При половом размножении каждое следующее поколение возникает в результате слияния двух специализированных клеток - гамет. Гаметы возникают в специальных органах родительских особей, мужской и женской. Сущность полового размножения заключается в слиянии генетической информации родителей, благодаря чему генетическое разнообразие в потомстве увеличивается, а значит, растет и жизнеспособность по сравнению с родительской.
Сперматогония является мужской зародышевой клеткой, расположенной вдоль базальной мембраны семенных канальцев яичка, которая делит на митоз. Когда сперматогония перестает делиться митозом и проникает в мейоз, они становятся сперматоцитами. Существуют разные типы сперматогонии на разных стадиях дифференцировки, а некоторые недифференцированные сперматогонии являются стволовыми клетками мужской линии зародышей.
Сперма является мужской репродуктивной клеткой, которая несет гаплоидный геном отца. Каждая сперма состоит из головы, промежуточной части и хвоста жгутика. Сперма полностью сформирована, когда они выходят из яичка, но должны пройти дополнительные процессы созревания в эпидидимисе и женском репродуктивном тракте, прежде чем смогут оплодотворить яйцеклетку.
По-видимому, исторически более древние обоеполые животные - гермафродиты, такие, как кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, некоторые моллюски. Но в ходе эволюции стали преобладать раздельнополые виды. Иногда при половом процессе две особи просто обмениваются генетическим материалом. Число особей при этом не увеличивается, однако в результате каждая из них получает новый генетический материал. Так, например, происходит половой процесс у инфузорий.
Спермицид - это вещество, которое разрушает сперму. Он часто используется в сочетании с другими контрацептивами, такими как презервативы и диафрагмы, чтобы снизить риск беременности. Спермиогенез является частью процесса сперматогенеза. Во время спермиогенеза округлые гаплоидные сперматиды меняют свою форму и структуру на удлиненные сперматиды и приобретают опыт, необходимый для того, чтобы стать зрелой спермой.
Небольшой разрез, сделанный на уровне промежности для облегчения вагинальной доставки. Его можно выполнять под местной или региональной анестезией, и его шов выполняется сразу после родов. Стероидогенез относится к процессу получения стероидных гормонов, таких как эстроген и прогестерон. Ферменты, такие как ароматы, необходимы для превращения предшественников гормонов в активные стероидные гормоны.
Половые клетки - гаметы формируются у животных в половых железах; у самцов в семенниках образуются сперматозоиды, а у самок в яичниках - яйцеклетки.
Яйцеклетки неподвижны, обычно достигают крупных размеров и содержат запасы питательных веществ. Диаметр яйцеклетки млекопитающих около 0,1 мм; яйцеклетки рыб (икринки) содержат больше питательных веществ и значительно крупнее. Еще крупнее яйцеклетки у птиц. Яйцеклетка курицы с питательными веществами - желтком имеет диаметр около 3 см (рис. 44). А самая большая яйцеклетка у сельдевой акулы - ее диаметр более 23 см! Сперматозоиды очень малы и подвижны. У млекопитающих сперматозоид состоит из головки (ее длина около 5-10 мкм), шейки и хвостика (их общая длина около 60 мкм) (рис. 45). В головке расположено ядро , содержащее гаплоидный набор хромосом. Цитоплазмы в головке очень мало. В шейке находятся небольшое число митозом , вырабатывающих энергию для движения сперматозоида, и центриоль, обеспечивающая колебания жгутика, лежащего вдоль оси хвостика.
Контролируемая стимуляция яичников. Фармакологическое лечение, при котором яичники стимулируют выработку нескольких фолликулов для получения множественных ооцитов путем аспирации. Это плюрифолликулярное развитие связано с высоким уровнем циркулирующих эстрогенов. В некоторых случаях происходит преувеличенный системный ответ на стимуляцию яичников, что приводит к синдрому гиперстимуляции яичников, характеризуемому широким спектром клинических и лабораторных проявлений. Он классифицируется как умеренный, умеренный или тяжелый в зависимости от степени растяжения брюшной полости, увеличения яичников и метаболических, респираторных и гемодинамических осложнений, требующих госпитализации в наиболее тяжелых ситуациях.
Развитие половых клеток.
Процесс образования половых клеток - сперматозоидов и яйцеклеток называется гаметогенезом. В нем выделяют несколько стадий (рис. 46).
Первая стадия - период размножения.
Эстроген является женским стероидным гормоном, который вырабатывается главным образом в яичниках и в небольших количествах в коре надпочечников, яичек и плаценты. Эстроген участвует в регулировании и направляет сексуальное развитие женщин и репродуктивной системы.
