โครงสร้าง พัฒนาการ และการแบ่งตัวของเซลล์สืบพันธุ์ชายและหญิง เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชาย โครงสร้างใดที่ประกอบกันเป็นเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย

Gamete: เซลล์สืบพันธุ์ (สเปิร์มหรือไข่) ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยวซึ่งก็คือมีโครโมโซมแต่ละตัวหนึ่งสำเนา

ด้วยวิธีสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ตามกฎแล้วลูกหลานจะมีพ่อแม่สองคน ผู้ปกครองแต่ละคนผลิตเซลล์เพศ เซลล์เพศหรือเซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซมเพียงครึ่งเดียวหรือเดี่ยวและเกิดขึ้นจากไมโอซิส ดังนั้น gamete (จากภาษากรีก gamete - ภรรยา gametes - สามี) เป็นเซลล์สืบพันธุ์ที่โตเต็มที่ซึ่งมีชุดโครโมโซมเดี่ยวและสามารถรวมเข้ากับเซลล์ที่คล้ายกันของเพศตรงข้ามเพื่อสร้างไซโกตและจำนวนโครโมโซมจะกลายเป็น ซ้ำซ้อน ในชุดดิพลอยด์ แต่ละโครโมโซมจะมีโครโมโซมคู่ (คล้ายคลึงกัน) โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันอันหนึ่งมาจากพ่อและอีกอันมาจากแม่ gamete ตัวเมียเรียกว่าไข่ตัวผู้ - อสุจิ กระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์มีชื่อสามัญ - การสร้างเซลล์สืบพันธุ์

ในเอ็มบริโอของสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิด ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา เซลล์บางส่วนจะถูกแยกออกจากกันเพื่อเป็นสารตั้งต้นของเซลล์สืบพันธุ์ในอนาคต เซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิดังกล่าวจะย้ายไปยังอวัยวะสืบพันธุ์ที่กำลังพัฒนา (รังไข่ในเพศหญิง อัณฑะในเพศชาย) ซึ่งหลังจากระยะการสืบพันธุ์แบบไมโทติส พวกมันจะเกิดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสและแยกความแตกต่างออกไปเป็นเซลล์สืบพันธุ์ที่โตเต็มวัย ในเซลล์สืบพันธุ์ก่อนเกิดไมโอซิส ยีนเพิ่มเติมจะถูกกระตุ้นซึ่งควบคุมการจับคู่ของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน การรวมตัวกันใหม่และการแยกโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันที่รวมตัวกันอีกครั้งในแอนาเฟสของแผนกแรก

ไข่พัฒนาจากเซลล์สืบพันธุ์ในยุคดึกดำบรรพ์ ซึ่งในระยะแรกของการพัฒนาสิ่งมีชีวิต จะอพยพไปยังรังไข่และเปลี่ยนที่นั่นเป็นโอโอโกเนีย หลังจากระยะการสืบพันธุ์แบบไมโทติสระยะหนึ่ง โอโอโกเนียจะกลายเป็นโอโอไซต์ลำดับที่หนึ่ง ซึ่งเมื่อเข้าสู่การแบ่งไมโอซิสระยะที่หนึ่งแล้ว จะเกิดความล่าช้าในการพยากรณ์ระยะที่ 1 เป็นระยะเวลาหนึ่งโดยวัดเป็นวันหรือปี ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต ในระหว่างความล่าช้านี้ โอโอไซต์จะเติบโตและสะสมไรโบโซม, mRNA และโปรตีน ซึ่งมักจะใช้เซลล์อื่น รวมถึงเซลล์รองรับที่อยู่รอบๆ ในกระบวนการนี้ การพัฒนาเพิ่มเติม (การสุกของไข่) ขึ้นอยู่กับฮอร์โมนโพลีเปปไทด์ (โกนาโดโทรปิน) ซึ่งออกฤทธิ์ต่อเซลล์เสริมที่อยู่รอบๆ โอโอไซต์แต่ละเซลล์ กระตุ้นให้พวกมันกระตุ้นการสุกของส่วนเล็กๆ ของโอโอไซต์ โอโอไซต์เหล่านี้ทำให้การแบ่งไมโอติกครั้งแรกสมบูรณ์ โดยก่อตัวเป็นวัตถุมีขั้วขนาดเล็กและโอโอไซต์ลำดับที่สองขนาดใหญ่ ซึ่งต่อมาเข้าสู่เมตาเฟสของการแบ่งไมโอติกที่สอง ในหลายสปีชีส์ โอโอไซต์จะล่าช้าในระยะนี้จนกว่าการปฏิสนธิจะเริ่มจากการแบ่งเซลล์ไมโอซิส และเริ่มการพัฒนาของเอ็มบริโอ

