ШТА ЈЕ ГАМЕТОГЕНЕЗА? ПРОЦЕС И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Гаметогенезу је формирање полних ћелија или полних ћелија у живим организмима. Овај процес омогућава појединцима да трансформишу и пренесу неке привремене промене у експресији својих гена, које су "индуковане" спољним сигналима, својим потомцима.

Све особе које имају сексуалну репродукцију редовно производе две врсте клијалих ћелија које се називају "гамете". Те се ћелије не могу директно развијати попут спора гљива, то јест, не могу увек сами давати повода новом појединцу.

Репрезентативна шема женске и мушке гаметогенезе (Извор: Елверсберг виа Викимедиа Цоммонс)

Обе врсте ћелија, мушка гамета и женска гамета, морају се стопити једна са другом у случају који је познат као "оплодња". Тек након оплодње ћелијски производ ове фузије, зигота, може дати ново јединку.

Гамете великог броја животиња синтетизоване су из гонада, које су органи строго специјализовани за ову функцију. Гонаде имају герминативни епител са ћелијама које се зову "гоније", а које дугују и своје име. Гоније су морфолошки једнаке код оба пола. Међутим, код мушкараца се то назива "сперматогонија", а код жена се назива "оогониа".

Гаметогенеза обухвата и сперматогенезу и оогенезу и оба процеса су хомолошка, делећи три темељна корака за формирање гамета.

Гаметогенеза се разликује по томе што је процес ћелијске деобе кроз који се кромосомско оптерећење јединке смањује за половину, што је могуће захваљујући мејотичкој подели, где се дешавају две узастопне хромосомске сегрегације.

Производња полних ћелија у животињи или биљци зависи од више фактора, међу којима се истичу различита експресија неких гена који кодирају „упутства“ неопходна како за дељење ћелија, тако и за промене које треба покренути. одговарајући морфогенетски.

Мушка гаметогенеза

Мушка гаметогенеза је процес којим сперматогонија сазрева и диференцира се у сперму. Ово је сложен процес у којем се тотипотенцијалне матичне ћелије деле, да би произвеле ћерке ћелије које ће постати сперме.

Код већине живих бића која имају мушку гаметогенезу то се не догађа до одређеног развојног доба. Код људи почиње да се јавља током пубертета и наставља се до краја живота.

Мушка гаметогенеза код многих животиња, укључујући човека, назива се "сперматогенеза" и састоји се од три корака: митотичка пролиферација, мејотска пролиферација и ремоделација ћелија.

Процес

Сперматогенеза започиње митозом која повећава број сперматогоније. Сперматогоније су популација ћелија која је у сталној митотској подели, пошто су задужена за обнављање матичних ћелија да потичу из сперме.

Стога је митотски процес у мушкој гаметогенези кључан за пролиферацију и одржавање сперматогоније.

Неки сперматогонији узроковани митозама повећавају се у величини и постају примарни сперматоцити. Сваки примарни сперматоцит пролази кроз смањење хромозомског оптерећења кроз прву мејотску поделу (мејоза И), што резултира у два секундарна сперматоцита.

Секундарни сперматоцити улазе у другу мејотску поделу (мејоза ИИ), али у овом случају не долази до интерфејса (кромосомско оптерећење се поново не дели), тако да резултирајуће ћелије имају исто кромосомско оптерећење, то јест да су хаплоидне.

Резултирајуће хаплоидне ћелије називају се сперматиде и свака може садржати само хромозоме мајчинског или очевог порекла или мешавину различитих пропорција хромозома оба родитеља.

Сперматиди улазе у процес зван "спермиогенеза", у којем се подвргавају разним морфолошким променама, кондензују своје хромозоме, продужују флагеллум, смањују им цитоплазматски садржај и, на крају, постају зрели спермији (иако сазревање, у многим случајевима, кулминира док се ослобађају у женском репродуктивном тракту).

Карактеристике

Упркос чињеници да се сперматогенеза непрекидно одвија током репродуктивног живота одрасле животиње, овај процес има једину сврху производње ћелија преко којих ће се његове генетске информације пренијети потомству, што ће бити могуће само сексуалном репродукцијом са женком исте врсте.