Преждевременная недостаточность яичников, известная также как ранняя менопауза, характеризуется отсутствием овуляции вследствие уменьшения или отсутствия фолликулов в яичниках женщин в возрасте до 40 лет. Это приводит к бесплодию или бесплодию и может быть результатом генетических аномалий, хирургического удаления яичников или быть вторичным по отношению к лучевой терапии или химиотерапии.
В это время первичные половые клетки делятся митозом и их количество увеличивается. У самцов млекопитающих (в том числе и у человека) этот процесс идет с момента наступления половой зрелости до глубокой старости. А вот у самок млекопитающих, в том числе у женщин, первичные половые клеткп делятся только в период внутриутробного развития плода и до наступления полового созревания сохраняются в покое. Вторая стадия - период роста будущих гамет. Будущие сперматозоиды увеличиваются незначительно, ведь они очень малы, а вот будущие яйцеклетки увеличиваются во много раз.
Фармакологический шаперон представляет собой небольшую молекулу, которая поступает в клетки и служит в качестве молекулярного каркаса, чтобы заставить мутантные белки обматываться и правильно направляться в клетку. Мутация белков часто приводит к неправильной молекулярной конфигурации, что приводит к неправильной маршрутизации белка в клетку. Таким образом, мутантные молекулы могут поддерживать надлежащее функционирование, но в частях клетки, где функция неадекватна или даже вредна для функции клетки.
Слабо раневые белки обычно распознаются системой контроля качества клеток и сохраняются в эндоплазматическом ретикулуме. Фармакопероны корректируют свертывание деформированных белков, позволяя им проходить через систему контроля качества клетки и правильно маршрутизироваться. Поскольку мутации часто вызывают заболевание, вызывая неправильное сгибание или разводку белков, фармакопероны являются потенциальными терапевтическими агентами, поскольку они способны восстанавливать такие дефекты.
Третья стадия формирования гамет - период созревания, или мейоз.
Мейоз - это особый вид деления клеток, при котором число хромосом в дочерних клетках уменьшается в два раза. Это необходимо для сохранения постоянства числа хромосом в клетках организма при половом размножении. Поясним на примере. В каждой клетке тела человека диплоидный набор хромосом (2п) равен 46. Новый человеческий:рганизм возникает в момент слияния яйцеклетки и сперматозоида. Для того чтобы в клетках будущего ребенка также было по 46 хромосом, необходимо, чтобы в яйцеклетке и сперматозоиде было по гаплоидному набору хромосом (1п), т. е. по 23 хромосомы.
Фаза менструального цикла, в котором фолликул яичников развивается и созревает. Эта фаза менструального цикла начинается при менструации и заканчивается овуляцией, характеризующейся прогрессирующим увеличением производства эстрогенов. Лютеальная фаза - это фаза менструального цикла, в котором формируется желтое тело. Он начинается с овуляции и заканчивается началом менструации. Лютеальная фаза характеризуется постепенным увеличением уровней прогестерона.
Фактор некроза опухолей представляет собой семейство цитокинов, которые сигнализируют путем связывания с двумя специфическими рецепторами. Таким образом, этот путь отвечает за развитие, организацию и гомеостаз многих тканей, включая грудь и нервную систему.
Мейоз представляет собой два последовательных деления: мейоз I (первое деление) и мейоз II (второе деление). Перед первым делением, как и перед митозом, происходит удвоение хромосом в результате редупликации ДНК. Каждое из этих делений состоит из тех же фаз, что и митоз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рис. 47). В профазу первого деления (профаза I) спирализованные хромосомы находят свою пару», т. е. гомологичную хромосому, и тесно с ней скручиваются. Этот процесс кратковременного соединения гомологичных хромосом получил название конъюгации. Во время конъюгации в гомологичных хромосомах могут происходить поперечные разрывы и хромосомы обмениваются одинаковыми участками. Это явление получило название перекреста хромосом (см. 3.8). После конъюгации гомологичные хромосомы расходятся и наступает метафаза I, во время которой в экваториальной плоскости располагаются нруг напротив друга гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид. Затем во время анафазы I к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, а не половинки хромосом - хроматиды, как во время митоза.
Событие, которое происходит, когда сперма встречается с ооцитом для получения зиготы. Во время нормального оплодотворения женские и мужские гаплоидные клетки сливаются в диплоидную клетку. Термин, который ссылается на потенциал зачатия живого ребенка на менструальный цикл.
Способность забеременеть. Полученные эмбрионы могут быть перенесены в матку или криоконсервированы для будущего использования. У людей этот термин используется для описания развивающегося организма после восьмой недели после оплодотворения. Терминальные выступы фаллопиевых труб, функция которых заключается в том, чтобы облегчить поглощение ооцита в фаллопиевой трубке.
