MIKÄ ON GAMETOGENEESI? PROSESSI JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Gametogeneesiin on muodostumista sukusolujen tai sukusoluja eläviin organismeihin. Tämä prosessi antaa yksilöille mahdollisuuden muuttaa ja siirtää jälkeläisilleen joitain väliaikaisten signaalien "indusoimien" geenien ekspression väliaikaisista muutoksista.

Kaikki seksuaalisesti lisääntyneet henkilöt tuottavat säännöllisesti kahden tyyppisiä sukusoluja, joita kutsutaan "sukusoluiksi". Nämä solut eivät voi kehittyä suoraan kuten sienten itiöt, ts. Ne eivät aina pysty yksinään synnyttämään uutta yksilöä.

Naisten ja miesten gametogeneesin edustava kaavio (Lähde: Elversberg Wikimedia Commonsin kautta)

Molempien solutyyppien, miespuolisten sukusolujen ja naaraspuolisten sukusolujen, on fuusioitu keskenään "hedelmöityksessä" tarkoitetuissa tapauksissa. Vasta fuusion jälkeen tämän fuusion solutuotte, tsygootti, voi synnyttää uuden yksilön.

Suurten eläinten sukusolut syntetisoidaan sukurauhasista, jotka ovat tiukasti tähän toimintaan erikoistuneita elimiä. Limarauhasissa on itävä epiteeli, jonka solut ovat nimeltään "goniat", joille ne ovat nimensä velkaa. Goniat ovat morfologisesti samat molemmissa sukupuolissa. Miehillä niitä kuitenkin kutsutaan "spermatogoniaksi" ja naisilla niitä kutsutaan "oogoniaksi".

Gametogeneesi kattaa sekä spermatogeneesin että oogeneesin, ja molemmat prosessit ovat homologisia jakaen kolme perustavaa vaihetta sukusolujen muodostumiselle.

Gametogeneesille on tunnusomaista se, että se on solujakautumisprosessi, jonka kautta yksilön kromosomaalinen kuormitus vähenee puoleen, mikä on mahdollista meioottisen jakautumisen ansiosta, jossa tapahtuu kaksi peräkkäistä kromosomaalista segregaatiota.

Sukupuolisolujen tuottaminen eläimessä tai kasvissa riippuu useista tekijöistä, joista erottuu joidenkin geenien, jotka koodaavat "ohjeita", välttämätön ilmentyminen sekä solunjakautumisen tapahtumiseksi että käynnistyvien muutosten tekemiseksi. vastaava morfogeneettinen.

Miesten gametogeneesi

Miesten gametogeneesi on prosessi, jolla spermatogonia kypsyy ja erottuu siittiöiksi. Tämä on monimutkainen prosessi, jossa totipotentiaaliset kantasolut jakautuvat tuottamaan tytärisoluja, joista tulee siittiöitä.

Useimmissa elävissä asioissa, joilla on miesten gametogeneesi, tämä tapahtuu vasta tietyn kehityskauden aikana. Ihmisillä se alkaa esiintyä murrosiän aikana ja jatkuu loppuaan.

Miesten gametogeneesiä monilla eläimillä, mukaan lukien ihminen, kutsutaan "spermatogeneesiksi" ja se koostuu kolmesta vaiheesta: mitoottinen proliferaatio, mejoottinen proliferaatio ja solujen uudelleenmuodostus.

Prosessi

Spermatogeneesi alkaa mitoosilla, joka lisää spermatogonioiden määrää. Spermatogoniat ovat jatkuvassa mitoottisessa jakautumisessa olevien solujen populaatio, koska ne vastaavat kantasolujen uusimisesta siittiöiden perustamiseksi.

Siksi miesten gametogeneesin mitoottinen prosessi on ratkaiseva spermatogonian lisääntymiselle ja ylläpitämiselle.

Jotkut mitoosin aiheuttamista spermatogonioista kasvavat kooltaan primaarisiksi spermatosyyteiksi. Jokainen primaarinen spermasyytti vähentää kromosomaalista kuormitusta ensimmäisen meioottisen jaon (meioosi I) kautta, mikä johtaa kahteen sekundaariseen spermatosyyttiin.

