Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 92. Статеві залози. Гаметогенез у людини

Поміркуйте

Чому радіаційне випромінення легше уражає гамети людини, ніж її соматичні клітини?

Згадайте

Тварини

Ссавці

Розмноження

Статеві клітини

Статеві залози і статеві клітини

Статевими залозами у людини є яєчка (у чоловіків) і яєчники (у жінок). Яєчка — овальні парні статеві залози, що містяться поза черевною порожниною у шкірному мішку (мошонці). Вони належать до залоз змішаної секреції: зовнішня функція — це утворення сперматозоїдів, а внутрішня — виділення гормону тестостерону. Під час статевого дозрівання у сім’яних каналах яєчок утворюються чоловічі статеві клітини — сперматозоїди.

Яєчники — це парні статеві залози мигдалеподібної форми. У них утворюються й дозрівають жіночі статеві клітини — яйцеклітини. Також яєчники утворюють статеві гормони, такі як естрадіол і прогестерон. До черевної порожнини яєчники прикріплені кількома зв’язками. Розмір яєчника становить 3 х 2 х 1 см, а важить він близько 7 г.

Чоловічими статевими клітинами є сперматозоїди. Це рухливі клітини, які мають три відділи — головку, шийку і хвіст. У хвості містяться спеціальні білки, які забезпечують рух сперматозоїда. А в шийці зосереджені мітохондрії, що виробляють енергію, яка використовується для руху. Головка клітини містить ядро зі спадковим матеріалом і спеціальну органелу — акросому. Вона потрібна для того, щоб сперматозоїд міг подолати оболонки яйцеклітини під час запліднення: ферменти, які містяться в акросомі, цю оболонку розчиняють.

Жіночими статевими клітинами є яйцеклітини. Яйцеклітина набагато більша, ніж сперматозоїд. Вона містить поживні речовини, які забезпечують перші поділи майбутнього зародка, і не має джгутика. Спадковий матеріал яйцеклітини міститься в ядрі. Зовні її оточують спеціальні оболонки, які утворюються під час розвитку яйцеклітини в яєчнику. Вони перешкоджають проникненню в яйцеклітину більш ніж одного сперматозоїда та сприяють вкоріненню зародка в слизову оболонку матки.

Сперматогенез у людини

Сперматогенез — це процес розвитку сперматозоїдів у людини. Він відбувається в сім’яних канальцях чоловічої статевої залози — сім’янику. Процес сперматогенезу складний, він завершується в період статевої зрілості утворенням сперматозоїдів — зрілих чоловічих статевих клітин, здатних до запліднення. Повному дозріванню передує мейотичний поділ, у результаті якого в ядрі статевої клітини залишається половина хромосом (23 замість 46).

Розрізняють чотири періоди сперматогенезу: розмноження, ріст, дозрівання й формування (мал. 91.2). У період розмноження сперматогонії (первинні чоловічі статеві клітини) кілька разів діляться шляхом мітозу. У період росту утворені клітини збільшуються в розмірах, а їхні ядра проходять першу фазу (профазу першого поділу) мейозу. У результаті вони стають сперматоцитами першого порядку. У період дозрівання проходять наступні фази мейозу, й утворюються сперматоцити другого порядку (після першого поділу) і сперматиди (після другого поділу). З одного сперматоциту першого порядку утворюються спочатку два сперматоцити другого порядку, а потім чотири сперматиди. Під час періоду формування сперматиди перетворюються на зрілі чоловічі статеві клітини — сперматозоїди.

Овогенез у людини

Овогенез — це процес розвитку яйцеклітин. Процес розвитку яйцеклітин пов’язаний з ростом і розвитком первинних фолікулів, розміщених у корковому шарі яєчника. Первинний фолікул складається з незрілої яйцеклітини, оточеної шаром епітеліальних клітин і сполучною тканиною.