โดยปกติแล้วสเปิร์มจะเป็นเซลล์ขนาดเล็กและกะทัดรัดซึ่งมีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในการทำหน้าที่ส่ง DNA ของมันไปยังไข่ ในขณะที่สิ่งมีชีวิตหลายชนิด แหล่งโอโอไซต์ทั้งหมดก่อตัวขึ้นในระยะแรกของการพัฒนาของสตรี ส่วนในเพศชายหลังจากเริ่มเข้าสู่วัยแรกรุ่น เซลล์สืบพันธุ์จะเข้าสู่ไมโอซิสมากขึ้นเรื่อยๆ โดยแต่ละเซลล์อสุจิลำดับที่หนึ่งจะให้ตัวอสุจิที่โตเต็มที่สี่ตัว การแยกตัวอสุจิเกิดขึ้นหลังไมโอซิส เมื่อนิวเคลียสเป็นเดี่ยว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากในระหว่างการแบ่งไมโทติสของอสุจิที่โตเต็มที่และไซโตไคเนซิสของอสุจิของอสุจิยังไม่เสร็จสมบูรณ์ ทายาทของอสุจิตัวหนึ่งจึงพัฒนาในรูปแบบ

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ- วิธีการสืบพันธุ์ซึ่งบุคคลใหม่มักจะพัฒนาจากไซโกตที่เกิดจากการหลอมรวมของเซลล์เพศทั้งสอง

กระบวนการทางเพศการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีลักษณะเฉพาะคือการปรากฏตัวของกระบวนการทางเพศในระหว่างที่เซลล์สืบพันธุ์ (gametes) มารวมกันและเกิดการหลอมรวม (การปฏิสนธิ) ตามมา เซลล์สืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครโมโซมของผู้ปกครองที่รวมตัวกันใหม่ (โปรดจำไว้ว่าไมโอซิสเกิดขึ้นได้อย่างไร) เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ผสมพันธุ์ จะเกิดไซโกตแบบดิพลอยด์ ซึ่งสิ่งมีชีวิตพัฒนาขึ้นโดยสืบทอดยีนและลักษณะเฉพาะที่ผสมผสานกันจากทั้งพ่อและแม่ ดังนั้นการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ (ซึ่งตรงกันข้ามกับการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ) ส่งผลให้เกิดลูกหลานที่หลากหลาย สิ่งนี้จะเพิ่มความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการวิวัฒนาการของธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต

กระบวนการทางเพศมีสองประเภท - การผันคำกริยาและการมีเพศสัมพันธ์ ในระหว่างการผันคำกริยา เนื้อหาของเซลล์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงสองเซลล์จะรวมกัน (ในบางส่วน สาหร่ายและ เห็ด)หรือการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมระหว่างบุคคล (ในบางส่วน แบคทีเรียและ ciliates)นอกจากนี้ในกรณีที่สองไม่มีการเพิ่มจำนวนบุคคล อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการแลกเปลี่ยนและการรวมตัวกันใหม่ของสารพันธุกรรม ทำให้มั่นใจได้ถึงความแปรปรวนทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่เพิ่มขึ้น

การผสมพันธุ์ (gametogamy) คือการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์เพื่อสร้างไซโกต ในกรณีนี้นิวเคลียสเดี่ยวของ gametes จะก่อตัวเป็นนิวเคลียสซ้ำของไซโกต

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ส่วนใหญ่ เซลล์สืบพันธุ์สองประเภทถูกสร้างขึ้น ซึ่งมีโครงสร้างและคุณสมบัติทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกัน - ตัวผู้ (อสุจิที่เคลื่อนไหวได้หรือตัวอสุจิที่ไม่เคลื่อนที่) และตัวเมีย (ไข่)

