Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 10 клас. Задорожний - Нова програма

§ 49. Статеві клітини. Особливості гаметогенезу у людини

Які існують способи розмноження? Під час якого способу розмноження утворюються статеві клітини? Чому чоловічі й жіночі статеві клітини мають різний розмір?

Статеві залози і статеві клітини

Статевими залозами у людини є яєчка (у чоловіків) і яєчники (у жінок). Яєчка — овальні парні статеві залози, що містяться поза черевною порожниною у шкірному мішку (мошонці). Вони належать до залоз змішаної секреції: зовнішня функція — це утворення сперматозоїдів, а внутрішня — виділення гормону тестостерону.

Кожне яєчко складається приблизно з 1000 звивистих сім’яних канальців загальною довжиною до 300-400 м. Під час статевого дозрівання у сім’яних каналах яєчок утворюються чоловічі статеві клітини — сперматозоїди. З яєчок вони надходять до придатків, де дозрівають упродовж двох тижнів.

Яєчники — це парні статеві залози мигдалеподібної форми. У них утворюються й дозрівають жіночі статеві клітини — яйцеклітини. Яєчники також утворюють статеві гормони естрадіол і прогестерон. До черевної порожнини яєчники прикріплені кількома зв’язками. Розмір яєчника становить 3 x 2 x 1 см, а важить він близько 7 г.

Сперматозоїди — це рухливі клітини, які мають три відділи — головку, шийку й хвіст. У хвості містяться спеціальні білки, які забезпечують рух сперматозоїда. У результаті коливальних рухів хвоста сперматозоїд може самостійно рухатися головкою вперед зі швидкістю 2-3 мм за хвилину. В шийці зосереджені мітохондрії, що виробляють енергію, яка використовується для руху. Вона містить також видозмінену центросому, яка сприяє процесові поділу заплідненого яйця. Головка клітини містить ядро зі спадковим матеріалом і спеціальну органелу — акросому. Вона потрібна для того, щоб сперматозоїд міг подолати оболонки яйцеклітини під час запліднення: ферменти, які містяться в акросомі, цю оболонку розчиняють.

Яйцеклітина набагато більша, ніж сперматозоїд. Вона містить поживні речовини, які забезпечують перші поділи майбутнього зародка, і не має джгутика. Спадковий матеріал яйцеклітини міститься в ядрі. Зовні її оточують спеціальні оболонки, які утворюються під час розвитку яйцеклітини в яєчнику. Вони перешкоджають проникненню в яйцеклітину більш, ніж одного сперматозоїда та сприяють вкоріненню зародка в слизову оболонку матки.

Процес утворення статевих клітин у статевих залозах називають гаметогенезом. В яєчках відбувається сперматогенез, а в яєчниках — оогенез.

Сперматогенез у людини

Сперматогенез — це процес розвитку сперматозоїдів у людини (мал. 49.1). Він відбувається в сім’яних канальцях чоловічої статевої залози — сім’янику. Процес сперматогенезу складний, він завершується в період статевої зрілості утворенням сперматозоїдів — зрілих чоловічих статевих клітин, здатних до запліднення. Утворенню сперматозоїдів передує дворазовий (такий, що швидко настає один за одним) поділ, у результаті якого в ядрі статевої клітини залишається половина хромосом (23 замість 46).

Розрізняють чотири періоди сперматогенезу: розмноження, ріст, дозрівання й формування.

У період розмноження сперматогонії (первинні чоловічі статеві клітини) кілька разів діляться шляхом мітозу. У період росту утворені клітини збільшуються в розмірах, а їхні ядра проходять першу фазу (профазу першого поділу) мейозу.

У результаті вони стають сперматоцитами першого порядку.

У період дозрівання проходять наступні фази мейозу, й утворюються сперматоцити другого порядку (після першого поділу) і сперматиди (після другого поділу). З одного сперматоциту першого порядку утворюються спочатку два сперматоцити другого порядку, а потім — чотири сперматиди. Під час періоду формування сперматиди перетворюються на зрілі чоловічі статеві клітини — сперматозоїди.