Toissijaiset spermatoyytit siirtyvät toiseen meioottiseen jakautumiseen (meioosi II), mutta tässä ei tapahdu rajapintaa (kromosomikuormitusta ei jaeta uudelleen), joten tuloksena olevilla soluilla on sama kromosomikuormitus, eli ne ovat haploidit.

Tuloksena olevia haploideja soluja kutsutaan spermatideiksi ja kukin voi sisältää vain äidin tai isän alkuperän kromosomeja tai sekoituksen, jossa kummankin vanhemman kromosomit vaihtelevat suhteessa.

Sipermatit siirtyvät "spermiogeneesiksi" kutsuttuun prosessiin, jossa ne käyvät läpi erilaisia ​​morfologisia muutoksia, tiivistävät kromosomiaan, pidentävät flagellumia, vähentävät niiden sytoplasmisen pitoisuutta ja lopulta ne muuttuvat kypsiksi siemennesteiksi (vaikkakin kypsyminen, huipentuu, kun nämä vapautuvat naisen lisääntymiselimiin).

ominaisuudet

Huolimatta siitä, että spermatogeneesi tapahtuu jatkuvasti aikuisen eläimen lisääntymisaikana, tämän prosessin ainoana tarkoituksena on tuottaa soluja, joiden kautta sen geneettinen tieto välitetään jälkeläisille, mikä on mahdollista vain seksuaalisen lisääntymisen kautta saman lajin naisen kanssa.

Lisäksi tämä antaa lajin uroksille sekoittaa edeltäjiensä ja heidän omien geneettiset tiedot naaraspuolisten kanssa ja lisätä jälkeläisten geneettistä vaihtelua.

Tämä kyky sekoittaa geneettistä tietoa auttaa lajeja hankkimaan tärkeitä ominaisuuksia, jotka voivat auttaa niitä voittamaan muutokset tai epäsuotuisat olosuhteet ympäristössä, jossa he elävät.

Naisten gametogeneesi

Naisten gametogeneesi tai oogeneesi on ollut tutkituimpia prosesseja koko ihmiskunnan historian aikana. Eri alojen, kuten lääketieteen, biologian, talouden, sosiologian ja julkisen politiikan ym., Tutkijat ovat omistautuneet tutkimukselleen.

Englantilainen lääkäri William Harvey muotoili kuuluvan lauseen oogeneesistä, joka kuuluu seuraavasti: "kaikki elossa oleva on peräisin munasta".

Monien naispuolisten eläinten elinaikana syntyy noin 1–2 miljoonaa oosyyttiä, mutta vain 300–400 munasoluista kypsyy ja ovat "ovulatoituja". Monien eläinlajien naarailla murrosiän jälkeen kehittyy kuukaudessa yksi tai useampi oogonia, jotka muodostavat kypsät munasolut.

Prosessi

Munasarjan sukusolujen, nimeltään oogonia tai oogonia, määrä kasvaa mitoosin kautta. Jokaisella tuloksena olevalla oogonialla on sama määrä kromosomeja kuin muilla somaattisilla soluilla. Kun oogonia lopettaa lisääntymisen, ne kasvavat kooltaan ja muuttuvat primaarisiksi munasoluiksi.

Ennen kuin ensimmäinen meioottinen jakautuminen tapahtuu, primaaristen munasolujen kromosomit paritellaan niiden homologisten kromosomien kanssa, puolet peritty äidiltä ja puolet isältä.

Kuukautiskierron edustaminen. 1) kuukautiset; 2) follikkelia kypsyminen; 3) kypsä follikkelia; 4) Korpukka ja 5) Korpukkohajoavuus (Lähde: M.Komorniczak, Wikimedia Commonsin kautta)

Sitten tapahtuu ensimmäinen “pelkistys” tai kypsymisjako, eli ensimmäinen meioosi. Tämä jakautuminen johtaa kahteen soluun, joista yhdessä solussa on puolet geneettisestä materiaalista, heikolla sytoplasmisella pitoisuudella ja tunnetaan nimellä “ensimmäinen polaarinen elin”.