อสุจิมนุษย์และสัตว์หลายชนิดมีศีรษะ คอ ส่วนตรงกลาง และมีแฟลเจลลัมยาว (หาง) ซึ่งทำหน้าที่ในการเคลื่อนไหวอย่างกระฉับกระเฉง (รูปที่ 79) ส่วนหัวประกอบด้วยนิวเคลียสเดี่ยวและไซโตพลาสซึมจำนวนเล็กน้อย ที่ปลายด้านหน้าของศีรษะจะมี ac soma ซึ่งเป็นอุปกรณ์ Golgi ที่ได้รับการดัดแปลง อะโครโซมมีเอนไซม์ที่ละลายเยื่อหุ้มไข่ระหว่างการปฏิสนธิ ที่คอมีเซนทริโอลสองตัว และตรงกลางมีไมโตคอนเดรียซึ่งสร้างพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหวของแฟลเจลลัม หางประกอบด้วยเส้นใยแนวแกนที่เคลื่อนย้ายได้ของแฟลเจลลัม ซึ่งสร้างจากไมโครทูบูล

อสุจิสามารถคงอยู่ภายนอกร่างกายได้นานเมื่อถูกแช่แข็ง คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเกษตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเพาะพันธุ์โคโดยใช้การผสมเทียม สเปิร์มของสัตว์สายพันธุ์ดีจะถูกรวบรวมและเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลว และหลังจากการละลายแล้ว จะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตลูกหลานที่มีประสิทธิผลสูง

ออวุลส่วนใหญ่มักจะไม่นิ่งและมีรูปร่างเป็นทรงกลม (รูปที่ 80) ไข่ประกอบด้วยนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมพร้อมออร์แกเนลล์หลายชุดและมีสารอาหารสำหรับการพัฒนาของเอ็มบริโอ ดังนั้นไข่มักจะมีขนาดใหญ่กว่าอสุจิและเซลล์ร่างกายมาก ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของไข่มนุษย์สูงถึง 200 ไมครอน ในขณะที่ความยาวของสเปิร์มอยู่ที่ประมาณ 60 ไมครอน เซลล์ไข่ของสัตว์ซึ่งเป็นพัฒนาการของตัวอ่อนที่เกิดขึ้นนอกร่างกายของแม่นั้นมีขนาดใหญ่มาก - นก สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ ปลาฯลฯ ใช่ ไก่เส้นผ่านศูนย์กลางของโอโอไซต์ (ไข่ที่ไม่มีเปลือกไข่ขาว) มากกว่า 30 มม. ในบางส่วน ฉลาม- 50-70 มม. และ นกกระจอกเทศ- 80 มม.

ไข่ถูกหุ้มด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดของมัน เปลือกหอยจะถูกแบ่งออกเป็นระดับประถมศึกษา มัธยมศึกษา และตติยภูมิ เยื่อหุ้มปฐมภูมิของไข่เป็นอนุพันธ์ของไซโตพลาสซึมและเรียกว่าเยื่อหุ้มไวเทลลีน เป็นลักษณะของไข่ของสัตว์ทุกชนิด เยื่อหุ้มเซลล์ทุติยภูมิเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานของเซลล์ที่ช่วยบำรุงไข่ พวกมันเป็นลักษณะเฉพาะของสัตว์ขาปล้อง (เปลือกไคติน) เยื่อหุ้มระดับอุดมศึกษาเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการทำงานของต่อมของระบบสืบพันธุ์ ชั้นตติยภูมิ ได้แก่ เปลือก เปลือกย่อย และเยื่อหุ้มไข่ขาวของไข่ของนกและสัตว์เลื้อยคลาน และเยื่อหุ้มเยลลี่ของไข่ของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เยื่อหุ้มไข่ทำหน้าที่ป้องกันและรับประกันการแลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อม

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เป็นกระบวนการสร้างและพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ ในพืช สาหร่ายและเชื้อราบางชนิด การก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เกิดขึ้นในอวัยวะพิเศษ ตัวอย่างเช่นในพืชสปอร์ gametes ตัวเมียจะถูกสร้างขึ้นในอาร์คีโกเนียม ส่วนเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ใน antheridia ในสัตว์ส่วนใหญ่ การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เกิดขึ้นในอวัยวะสืบพันธุ์

ในธรรมชาติ มีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันสามารถสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ทั้งชายและหญิง สิ่งมีชีวิตดังกล่าวเรียกว่ากระเทย (ในตำนานเทพเจ้ากรีก Hermaphroditus เป็นสัตว์กะเทยซึ่งเป็นลูกของเทพเจ้า Hermes และ Aphrodite) กระเทยเป็นเรื่องปกติในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ( coelenterates แบนและ annelids หอย) และในพืช

