ООГЕНЕЗ: ФАЗЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ У ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ - БИОЛОГИЯ - 2025

Оогенез или гамет является процесс развития женских гамет у животных и цветковых растений (а «зрелые яйца» происходит у животных и «megagametofito» в растениях). Это событие происходит, когда особи женского пола достигают зрелости, тем самым начиная свой репродуктивный цикл.

У женщин оогенез начинается в пренатальном периоде, когда оогонии размножаются посредством митотических делений. Образовавшиеся таким образом оогонии увеличиваются с образованием первичных ооцитов до рождения плода, и, наконец, именно в период полового созревания у женщин развиваются зрелые яйцеклетки.

Процесс оогенеза у людей и других животных (Источник: Генри Вандайк Картер через Wikimedia Commons)

Развитие первичных ооцитов регулируется двумя гормонами гипофиза: фолликулостимулирующим и лютеинизирующим, а они, в свою очередь, регулируются гонадотропин-рилизинг-гормоном, который выделяется в гипоталамусе.

В большинстве случаев, когда яйцеклетка не оплодотворена, она выводится из организма через кровотечение из женских половых органов животных. Это событие, среди прочего, называется «менструация», менструальный цикл или тепло.

У цветковых или покрытосеменных растений мегагаметофит (женская гамета) и микрогаметофит (мужская гамета), помимо развития в одном и том же растении, также развиваются в одной и той же структуре, которая представляет собой цветок с обоеполыми характеристиками.

Тычинки цветка производят микрогаметофит, а плодолистики производят мегагаметофит. Однако некоторые растения имеют цветы только с тычинками, а другие цветы - только с плодолистиками, и эти виды известны как однодомные.

У растений женский гаметогенез включает два основных процесса, известных как мегаспорогенез и мегагаметогенез, которые связаны с образованием мегаспоры внутри нуцелы и с развитием мегаспоры, чтобы стать мегагаметофитом, соответственно.

Оогенез у животных

Оогенез сам по себе является производством яйцеклеток и происходит в яичниках самок млекопитающих. Часть яичников образована фолликулами яичников, поскольку зачатки семяпочек срастаются с ними до тех пор, пока они не созреют.

Когда молодые самки млекопитающих достигают половой зрелости, яичники входят в активную фазу, характеризующуюся ростом и циклическим созреванием небольших групп фолликулов.

Обычным является то, что в каждом цикле единственный первичный фолликул достигает полной зрелости, и ооцит выходит из яичника в матку. Было подсчитано, что из 400 тысяч ооцитов, которые женщина представляет при рождении, только 400 созревают в течение фертильного периода.

Этот процесс созревания от первичных фолликулов до конца зрелой яйцеклетки известен как «фолликулогенез» и включает в себя различные этапы деления и дифференцировки фолликулярных клеток перед превращением в зрелую яйцеклетку.

Гаметогенез происходит непрерывно у самок млекопитающих до полного прекращения менструального цикла, периода, известного как «менопауза» у людей.

По оценкам ученых, идеальный возраст для размножения человека составляет от 20 до 35 лет, поскольку в этот период яйцеклетки развиваются с полной жизнеспособностью, и вероятность хромосомных аномалий в эмбрионе увеличивается по мере того, как женщины они стареют.

- Характеристики

- Женские яйца образуются во время эмбрионального развития, новые зачатки яйца не возникают после рождения.

- Зрелая яйцеклетка отделяется от яичника и попадает в матку, где сохраняется до оплодотворения мужской гаметой.

Электронная микрофотография яйцеклетки, женской гаметы (Источник: TheBloxter446 через Wikimedia Commons)

- В конце каждого цикла фертильности неоплодотворенные яйцеклетки выбрасываются и изгоняются через кровотечение, известное как «менструация».

- Все этапы оогенеза происходят внутри яичников.

- Во время женского гаметогенеза создаются три полярных тела, которые не являются жизнеспособными или плодородными.

- В первом мейотическом процессе цитозоль клетки не делится поровну, одна из образовавшихся клеток остается с большей частью цитоплазматического объема, а другие значительно меньше.

- Фазы

Пренатальное развитие

На ранних стадиях развития женского эмбриона клетки, известные как оогонии, размножаются путем митоза. Оогонии, продукт митотического процесса, увеличиваются в размерах, чтобы дать начало первичным ооцитам еще до рождения.

Во время развития первичных ооцитов клетки окружающей соединительной ткани образуют единый слой плоских фолликулярных клеток. Первичный ооцит, окруженный этим слоем клеток, составляет примордиальный фолликул.

В период полового созревания первичный ооцит увеличивается, эпителиальные клетки фолликула приобретают кубическую, а затем и столбчатую форму, и их слияние дает начало первичному фолликулу.

Первичный ооцит окружен оболочкой из аморфного, бесклеточного, богатого гликопротеинами материала, известного как «пеллюцидная зона». Он имеет форму сетки с множеством «окон».

Первичные ооциты начинают делиться мейозом еще до рождения плода. Однако завершение профазы не происходит до тех пор, пока человек не достигнет половой зрелости.

Послеродовое развитие

После начала полового созревания овуляция происходит каждый месяц. Это означает, что выход яйцеклетки происходит из фолликула яичника в матку.

Первичные ооциты, которые были приостановлены в профазе первого мейотического цикла, активируются в течение этого периода, и по мере созревания фолликула первичный ооцит завершает первое мейотическое деление, давая начало вторичному ооциту и первому полярному тельцу.

