OOGENEZA: FAZY, CHARAKTERYSTYKA ZWIERZĄT I ROŚLIN - BIOLOGIA - 2026

Oogeneza lub gamety to proces rozwoju gamety żeńskiej u zwierząt i roślin kwiatowych (a „dojrzałe jajo” występuje u zwierząt a „megagametofito” w roślinach). Zdarzenie to ma miejsce, gdy osobniki płci żeńskiej osiągną dojrzałość, rozpoczynając tym samym swój cykl rozrodczy.

U kobiet oogeneza rozpoczyna się w okresie prenatalnym, kiedy oogonia namnaża się poprzez podziały mitotyczne. Wytworzona w ten sposób oogonia powiększa się, tworząc pierwotne oocyty przed narodzinami płodu, a ostatecznie u kobiet w okresie dojrzewania dojrzewają jajeczka.

Proces oogenezy u ludzi i innych zwierząt (źródło: Henry Vandyke Carter za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Rozwój pierwotnych oocytów jest regulowany przez dwa hormony przysadki: stymulujący pęcherzyk i luteinizujący, a te z kolei są regulowane przez hormon uwalniający gonadotropiny, który jest wydalany w podwzgórzu.

W większości przypadków, gdy komórka jajowa nie jest zapłodniona, jest usuwana z organizmu poprzez krwawienie z żeńskiego narządu płciowego zwierząt. To wydarzenie nazywane jest między innymi „miesiączką”, cyklem miesiączkowym lub upałem.

W roślinach kwitnących lub okrytozalążkowych, megagametofit (gameta żeńska) i mikrogametofit (gameta męska), oprócz rozwoju w tej samej roślinie, również rozwijają się w tej samej strukturze, która jest kwiatem o cechach biseksualnych.

Pręciki kwiatu produkują mikrogametofit, a owocolistki megagametofit. Jednak niektóre rośliny mają kwiaty tylko z pręcikami, a inne tylko z owocolistkami, a te gatunki są znane jako jednopienne.

U roślin gametogeneza żeńska obejmuje dwa główne procesy znane jako megasporogeneza i megagametogeneza, które mają związek odpowiednio z tworzeniem się megaspory w jądrze oraz z rozwojem megaspory w megagametofit.

Oogeneza u zwierząt

Oogeneza sama w sobie polega na wytwarzaniu zalążków i zachodzi w jajnikach samic ssaków. Część jajników jest tworzona przez pęcherzyki jajnikowe, ponieważ zawiązki zalążków są z nimi połączone, dopóki nie osiągną dojrzałości.

Kiedy młode samice ssaków osiągają dojrzałość płciową, jajniki wchodzą w fazę aktywną charakteryzującą się wzrostem i cyklicznym dojrzewaniem małych grup pęcherzyków.

Powszechną rzeczą jest to, że w każdym cyklu pojedynczy pęcherzyk pierwotny osiąga pełną dojrzałość, a oocyt jest uwalniany z jajnika do macicy. Policzono, że z 400 tysięcy oocytów, które kobieta przedstawia po urodzeniu, tylko 400 dojrzewa w okresie płodnym.

Ten proces dojrzewania od pęcherzyków pierwotnych do końca dojrzałej komórki jajowej jest znany jako „folikulogeneza” i obejmuje różne etapy podziału i różnicowania komórek pęcherzykowych przed ich przekształceniem w dojrzałą komórkę jajową.

Gametogeneza zachodzi u samic ssaków w sposób ciągły, aż do trwałego ustania cyklu miesiączkowego, czyli okresu znanego u ludzi jako „menopauza”.

Naukowcy szacują, że idealny wiek do rozmnażania się człowieka wynosi od 20 do 35 lat, ponieważ w tym okresie zalążki rozwijają się z pełną żywotnością, a prawdopodobieństwo wystąpienia anomalii chromosomalnych w zarodku wzrasta wraz ze wzrostem kobiet. starzeją się.

- Charakterystyka

- Jaja żeńskie powstają podczas rozwoju embrionalnego, nowe zawiązki jajowe nie powstają po urodzeniu.

- Dojrzała komórka jajowa jest odłączana od jajnika i trafia do macicy, gdzie jest utrzymywana do zapłodnienia przez męską gametę.