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศชายเรียกว่าการสร้างอสุจิ และกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงเรียกว่าการสร้างเซลล์สืบพันธุ์

การสร้างอสุจิเกิดขึ้นในอวัยวะเพศชาย - อัณฑะ กระบวนการนี้แบ่งออกเป็นสี่ช่วง (รูปที่ 81)

1 . ใน ฤดูผสมพันธุ์สารตั้งต้นซ้ำของ gametes เพศผู้ — อสุจิ - แบ่งซ้ำ ๆ โดยไมโทซีสซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในจำนวนของพวกเขา ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพศชาย (รวมถึงมนุษย์) กระบวนการนี้เริ่มต้นเมื่อเข้าสู่วัยแรกรุ่นและดำเนินต่อไปจนถึงวัยชรา

2. ใน ระยะเวลาการเจริญเติบโตการแบ่งตัวของอสุจิหยุดและพวกมันก็เริ่มเติบโต (ในเวลาเดียวกันขนาดของพวกมันก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อย) - เซลล์อสุจิลำดับที่หนึ่งจะถูกสร้างขึ้น

3. ในช่วงระยะการเจริญเติบโตเซลล์อสุจิลำดับที่ 1 แบ่งด้วยไมโอซิส หลังจากการแบ่งไมโอติกครั้งแรก จากแต่ละเซลล์อสุจิลำดับที่หนึ่งจะมีการสร้างสเปิร์มเซลล์ลำดับที่สองเดี่ยวสองอันเกิดขึ้นหลังจากวินาที - สี่อสุจิเดี่ยวเดี่ยว

4 . ใน ระยะเวลาการก่อตัวอสุจิจะถูกเปลี่ยนเป็นอสุจิ ในขณะที่รูปร่างของเซลล์เปลี่ยนไป แฟลเจลลัม อะโครโซม ฯลฯ จะเกิดขึ้น

ระยะเวลาของการสร้างอสุจิในมนุษย์คือประมาณ 75 วัน อสุจิจำนวนมากถูกสร้างขึ้นในอัณฑะ (อัณฑะ) ตัวอย่างเช่นในมนุษย์น้ำอสุจิ 1 มิลลิลิตรมีมากถึง 100 ล้านตัว

การสร้างไข่เกิดขึ้นในต่อมเพศหญิง - รังไข่ - และเริ่มก่อนเกิด ในกระบวนการสร้างไข่จะมีช่วงเวลาสามช่วงที่แตกต่างกัน (ดูรูปที่ 81)

1. ใน ฤดูผสมพันธุ์สารตั้งต้นของไข่ซ้ำ — เกี่ยวกับ gonia - พวกมันแบ่งไมโตหลายครั้ง ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม กระบวนการนี้เกิดขึ้นในช่วงตัวอ่อน (ก่อนเกิด) จำนวนโอโอโกเนียในรังไข่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และยังคงไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าจะเข้าสู่วัยแรกรุ่น

2. เมื่อเริ่มเข้าสู่วัยแรกรุ่น oogonia แต่ละตัวจะเข้าสู่วัยแรกรุ่นเป็นระยะ ระยะเวลาการเจริญเติบโตซึ่งสามารถคงอยู่ได้นานหลายเดือน ในช่วงเวลานี้ ปริมาตรของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการดูดสารจากเซลล์ฟอลลิคูลาร์ที่อยู่รอบๆ และเลือด นี่คือวิธีการสร้างโอโอไซต์ลำดับที่หนึ่ง

3. โอโอไซต์ลำดับที่หนึ่งจะเข้าสู่ไมโอซิสเป็นระยะ นี้ - ระยะเวลาการเจริญเติบโตในระหว่างกระบวนการไมโอซิสจะเกิดเซลล์ลูกสาวที่มีขนาดต่างกัน หลังจากการแบ่งไมโอติกครั้งแรก จะเกิดเซลล์เดี่ยวขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งเป็นโอโอไซต์อันดับสอง และเซลล์ขนาดเล็กเรียกว่าตัวขั้วปฐมภูมิ การตกไข่เกิดขึ้น - โอโอไซต์ลำดับที่สองออกจากรังไข่เข้าไปในช่องท้อง จากนั้นมันจะเข้าไปในท่อนำไข่ ซึ่งจะมีการแบ่งไมโอติกครั้งที่สอง ก่อตัวเป็นไข่ขนาดใหญ่และมีขั้วรองขนาดเล็ก ตามกฎแล้วร่างกายขั้วโลกหลักก็แบ่งออกเป็นสองส่วนเช่นกัน วัตถุขั้วโลกทั้งหมดก็ตายและถูกทำลายในเวลาต่อมา

