Лекція 11. Розмноження та розвиток людини

Статеве розмноження у людини пов'язане з утворенням та злиттям статевих клітин: жіночої та чоловічої яйцеклітини. сперматозоїда. Після злиття гаплоїдних клітин утворюється диплоїдна зигота, з якої розвивається новий організм. Статеві клітини утворюються в гонадах - статевих залозах. Статеві залози у чоловіків представлені парними сім'яниками (яєчками) та підрядними залозами — передміхурової залозою, насіннєвими бульбашками, купферовою залозою (рис. 249).

Мал. 247. Будова сім'яника:
1 - оболонка сім'яника; 2 - часточка яєчка; 3 - звивисті канальці; 4 - сім'явивідна протока.

Насінники - Округлі утворення діаметром 4-6 см. Розташовані поза черевною порожниною, в мошонці, де температура на 2-3˚С нижче, що необхідно для нормального сперматогенезу. Насінники вкриті щільною оболонкою, на задній частині потовщення - середостіння, від якого відходять перегородки, що ділять насінник на часточки (рис. 247). У кожному насіннику близько 1000 насіннєвих канальців, у зачатковому епітелії яких утворюються сперматозоїди. Є й ендокринні, лейдигові клітини, які утворюють гормони. За харчування гамет, що розвиваються, відповідають клітини Сертолі. Сперматиди зазнають фази диференціації з того боку клітини Сертолі, яка звернена у просвіт канальця і ​​стають сперматозоїдами. Процес утворення кожного сперматозоїда становить близько 70 днів (рис. 248).

Мал. 248. Сперматогенез:
1 - клітина Сертолі; 2 - ядро ​​клітини Сертолі; 3 - сперматогонії; 4 - сперматоцити 1-го порядку; 5 - сперматоцити 2-го порядку; 6 - сперматиди в період формування; 7 - лейдігові клітини.

Довжина сперматозоїда близько 60 мкм.Розрізняють головку, в якій знаходиться ядро ​​та акросома, шийку, що містить центріолі, проміжний відділ з мітохондріями, джгутик для пересування (рис. 249). В акросомі містяться ферменти, що руйнують оболонки яйцеклітини. Для запліднення потрібна певна кількість сперматозоїдів. Сперматозоїди по системі канальців транспортуються в сім'явивідну протоку, де змішуються з насіннєвою рідиною, що виробляється передміхурової залозою і насіннєвими бульбашками.

Мал. 249. Чоловічий таз:
1 - насіннєва бульбашка; 2 - передміхурова залоза; 3 - пряма кишка; 4 - анальний отвір; 5 - купферова заліза; 6 - мошонка; 7 - головка статевого члена; 8 - яєчко (насінник); 9 - придаток сім'яника; 10 статевий член; 11 - сечівник; 12 - сім'явивідну протоку; 13 - лобкова кістка; 14 - сечовий міхур.

Лейдігові клітини виробляють гормони, що впливають на розвиток вторинних статевих ознак, статева поведінка.

Жіноча статева система

Жіноча статева система складається з парних яєчників, фалопієвих труб, матки, піхви та зовнішніх статевих органів (рис. 250). Яєчники – парні утворення 3,5х2 см, розташовані в порожнині тазу. Складаються із зовнішнього кіркового та внутрішнього мозкового шару. У них утворюються яйцеклітини та гормони.

Мал. 250. Жіночий таз:
1 - яєчник; 2 - яйцевід (маткова труба); 3 - матка; 4 - сечовий міхур; 5 - лобкова кістка; 6 - лобок; 7 - сечівник; 8 - клітор; 9 - мала сором'язлива губа; 10 - велика сором'язлива губа; 11 - піхву; 12 - м'язи промежини; 13 - пряма кишка; 14 - шийка матки.

Менструальний цикл

Під дією фолікулостимулюючого гормону аденогіпофіза один із фолікулів починає розвиватися та виділяти естроген.Естроген пригнічує виділення ФСГ аденогіпофіз. Зрілий фолікул, званий граафовим бульбашкою, досягає 1 см в діаметрі, лопається і овоцит 2-го порядку потрапляє у фалопієву трубу (рис. 251). Запліднення яйцеклітини можливе лише перші 24 години після овуляції.