Мал. 49.1. Сперматогенез у людини

Мал. 49.2. Оогенез у людини

Оогенез у людини

Оогенез — це процес розвитку яйцеклітин (мал. 49.2). Цей процес пов’язаний з ростом і розвитком первинних фолікулів, розміщених у корковому шарі яєчника. Первинний фолікул складається з незрілої яйцеклітини, оточеної шаром епітеліальних клітин, і сполучною тканиною.

У першу (фолікулярну) фазу менструального циклу починається ріст одного або кількох первинних фолікулів, але стадії повного дозрівання досягає зазвичай один фолікул; інші зазнають регресу. Процес дозрівання фолікула за 28-денного менструального циклу вкладається в 14 днів (за 21-денного — у 10-11 днів).

Розрізняють три періоди оогенезу: розмноження, росту й дозрівання. У період розмноження відбувається збільшення кількості оогоніїв (первинних жіночих статевих клітин) шляхом мітотичних поділів. У період росту поділ оогоніїв припиняється, і вони утворюють ооцити першого порядку. Ооцити заглиблюються в тканини яєчника, вкриваються оболонками й утворюють фолікули. У кінці періоду росту в ооциті відбувається накопичення жовтка. Протягом періоду дозрівання відбувається два поділи мейозу, в результаті яких у ядрі статевої клітини залишається половина хромосом (23 замість 46). Після першого поділу утворюється ооцит другого порядку й перше полярне тільце, а після другого — зріла яйцеклітина і друге полярне тільце. Полярні тільця не беруть участі у процесах розмноження й виконують функцію видалення зайвого генетичного матеріалу.

Таким чином, на відміну від сперматогенезу, під час оогенезу з однієї вихідної клітини утворюється лише одна повноцінна зріла гамета. Крім того, характерною особливістю оогенезу є те, що періоди розмноження й росту гамет відбуваються ще в ембріональному періоді розвитку організму дівчинки, а всі стадії сперматогенезу — після періоду статевого дозрівання хлопчика.

Мал. 49.3. Аномальні форми сперматозоїдів, що можуть виникнути за умови зловживання алкоголем

Вплив різних факторів на гаметогенез

Процес утворення гамет у людини залежить від генетичних, гормональних та інших факторів.

Гаметогенез у людини регулюється чотирма генами, три з яких (О, Т, Tif) розташовані на Х-хромосомі, а один (Rtif) — на У-хромосомі. Ген О відповідає за оогенез, а Т — за сперматогенез. Ген Tif блокує роботу гена Т, що дозволяє працювати гену О. Те, який з цих генів буде працювати, залежить від гена Rtif, локалізованого на Y-хромосомі. За наявності в клітині Y-хромосоми ген Rtif блокує ген Tif. У такій ситуації працює ген Т і організм виробляє сперматозоїди. Після початку продукування гамет тонку регуляцію цього процесу організм здійснює гормонально за допомогою ендокринної системи.

Але на гаметогенез можуть впливати й інші фактори. Вкрай негативну дію на цей процес надають алкоголь, паління і вживання наркотичних речовин, а також деякі фактори середовища (радіаційне випромінення, певні хімічні речовини тощо). Ці фактори можуть порушувати процес формування сперматозоїдів (мал. 49.3), що стає причиною їх недостатньої рухливості й безпліддя. Вони становлять суттєву небезпеку і для ооцитів під час їхнього дозрівання й формування оболонок. Крім того, ці фактори суттєво підвищують кількість мутацій в статевих клітинах, що також погано відбивається на їхній життєздатності й підвищує ризик народження дітей зі спадковими вадами.

Отже, тепер ви знаєте

1. Що таке гаметогенез? 2. Як відбувається сперматогенез у людини? 3. Як відбувається оогенез у людини? 4. Які фактори можуть негативно впливати на гаметогенез людини? 5*. Наведіть спільні та відмінні риси сперматогенезу та оогенезу.

Запитання та завдання

6. Алкоголізм може бути причиною мутацій у будь-яких клітинах організму. Але мутації, що виникають в гаметах, вважаються одними з найбільш небезпечних. Чому? 7*. Складіть перелік дій, які у повсякденному житті допоможуть знизити ризик пошкодження статевих клітин в організмі людини.