MI A GAMETOGENEZIS? FOLYAMAT ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

A gametogenezis az ivarsejtek vagy nemi sejtek képződése az élő szervezetekben. Ez a folyamat lehetővé teszi az egyének számára, hogy génjeik expressziójában megjelenő ideiglenes változásokat, amelyeket külső jelek "indukáltak", átalakítsák és továbbadják utódaiknak.

Minden olyan személy, akinek a szexuális szaporodása rendszeresen előállít kétféle csírasejtet, amelyeket "ivarsejteknek" hívnak. Ezek a sejtek nem fejlődhetnek közvetlenül úgy, mint a gombák spórái, vagyis nem képesek önmagukban mindig új egyént létrehozni.

A női és férfi gametogenezis reprezentatív vázlata (Forrás: Elversberg a Wikimedia Commons segítségével)

Mindkét sejttípusnak, a hím és a női ivarsejteknek meg kell olvadniuk egymással egy olyan esetben, amelyet "megtermékenyítésnek" hívnak. Csak a megtermékenyítés után a fúzió sejtterméke, a zigóta új egyént eredményezhet.

Nagyon sok állat ivarsejtjeit szintetizálják az ivarmirigyek, amelyek szigorúan erre a funkcióra szakosodtak. A gonidok csírázó hámmal rendelkeznek, melynek "gonias" elnevezésű sejtjei vannak, amelyekre a nevük tartozik. A gonikák morfológiailag azonosak mindkét nemben. A férfiakban ezeket azonban "spermatogonia" -nak, nőstényben "oogonia" -nak nevezik.

A gametogenezis magában foglalja mind a spermatogenezist, mind az oogenezist, és mindkét folyamat homológ, és három alapvető lépést oszt meg a ivarsejtek kialakulása szempontjából.

A gametogenezist megkülönbözteti a sejtosztódás folyamata, amelyen keresztül az egyed kromoszómális terhelése felére csökken, ami a meiotikus megosztásnak köszönhetően lehetséges, ahol két egymást követő kromoszómális szegregáció történik.

A nemi sejtek előállítása egy állatban vagy egy növényben számos tényezőtől függ, amelyek között kiemelkednek egyes gének differenciális expressziója, amelyek "a utasításokat" kódolják, mind a sejtosztódás bekövetkezése, mind a változások kiváltása érdekében. megfelelő morfogenetikus.

Férfi gametogenezis

A hím gametogenezis az a folyamat, amellyel a spermatogonia érlelődik és spermává differenciálódik. Ez egy komplex folyamat, amelyben a totipotenciális őssejtek megosztódnak, és olyan lánysejteket termelnek, amelyek spermákká válnak.

A legtöbb, a férfiak gametogenezisével rendelkező élőlényben ez egy bizonyos fejlődési korig nem történik meg. Az emberek esetében a pubertás idején kezd megjelenni, és egész életében fennmarad.

A hím gametogenezist sok állatban, beleértve az embert is, spermatogenezisnek nevezik, és három lépésből áll: mitotikus proliferáció, meiotikus proliferáció és sejtek átalakulása.

Folyamat

A spermatogenezis egy mitózissal kezdődik, amely növeli a spermatogonia számát. A spermatogonia olyan sejtpopuláció, amely állandó mitotikus megoszlásban van, mivel felelõsek az őssejtek megújításáért, hogy a sperma származjon.

Így a férfiak gametogenezisének mitotikus folyamata kulcsfontosságú a spermatogonia proliferációjához és fenntartásához.

A mitózis által okozott spermatogonia egy része megnövekszik és primer spermatocitákká válik. Az elsődleges spermatocytákban az első meiotikus megosztás (meiozis I) révén csökken a kromoszómális terhelés, ami két másodlagos spermatocytát eredményez.

A másodlagos spermatocyták egy második meiotikus megosztásba lépnek (II. Meiosis), de ebben nincs interfész (a kromoszómális terhelés nem oszlik meg újra), így a kapott sejtek azonos kromoszómás terheléssel rendelkeznek, vagyis haploidok.

A kapott haploid sejteket spermatidoknak nevezzük, és mindegyik csak anyai vagy apai eredetű kromoszómákat vagy mindkét szülő kromoszómáinak változó arányú keverékét tartalmazhatja.

A szpermatátumok a „spermiogenezis” elnevezésű folyamatba lépnek, amelyben különféle morfológiai változásokon mennek keresztül, kondenzálják kromoszómájukat, meghosszabbítják a flagellumot, csökkentik citoplazmatikus tartalmukat, és végül érett spermákká válnak (bár érlelés sok esetben akkor csúcsosodik, míg ezek felszabadulnak a női reproduktív traktusban).