ดังนั้น ตรงกันข้ามกับการสร้างสเปิร์มซึ่งมีเซลล์เดี่ยวสี่เซลล์ที่เท่ากันเกิดขึ้นในระหว่างไมโอซิส ในระหว่างการสร้างไข่ ไข่ขนาดใหญ่หนึ่งฟองและวัตถุขั้วโลกขนาดเล็กสามตัวจะพัฒนาขึ้น ความหมายทางชีวภาพของการแบ่งส่วนที่ไม่สม่ำเสมอคือการรักษาปริมาณสารอาหารสูงสุดที่จำเป็นสำหรับตัวอ่อนในอนาคตไว้ในไข่

1. อวัยวะที่เกิดการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชายในสปอร์ชื่ออะไร? ในสัตว์?

รังไข่, antheridia, sporangia, อัณฑะ, อาร์เกโกเนีย

2. โครงสร้างของอสุจิและไข่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์เหล่านี้อย่างไร?

3. อสุจิแทบไม่มีไซโตพลาสซึมและสารอาหาร แต่พวกมันต้องการพลังงานจำนวนมากเพื่อเคลื่อนที่ คุณคิดว่าพลังงานนี้มาจากไหน?

4. จำนวนไข่สูงสุดและวัตถุมีขั้วทุติยภูมิที่สามารถเกิดขึ้นได้ในแมวหนึ่งตัวจากโอโอไซต์ลำดับแรกสี่ตัวคือเท่าใด

5. กระบวนการใดที่เกิดขึ้นในระหว่างการให้กำเนิดไข่ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการสะสมสารอาหารจำนวนมากในไข่

6. ความหมายทางชีวภาพของการก่อตัวของวัตถุขั้วโลกระหว่างการสร้างโอโอจีเนซิสคืออะไร?

7. เปรียบเทียบกระบวนการสร้างอสุจิและการสร้างไข่ ระบุความเหมือนและความแตกต่าง

8. รังไข่ของผู้หญิงอายุ 22 ปีที่มีวงจรการสืบพันธุ์ 28 วันคงที่มีรูขุมขน 42,000 ฟอง ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กมากและมีเพียง 299 เท่านั้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 ไมครอน นอกจากนี้ยังมี Corpora lutea 5 ก้อนในรังไข่และรอยแผลเป็น 112 ที่เหลืออยู่ ผู้หญิงคนนี้ตกไข่ครั้งแรกเมื่ออายุเท่าไหร่? เธอมักจะหยุดผลิตไข่เมื่ออายุเท่าใด

บทที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต

• § 1. เนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกาย มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก
• § 2. สารประกอบเคมีในสิ่งมีชีวิต สารอนินทรีย์

บทที่ 2 เซลล์ - หน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิต

• § 10. ประวัติความเป็นมาของการค้นพบเซลล์ การสร้างทฤษฎีเซลล์
• § 15. ตาข่ายเอ็นโดพลาสมิก กอลจิคอมเพล็กซ์ ไลโซโซม