Mikrografia elektronowa komórki jajowej, żeńskiej gamety (źródło: TheBloxter446 za pośrednictwem Wikimedia Commons)

- Pod koniec każdego cyklu płodności jaja, które nie zostały zapłodnione, są wyrzucane i wydalane w wyniku krwawienia zwanego „miesiączką”.

- Wszystkie etapy oogenezy odbywają się wewnątrz jajników.

- Podczas gametogenezy żeńskiej powstają trzy ciała polarne, które nie są zdolne do życia ani płodne.

- W pierwszym procesie mejotycznym cytozol komórkowy nie jest dzielony równo, jedna z powstałych komórek pozostaje z większością objętości cytoplazmatycznej, a pozostałe są znacznie mniejsze.

- Fazy

Rozwój prenatalny

We wczesnych stadiach rozwoju zarodka żeńskiego komórki znane jako oogonia namnażają się w wyniku mitozy. Oogonia, produkt procesu mitotycznego, powiększa się, by zapoczątkować pierwotne oocyty przed urodzeniem.

Podczas rozwoju pierwotnych oocytów otaczające komórki tkanki łącznej tworzą pojedynczą warstwę płaskich komórek pęcherzykowych. Pierwotny oocyt otoczony tą warstwą komórek stanowi pęcherzyk pierwotny.

W okresie dojrzewania pierwotna oocyt powiększa się, komórki nabłonka pęcherzykowego zmieniają się w sześcienny, a później kolumnowy kształt, a ich połączenie powoduje powstanie pierwotnego pęcherzyka.

Pierwotny oocyt otoczony jest powłoką z amorficznego, bezkomórkowego materiału bogatego w glikoproteiny, znanego jako „zona pellucida”. Ma kształt siatki z wieloma „okienkami”.

Pierwotne oocyty zaczynają się dzielić przez mejozę przed narodzinami płodu. Jednak zakończenie profazy nie następuje, dopóki jednostka nie osiągnie dojrzałości płciowej.

Rozwój poporodowy

Po rozpoczęciu dojrzewania owulacja występuje każdego miesiąca. Oznacza to, że uwolnienie oocytu następuje z pęcherzyka jajnikowego do macicy.

Pierwotne oocyty, które zostały zawieszone w profazie pierwszego cyklu mejotycznego, są aktywowane w tym okresie, a wraz z dojrzewaniem pęcherzyka pierwotny oocyt kończy pierwszy podział mejotyczny, dając początek drugiemu oocytowi i pierwszemu ciału polarnemu.

W tej pierwszej mejozie podział cytoplazmatyczny jest nierównomierny, powstały wtórny oocyt otrzymuje prawie całą cytoplazmę komórki, podczas gdy ciało polarne otrzymuje bardzo mało cytoplazmy.

Podczas owulacji jądro oocytu wtórnego rozpoczyna drugi podział mejotyczny aż do metafazy, w której następuje zatrzymanie podziału komórkowego. Jeśli w tym czasie plemnik dostanie się do wtórnej komórki jajowej, drugi podział mejotyczny jest zakończony.

Po tym drugim podziale mejotycznym ponownie tworzy się komórka o wysokiej zawartości cytoplazmatycznej (zapłodniony oocyt wtórny) i inna mniejsza komórka, która reprezentuje drugie ciało polarne, co kończy się degeneracją. Dojrzewanie oocytu kończy się degeneracją dwóch ciał polarnych w wyniku podziału.

Oogeneza u roślin

U roślin kwitnących synteza megagametofitów zachodzi wewnątrz kwiatu, w strukturze zwanej jajnikiem. Jajniki znajdują się wewnątrz owocolistków, każdy owocolistek składa się z jajnika, szyjki i piętna.

Zespół owocolistków nazywany jest „gynoecium” i można je łączyć lub rozdzielać wewnątrz kwiatu, w zależności od gatunku.

W jajnikach można znaleźć jeden lub wiele zalążków. Kształt, liczba słupków oraz liczba zalążków i ich rozmieszczenie różnią się w zależności od gatunku, do tego stopnia, że ​​te cechy są wykorzystywane jako znaki taksonomiczne do klasyfikacji.