Поред тога, ово омогућава мужјацима врсте да помешају генетичке информације својих претходника и сопствене са подацима женки како би повећали генетску променљивост потомства.

Ова способност мешања генетских информација помаже врстама да стекну важне квалитете које им могу помоћи да превазиђу промене или неповољне услове у окружењу у којем живе.

Женска гаметогенеза

Женска гаметогенеза или оогенеза један је од најгледанијих процеса током историје човечанства. Научници из различитих области као што су медицина, биологија, економија, социологија и јавна политика итд. Посветили су се њеном истраживању.

Енглески доктор Вилијам Харви формулисао је чувену фразу о оогенези која гласи: „све што живи долази из јајета“.

Током животног века многих женских животиња настаје око 1 до 2 милиона ооцита, али само 300 до 400 ооцита сазрева и „овулира се“. Код женки многих животињских врста, после пубертета, сваки месец се развије једна или више оогонија, формирајући зреле овуле.

Процес

Клице јајника, зване оогонија или оогонија, повећавају се бројем митоза. Свака резултирајућа оогонија има исти број хромозома као и остале соматске ћелије. Једном када се оогонија престане множити, они постају величине и постају примарни ооцити.

Пре него што се догоди прва мејотичка подела, хромозоми у примарним ооцитима су упарени са њиховим хомологним хромозомима, који су половина наслеђена од мајке, а половина од оца.

Репрезентација менструалног циклуса. 1) Менструација; 2) сазревање фоликула; 3) зрели фоликул; 4) Цорпус лутеум и 5) Деградација лутеса цорпус (Извор: М.Коморницзак, виа Викимедиа Цоммонс)

Тада долази до прве „редукционе“ или поделе сазревања, односно прве мејозе. Ова подела резултира у две ћелије, једна ћелија са половином генетског материјала, лошег цитоплазматског садржаја и позната као "прво поларно тело".

Друга ћелија која је резултат прве мејозе је велика и много богатија цитоплазматским садржајем од поларног тела. Поред тога, ова ћелија има другу половину генетског садржаја примарног ооцита који ју је створио. Ова друга ћелија се назива „секундарни ооцит“.

У другој мејотичкој подјели секундарни ооцит и прво поларно тијело се дијеле, творећи једно велико „овотидно“ и три мала поларна тијела. Оватид расте и трансформира се да би се створио зрео јајник.

Поларна тела нису функционална и на крају се распадају, али њихово формирање је неопходно да би се из јаја испразнило „вишак“ хромозома. С друге стране, неравномерна цитоплазматска подела омогућава стварање велике ћелије са довољно резервног материјала за развој нове јединке.

Карактеристике

Попут мушке гаметогенезе, женски гаметогенеза има крајњи циљ стварања женске гамете. Међутим, ова гамета има другачије карактеристике и функције од мушке гамете.

Као и у синтези мушких гамета, женске гамете такође мешају генетске информације родитеља и појединца која их производи за пренос наведених информација и истовремено повећавају генетску променљивост њиховог потомства.

Упркос чињеници да у женској гаметогенези, примарни ооцити дају јединствену функционалну јајовод (женску гамету), они имају сву храњиву материју да дају новорођенчад једном када се оплодња догоди.

Примјетно је да је код људи, на примјер, женска гаметогенеза континуирани процес од пубертета, али коначан је, то јест, у плоду бебе женског пола, сви примарни ооцити које ће жена имати формирани су у целог живота, који се "менструацијом" губе сваког месеца.

Гаметогенеза у биљкама

Само у вишим биљкама се говори о правилној гаметогенези и процес у биљкама је прилично сличан ономе код животиња.

Главна разлика је у томе што биљке имају способност производње гамета у касној фази развоја, што раније није било унапред одређено, док је код животиња стварање гамета ограничено на специфичне области које су успостављене током ембрионални развој.

Гамтогенеза у цвјетним биљкама (Извор: Пабло дамиани2 путем Викимедиа Цоммонс)

Друга важна карактеристика је да, иако плодност гамета може бити често погођена генетским мутацијама, ове мутације ретко су смртоносне за потомство.