บทที่ 3 การเผาผลาญและการแปลงพลังงานในร่างกาย

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ส่วนใหญ่สืบพันธุ์ ทางเพศทาง. ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บทบาทหลักในกระบวนการนี้คือเซลล์สืบพันธุ์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว - gametes. ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ การหลอมรวมของไข่ - เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงและอสุจิ (หรืออสุจิในยิมโนสเปิร์มและแองจิโอสเปิร์ม) - เซลล์สืบพันธุ์เพศชายเกิดขึ้น เนื่องจากสิ่งมีชีวิตของลูกสาวได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ทั้งสอง
gametes ประเภทต่างๆ สามารถพบได้ในธรรมชาติ ในสิ่งมีชีวิตจำนวนหนึ่ง gametes จะเคลื่อนที่ได้ โดยมีรูปร่างและขนาดเหมือนกัน มีสปีชีส์ที่เซลล์สืบพันธุ์ที่เคลื่อนไหวได้มีขนาดต่างกัน ในสายพันธุ์ที่มีการจัดระเบียบสูง gametes จะมีขนาดและการเคลื่อนที่ต่างกัน เช่น ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม gametes ตัวผู้มีขนาดเล็กและเคลื่อนที่ได้ ในขณะที่ตัวเมียมีขนาดใหญ่และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ ในพืชที่มีเมล็ดสูง gametes ทั้งตัวผู้และตัวเมียจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
มาทำความรู้จักกับโครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์กันดีกว่า อสุจิประกอบด้วยศีรษะ คอ และแฟลเจลลัมยาว ส่วนหัวประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว คอประกอบด้วยเซลล์ที่สังเคราะห์โมเลกุล ATP ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการเคลื่อนที่ของแฟลเจลลัมด้วยความช่วยเหลือในการเคลื่อนที่ของอสุจิ
เมื่อเทียบกับเซลล์อื่นๆ ในร่างกาย ไข่เป็นเซลล์ขนาดใหญ่ ประกอบด้วยนิวเคลียสขนาดใหญ่ที่มีนิวคลีโอลี มีไซโตพลาสซึมจำนวนมากและมีออร์แกเนลล์จำนวนมาก พลาสซึมของไข่มีสารอาหารจำนวนมาก - โปรตีน, ไขมัน, คาร์โบไฮเดรต สารเหล่านี้ให้สารอาหารแก่เอ็มบริโอในระยะแรกของการพัฒนา นิวเคลียสของไข่ประกอบด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยว

* ขนาดของไข่ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันแตกต่างกันไปตั้งแต่หลายสิบไมโครเมตรไปจนถึงเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเซนติเมตร จำนวนไข่ยังแตกต่างกันไปตามสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในนกที่ดูแลลูกๆ จำนวนไข่จะมีน้อย แต่ในปลามีจำนวนไข่ถึงหลายแสนฟอง ตัวอย่างเช่น ปลาคอดวางไข่ได้มากถึง 9 ล้านฟอง ปลา Viviparous ที่ดูแลลูกหลานจะผลิตไข่ได้เพียง 100 ถึง 300 ฟอง

ไข่บางชนิดมีเยื่อหุ้มหุ้มอยู่ เยื่อหุ้มไข่มีขนาดใหญ่เป็นพิเศษในสิ่งมีชีวิตที่มีการปฏิสนธิภายนอก เช่น ในนกส่วนใหญ่
สัตว์ส่วนใหญ่มีความแตกต่างกัน กล่าวคือ พวกมันผลิตไข่ในร่างกายของผู้หญิงและสเปิร์มในร่างกายของผู้ชาย ในบางสปีชีส์ บุคคลเดียวกันจะผลิตเซลล์สืบพันธุ์ทั้งตัวผู้และตัวเมีย สิ่งมีชีวิตที่ก่อตัวเป็นเซลล์ทั้งตัวเมียและตัวผู้ ได้แก่ โปรโตซัว โคอีเลนเตอเรต พยาธิตัวแบน ไส้เดือนฝอย (เช่น ไส้เดือน) และพืชหลายชนิด

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกิดขึ้นในตัวแทนของพืชและสัตว์ทุกประเภท มีความเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์พิเศษ: เพศหญิง - ไข่และตัวผู้ - อสุจิ

เซลล์เพศ (gametes) มีลักษณะเฉพาะด้วยโครโมโซมจำนวนเดียว (เดี่ยว) (ดู) นอกจากนี้อัตราส่วนของปริมาตรของไซโตพลาสซึมและนิวเคลียสยังแตกต่างกัน (เทียบกับเซลล์ร่างกาย)

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (สเปิร์ม)

เซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (อสุจิ) มักมีขนาดเล็กและเคลื่อนที่ได้ อสุจิโดยทั่วไปประกอบด้วยหัว คอ และหาง

ศีรษะประกอบด้วยนิวเคลียสเกือบทั้งหมดที่ปกคลุมไปด้วยชั้นบาง ๆ ของไซโตพลาสซึม ส่วนด้านหน้าสุดจะแหลมและมีหมวกคลุมไว้

