Гаметы: понятие, формирование, типы и процесс оплодотворения. Гаметы Гамета определение

ГАМЕТЫ (греч. gametes муж, супруг) - специализированные половые клетки у организмов, размножающихся половым путем, которые обеспечивают при своем слиянии в процессе оплодотворения передачу и объединение генной программы родительских особей для развития признаков нового организма.

У всех многоклеточных организмов зрелые Г. развиваются в половых железах - гонадах (мужских - семенниках и женских - яичниках) из незрелых зачатковых клеток - гаметоцитов. В процессе роста и созревания Г.- гаметогенеза (см.) диплоидное (обычное двойное) число хромосом в ядрах гаметоцитов редуцируется в результате мейоза (см.) до гаплоидного (вдвое меньшего). Зрелые Г. гаплоидны. При образовании зиготы в результате слияния Г. восстанавливается диплоидное число хромосом, характерное для клеток нового организма. Мужские и женские Г. значительно различаются. У подавляющего большинства организмов имеет место гетерогамия: сперматозоиды (микрогаметы) содержат небольшое количество цитоплазмы, маленькое ядро, «хвост» (жгут) и обладают двигательной активностью; яйцеклетки (макро-гаметы) имеют большое количество цитоплазмы, большие размеры и не способны к активному перемещению.

У некоторых организмов (круглые черви, большинство членистоногих) мужские Г. (спермии) не имеют органеллы передвижения и движутся путем образования клеточных выростов - псевдоподий. В ряде случаев активную роль в захватывании неподвижных спермиев играют яйцеклетки. У растительных организмов (зеленые и бурые водоросли) подвижностью обладают и мужские и женские Г., отличающиеся размерами (женские - макрогаметы). У низших грибов и зеленых водорослей Г. не различимы морфологически (изогамия).

Для человека и высших животных характерна гетерогамия - значительные различия Г. по структуре (рис.) и роли в процессе оплодотворения. Цитоплазма яйцеклеток богата цитоплазматической ДНК и РНК, свободными нуклеотидами, белками и другими веществами, необходимыми для обеспечения развития зиготы. Т. о., сперматозоиды в основном несут ядерную генетическую информацию, яйцеклетки - ядерную и цитоплазматическую генетическую информацию плюс внутриклеточную среду для первых этапов ее реализации при развитии нового организма.

У простейших одноклеточных организмов при половом процессе функцию Г. выполняют сами особи, в ряде случаев претерпевающие при этом морфо-физиол. изменения (см. Простейшие). Половой процесс у некоторых низших растений и простейших животных протекает без участия Г.-в первом случае сливаются физиологически разнополые участки тела или соматические клетки, во втором происходит обмен части ядер (микронуклеусов) при временном соприкосновении (конъюгации) двух взрослых особей (см. Инфузории).

Библиография: Пэттен Б. М. Эмбриология человека, пер. с англ., М., 1959; Руководство по цитологии, под ред. А. С. Трошина, т. 2, с. 390, М.-Л., 1966; Austin С. Н. The mammalian egg, Springfield, 1961.

Ю. Ф. Богданов.

Образуется зигота , развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, произведших гаметы.

У некоторых видов возможно и развитие в организме одиночной гаметы (неоплодотворённой яйцеклетки) - партеногенез .

Морфология гамет и типы гаметогамии

Морфология гамет различных видов достаточно разнообразна, при этом продуцируемые гаметы могут отличаться как по хромосомному набору (при гетерогаметности вида), так и по величине и подвижности (способности к самостоятельному передвижению), при этом гаметный диморфизм у различных видов варьирует в широких пределах - от отсутствия диморфизма в виде изогамии до своего крайнего проявления в форме оогамии.

Изогамия

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором , то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей .

Анизогамия (гетерогамия)

Гаметы, способные к слиянию, различаются по размерам, подвижные микрогаметы несут жгутики, макрогаметы могут быть как подвижны (многие водоросли), так и неподвижны (лишённые жгутиков макрогаметы многих протистов).

Оогамия

Способные к слиянию гаметы одного биологического вида резко различаются по размерам и подвижности на два типа: малые подвижные мужские гаметы - сперматозоиды - и крупные неподвижные женские гаметы - яйцеклетки . Различие размера гамет обусловлено тем, что яйцеклетки содержат запас питательных веществ, достаточный для обеспечения нескольких первых делений зиготы при её развитии в зародыш.

