация. Завершается первое деление мейоза, и второе деление мейоза происходит без синтеза ДНК, поэтому при этом делении количество ДНК уменьшается вдвое. Из исходных клеток с диплоидным набором хромосом возникают гаметы с гаплоидным набором. Из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных клетки.

Различают мужские (♂) и женские (♀) половые клетки, которые несут генетическую информацию по отцовской и материнской линиям.

История вопроса

Многими важными открытиями биологическая наука обязана исследо­ваниям голландского ученого Ренье де Граафа (1641-1673). Он установил, что женская половая железа млекопитающих, подобно яичнику птиц, про­дуцирует яйца (в отношении млекопитающих это не было ранее известно).

Однако Грааф несколько ошибся, приняв пузырьки в яичнике — фолликулы — за яйца млекопитающих. Данное заблуждение оказалось весьма живучим. Лишь по прошествии полутора веков знаменитый Карл Бэр обнаруживает истинные яйцеклетки у млекопитающих и человека (1827). Сначала у собаки, а затем и у других млекопитающих (коровы, свиньи, овцы и кролика, а также у человека). Бэр установил, что истинным яйцом является маленькое округлое тельце, прилежащее изнутри к стенке фолликула яич­ника, или Граафова пузырька. Им же было высказано предположение, что ядро ооцита «есть действенная часть яйца, посредством которой женский принцип обнаруживает свою силу...» (само ядро яйцеклетки было открыто при изучении развития птиц в 1825 году чешским ученым Яном Пуркинье).

К середине XIX века окончательно сложилось представление о том, что именно яйцо является материальным началом образования зародыша в жен­ском организме. Тем не менее бытовало представление о том, что выделение яиц из фолликулов (овуляция) происходит у млекопитающих в результате полового акта, а оплодотворение осуществляется непосредственно в яичниках.

В 1847 году Ф. А. Пуше публикует монографию «Положительная тео­рия спонтанной овуляции и оплодотворения у млекопитающих и человека». В ней окончательно было доказано, что овуляция у подавляющего большинства млекопитающих наступает спонтанно в период половой ак­тивности самок, независимо от полового акта и оплодотворения, которое происходит после выделения яиц и продвижения их по яйцеводам к матке.