Ensimmäisestä meioosista johtuva toinen solu on suuri ja sytoplasmisen sisällön suhteen rikkaampi kuin polaarinen runko. Lisäksi tällä solulla on toinen puoli ensisijaisen oosyytin geneettisestä pitoisuudesta, joka sen aiheutti. Tätä toista solua kutsutaan ”sekundaariseksi oosyytiksi”.

Toisessa meioottisessa jaossa sekundaarinen munasolu ja ensimmäinen polaarinen elin jakautuvat, muodostaen vastaavasti yhden suuren "munasolun" ja kolme pientä polaarista runkoa. Munarakko kasvaa ja muuttuu antamaan kypsän munasolun.

Polaariset elimet eivät ole toiminnallisia ja lopulta hajoavat, mutta niiden muodostuminen on välttämätöntä kromosomien "ylimäärän" munasolun poistamiseksi. Epätasainen sytoplasminen jakautuminen mahdollistaa sen, että iso solu voidaan tuottaa tarpeeksi varamateriaalilla uuden yksilön kehittymiseen.

ominaisuudet

Kuten miesten gametogeneesissä, myös naisten gametogeneesillä on lopullinen päämäärä tuottaa naissukusolu. Tällä sukusolulla on kuitenkin erilaiset ominaisuudet ja toiminnot kuin uros sukusolulla.

Kuten miespuolisten sukusolujen synteesissä, myös naisten sukusolut sekoittavat vanhempien ja heitä tuottavan yksilön geneettiset tiedot tämän tiedon välittämiseksi ja lisäävät samalla jälkeläistensä geneettistä vaihtelevuutta.

Huolimatta siitä, että naisten gametogeneesissä primaarisolut synnyttävät yhden funktionaalisen munasolun (naispuolisten sukusolujen), niillä on kaikki ravintoaineet uuden ihmisen syntymiseen hedelmöityksen tapahtuessa.

On huomionarvoista, että esimerkiksi ihmisissä naisten gametogeneesi on jatkuvaa murrosiästä lähtien, mutta se on rajallinen, ts. Naispuolisen vauvan sikiössä kaikki naisen ensisijaiset munasolut muodostuvat koko elämänsä, jotka "menetetään" kuukautisten takia.

Gametogeneesi kasveissa

Vain korkeammissa kasveissa puhutaan varsinaisesta gametogeneesistä, ja prosessi kasveissa on melko samanlainen kuin eläimissä.

Suurin ero on, että kasveilla on kyky tuottaa sukusoluja myöhäisessä kehitysvaiheessa, jota ei ole aiemmin määritetty, kun taas eläimissä sukusolujen muodostuminen rajoittuu tiettyihin alueisiin, jotka on perustettu vuoden aikana. alkion kehitys.

Gamtogeneesi kukkasissa (Lähde: Pablo damiani2 Wikimedia Commonsin kautta)

Toinen tärkeä ominaisuus on, että vaikka geneettiset mutaatiot voivat vaikuttaa hyvin usein sukusolujen hedelmällisyyteen, nämä mutaatiot ovat harvoin tappavia jälkeläisille.

Korkeammissa kasveissa urospuoliset ja naaraspuoliset sukusolut ovat siitepölyjyvä ja munasolu. Sekä munasolu että siitepölyjyvä ovat istumattomia (liikkumattomia), ja niitä on kunkin vastaavan gametofyytin sisällä (jotka ovat analogisia sukurauhasille).

Naisten gametogeneesi

Kukkakasveissa munasolujen tuotantopaikat tunnetaan nimellä "megasporangia", ja ne löytyvät munasarjasta, joka sisältää yhden tai useamman munasolun. Jokainen munasolu koostuu megasporangiumista, jota kutsutaan nucelaksi, ja sitä ympäröi yksi tai useampi yhtenäinen kappale.

