Typer af gametogenese: spermatogenese og oogenese

Gametogenese er processen med dannelse og differentiering af haploide gameter (sæd og æg) fra de diploide primære kimceller, gametogonia (spermatogonia og øjoner), der findes i primære kønorganer kaldet gonader (testikler hos henholdsvis mandlige og æggestokke hos hun).

Gametogenese er af to typer:

I. Spermatogenese og

II. Oogenesen.

I. Spermatogenese (Fig. 3.13 A og 3.14):

Definition:

Det er dannelsen af haploide, mikroskopiske og funktionelle hanner, spermatozoer fra de diploide reproduktive celler, spermatogonia, der er til stede i testiklerne af mandlig organisme.

Periode:

I de sæsonbaserede avlsdyr gennemgår testiklerne testikelcyklus, hvor testiklerne og deres spermatogene væv kun bliver funktionelle i den specifikke avlssæson. Så i nogle sæsonbaserede opdrættede pattedyr som flagermus, otter og llama, testikler forstørres, bliver funktionelle og falder ned i pungen i ynglesæsonen som blevet tungere på grund af akkumulering af sædceller, mens de bliver reduceret, ikke-funktionelle og opstigning i maven i andre sæsoner.

Men i menneskelig mand, løve, tyr, hest osv. Ligger testiklerne permanent i pungen, og spermatogenese forekommer hele året. I den menneskelige mand falder testikler ind i de respektive scrotal sacs i syvende udviklingsmåned under stimulering af FSH af adenohypophysis.

Men i nogle pattedyr, f.eks. Elefant, echidna, delfin, hval, segl etc. ligger testikler permanent i maven (intra-abdominal), hovedsageligt på grund af forekomst af blubber (tykt fedtlag under huden). Spermatogenese er en kontinuerlig proces og afsluttes på omkring 74 dage.

Mekanisme:

Spermatogenese er opdelt i to dele:

A. Dannelse af spermatid:

Det er opdelt i tre faser:

1. Multiplikativ eller Mitotisk fase:

Det involverer den hurtige mitotiske opdeling af diploide primære eller primordiske kimceller, kaldet gonocytter, der er til stede i germinal epitel af testes seminiferøse rør. Disse celler er udifferentierede og har stor og kromatinrig kerne.

Dette danner et stort antal diploide og afrundede sædmorceller kaldet spermatogonia (Gr. Sperma = frø; væk = afkom). Hver spermatogoniale celle er omkring 12 pm i diameter og har en fremtrædende kerne. Nogle spermatogonia virker som stamceller (kaldet type A-spermatogonia) og fortsætter med at dele og tilføre nye celler ved gentagne mitotiske opdelinger, hvilket danner spermatogisk afstamning, men nogle spermatogonia bevæger sig indad og indtræder vækstfase (kaldet Type B spermatogonia).

2. Vækstfase:

Den er karakteriseret ved spermatocytogenese, hvor en diploid spermatogonium stiger i størrelse (ca. to gange) ved akkumulering af næringsstoffer (afledt af germinale celler og ikke syntetiseret) i cytoplasma og replikation af DNA og danner diploid primær spermatocyt. Næringsstoffer er afledt af kimceller. I løbet af dette forbereder den primære spermatocyt sig selv ind i meioser. Vækstfasen af spermatogenese har en meget kortere varighed end den af oogenese.

3. Modning eller Meiotisk fase:

Det er præget af meiosier. Den diploide primære spermatocyt undergår meiosis-I (reduktions- eller heterotypisk opdeling) og danner to haploide celler kaldet sekundære spermatocytter, der hver indeholder 23 kromosomer.

Det følges straks af meiosis-II (ligestilling eller homotypisk opdeling) i hver sekundær spermatocyt til dannelse af to haploide spermatider, som hver har 23 kromosomer. Så hver diploid spermatogonium producerer 4 haploide spermatider. Forskellige stadier af spermatogenese forbindes via cytoplasmatiske tråde til spermiogenese, når modning og sammenkoblede gameter adskilles fra hinanden.