Теория дисруптивного отбора Паркера . Если размер зиготы является достаточно важным для её выживания (у организмов с внешним оплодотворением), то эволюционно стабильной стратегией будет анизогамия. В таких случаях популяция, состоящая из самцов (производителей мелких гамет) и самок (производителей крупных гамет) будет стабильной. Теория дисруптивного отбора позволяет объяснить возникновение и поддержание раздельнополости у многих растений и некоторых животных с внешним оплодотворением .

Тип гаметности и пол

Понятие пола связано с дифференциацией по размеру гамет, то есть к мужскому полу мы относим особей, которые производят мелкие подвижные гаметы, а к женскому - тех, которые производят крупные. При этом, дифференциация по типу гаметности (гомо - XX или гетерогаметная конституция - XY) у некоторых видов может не совпадать с дифференциацией по размеру.

В процессе эволюции у большинства видов малые гаметы и гетерогаметная конституция XY оказались у мужского пола, а крупные гаметы и гомогаметная конституция XX - у женского. Это виды с гаметностью типа Drosophila . Напротив, у видов с гаметностью типа

Гамета - это в биологии половая клетка организма, несущая одинарный набор хромосом. Гаметы играют ключевую роль в оплодотворении и внутриутробном развитии. Рассмотрим человеческий организм, в каждой соматической (не половой) клетке которого находится 46 хромосом, то есть диплоидный набор. Только в гаметах, количество хромосом составляет 23. Когда эти клетки сливаются, образуется зигота с полным набором хромосом.

Этот процесс будет более детально рассмотрен далее. Вначале разберем подробно, что же такое гамета в биологии. Это половая клетка, необходимая для репродукции. Но какова ее структура и анатомия? Изучим этот вопрос подробнее.

Гаметогенез

Гаметогенез - процесс созревания гамет в организме. Под ним подразумевают сперматогенез (у особей мужского пола), и оогенез (у особей женского пола). Гаметогенез присутствует в жизненном цикле многоклеточных животных и растений: водорослей, грибов, членистоногих, птиц, амфибий, моллюсков, млекопитающих.

Анатомия гамет

Женская гамета в биологии - это яйцеклетка. Она образуется в результате оогенеза. Яйцеклетки содержат запас питательных веществ, необходимых для развития зиготы после оплодотворения. Они неподвижны и заметно (примерно в 100000 раз) превосходят в размерах мужские половые клетки.

Мужская гамета в биологии - это сперматозоид. Эти клетки гораздо меньше женских гамет. У них есть жгутики, которые и делают сперматозоиды подвижными и способствуют продвижению к женским половым клеткам. У членистоногих сперматозоиды не имеют жгутиков, но это, скорее, исключение из правил.

На картинке ниже представлены изображения мужской и женской половых гамет - яйцеклетки и сперматозоида.

Биологическая роль

Что такое гамета в биологии? Определение и функции уже описаны, разберемся с их биологической ролью. Гаметы играют ключевую роль в размножении. Сливаясь, мужская и женская гамета образуют зиготу - клетку с полным диплоидным набором хромосом. В человеческой яйцеклетке есть только одна разновидность хромосом - Х. Поскольку у мужчин есть и Х- и У-хромосомы, то часть сперматозоидов несут Х, а часть - У-хромосомы. В зависимости от того, какая разновидность сперматозоида оплодотворит яйцеклетку, зависит пол будущего ребенка. Хромосомы ХХ кодируют женский пол, ХУ - мужской.

Сразу после оплодотворения зигота начинает развиваться и делиться. яйцеклетки находится запас питательных веществ в виде желтка. Зигота может какое-то время пребывать в неактивном состоянии, не делиться и не развиваться до наступления благоприятных условий. Этот тип развития характерен для некоторых растений.

По количеству питательных веществ яйцеклетки делятся на алецитальные (без желтка), олиголецитальные (с небольшим количеством питательных веществ), мезолецитальные (со средним количеством питательных веществ), полилецитальные (с большим количеством желтка). Можно сделать вывод, что гамета в биологии - это половая клетка, без которой невозможно размножение среди особей данного вида.

В процессе зачатия нового организма участвуют клетки под названием гаметы. Рассмотрим подробнее, что такое гамета. Гамета - это репродуктивная клетка, принимающая непосредственное участие в размножении. После объединения гамет образуется зигота, которая впоследствии развивается в особь, носящую признаки организмов родителей. Определенные живые существа вырабатывают только одиночные гаметы. Такое явление называется партеногенезом.