คอแคบลงประกอบด้วยเซนทริโอล (ส่วนสำคัญของศูนย์กลางเซลล์) และไมโตคอนเดรีย

หางอสุจิประกอบด้วยเส้นใยที่ดีที่สุดที่หุ้มด้วยทรงกระบอกไซโตพลาสซึม ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ของการเคลื่อนไหว

ความยาวรวมของตัวอสุจิ รวมทั้งส่วนหัว คอ และหาง ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์อยู่ที่ 50-60 µm เป็นลักษณะเฉพาะที่ตัวอสุจิมักก่อตัวในปริมาณมาก (ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายร้อยล้านตัวจะเติบโตเต็มที่ในช่วงชีวิต)

โครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง (ไข่)

เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง (ไข่) ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ และตามกฎแล้วจะมีขนาดใหญ่กว่าสเปิร์ม มักมีรูปร่างเป็นทรงกลมและมีโครงสร้างเปลือกที่แตกต่างกัน ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ขนาดของไข่ค่อนข้างเล็กและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100-200 ไมครอน สัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ (ปลา สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ สัตว์เลื้อยคลาน นก) มีไข่ขนาดใหญ่ พวกมันมีสารอาหารจำนวนมากในไซโตพลาสซึม

ตัวอย่างเช่น ในนก ไข่คือส่วนหนึ่งของไข่ที่มักเรียกว่าไข่แดง เส้นผ่านศูนย์กลางของไข่ไก่อยู่ที่ 3-3.5 ซม. และในนกขนาดใหญ่ เช่น นกกระจอกเทศจะมีขนาด 10-11 ซม. ไข่เหล่านี้ถูกปกคลุมไปด้วยเยื่อหุ้มที่มีโครงสร้างซับซ้อนหลายชั้น (ชั้นโปรตีน เยื่อหุ้มชั้นนอกและเยื่อหุ้มเปลือก ฯลฯ) ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการพัฒนาตามปกติของตัวอ่อน

จำนวนไข่ที่ผลิตได้มักจะน้อยกว่าจำนวนอสุจิมาก ตัวอย่างเช่น ผู้หญิงคนหนึ่งจะโตเต็มที่ประมาณ 400 ฟองตลอดช่วงชีวิตของเธอ

มีการอธิบายโครงสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของพืชทั้งชายและหญิง

พัฒนาการของไข่และอสุจิ

การเจริญเติบโตและการพัฒนาของเซลล์สืบพันธุ์เรียกว่า การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์และมนุษย์ พบในอวัยวะสืบพันธุ์ ได้แก่ ไข่พัฒนาในรังไข่ และอสุจิในอัณฑะ

ขั้นตอนของการพัฒนา

กระบวนการพัฒนาของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย (การสร้างอสุจิ) และเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง (การสร้างไข่) มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันหลายประการ มีสามขั้นตอนที่แตกต่างกันทั้งในรังไข่และอัณฑะ:

• ขั้นตอนการสืบพันธุ์
• ขั้นตอนการเจริญเติบโต
• ระยะการเจริญเติบโตของเซลล์สืบพันธุ์

บน ขั้นแรกอสุจิและโอโอโกเนีย (เซลล์ - สารตั้งต้นของอสุจิและไข่) ทวีคูณและจำนวนเพิ่มขึ้น

ในผู้ชาย การแบ่งตัวของอสุจิแบบไมโทติคเริ่มต้นในช่วงวัยแรกรุ่นและดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายทศวรรษ ในผู้หญิง การแบ่งตัวของโอโอโกเนียเกิดขึ้นเฉพาะในช่วงตัวอ่อนของชีวิตและสิ้นสุดก่อนเกิด ในสัตว์ การแบ่งเซลล์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับระยะเวลาและระยะเวลาของการสืบพันธุ์

ใน ขั้นตอนที่สองอสุจิและโอโอโกเนียหยุดการเพิ่มจำนวน เริ่มเติบโตและเพิ่มขนาด กลายเป็นเซลล์อสุจิและโอโอไซต์หลัก ขนาดของโอโอไซต์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น ในกบ มิติเชิงเส้นของโอโอไซต์จะใหญ่กว่าของโอโอโกเนียถึง 2,000 เท่า เนื่องจากพวกมันสะสมสารอาหารที่จำเป็นต่อการพัฒนาของตัวอ่อน