W roślinach każda zalążek jest bardzo złożoną strukturą, składa się ze stopy zwanej funiculusem, w której znajduje się cała nucela. Z kolei nucela otoczona jest jedną lub dwiema warstwami zwanymi powłokami (liczba powłok różni się w zależności od gatunku).

Powłoki spotykają się na jednym końcu, pozostawiając mały otwór zwany mikropylem. Mikropyl to przestrzeń, przez którą przechodzi łagiewka pyłkowa w celu zapłodnienia komórki jajowej.

Wewnątrz jądra zachodzi proces syntezy megagametofitów.

Megagametofit jest również nazywany workiem embrionalnym, ponieważ zarodek rozwija się w nim po zapłodnieniu.

- Charakterystyka

- Komórka jajowa lub gameta żeńska w roślinach składa się z ośmiu różnych komórek, 7 z nich tworzy worek zarodkowy, a jedna z komórek jajowych, oosfery lub samej gamet żeńskiej.

- W większości roślin jajnik zawiera kilka zalążków, które można zapłodnić podczas tego samego zapłodnienia.

- Zalążki mogą być „samozapylone”, to znaczy pyłek tego samego kwiatu, w którym znajduje się zalążek i pylniki, może zapładniać zalążki wewnątrz owocolistka.

- W komórkach jajowych znajdują się dwa polarne jądra, które łączą się, tworząc bielmo, czyli substancję, którą zarodek odżywia się w pierwszych stadiach swojego rozwoju.

- Megaspor dzieli się trzykrotnie w sposób mitotyczny, tworząc worek zarodkowy z 8 jąderkami.

- Są komórki, które znajdują się na końcach nukeli, są znane jako synergetyki i antypody.

- Fazy

W zasadzie pojedyncza samica gamet lub megasporocyt rozwija się w jądrze. W tej strukturze diploidalna komórka macierzysta megasporocytów ulega mejozie (mejozie I) i tworzy cztery komórki haploidalne, zwane megasporami.

Cztery megaspory są ułożone liniowo. Teoretycznie w tym momencie megasporogeneza jest zakończona; trzy z megasporów w końcu rozpadają się i tylko jeden przeżywa, aby dojrzeć i przekształcić się w megagametofit.

Jednak u większości roślin kwitnących rozwijający się megagametofit zaczyna żerować na jądrze i dzieli się mitotycznie (mitoza I), w wyniku czego powstają dwa nowe jądra.

Każde z dwóch nowych jąder jeszcze raz dzieli się mitotycznie (mitoza II), tworząc cztery nowe jądra. Ostatecznie powstałe cztery jądra dzielą się ponownie przez mitozę (mitoza III), tworząc osiem jąder.

Osiem jąder jest podzielonych na dwie grupy po cztery jądra, jedna znajduje się na końcu mikropylu, a druga na przeciwnym końcu. Jedno jądro z każdej z czterech grup migruje w kierunku środka megagametofitu, dając początek jądrom polarnym.

Trzy pozostałe komórki na końcu mikropilarki to synergetyki, a te na przeciwległym końcu to antypody. Synergidy będą stanowić część procesu zapłodnienia po zapyleniu kwiatu.

Cała struktura dojrzałej żeńskiej gamet nazywana jest workiem embrionalnym i jest zbudowana przez centralną komórkę dwujądrową i sześć jąder, które tworzą komórki synergistyczne i antypody.

Bibliografia

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). Gametogeneza żeńska i męska. W klinicznej medycynie reprodukcyjnej i chirurgii (str. 19-45). Springer, Cham.
2. Evans, HM i Swezy, O. (1932). Owogeneza i prawidłowy cykl pęcherzykowy u dorosłych ssaków. California and western medicine, 36 (1), 60.
3. Lindorf, H., De Parisca, L., & Rodríguez, P. (1985). Botanika Klasyfikacja, struktura i rozmnażanie.
4. Moore, KL, Persaud, TVN i Torchia, MG (2018). The Developing Human-E-Book: Clinically Oriented Embryology. Elsevier Health Sciences.
5. Raven, PH, Evert, RF i Eichhorn, SE (2005). Biologia roślin. Macmillan.
6. Wang, JH, Li, Y., Deng, SL, Liu, YX, Lian, ZX i Yu, K. (2019). Najnowsze postępy w badaniach nad mitozą podczas gametogenezy ssaków. Cells, 8 (6), 567.