Jellemzők

Annak ellenére, hogy a spermatogenezis folyamatosan zajlik egy felnőtt állat szaporodási életében, ennek a folyamatnak egyetlen célja a sejtek előállítása, amelyeken genetikai információja továbbadódik az utódoknak, és ez csak az azonos faj nőstényével történő nemi szaporodás révén.

Ezenkívül ez lehetővé teszi a fajok hímeiben, hogy az utódok genetikai változékonyságának növelése érdekében összekeverjék elődeik és a sajátjaik genetikai információit a nőstényekkel.

A genetikai információk keverésének ez a képessége segíti a fajokat olyan fontos tulajdonságok megszerzésében, amelyek elősegítik számukra, hogy legyőzzék a változásokat vagy a kedvezőtlen körülményeket abban a környezetben, amelyben élnek.

Női gametogenezis

A női gametogenezis vagy az oogenezis az emberiség története során a legjobban vizsgált folyamatok volt. Különböző tudósok, mint például az orvostudomány, a biológia, a közgazdaságtan, a szociológia és a közpolitika stb., Elkötelezték magukat tanulmányaikkal.

Az angol orvos, William Harvey egy híres mondatot fogalmazott meg az oogenezisről: „Minden, ami életben van, a tojásból származik”.

Sok nőivarú állat élettartama alatt körülbelül 1–2 millió petesejt termelődik, de az petesejtekből csak 300–400 érlelődik és „ovulálódnak”. Számos állatfaj nőstényeiben a pubertás után havonta egy vagy több oogonia alakul ki, érett petesejteket képezve.

Folyamat

A petefészek csírasejtjeinek, úgynevezett oogonia vagy oogonia, a mitózis révén növekszik a szám. Mindegyik kapott oogónia ugyanolyan számú kromoszómával rendelkezik, mint a többi szomatikus sejt. Amint az oogonia megszűnik, szaporodnak, méretükre nőnek és primer petesejtekké válnak.

Az első meiotikus megosztás megkezdése előtt az elsődleges petesejtek kromoszómáit párosítják homológ kromoszómáikkal, a fele az anyától, a fele az apától származik.

A menstruációs ciklus ábrázolása. 1) menstruáció; 2) A tüsző érlelése; 3) érett tüsző; 4) Corpus luteum és 5) A corpus luteum lebomlása (Forrás: M.Komorniczak, a Wikimedia Commons segítségével)

Ezután megtörténik az első „redukciós” vagy érési osztás, azaz az első meiozis. Ez az osztódás két sejtből áll, egy olyan sejtből, amely a genetikai anyag felét tartalmazza, gyenge citoplazmatikus tartalommal és az úgynevezett „első pólustestet”.

Az első meiozis eredményeként létrejövő második sejt nagy, és sokkal gazdagabb citoplazmatikus tartalommal rendelkezik, mint a poláris test, emellett ezen a sejtnél van az elsődleges petesejt genetikai tartalmának másik fele, amely azt létrehozta. Ezt a második sejtet másodlagos petesejtnek nevezzük.

A második meiotikus osztódásban a szekunder petesejt és az első poláris test elválasztódik, egy nagy "ovotid" -ot és három kis polaris testet képezve. Az ovotid növekszik és átalakul, hogy érett petesejt jöjjön létre.

A poláris testek nem funkcionálisak és szétesnek, de kialakulásuk szükséges a kromoszómák „feleslegének” petesejtjének ürítéséhez. Az egyenetlen citoplazmatikus megoszlás viszont lehetővé teszi egy nagy sejt előállítását, elegendő tartalékanyaggal az új egyén fejlődéséhez.

Jellemzők

A női gametogenezishez hasonlóan a női gametogenezis végső célja a női ivarsejt előállítása. Ennek a ivarsejtnek azonban más tulajdonságai és funkciói vannak, mint a hím ivarsejtnek.

Mint a hím ivarsejtek szintézisében, a női ivarsejtek is keverik a szülők és az őket előállító egyén genetikai információit az említett információ továbbításához, és ezzel egyidejűleg növelik utódaik genetikai variabilitását.

Annak ellenére, hogy a nőstény gametogenezis során az elsődleges petesejtek egyetlen funkcionális petesejtet (női ivarsejt) eredményeznek, rendelkeznek minden táplálkozási anyaggal, amely az új egyetet megtermékenyítés után megteremti.

Figyelemre méltó, hogy például az emberekben a női gametogenezis folyamatos folyamat a pubertás kezdetétől kezdve, de véges, vagyis a nőstény nemű magzatban az összes elsődleges petesejt kialakul, amelyben a nő egy nőben kialakul. egész életüket, amelyeket minden hónapban elvesznek a menstruáció.

Gametogenezis növényekben

Csak magasabb növényekben beszélhetünk a gametogenezisről, és a növényekben zajló folyamat meglehetősen hasonló az állatoknál.