Затем следует короткая телофаза I, и сразу вслед за ней начинается мейоз II, т. е. второе деление мейоза, при котором делятся те две клетки, которые образовались при мейозе I. В метафазу II по экваторам этих двух клеток располагался вдвое меньше хромосом, чем в метафазу I. В анафазу II происходит расхождение к полюсам клеток дочерних хроматид, составлявших раньше единую хромосому. В результате мейоза из одной диплоидной клетки (2п) образуется четыре гаплоидные клетки (1п).
Фиксация - это процесс, который позволяет сохранять ткани химическими методами, чтобы сохранить его структуру. Антральный фолликул является наиболее зрелой фолликулярной стадией яичника, продуктом каждого менструального цикла. Учитывая эту характеристику, этот фолликул можно отличить из-за его высокого диаметра.
Фолликулогенез, который происходит в женской гонаде, является процессом развития фолликулярной функции яичников. Этот процесс позволяет созревать фолликулы. В этом процессе первичный фолликул созревают до фолликула Граафа, который высвобождается при овуляции, проходя через другие фазы, такие как первичный, вторичный и антральный. Фолликулогенез, такой как оогенез и сперматогенез, регулируется гормонами. Снижение количества фолликулов увеличивается с возрастом женщины.
Итак, сущность мейоза состоит в том, что после одного удвоения хромосом происходят два последовательных деления клетки и каждая половая клетка получает только п хромосом. Кроме того, при перекресте во время конъюгации в гам:етах возникают новые комбинации генов. У мужских особей все четыре гаплоидные клетки, образующиеся в результате мейоза, превращаются в сперматозоиды. При этом ядро будущего сперматозоида уменьшается, появляется жгутик, а митохондрии располагаются вокруг основания жгутика в шейке.
Фолликул яичника является функциональной единицей яичника, который состоит из ооцита, окруженного соматическими клетками. Соматические клетки этого фолликула в основном обладают эндокринной функцией, в которой они вырабатывают гормоны, важные для развития ооцита. Соматические клетки, особенно клетки гранулезы, сообщают двунаправленно с ооцитом через трансграничные проекции, причем эти связи необходимы для роста ооцитов во время оогенеза. Зрелый ооцит высвобождается из фолликула в результате гормональной индукции.
Это событие происходит во время овуляции. Первичный фолликул - это незрелый фолликул, состоящий из ооцита, окруженного только одним слоем поддержки соматических клеток. Фаза первичного фолликула является самой незрелой, по сравнению с фолликулярным развитием яичников. Примордиальный фолликул состоит из ооцита, окруженного слоем соматических клеток.
А вот при созревании яйцеклетки мейоз идет иначе: цитоплазма неравномерно распределяется между клетками, образующимися при мейозе. При этом только одна клетка из образовавшихся четырех получается полноценной и жизнеспособной, а три остальные дочерние клетки превращаются в так называемые направительные тельца. Сперматозоидов в семенниках самцов созревает во много раз больше, чем яйцеклеток в яичниках самок. Например, у мужчины в течение всей жизни образуется 1010 сперматозоидов, тогда как у женщины - только 300-400 яйцеклеток
Вторичный фолликул - зрелый фолликул. Он состоит из ооцита, окруженного двумя или более слоями соматической поддержки клеток. Фолистатин - это белок, который связывается с гормональным активином. Он вырабатывается в яичнике и гипофизе. Ахроматический шпиндель или шпиндель представляет собой структуру микротрубочек, которая имеет способность сжимать и перемещать хромосомы на противоположные полюса во время деления клеток.
Репродуктивная клетка, которая существует на уровне мужчин и женщин и гаплоидная. Ооцит - это женские гаметы, а сперма - мужские гаметы. Оплодотворение происходит, когда два гамета соединяются, образуя зиготу. Сочетание процессов, необходимых для получения гамет. Относится к сперматогенезу у человека и оогенеза у женщины. Во время процесса гаметогенеза диплоидная клетка-предшественник подвергается процессу мейоза для продуцирования гаплоидных клеток. Эти гаплоидные клетки будут подвергаться процессу дифференциации до тех пор, пока зрелые формы не смогут оплодотворяться.
