Posted in 
Tags: Гаметы — половые клетки, образующие при слиянии зиготу, которая является началом нового организма. Гаметы — высокоспециализированные клетки, участвующие в процессах, связанных с половым размножением. У них есть некоторые особенности, благодаря которым они отличаются от соматических клеток:
- хромосомный набор у соматических клеток (справедливо для большинства организмов) — диплоидный, а гамет — гаплоидный;
- гаметы не делятся;
- гаметы, в особенности яйцеклетки, крупнее, чем соматические клетки, в яйцеклетке содержится много питательных веществ, в сперматозоиде, наоборот, они практически отсутствуют;
- ядерно-цитоплазматическое соотношение у гаметов изменено по сравнению с соматическими клетками (в яйцеклетке, к примеру, ядро занимает значительно меньший объем, чем цитоплазма, в сперматозоиде — наоборот, причем ядра сперматозоида и яйцеклетки близки по размерам).
В процессе оплодотворения сперматозоид играет активную роль. Обычно, сперматозоид подвижен и имеет малые размеры (например, у животных). Яйцеклетка дает зиготе свой набор хромосом и обеспечивает ранние стадии развития зародыша. В связи с этим она более крупного размера и, обычно, содержит большой запас питательных веществ. Кроме того, яйцеклетка, в отличие от сперматозоида, содержит органоиды, имеющие собственный генетический аппарат (митохондрии и пластиды). Поэтому признаки, определяемые ДНК митохондрий и пластид, передаются из поколения в поколение по материнской линии. Это является основой цитоплазматической наследственности.
Яйцеклетка
Яйцеклетка человека была открыта в начале XIX века Карлом Бэром. Зрелой яйцеклетки фактически не существует, т.к. окончательное созревание происходит уже после оплодотворения. Размер яйцеклеток может колебаться в широких пределах — от нескольких десятков микрон до нескольких сантиметров (например, у человека яйцеклетка около 100 мкм, яйцо страуса, тоже яйцеклетка, имеет длину со скорлупой порядка 155 мм). Ее форма обычно округлая или слегка сплюснутая. В строении яйцеклетки и соматических клеток принципиальных различий нет: у них есть ядро, цитоплазма с органоидами и оболочка. Тем не менее, у яйцеклетки есть ряд особенностей, которые отличают ее от соматических клеток. К этим особенностям относятся наличие ряда оболочек, которые располагаются поверх плазматической мембраны и наличие в ее цитоплазме некоторого количества (часто большого) запасных питательных веществ.
У яйцеклеток большинства животных есть дополнительные оболочки, которые располагаются поверх плазматической мембраны. В зависимости от происхождения оболочки делят на первичные, вторичные и третичные. Первичные -возникают в результате выделения ооцитом и, вероятно, фолликулярными клетками веществ, образующих слой, контактирующий с плазматической мембраной яйцеклетки. Их главная задача — защитная функция, а у некоторых организмов благодаря ним еще обеспечивается видовая специфичность проникновения сперматозоида, т.е. сперматозоидам других видов не дают проникать в яйцеклетку. У млекопитающих данная оболочка называется блестящей.
Вторичные оболочки,которые образованны выделениями фолликулярных клеток яичника, встречаются не у всех яиц. Например, вторичная оболочка яиц у многих насекомых содержит канал — микропиле, через который сперматозоид проникает в яйцеклетку. Третичные оболочки образуются за счет деятельности специальных желез яйцеводов. К примеру, у птиц происходит образование белковой, подскорлуповой, скорлуповой и надскорлуповой оболочек.
Вторичные и третичные оболочки, как правило, образуются у яйцеклеток животных, зародыши которых развиваются во внешней среде. Их строение обусловлено и соответствует условиям среды. Т.к. у млекопитающих происходит внутриутробное развитие, их яйцеклетки имеют только первичную оболочку. Поверх нее располагается лучистый венец — слой фолликулярных клеток, доставляющих к яйцеклетке питательные вещества.
Запас питательных веществ, который накапливается в яйцеклетках, называется желтком. В состав желтка входят углеводы, белки, жиры, РНК, минеральные вещества, а основную его массу составляют гликопротеиды и липопротеиды. Как правило, желток в цитоплазме содержится в виде желточных гранул. Количество питательных веществ, которые накапливаются в яйцеклетках, зависит от того, при каких условиях будет развивыться зародыш. Например, если яйцеклетка развивается вне организма матери и принадлежит крупному животному, содержание желтка может превышать 95% объема яйцеклетки. У млекопитающих яйцеклетки развиваются внутри тела матери, и эмбрионы получают все питательные вещества от нее, поэтому содержание желтка у них незначительно — менее 5%.
В зависимости от количества желтка, которое содержится в яйцеклетках, яйца различаются на следующие группы:
- не содержащие желтка либо имеющие незначительное количество желточных включений (млекопитающие, плоские черви);
- имеющие равномерно распределенный желток (ланцетник, морской еж);
- имеющие неравномерно распределенный желток (рыбы, земноводные);
- имеющие большую часть желтка, и лишь только на небольшом участке цитоплазмы на анимальном полюсе желтка нет (птицы).
У яйцеклеток, в связи с тем, что происходит накопление питательных веществ, появляется полярность. Эти противоположные полюса получили название вегетативного и анимального. У различных животных поляризация выражается неодинаково и зависит от распределения желтка и его количества. Поляризация в яйцеклетках заключается в том, что в клетке изменяется местоположения ядра, которое смещается в сторону анимального полюса, а также в некоторых особенностях распределения цитоплазматических включений (например, у многих яйиц количество желтка увеличивается от анимального к вегетативному полюсу).
Сперматозоид
Сперматозоид открыт учеником Роберта Гука. Сперматозоид встречается с яйцеклеткой, передает ей свою часть генетической информации и стимулирует развитие зиготы. Сперматозоид человека имеет длину 50-60 мкм. Из его функций вытекает и его строение. У млекопитающих сперматозоид имеет форму длинной нити. Самая крупная часть сперматозоида — головка, она образована ядром, которое в результате гиперспирализации хромосом сильно уплотненно. Ядро окружает тонкий слой цитоплазмы. На переднем конце головки располагается акросома – часть цитоплазмы с видоизмененным аппаратом Гольджи. Она вырабатывает фермент, который растворяет оболочки яйцеклетки для проникновения в нее сперматозоида. В месте, где происходит переход головки в среднюю часть, образуется перехват — шейка сперматозоида, в которой располагаются две центриоли. За шейкой идет средняя часть сперматозоида, которая представляет собой скопление митохондрий. Хвост сперматозоида является органоидом движения сперматозоида и имеет строение, типичное для всех жгутиков эукариот. Энергию необходимую для движения сперматозоида поставляет гидролиз АТФ, который происходит в митохондриях средней части сперматозоида.