Осеменение: виды и особенности
В биологии размножения осеменение рассматривается как важнейший этап, подготавливающий почву для слияния генетического материала. Существует два основных класса этого процесса:
- Естественное осеменение — протекает в дикой природе без вмешательства.
- Искусственное осеменение — целенаправленно применяется человеком в животноводстве и рыбоводстве для контроля популяции.
В зависимости от среды обитания живых организмов, естественное осеменение делится на два вида:
- Наружное осеменение. Характерно для водных животных (например, рыб). Яйцеклетки и сперматозоиды выделяются непосредственно в окружающую водную среду, где и происходит их случайное слияние.
- Внутреннее осеменение. Присуще обитателям суши. Сперматозоиды вводятся непосредственно в половые пути самки. Такая необходимость обусловлена суровыми факторами суши: во внешней среде отсутствуют условия для выживания и сохранения гамет.
Три фазы оплодотворения
Сам процесс оплодотворения является многоступенчатым и делится на три основные фазы: сближение, активацию и проникновение.
1. Фаза сближения (дистантное взаимодействие) Клетки распознают друг друга на расстоянии благодаря выделению особых химических веществ — гамонов. Мужские клетки выделяют андрогамоны, а женские — гиногамоны. Эти вещества выполняют две важнейшие функции: они активируют направленное движение сперматозоидов и регулируют процесс их будущего внедрения в яйцеклетку.
2. Фаза активации (контактное взаимодействие) Фаза стартует в момент непосредственного физического контакта гамет. Проникновение внутрь может осуществляться через специальное отверстие в оболочке (микропиле), что встречается у ряда животных, либо посредством акросомной реакции (у большинства видов). Механизм акросомной реакции включает:
- Растворение зоны яйцевых оболочек специальными ферментами.
- Проникновение акросомной нити вглубь структур.
- Слияние мембраны сперматозоида с мембраной яйцеклетки.
В ответ на контакт в цитоплазме яйцеклетки формируется воспринимающий бугорок. Сразу же запускается интенсивный синтез белка на уровне трансляции. Для этого клетка использует ресурсы, запасенные еще на этапе овогенеза: матричную и транспортную РНК, рибосомы и энергию. Важно отметить, что данная активация способна протекать автономно — без участия клеточных ядер гамет.
Фаза проникновения и начало онтогенеза
3. Фаза проникновения (сингамия) Внутрь цитоплазмы яйцеклетки попадает не весь сперматозоид, а только его головка (несущая генетический материал) и клеточный центр (центриоль). По количеству внедряющихся сперматозоидов выделяют моноспермию (проникает один сперматозоид, характерно для человека) и полиспермию (проникают несколько сперматозоидов, характерно для птиц и рыб).
Сама фаза проникновения включает две стадии:
- Стадия двух пронуклеусов.
Со стороны яйцеклетки резко повышается проницаемость клеточной мембраны и изменяются коллоидные свойства протоплазмы. Ее ядро превращается в женский пронуклеус. Со стороны сперматозоида происходит набухание ядра, разрыхление плотного хроматина и полное растворение ядерной оболочки. Формируется мужской пронуклеус.
- Стадия синкариона.
Оба сформированных пронуклеуса перемещаются к центру яйцеклетки, где происходит их окончательное слияние. Образуется ядро дробления — синкарион. В этот момент восстанавливается диплоидный набор хромосом, и клетка становится полноценной диплоидной зиготой.
Периодизация онтогенеза Сразу после образования синкариона стартует первый этап эмбрионального развития — дробление. В результате первого митотического деления зиготы образуются две новые клетки, которые называются бластомерами. Набор хромосом в каждом таком бластомере составляет 2n2c. Процесс оплодотворения считается полностью завершенным и строго необратимым (оплодотворенное яйцо физически не может быть оплодотворено повторно).
Запомнить три фазы оплодотворения поможет аббревиатура САП: Сближение (дистантная химия), Активация (механический контакт), Проникновение (сингамия и слияние ядер).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем разница между андрогамонами и гиногамонами?
Андрогамоны вырабатываются сперматозоидами, а гиногамоны — яйцеклетками. Встречаясь, они обеспечивают химическое взаимодействие гамет на расстоянии.
Что именно из структуры сперматозоида проникает в яйцеклетку?
В фазе проникновения (сингамии) внутрь женской половой клетки попадают только головка сперматозоида и его клеточный центр (центриоль).
Может ли яйцеклетка быть оплодотворена дважды?
Нет, процесс оплодотворения строго необратим. Как только образуется диплоидная зигота, повторное оплодотворение этого яйца становится невозможным.
Что происходит на стадии синкариона?
Мужской и женский пронуклеусы перемещаются к центру яйцеклетки и сливаются. Это приводит к восстановлению диплоидного набора хромосом и образованию зиготы.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм автономной активации яйцеклетки без участия ядер
- Процесс трансляции и синтеза белка за счет запасов овогенеза
- Изменение коллоидных свойств протоплазмы яйцеклетки
- Этапы растворения зоны яйцевых оболочек при акросомной реакции
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Осеменение и оплодотворение» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Периодизация онтогенеза»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.