Свойства гамет

Морфология гамет очень разнообразна, производимые клетки имеют различия по следующим признакам:

хромосомный набор,
величина,
подвижность.

Сливающиеся гаметы могут иметь одинаковые морфологические характеристики. В этом случае их считают бесполыми клетками. Они характеризуются подвижностью и могут иметь амебовидную форму.

Изогамия - отсутствие отличий между женскими и мужскими гаметами, свойственна многим растениям. Противоположна ей анизогамия, при которой гаметы отличаются своими размерами, а также степенью подвижности. Женские половые клетки обычно являются неподвижными макрогаметами, а мужские микрогаметы имеют жгутики.

Принцип оогамии

У млекопитающих прослеживается принцип оогамии: способные к объединению гаметы этого биологического типа резко отличаются своими размерами и степенью подвижности:

подвижные мужские клетки называются сперматозоидами;
женские гаметы большого размера называются яйцеклетками.

Такое различие обусловлено наличием у яйцеклетки необходимых питательных веществ, которые нужны зиготе для деления.

Гаметы - репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие в гаметном, в частности, половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, продуцировавших гаметы.

У некоторых видов возможно и развитие в организм одиночной гаметы (неоплодотворённой яйцеклетки) - партеногенез.

Морфология гамет и типы гаметогамии

Гаметы представляют собой высокодифференцированные клетки. В процессе эволюции они приобрели приспособления для выполнения специфических функций Ядра как мужских, так и женских гамет в равной мере содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма Но другие функции яйцеклетки и сперматозоида различны, поэтому по строению они резко отличаются,

Яйцеклетки неподвижны, имеют шарообразную или слегка вытянутую форму. В яйце содержатся все типичные клеточные «органоиды, но строение его отличается от других клеток, так как приспособлено для реализации возможности развития целого организма. Размеры яйцеклеток значительно крупнее, чем соматических. Внутриклеточная структура цитоплазмы в яйцах специфична для каждого вида животных, чем обеспечиваются видовые (а нередко и индивидуальные) особенности развития. В яйцах содержится ряд веществ, необходимых для развития зародыша. К их числу относится питательный материал (желток). У некоторых видов животных накапливается столько желтка в яйцах, что они могут быть видимы невооруженным глазом. Таковы икринки рыб и земноводных, яйца рептилий и птиц. Из современных животных наиболее крупные яйца у сельдевой акулы - 29 см в диаметре; диаметр яйца страуса 10,5 см, курицы - 3,5 см. Небольшие размеры имеют яйца животных, у которых развивающийся зародыш получает питание из окружающей среды, например у высших млекопитающих. Диаметр яйца мыши 60 ц., коровы 100 ц. Яйцо человека в поперечнике имеет 130-200 ц.

Морфология гамет различных видов достаточно разнообразна, при этом продуцируемые гаметы могут отличаться как по хромосомному набору (при гетерогаметности вида), величине и подвижности (способности к самостоятельному передвижению), при этом гаметный диморфизм у различных видов варьирует в широких пределах - от отсутствия диморфизма в виде изогамии до своего крайнего проявления в форме оогамии.

Изогамия

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором, то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей.

Анизогамия (гетерогамия)

Оогамия

Сперматозоид и яйцеклетка. Способные к слиянию гаметы одного биологического вида резко различаются по размерам и подвижности на два типа: мужские гаметы малого размера и крупные неподвижные женские гаметы - яйцеклетки. Различие размера гамет обусловлено тем, что яйцеклетки содержат запас питательных веществ, достаточный для обеспечения нескольких первых делений зиготы при её развитии в зародыш.

Мужские гаметы - сперматозоиды животных и многих растений подвижны и и обычно несут один или несколько жгутиков, исключением являются лишённные жгутиков мужские гаметы семенных растений - спермии, которые доставляются к яйцеклетке при прорастании пыльцевой трубки, а также безжгутиковые сперматозоиды (спермии) нематод и членистоногих.

Хотя сперматозоиды несут митохондрии, при оогамии от мужской гаметы к зиготе переходит только ядерная ДНК, митохондриальная ДНК (а в случае растений и пластидная ДНК) обычно наследуется зиготой только от яйцеклетки.