Развитие половых клеток
Эмбриология – наука о закономерностях развития зародыша. Этапы развития: описательный (Мальпиги, Вольф 17-18 вв), сравнительный (Мечников, Бэр 18-19вв), экспериментальный (Фогт, Ру 19-21вв). Эмбриогенез человека – часть его онтогенеза, включающая стадии:
1) оплодотворение и образование зиготы;
2) дробление и образование бластулы;
После образования трех основных слоев клеток в фазе бластулы эмбрион развивается в гаструлу. Одним из этапов эмбрионального развития называется гаструла после имплантации в эндометрий. После этого этапа начинается развитие органов у эмбриона. Гаструляция является основным морфогенным событием, которое происходит во время эмбрионального развития, которое организует плоскость тела, а также три зародышевых слоя. Из этих слоев дается начало развития органов.
Гелеобразование соответствует процессу перехода из жидкой фазы в гелевую фазу. Гелеобразование происходит, когда раствор разбавленных полимеров сшивается. Эти области называются генами, которые унаследованы от родителей. Человек содержит около 000 генов, кодирующих белки. Общий набор генов организма называется геномом.
3) гаструляция;
4) гистогенез и органогенез зародышевых и внезародышевых органов;
5) системогенез. Яйцеклетка человека алецитальная, поэтому развитию зародыша предшествует формирование провизорных органов-развитие по меробластическому типу.
Процесс формирования половых клеток (гаметогенез) включает в себя сперматогенез (развитие мужских половых клеток) и овогенез (развитие женских половых клеток). Развитие половых клеток имеет три особенности: 1. Предшественники половых клеток обособляются (т.е. вступают на строго детерминированный путь дифференцировки) на очень ранних стадиях развития зародыша. Развитие из них других клеток организма или образование половых клеток из других предшественников исключено.2. Последнее деление при созревании половых клеток проходит путем мейоза, который не встречается у других клеток. В результате чего образуется гаплоидный набор хромосом в ядрах половых клеток.3. Предшественники половых клеток и сами эти клетки отличны от других клеток, и не могут быть отнесены ни к какому из основных типов тканей организма. Они образуют совершенно особую популяцию клеток.
Относится к социальной концепции мужчины или женщины, основанной на действиях, отношениях и внешности. Это не обязательно отражает биологические различия, такие как появление наружных гениталий или хромосомной конституции, и может варьироваться в зависимости от конкретных социокультурных ожиданий.
Доктор, который фокусирует свое исследование на здоровье женщин, в частности, в женской репродуктивной системе. Гланы относятся к концу полового члена. У необрезанных мужчин половые железы покрыты крайней плотью, когда половой член не является прямой.
Сперматогенез – начало индивидуального развития (прогенез); характеризуется стадиями:
1) размножение – митотическое деление клеток сперматогоний, располагающихся в стенке извитого семенного канальца на периферии около базальной мембраны; образуются сперматогонии типа В
2) рост – сперматогонии дифференцируются в сперматоциты 1-го порядка, увеличиваются в объеме и вступают в первое деление мейоза (редукционное деление);
Две луковичные железы - это дополнительные железы мужского репродуктивного тракта, расположенные с обеих сторон предстательной железы. Они производят выделения, которые становятся компонентом спермы. Молочная железа - уникальный орган, который позволяет млекопитающим производить молоко для своего потомства. У людей молочные железы называются также грудями.
Гипофиз - очень маленький орган, расположенный у основания мозга, который продуцирует и высвобождает гормоны, которые контролируют другие органы и процессы организма. Гипофиз отвечает на признаки гипоталамуса. Передний гипофиз является передней частью гипофиза и выделяет гормоны, которые контролируют физиологические процессы, включая рост, размножение и стресс. Задний гипофиз находится за передней частью и выделяет гормоны, которые регулируют водный баланс и сокращения матки во время родов.
3) созревание – характеризуется двумя редукционными делениями: при первом делении сперматоцит первого порядка дает два сперматоцита второго порядка; при втором – из двух сперматоцитов второго порядка образуются четыре сперматиды;
4) формирование – сперматиды превращаются в сперматозоиды.
Овогенез проходит три периода:
1) размножение – протекает в период внутриутробного развития, размножаясь, овогони в овоциты 1-го порядка- вступают в фазу малого роста;
2) рост – протекает в функционирующем яичнике, овоциты 1-го порядка первичного фолликула превращается в овоцит 1-го порядка в зрелом фолликуле;
3) созревание – при первом редукционном делении образуется овоцит второго порядка и редукционное тельце; при втором делении образуется яйцеклетка и второе редукционное тельце (в процессе овуляции, в маточных трубах).
Период гаметогенеза делят на два цикла: 1. митотический – период разменожения; 2. Мейотический – рост и созревание. Основные изменения в клетках начинаются в профазе первого редукционного деления (стадия роста). Сперматоцит и овоцит первого порядка проходят 5 стадий мейоза:
1) лептотена – хромосомы имеют вид длинных нитей, вдоль которых находятся утолщения (хромомеры), хромосомы лежат в виде букета.