A fő különbség az, hogy a növények képesek kifejleszteni a fejlődés késői szakaszában lévő ivarsejteket, amelyet korábban még nem határoztak meg, míg az állatokban a ivarsejtek képződése bizonyos régiókra korlátozódik, amelyeket a embrionális fejlődés.

Gamtogenezis virágos növényekben (Forrás: Pablo damiani2 a Wikimedia Commons segítségével)

Egy másik fontos tulajdonság az, hogy bár a ivarsejtek termékenységét nagyon gyakran befolyásolhatják a genetikai mutációk, ezek a mutációk az utódok számára ritkán halálosak.

Magasabb növényekben a hím és a nőstény ivarsejtek a pollen szemcséje, illetve a petesejt. Mind az ovulus, mind a pollenmag ülő (mozdulatlan), és a megfelelő gametofitákban találhatók (amelyek analógok a gonidákhoz).

Női gametogenezis

A virágos növényekben a petesejtek előállítási helyei "megasporangia" néven ismertek, és egy vagy több petesejt tartalmazó petefészekben találhatók. Mindegyik ovulum nucela-nak nevezett megasporangiumból áll, és egy vagy több integráció veszi körül.

Az egységek az egyik végükben összekapcsolják a mikropile-t, amely egy nyílás, amelyen keresztül a pollen szemcséjének pollencsöve behatol. A megasporangián belül egy „megasporocita” néven ismert sejt működik a megaspóra (petefészek) anyasejtjeként.

A megasporocita meiozison megy keresztül, és négy haploid megaspórát alkot. A megaspórák közül általában három szétesik, a mikropile-ből legtávolabbi pedig fennmarad, és megagametophitává válik.

A legtöbb angiospermisben a fejlődő megagametophyte nyolc magot termel. Négy mag a tojás egyik végére, a másik négy a másik végére megy. Mindkét végükből egy mag vándorol a peteérvény közepe felé, ezeket "poláris magoknak" nevezzük.

A megmaradó magok mindkét végén sejteket képeznek, és ezeknek a sejteknek a mikropile közelében egy érett petesejtré alakulnak ki.

Az érett megagametophyte 8 magból áll, 7 különböző sejtben. Ezt más néven "embrió-zsáknak" is hívják, mivel az embrió a megtermékenyülés után belül kialakul.

Férfi gametogenezis

Pollenszemcséket vagy mikrogametofitákat termelnek és helyeznek el a virág porzószálán. Mindegyik porzónak van portja, és minden portjának négy mikrosporangiája van, amelyeket pollenzsákoknak hívnak.

Minden pollenzsákban vannak a mikrospórák, azaz a pollenszemcsék őssejtjei. Az összes őssejt meiotikus folyamaton megy keresztül, és minden őssejtből négy haploid mikrospórát állítanak elő.

A mikrospórák nőnek és éretlen pollendarakká alakulnak. Ezeknek az éretlen pollenszemcséknek van egy sejtük, amelyből a "pollencső" felbukkan, és egy generatív sejt, amely két petesejtet termel.

Mielőtt a pollen felszabadulna a portból, kifejlődik egy exin nevű protein külső védőhéja és egy másik fehérje, az intin belső védőhéja. Számos növényfaj azonosítható a pollenszemcsék belső burkolatán kialakuló mintázat alapján.

A pollenmag végső kialakulása a pollencső „csírázásával” következik be, ez csak akkor következik be, amikor a pollenszemcsék lerakódtak a virág stigmájára, amely később beporzik.

Irodalom

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK és Agarwal, A. (2017). Női és férfi gametogenezis. Klinikai reproduktív gyógyászatban és műtétben (19-45. Oldal). Springer, Cham.
2. Hilscher, W. és Hilscher, B. (1976). A férfi gametogenezis kinetikája. Andrologia, 8 (2), 105-116.
3. McCormick, S. (1991). A férfiak gametogenezisének molekuláris elemzése növényekben. Trends in Genetics, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E., & Amon, A. (2011, január). A Gamete kialakulása visszaállítja az öregedési órát az élesztőben. A Cold Spring Harbor kvantitatív biológiai szimpóziumaiban (76. kötet, 73-80. Oldal). Cold Spring Harbor laboratóriumi sajtó.
5. Van Blerkom, J., és Motta, P. (szerk.). (2012). A szaporodás ultrastruktúrája: Gametogenezis, megtermékenyítés és embriógenezis (2. kötet). Springer Tudományos és Üzleti Média.
6. Van Werven, FJ, és Amon, A. (2011). A gametogenezisbe való belépés szabályozása. A Royal Society B filozófiai tranzakciói: Biological Sciences, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA, és Yang, C. (2004). Növényi gametogenezis: megőrzés és ellentét a fejlődésben. Reprodukció, 128 (5), 483-492.