B. Spermiogenese (figur 3.15):

Omdannelsen af et ikke-motilt, afrundet og haploidt spermatid til en funktionel og motil spermatozoan kaldes spermiogenese eller spermioteliose. Hovedformålet er at øge sædmotiliteten ved at reducere vægten og udviklingen af lokomotivstrukturen.

Det indebærer følgende ændringer:

1. Nucleus bliver kondenseret, smal og anterior spidset på grund af tab af materialer som RNA'er, nucleolus og de fleste af sure proteiner.

2. En del af Golgi krop af spermatid danner akrosomet, mens den tabte del af Golgi krop hedder Golgi hvile.

3. Centrioles spermatid danner sædets hals.

4. Distal centriole giver anledning til axoneme.

5. Mitokondrier danner en spiral ring bag halsen omkring den distale centriol og den proximale del af axoneme. Dette kaldes nebenkern.

6. Det meste af cytoplasma er tabt, men nogle cytoplasma danner skede af sædets hale.

Spermatiderne modnes i spermatozoer i dybe folder af cytoplasmaet i Sertoli-cellerne (sygeplejerskeceller), som også giver næring til dem. Modne spermatozoer frigives i lumen af seminiferøse tubuli, kaldet spermiering. De to testikler af ung voksen danner omkring 120 millioner sædceller hver dag.

Ændringer i spermatid til dannelse af sæd under spermiogenese.

Struktur af spermatid

Ændringer i sædcellerne

1. Nucleus

2. Golgi kompleks

3. Distal centriole

4. Mitokondrier

5. cytoplasma

Krymper og aflange

Ændringer i acrosom.

Danner aksial filament af sædhale.

Form mitokondrie spiral af skede kaldet nebenkem.

Generelt tabt bortset fra en tynd skede kaldet manchette.

Kontrollere:

Hos mandlige mænd begynder spermatogenese kun i pubertets alder på grund af øget sekretion af gonadotropinfrigivende hormon (GnRH) fra hjernens hypotalamus. GnRH stimulerer adenohypophyse til udskillelse af to gonadotropiner: FSH og ICSH. ICSH stimulerer Leydigs celler af testikler til at udskille mandlige kønshormoner, kaldet androgener, hvoraf vigtigst er testosteron.

Testosteron stimulerer spermatogenese specielt spermiogenese. FSH stimulerer Sertoli-cellerne fra testikler til at udskille visse faktorer, som hjælper i spermatogeneseprocessen. Det kaldes fysiologisk kontrol.

typer:

Hos mænd og et stort antal andre dyr, der har XY-mekanisme hos mænd, er der to typer spermier: 50% gynospermer med X-kromosom og 50'X) Androspermer med Y-kromosom.

Betydning:

(en) Producerer haploide spermier.

(B) Krydsning kan forekomme under meiosis-I, så der produceres variationer.

II. Oogenese (figur 3.13 B):

Definition:

Det involverer dannelsen af haploide kvindelige gameter kaldet æg, fra de diploide ægmorceller, øjoner, af æggestokke af kvindelig organisme. Det involverer 2 biologiske processer: Genetisk programmering og emballering.

Periode:

Periode med oogenese er forskellig i forskellige dyr. I den menneskelige kvinde er der ca. 1.700 primære kimceller i den udifferentierede kvindelige gonad ved en måneds udvikling af fosteret. Disse spredes til at danne ca. 600.000 øjoner ved to måneder af svangerskabsperioden, og i femte måned indeholder æggestokkene over 7 millioner øjne; Men mange gennemgår atresi (degeneration af kimceller) før fødslen. Ved fødslen er der 2 millioner primære follikler, men 50% af disse er atretiske.

