Оплодотворение и его генетическое значение

Половые клетки спермии и яйцеклетки называют гаметами, а оплодотворенная яйцеклетка зиготой. Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом, а зигота диплоидный. Оплодотворение называют моноспермным, если в яйцеклетку проникает один спермий (наблюдается у млекопитающих) и полиспермным, если в яйцеклетку проникает несколько спермиев (наблюдается у молюсков, насекомых, рыб, птиц, рептилий). Процесс оплодотворения у животных можно разделить на несколько фаз. Первая фаза начинается с того, что спермий прикрепляется в любой точки поверхности яйцеклетки или проникает в нее через микрополе. Эту фазу называют фазой активизации ядра. Вторая фаза начинается после проникновения спермия в яйцеклетку. В яйцеклетку проникает только ядро и одна из центриолей спермия. Ядро спермия постепенно набухает и приобретает вид интерфазного, такое ядро называется мужским пронуклеусом. Ядро яйцеклетки, прошедшее все фазы развития и готовое к слиянию с мужским ядром, называется женским пронуклеусом. Два гаплоидных пронуклеуса сливаются и образуется зигота.

Таким образом, спермий проникая в яйцо, выполняет ряд функций:

1. Стимулирует яйцо к развитию

2. Вносит гаплоидный набор хромосом в качестве отцовского генетического вклада во вновь формирующуюся зиготу

3. Вносит в яйцо центриоль, участвующую в механизме деления

Необходимо отметить, что оплодотворение играет важную роль в эволюции и селекции животных и растений, так как при оплодотворении происходит объединение в одном организме наследственных свойств материнского и отцовского организма.

Оплодотворение яйцеклетки спермием своего вида называется избирательностью оплодотворения. Причины избирательности оплодотворения можно видимо объяснить в химическом родстве мужских и женских половых клеток одного вида. Это хорошо видно на перекрестно опыляющих растениях, так при опылении их, на рыльце попадает пыльца многих видов, а прирастает пыльца только своего вида.

У животных разных видов, в том числе и млекопитающих, наблюдается избирательность оплодотворения, которая выражается в не скрещиваемости различных видов (овца х коза).

Избирательность оплодотворения служит одним из факторов изоляции видов, играет важную роль в видовом разнообразии и имеет большое эволюционное значение. Надо отметить, что весь процесс эволюции помимо избирательности оплодотворения, шел в направлении развития различий в анатомическом и физиологическом строении организма и половых органов.

Таким образом, избирательность оплодотворения является одним из приспособительных механизмов в изоляции видов животных и растений в процессе эволюции. При оплодотворении происходит соединение двух гамет мужской и женской, но имеются животные и растения, у которых развитие зародыша происходит без слияния половых клеток. Такие типы полового размножения называются: партеногенез, гипогенез, андрогенез.

Под партеногенезом понимают развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки. Явление естественного партеногенеза свойственно низким ракообразным пчелам, известны случаи партеногенеза у птиц, в частности у индейки. Партеногенез можно вызвать искусственно, воздействуя различными факторами на яйцеклетку.

Гипогенез очень сходен с партеногенезом. В отличие от партеногенеза при гипогенезе участвуют спермии, как стимуляторы яйцеклетки. При этом оплодотворение спермиев с яйцеклеткой не наступает, и развитие зиготы осуществляется исключительно за счет женского ядра. Гипогенез наблюдается у круглых червей, живородящей рыбки, серебристого карася и у некоторых растений. Гипогенез можно вызвать искусственно, если перед оплодотворением сперму облучить лучами рентгена, обработать химическими веществами, подвергнуть действию высоких температур. Под действием этих факторов ядро мужской гаметы разрушается и теряет способность к оплодотворению, но сохраняет способность к активации яйца. Явление гипогенеза имеет большое значение для изучения наследственности, так как при этом потомство получает наследственную информацию от матери. Таким образом, при партеногенезе и гипогенезе потомство должно быть сходно с материнским организмом.

При андрогенезе развития яйца осуществляется только за счет мужских ядер и материнской цитоплазмы. Андрогенез происходит в том случаи, когда материнское ядро по каким-то причинам погибает до оплодотворения. Если в яйцеклетку попадает один сперматозоид, то развивается зародыш с гаплоидным набором хромосом и является мало жизнеспособным. Жизнеспособной зиготой является та, которая имеет диплоидный набор хромосом. Это видно, когда в яйцеклетку проникают два спермия. Они сливаются между собой, образуя организм уже с диплоидным набором хромосом, которые являются наиболее жизнеспособным. И они сходны с отцовским организмом. Андрогенез наблюдается в частности у тутового шелкопряда, где получают больше самцов, которые дают на 20-30% больше выхода шелка, чем самки.

Таким образом, половой процесс обеспечивает возможность обмена наследственной информацией между особями и наличием мейоза и оплодотворения.

Контрольные вопросы:

1.Назовите основные органоиды клетки.

2. Каковы строение и функции ядра?

3.Морфологическое строение и типы хромосом.

4. Что такое кариотип?

5. Какие стадии митоза и мейоза вы знаете?

6. Как происходит оплодотворение.

ЛЕКЦИЯ №4