Мал. 251. Розвиток яйцеклітини та початкові стадії розвитку ембріона:
1 - яєчник з фолікулом, що розвивається, 2 - овуляція, 3 - воронка маткової труби, 4 - запліднення, 5 - зигота, 6 - два бластомери, 7 - бластоциста, 8 - трофобласт, 9 - ембріобласт, 10 - шийка матки.

Якщо запліднення відбулося, то із зиготи розвивається бластоциста, яка через вісім днів після овуляції занурюється у слизову оболонку матки та клітини трофобласту секретують хоріонічний гонадотропін, який підтримує та посилює роботу жовтого тіла. Клітини фолікула, що лопнув, перетворюються на жовте тіло, яке виробляє прогестерон і трохи естрогену, які пригнічують синтез ФСГ і ЛГ аденогіпофізом і підтримують слизову матки.

Мал. 252. Секреція статевих гормонів фолікулом та жовтим тілом; товщина ендометрію протягом менструального циклу.

Якщо запліднення не відбулося, то через 14 днів жовте тіло руйнується, знову виділяються ФСГ та ЛГ та відкидається слизова оболонка матки (рис. 252). Починаються місячні, починається новий 28-денний цикл, що складається із менструальної фази (1-5 дні), проліферативної фази (6-14 дні), секреторної фази, яка починається після овуляції (15-28 дні).

Клітини трофобласта утворюють зовнішню оболонку. хоріон. В ембріобласті з'являються дві порожнини – амніон та жовтковий мішок (рис. 253). Амніон (водна оболонка) оточує зародок, що розвивається, захищаючи його від механічних пошкоджень.Жовтковий мішок не містить поживних речовин, рудиментарний орган. Із задньої кишки розвивається алантоїс, він приходить у зіткнення з хоріоном, утворюється хоріоалантоїс, з якого сформується плацента.

Мал. 253. Розвиток зародкових оболонок:
1 - ектодерма зародка; 2 - амніотична порожнина; 3 - жовтковий мішок; 4 - ворсинки хоріону; 5 - алантоїс.

Плаценту із зародком пов'язує пуповина, в якій проходить одна пупкова вена, що несе артеріальну кров до ембріона і дві пупкові артерії, що несуть венозну кров до плаценти. Кров матері та плоду не поєднується. Через плацентарний бар'єр проходять багато речовин: вода, кисень, вуглекислий газ, глюкоза, амінокислоти, прості білки, вітаміни, гормони, антитіла, солі, ліпіди. Але проходять і віруси, токсини, бактерії, ліки.

Зародок під час свого розвитку вкрай чутливий до лікарських препаратів, алкоголю, нікотину, інфекційних захворювань матері, надлишку гормонів в організмі матері. Всі ці фактори можуть призвести до різних порушень в обміні речовин ембріона, до різних каліцтв і аномалій.

На момент народження під дією окситоцину нейрогіпофіза відбувається скорочення матки, і дитина по родових шляхах виштовхується назовні. У цей час відбувається розрив амніотичного мішка, відходять навколоплідні води. З'являється самостійне дихання, пуповина перев'язується та перерізається.

Автор: Піменов Анатолій Валентинович.
(Вчитель біології МОУ "Фізико-технічний ліцей №1", м. Саратов)

Статеве розмноження

Статевий процес. Статеве розмноження відрізняється наявністю статевого процесу, який забезпечує обмін спадковою інформацією та створює умови для виникнення спадкової мінливості.У ньому, як правило, беруть участь дві особини - жіноча та чоловіча, які утворюють гаплоїдні жіночі та чоловічі статеві клітини - гамети. Через війну запліднення, т.к. е. злиття жіночої та чоловічої гамет, утворюється диплоїдна зигота з новою комбінацією спадкових ознак, яка і стає родоначальницею нового організму.

Статеве розмноження проти безстатевим забезпечує поява спадково більш різноманітного потомства. Формами статевого процесу є кон'югація та копуляція.