В этом первом мейозе цитоплазматическое деление неравномерно, в результате вторичный ооцит получает почти всю цитоплазму клетки, в то время как полярное тельце получает очень мало цитоплазмы.

Во время овуляции ядро ​​вторичного ооцита начинает второе мейотическое деление до метафазы, когда деление клеток прекращается. Если в это время сперматозоид попадает во вторичный ооцит, второе деление мейоза завершается.

После этого второго мейотического деления снова формируется клетка с высоким содержанием цитоплазмы (оплодотворенный вторичный ооцит) и другая меньшая клетка, представляющая второе полярное тельце, которое в конечном итоге дегенерирует. Созревание ооцита заканчивается дегенерацией двух полярных телец в результате деления.

Оогенез у растений

У цветковых растений синтез мегагаметофитов происходит внутри цветка в структуре, называемой завязью. Яичники находятся внутри плодолистиков, каждый плодолистик состоит из завязи, стержня и рыльца.

Набор плодолистиков цветка называется «гинецей», и они могут быть объединены или разделены внутри цветка, в зависимости от вида.

Внутри яичников можно обнаружить одну или несколько семяпочек. Форма, количество плодолистиков, количество семяпочек и их расположение варьируются в зависимости от вида, так что эти характеристики используются в качестве таксономических признаков для классификации.

У растений каждая семяпочка представляет собой очень сложную структуру, она состоит из ножки, называемой семяпроводом, которая удерживает внутри целую косточку. Нуцела, в свою очередь, окружена одним или двумя слоями, называемыми покровами (количество покровов варьируется в зависимости от вида).

Покровы встречаются на одном конце, оставляя небольшое отверстие, называемое микропиле. Микропиле - это пространство, через которое проходит пыльцевая трубка для оплодотворения яйцеклетки.

Внутри нуцелы происходит процесс синтеза мегагаметофитов.

Мегагаметофит также называют зародышевым мешком, поскольку внутри него развивается эмбрион после оплодотворения.

- Характеристики

- Яйцеклетка или женская гамета у растений состоит из восьми различных клеток, 7 из которых образуют зародышевый мешок, а одна - яйцеклетку, оосферу или саму женскую гамету.

- Яичник у большинства растений содержит несколько семяпочек, которые можно оплодотворить во время одного и того же оплодотворения.

- Семяпочки могут быть «самоопыляемыми», то есть пыльца того же цветка, в котором есть семяпочка и пыльники, может оплодотворять семяпочки внутри плодолистика.

- Внутри яйцеклеток есть два полярных ядра, которые сливаются, образуя эндосперм - вещество, которым эмбрион питается на первых этапах своего развития.

- Мегаспора трижды делится митотическим путем, образуя зародышевый мешок с 8 ядрами.

- Есть клетки, расположенные на концах ядра, они известны как синергисты и антиподы.

- Фазы

В принципе, внутри нуцелы развивается одна женская гамета или мегаспороцит. Внутри этой структуры диплоидная стволовая клетка мегаспороцитов подвергается мейозу (мейоз I) и образует четыре гаплоидные клетки, называемые мегаспорами.

Четыре мегаспоры расположены линейно. Теоретически на этом этапе мегаспорогенез завершен; три мегаспоры в конечном итоге распадаются, и только одна выживает, созревая и трансформируясь в мегагаметофит.

Однако у большинства цветковых растений развивающийся мегагаметофит начинает питаться нуцелой и делится митотически (митоз I), давая начало двум новым ядрам.

Каждое из двух новых ядер снова митотически делится (митоз II), давая начало четырем новым ядрам. В итоге четыре ядра снова делятся митозом (митоз III), образуя восемь ядер.

Восемь ядер разделены на две группы по четыре ядра, одно из которых расположено на конце микропиле, а другое - на противоположном конце. Одно ядро ​​от каждой группы из четырех мигрирует к центру мегагаметофита, давая начало полярным ядрам.

Три оставшиеся клетки на конце микростолбика являются синергистами, а клетки на противоположном конце - антиподами. Синергиды станут частью процесса оплодотворения после опыления цветка.

Вся структура зрелой женской гаметы называется зародышевым мешком и построена из центральной двуядерной клетки и шести ядер, составляющих синергетические и антиподные клетки.

Ссылки

1. Десаи, Н., Лудгин, Дж., Шарма, Р., Анируд, Р.К., и Агарвал, А. (2017). Женский и мужской гаметогенез. В клинической репродуктивной медицине и хирургии (стр. 19-45). Спрингер, Чам.
2. Эванс, HM, и Swezy, О. (1932). Овогенез и нормальный фолликулярный цикл у взрослых млекопитающих. Калифорния и западная медицина, 36 (1), 60.
3. Линдорф, Х., Де Париска, Л., и Родригес, П. (1985). Классификация ботаники, строение и размножение.
4. Мур, KL, Персо, TVN, и Torchia, MG (2018). The Developing Human-E-Book: Клинически ориентированная эмбриология. Elsevier Health Sciences.
5. Рэйвен, PH, Эверт, РФ, и Эйххорн, SE (2005). Биология растений. Macmillan.
6. Ван, Дж. Х., Ли, Ю., Дэн, С. Л., Лю, YX, Лиан, ZX, и Ю, К. (2019). Последние достижения в области митоза во время гаметогенеза млекопитающих. Ячейки, 8 (6), 567.