У вишим биљкама мушке и женске гамете су пелудно зрно и овула, респективно. И овула и пелудно зрно су седеће (непокретне) и налазе се унутар сваког од њихових одговарајућих гаметофита (који су аналогни гонадима).

Женска гаметогенеза

У цветајућим биљкама места стварања овуле су позната као "мегаспорангиа" и налазе се унутар јајника који садржи једну или више овула. Свака овула је састављена од мегаспорангија званог нуцела и окружена је једним или више интегритета.

Поклопи се на једном крају састављају и формирају микропил, отвор кроз који ће продирати цветна црева полена зрна. Унутар мегаспорангије ћелија позната као "мегаспороцит" делује као матична ћелија мегаспора (овула).

Мегаспороцит се подвргава мејози и формира четири хаплоидне мегаспоре. Три мегаспоре се обично распадају, а она која је највише удаљена од микропила преживи и постане мегагаметофит.

У већини ангиоспермија мегагаметофит који се развија развија осам језгара. Четири језгре иду на један крај јајета, а остала четири иду на други. Нуклеус са сваког од крајева мигрира према центру овуле, који су познати под називом "поларна језгра".

Преостала језгра на сваком крају формирају ћелије, а једна од тих ћелија у близини микропилета развиће се у зрелу ћелију јаја.

Зрели мегагаметофит се састоји од 8 језгара у 7 различитих ћелија. То је познато и као "врећица ембриона", јер се ембрион развија изнутра након што дође до оплодње.

Мушка гаметогенеза

Зрно полена или микрогаметофити настају и смештају се у цветне стабљике. Свака стабљика има прах и свака антхер обично има четири микроспорангије, познате као полен врећице.

Унутар сваке врећице са пелоном налазе се матичне ћелије микроспора, односно полена зрна. Све матичне ћелије пролазе мејотски процес, а из сваке матичне ћелије производе се четири хаплоидне микроспоре.

Микроспоре расту и развијају се у незрело полена зрна. Ова незрела полена зрна имају ћелију из које потиче "полена цев" и генеративну ћелију, која ће произвести две ћелије сперме.

Пре него што се полен избаци из прашине, развија спољну заштитну љуску протеина која се зове ексин и унутрашњу заштитну љуску другог протеина, интина. Многе врсте биљака могу се препознати по обрасцу који се развија на унутрашњој облози полена зрна.

Коначни развој полена зрна догађа се „клијањем“ полена цеви, а то се догађа тек након што се полена одложи на стигму цвета који ће накнадно опрашити.

Референце

1. Десаи, Н., Лудгин, Ј., Схарма, Р., Анирудх, РК, & Агарвал, А. (2017). Женска и мушка гаметогенеза. У клиничкој репродуктивној медицини и хирургији (стр. 19-45). Спрингер, Цхам.
2. Хилсцхер, В., и Хилсцхер, Б. (1976). Кинетика мушке гаметогенезе. Андрологиа, 8 (2), 105-116.
3. МцЦормицк, С. (1991). Молекуларна анализа мушке гаметогенезе у биљкама. Трендови у генетици, 7 (9), 298-303.
4. Унал, Е., & Амон, А. (2011, јануар). Формирање гамета ресетира сат старења у квасцу. У симпозијима о квантитативној биологији у Хладном Спринг Харбору (Вол. 76, стр. 73-80). Цолд Спринг Харбор Лаборатори Пресс.
5. Ван Блерком, Ј., и Мотта, П. (ур.). (2012). Ултраструктура репродукције: Гаметогенеза, оплодња и ембриогенеза (Вол. 2). Спрингер наука и пословни медији.
6. Ван Вервен, ФЈ, и Амон, А. (2011). Регулација уласка у гаметогенезу. Филозофске трансакције Краљевског друштва Б: Биолошке науке, 366 (1584), 3521-3531.
7. Вилсон, ЗА, & Ианг, Ц. (2004). Гаметогенеза биљака: очување и контрасти у развоју. Репродукција, 128 (5), 483-492.