У першу (фолікулярну) фазу менструального циклу починається ріст одного або кількох первинних фолікулів, але стадії повного дозрівання досягає зазвичай один фолікул; інші зазнають регресу. Процес дозрівання фолікула за 28-денного менструального циклу вкладається в 14 днів (за 21-денного — у 10—11 днів).

Розрізняють такі періоди овогенезу: розмноження, росту, дозрівання і формування. У період розмноження відбувається збільшення кількості оогоніїв (первинних жіночих статевих клітин) шляхом мітотичних поділів. У період росту поділ оогоніїв припиняється, і вони утворюють ооцити першого порядку. Ооцити заглиблюються в тканини яєчника, вкриваються оболонками й утворюють фолікули. У кінці періоду росту в ооциті відбувається накопичення жовтка. Протягом періоду дозрівання відбувається два поділи мейозу, в результаті яких у ядрі статевої клітини залишається половина хромосом (23 замість 46). Після першого поділу утворюються ооцит другого порядку й перше полярне тільце, а після другого — зріла яйцеклітина і друге полярне тільце. Полярні тільця не беруть участі у процесах розмноження і руйнуються. Таким чином, на відміну від сперматогенезу, під час овогенезу з однієї вихідної клітини утворюється лише одна повноцінна зріла гамета, але вона має великий розмір і достатньо поживних речовин для перших стадій ембріонального розвитку.

Вплив різних факторів на гаметогенез

Процес утворення гамет у людини залежить від генетичних, гормональних та інших факторів. Тип гаметогенезу у людини регулюється чотирма генами, три з яких (O, T, Tif) розташовані на Х-хромосомі, а один (Rtif) — на Y-хромосомі. Ген О відповідає за овогенез, а Т — за сперматогенез. Ген Tif блокує роботу гена Т, що дозволяє працювати гену О. Те, який з цих генів буде працювати залежить від гена Rtif, локалізованого на Y-хромосомі. За наявності в клітині Y-хромосомі ген Rtif блокує ген Tif. У такій ситуації працює ген Т і організм виробляє сперматозоїди. Після початку продукування гамет тонку регуляцію цього процесу організм здійснює гормонально за допомогою ендокринної системи.

Але на гаметогенез можуть впливати й інші фактори. Вкрай негативно на цей процес впливають алкоголь, паління і вживання наркотичних речовин, а також деякі фактори середовища (радіаційне випромінення, певні хімічні речовини тощо). Ці фактори можуть порушувати процес формування сперматозоїдів, що стає причиною їх недостатньої рухливості й безпліддя. Крім того, ці фактори суттєво підвищують кількість мутацій в статевих клітинах, що також погано відбивається на їхній життєздатності й підвищує ризик народження дітей зі спадковими вадами.

Деякі інфекційні захворювання, наприклад паротит, порушують сперматогенез і призводять до безпліддя в чоловіків.

Ключова ідея

Статевими залозами людини є яєчка (у чоловіків) і яєчники (у жінок). У них відбуваються процеси утворення статевих клітин: у яєчках — сперматогенез, а в яєчниках — овогенез. На ці процеси можуть негативно впливати різні фактори, такі як паління, алкоголь, наркотичні речовини, радіаційне випромінення тощо.

Практична робота

Відмінність сперматогенезу та овогенезу у людини

1. Розгляньте схему розвитку сперматозоїдів і яйцеклітини людини.

2. Укажіть процеси, які відбуваються під час сперматогенезу й овогенезу, та представте їх у вигляді таблиці.

3. Знайдіть риси відмінності між цими процесами, та поясніть біологічне значення цих відмінностей.

4. Сформулюйте висновок.

Запитання та завдання

1. Наведіть спільні та відмінні риси сперматогенезу та овогенезу. 2. Алкоголізм може бути причиною мутацій у будь-яких клітинах організму. Але мутації, які виникають у гаметах, вважаються одними з найбільш небезпечних. Чому? 3. Складіть перелік дій, які у повсякденному житті допоможуть знизити ризик пошкодження статевих клітин в організмі людини.