Atresia fortsætter, og på puberteten er der kun ovarie på 60.000-80.000 primære follikler. Oogenese afsluttes først efter pubertets begyndelse, og kun en ud af 500 stimuleres af FSH til moden. Så oogenese er en diskontinuerlig og spildende proces.

Mekanisme:

Ligesom spermatogenese er oogenese dannet af tre faser:

1. Multiplikationsfase:

I disse bestemte primære bakterieceller (større i størrelse og med store kerner) af germinært epithelium af ovarier gennemgår hurtige mitotiske opdelinger til dannelse af grupper af diploide ægmorceller, øjoner. Hver gruppe er i første omgang en akkord og kaldes ægrør af pfluger, som senere danner en afrundet masse, æggestok (figur 3.13 B).

2. Vækstfase:

Vækstfase af oogenese har meget lang varighed end spermatogenese, fx kun tre dage i Drosophila, 6-14 dage i høne, 3 år i frø og mange år (12-13 år) hos menneskehunne. Under vækstfasen omdannes et ægonium af æggesteder til diploid primær oocyte, mens andre ægger i æggebogen udgør et enkeltlagret næringsstof follikulært epitel omkring det.

Den således dannede struktur kaldes primær follikel. Senere bliver hver primære follikel omgivet af flere lag granulosale celler og ændres til sekundær follikel. Snart udvikler sekundær follikel et væskefyldt antralhule kaldet antrum, og kaldes tertiær follikel. Det ændrer sig yderligere for at danne Graafian follicle. Så ikke alle øjonerne udvikler sig yderligere.

Vækstfasen involverer:

(a) Forøgelse af oocytstørrelsen (2000 gange i frøen, 43 gange i musen, 90.000 gange i Drosophila, 200 gange i hønen og ca. 200 gange hos den menneskelige kvinde) ved dannelse og ophobning af æggeblomme (vitellogenese) ved en særlig mitokondriel sky ligger tæt på kerner og kaldes æggeblomme kernen.

(b) Nucleus bliver oppustet med nukleoplasma og kaldes germinal vesikel.

(d) Forøgelse af antallet af mitokondrier, mængden af ER og Golgi krop.

(e) Dannelse af lampebørstkromosomer i fisk, amfibier, krybdyr, fugle, insekter mv til hurtig æggesyntese.

(f) Gene-amplifikation eller redundans af r-RNA-gener til hurtig syntese af r-RNA.

3. Modning fase:

Det er præget af meiosier. Herpå undergår diploid og fuldt dyrket primær oocyt meiosis-I (reduktionsdeling) for at danne to ulige haploide celler. Den mindre celle kaldes første polære krop (Polocyte) og har meget lille mængde cytoplasma. Den større celle kaldes sekundær oocyt og har masser af næringsrige cytoplasma. Begge disse er haploider og hver har 23 kromosomer.

Sekundær oocyt gennemgår meiosis-II (ligningsdeling) for at danne to ulige haploide celler. Den mindre celle kaldes anden polar krop og har meget lidt cytoplasma, mens den større celle hedder ootid. Den har næsten hele cytoplasma og differentieres i et æg. I mellemtiden kan første polære krop dele sig i to.

Så i oogenese danner et diploidt øjonium et haploidt æg og to eller tre polære kroppe, mens der i spermatogenese dannes en diploid spermatogonium fire haploide spermier. Den primære funktion ved dannelsen af polære kroppe er at bringe haploidi, men at beholde hele cytoplasmaet i et æg, for at tilvejebringe mad under udviklingen af zygot til dannelse af et embryo. Antallet af æg reduceres med kvindens evne til at bære og bageste dem.

I de fleste af organismer, herunder menneskelig kvinde, forekommer ægløsningen i sekundært oocyt-stadium, hvor meiosis-I er blevet afsluttet, og første polære krop er blevet frigivet. Meiosis-II afsluttes kun på tidspunktet for sædgang.