Integroituneet yhdistyvät toisesta päästään muodostaen mikropyylin, aukon, jonka läpi siitepölyjyvän siitepölyputki tunkeutuu. Megasporangian sisällä solu, joka tunnetaan nimellä “megasporosyytti”, toimii megasporin (ovuolin) emosoluna.

Megasporosyytti läpikäy meioosin ja muodostaa neljä haploidia megasporia. Kolme megasporista hajoaa yleensä ja mikropyylistä kauimpana oleva hengissä säilyy ja siitä tulee megagametofyytti.

Useimmissa angiospermissä kehittyvä megagametophyte tuottaa kahdeksan ydintä. Neljä ydintä menee munan toiseen päähän ja muut neljä menevät toiseen. Ydin kummastakin päädystä siirtyy kohti munaraun keskustaa, näitä kutsutaan "polaarisiksi ytimiksi".

Jäljelle jäävät ytimet molemmissa päissä muodostavat solut ja yksi näistä soluista lähellä mikropyyliä kehittyy kypsiksi munasoluiksi.

Kypsä megagametokyytti koostuu 8 ytimestä 7 eri solussa. Tätä kutsutaan myös "alkionpussiksi", koska alkio kehittyy sisällä hedelmöityksen jälkeen.

Miesten gametogeneesi

Siitepölyjyviä tai mikrogametofyyttejä tuotetaan ja sijoitetaan kukkasilmiin. Jokaisella porolla on anteri ja jokaisella ankerilla on yleensä neljä mikrosporangiaa, joita kutsutaan siitepölypusseiksi.

Kunkin siitepölypussin sisällä ovat mikrosporien, ts. Siitepölyjyvien kantasolut. Kaikki kantasolut käyvät läpi meioottisen prosessin, ja jokaisesta kantasolusta tuotetaan neljä haploidista mikrosorua.

Mikrosporut kasvavat ja kehittyvät epäkypsiksi siitepölyjyväksi. Näillä epäkypsillä siitepölyjyväillä on solu, josta "siitepölyputki" nousee, ja generatiivinen solu, joka tuottaa kaksi siittiösolua.

Ennen kuin siitepöly vapautuu ankerista, se kehittää exin-nimisen proteiinin ulkoisen suojakuoren ja toisen proteiinin, intiinin, sisäisen suojakuoren. Monia kasvilajeja voidaan tunnistaa kuvion avulla, joka kehittyy siitepölyjyvien sisäpinnalle.

Siitepölyjyvän lopullinen kehitys tapahtuu siitepölyputken "itämisen" kanssa, tämä tapahtuu vasta sen jälkeen, kun siitepölyjyvät ovat laskeutuneet myöhemmin pölyttävän kukan leimautumiseen.

Viitteet

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK ja Agarwal, A. (2017). Naisten ja miesten gametogeneesi. Kliinisessä lisääntymislääketieteessä ja kirurgiassa (s. 19-45). Springer, Cham.
2. Hilscher, W., ja Hilscher, B. (1976). Miesten gametogeneesin kinetiikka. Andrologia, 8 (2), 105 - 116.
3. McCormick, S. (1991). Miesten gametogeneesin molekyylianalyysi kasveissa. Trends in Genetiikka, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E., & Amon, A. (2011, tammikuu). Gamete-muodostuminen nollaa ikääntymiskellon hiivassa. Cold Spring Harborin kvantisitatiivisen biologian symposiumissa (osa 76, s. 73-80). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
5. Van Blerkom, J., & Motta, P. (toim.). (2012). Lisääntymisen infrastruktuuri: Gametogeneesi, hedelmöitys ja alkion kehitys (osa 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven, FJ, ja Amon, A. (2011). Gametogeneesiin liittymisen sääntely. Royal Society B: n filosofiset tapahtumat: Biological Sciences, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA, ja Yang, C. (2004). Kasvien gametogeneesi: säilyminen ja kehityksen vastakohdat. Reproduction, 128 (5), 483-492.