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดเกิดขึ้นกับเซลล์สืบพันธุ์ในอนาคต ขั้นตอนที่สามการเจริญเติบโต ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างตัวอสุจิและการสร้างไข่ก็ปรากฏที่นี่เช่นกัน ในโซนนี้ โอโอไซต์ปฐมภูมิแบ่งสองครั้งด้วยไมโอซิส ในระหว่างการแบ่งไมโอติกครั้งแรก จะมีการสร้างโอโอไซต์รองขนาดใหญ่และเซลล์ขนาดเล็กที่เรียกว่าโพโลไซต์ปฐมภูมิ (ร่างกายที่มีขั้วแรกหรือลำตัวนำทาง)

ในระหว่างการแบ่งไมโอติกครั้งที่สอง โอโอไซต์รองจะถูกแบ่งออกเป็นไข่ที่ยังไม่เจริญเต็มที่ขนาดใหญ่และโพโลไซต์รองขนาดเล็ก (ตัวขั้วที่สอง) โพโลไซต์หลักสามารถแบ่งออกเป็นสองโพโลไซต์เพิ่มเติมได้

ดังนั้นอันเป็นผลมาจากการแบ่งไมโอติกสองครั้ง โอโอไซต์หลักหนึ่งเซลล์จึงสร้างเซลล์ 4 เซลล์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว - เซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่เจริญเต็มที่ (ซึ่งกลายเป็นไข่ที่โตเต็มที่) และโพโลไซต์สามเซลล์ซึ่งต่อมาจะตาย

ในระหว่างการสร้างสเปิร์ม อสุจิปฐมภูมิในเขตการเจริญเติบโตยังแบ่งสองครั้งด้วยไมโอซิส แต่ในกรณีนี้อสุจิเดี่ยวที่เหมือนกัน 4 ตัวจะปรากฏขึ้น ต่อจากนั้นผ่านการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อน (การเปลี่ยนแปลงรูปร่างการพัฒนาของหาง) พวกเขากลายเป็นสเปิร์มที่โตเต็มที่

การปฏิสนธิ

การปฏิสนธิคือกระบวนการหลอมรวมนิวเคลียสของอสุจิและไข่ และการฟื้นฟูชุดโครโมโซมแบบดิพลอยด์ ไข่ที่ปฏิสนธิเรียกว่าไซโกต การก่อตัวของไซโกตจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อสเปิร์มทะลุผ่านไข่เท่านั้น

กระบวนการนี้ดำเนินการแตกต่างกันไปในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การแทรกซึมของอสุจิเข้าไปในไข่จะมาพร้อมกับการละลายของเปลือกไข่ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ต่างๆ ที่หลั่งออกมาจากตัวอสุจิ ในแมลงหลายชนิด ไข่จะมีเปลือกหนาแน่น และสเปิร์มจะทะลุผ่านรูเล็กๆ ได้ ในสิ่งมีชีวิตในน้ำบางชนิด จะมีตุ่มรับเล็กๆ เกิดขึ้นบนพื้นผิวของไข่ ณ จุดที่สัมผัสกับสเปิร์ม ซึ่งจากนั้นจะหดกลับเข้าไปด้านในพร้อมกับอสุจิ

โดยปกติแล้วมีเพียงหัวของอสุจิที่มีไมโตคอนเดรียและเซนทริโอลเท่านั้นที่แทรกซึมเข้าไปในไซโตพลาสซึมของไข่และหางยังคงอยู่ด้านนอก เปลือกของศีรษะละลาย นิวเคลียสเริ่มบวมจนมีขนาดเท่ากับนิวเคลียสของไข่ จากนั้นนิวเคลียสทั้งสองก็เข้ามาใกล้และรวมตัวกันในที่สุด

บางครั้งอสุจิหลายตัวเจาะไข่ในเวลาเดียวกัน แต่มีเพียงหนึ่งตัวเท่านั้นที่หลอมรวมกับนิวเคลียส ในไซโกต โครโมโซมทั้งหมดจะถูกจับคู่กัน โดยในโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันแต่ละคู่ โครโมโซมหนึ่งจะอยู่ในไข่ ส่วนโครโมโซมที่สองจะเป็นของอสุจิ ปรากฏการณ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตที่พัฒนาจากไซโกตมีความแปรปรวนรวมกันได้หลากหลาย ดังนั้นจึงมีโอกาสมากขึ้นในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป

ลักษณะของพืชดอก