2) зиготена – гомологичные хромосомы расположены парами (конъюгация), образуют биваленты.
3) пахитена – биваленты становятся короче и толще (увеличивается диаметр витков спирали); каждый бивалент превращается в тетраду, состоящую из четырех хроматид.
4) диплотена - происходит обмен гомологичными участками хроматид (перекрест или кроссинговер), в двух хроматидах, принадлежащих разным хромосомам, происходит поперечный разрыв, а затем соединение части одной хромотиды с частью другой; начинается процесс отталкивания, гомологичные хромосомы отходят друг от друга, но остаются соединенными в точках взаимного обмена; изменяется содержание генетического материала.
5) диакинез – биваленты укорачиваются и утолщаются. Биологическое значение редукционного деления: обеспечивается поддержание постоянства числа хромосом; при мейозе образуется большое число новых комбинаций негомологичных хромосом; в процессе кроссинговера происходит рекомбинация генетического материала.
Половые клетки. Сперматозоид состоит из: головки и хвоста. Головка может быть разной по форме (от округлой до овально-веретеновидной). Основной компонент головки – ядро с гаплоидным набором конденсированных хромосом, плотно упакованных. Спереди большая часть ядра покрыта акросомой (уплощенный пузырек, происходящий из комплекса Гольджи и во многом сходный с лизосомой). Акросома содержит ферменты (коллагеназа, гиалуронидаза, акрозин, кислая фосфотаза), необходимые для проникновения сперматозоида в яйцеклетку. Вся головка и хвост окружены мембраной; в области головки эта мембрана содержит специальные белки, одни из них заряжены отрицательно и способствуют направленному движению сперматозоида к яйцеклетке; другие белки участвуют в связывании с яйцеклеткой.
В хвосте различают:
1) шейку – короткая шейка содержит 2 центриоли, от одной из них начинается аксонема хвоста, идет вдоль оси до самого конца хвоста, имеющая обычное для жгутиков и ресничек строение, т.е. образована микротрубочками;
2) промежуточная часть – вокруг аксонемы 9 наружных фибрилл и митохондриальная оболочка, образованная расположенными по спирали митохондриями;
3) главная часть – по строению напоминает ресничку с набором микротрубочек в аксонеме, окруженных фибриллами и плазмолеммой;
4) конечная часть – содержит единичные сократительные филаменты.
Яйцеклетка - крупная шаровидная клетка, содержащая желток (белково-липидные включения); имеет несколько оболочек; не может самостоятельно передвигаться. Имеет ядро, цитоплазму, ЭС слабо развита, митохондрии не имеют крист. На периферии – кортикальные гранулы, содержащие кислые мукополисахариды; исчезают после оплодотворения. По количеству желтка яйцеклетки бывают: алецитальные (не содержат желтка), олиголецитальные (небольшое количество желтка), мезолецитальные (среднее количество желтка), полилецитальные (много желтка). По распределению желтка: изолецитальные (небольшое количество желтка распределено равномерно), умеренно телолецитальные (желток сосредоточен у вегетативного полюса яйцеклетки), резко телолецитальные (желток занимает почти всю яйцеклетку). Яйцеклетка диаметром 130 мкм, к цитолемме прилежит блестящая (прозрачная) зона, состоящая из гликопротеинов и гликозаминогликанов (хондроитинсерная, гиалуроновая, сиаловая кислоты) и слой фолликулярных клеток, выполняющих трофическую и защитную функции.
Мужские и женские половые клетки имеют одинаковый гаплоидный набор хромосом. Яйцеклетка имеет Х хромосому, сперматозоид – Х и У хромосомы. Пол зародыша связан с Х и У хромосомами и устанавливается в момент оплодотворения. В процессе мейоза происходят хромосомные абберации.
Выделяют 4 типа:
1) делеция (нехватка) – возникает вследствие потери хромосомой какого-либо участка;
2) дупликация (удвоение) – связана с включение лишнего участка хромосомы;
3) инверсия – происходит при разрыве хромосомы и переворачивании оторвавшегося участка на 180°;
4) транслокация – участок хромосомы одной пары прикрепляется к хромосоме из другой пары. К хромосомным болезням приводят нарушения хромосомного набора в зиготе.
Половой хроматин (тельце Барра) – глыбка хроматина в нуклеоплазме под ядерной оболочкой или около ядрышка. У женщин он встречается в 60-80 % клеток, у мужчин – 0 – 4 % и рассматривается в качестве генетического признака пола, т.к. он появляется на ранней стадии развития, когда другие признаки дифференцировки не выражены.