Кон'югація - своєрідна форма статевого процесу, при якій запліднення відбувається шляхом взаємного обміну мігруючими ядрами, що переміщаються з однієї клітини в іншу по цитоплазматичному містку, що утворюється двома особинами. При кон'югації зазвичай немає збільшення кількості особин, але відбувається обмін генетичним матеріалом між клітинами, що забезпечує перекомбінацію спадкових властивостей. Кон'югація типова для найпростіших вій (наприклад, інфузорій), деяких водоростей (спірогіри).

Копуляція (гаметогамія) - Форма статевого процесу, при якій дві клітини, що розрізняються по підлозі - гамети - зливаються і утворюють зиготу. При цьому ядра гамет утворюють одне ядро ​​зиготи.

Розрізняють такі основні форми гаметогамії: ізогамія, анізогамія та оогамія.

При ізогамії утворюються рухливі, морфологічно однакові гамети, проте фізіологічно вони різняться на «чоловічу» та «жіночу». Ізогамія зустрічається у багатьох водоростей.

При анізогамії (гетерогамії) формуються рухливі, що відрізняються морфологічно та фізіологічно гамети. Такий тип статевого Процес характерний для багатьох водоростей.

У випадку оогамії гамети сильно відрізняються одна від одної. Жіноча гамета - велика нерухома яйцеклітина, містить великий запас поживних речовин. Чоловічі гамети сперматозоїди - дрібні, найчастіше рухливі клітини, які переміщаються за допомогою одного або декількох джгутиків. У насіннєвих рослин чоловічі гамети спермії - не мають джгутиків і доставляються до яйцеклітини за допомогою пилкової трубки. Оогамія характерна для тварин, вищих рослин та багатьох грибів.

Гаметогенез. Процес освіти та розвитку гамет називається гаметогенез. У багатоклітинних водоростей, багатьох грибів та вищих спорових рослин формування гамет відбувається у спеціальних органах статевого розмноження – гаметангіях. У вищих спорових рослин жіночі гаметангії називаються архегоніями, чоловічі - антеридіями. У тварин гаметогенез протікає у спеціальних статевих залозах-гонадах. Однак, наприклад, у губок та кишковопорожнинних статеві залози відсутні і гамети виникають з різних соматичних клітин.

Сперматозоїди та яйцеклітини зазвичай формуються відповідно особами чоловічої та жіночої статі. Біологічні види, у яких всі організми діляться в залежності від вироблених ними клітин на самців і самок, називаються окремо.порожнистими. Зустрічаються види, у яких той самий організм може утворювати як чоловічі, і жіночі статеві клітини. Такі організми називаються гермафродитами (у грецькій міфології гермафродит - дитина Гермеса і Афродити - обох статей істота, що несе в собі і жіноче, і чоловіче початок). Гермафродитизм спостерігаються у багатьох безхребетних тварин (молюсків, плоских та кільчастих черв'яків), а також у круглоротих (міксини) та риб (морський окунь).В цьому випадку організми, як правило, мають ряд пристроїв, що перешкоджають самозапліднення. У деяких молюсків статева залоза продукує поперемінно чоловічі та жіночі статеві клітини. Це залежить від умов існування особи та її віку.

Більшість нижчих тварин гамети виробляються протягом усього життя, у вищих — лише період статевої активності, з статевого дозрівання до згасання діяльності залоз у старості.

Статеві клітини у своєму розвитку зазнають ряду складних перетворень. Процес формування чоловічих статевих клітин називається сперматогенез, жіночих - оогенез.

Сперматогенез та будова чоловічих гамет у вищих тварин. Сперматогенез відбувається у чоловічих статевих залозах - насінниках. Насінник вищих тварин складається з насіннєвих канальців. У кожному канальці можна знайти окремі зони, у яких клітини розташовані концентричними колами. У кожній зоні клітини перебувають у відповідних стадіях розвитку. Сперматогенез складається з чотирьох періодів: розмноження, зростання, дозрівання та формування (рис. 2.1).

По периферії насіннєвого канальця розташовується зона розмноження. Клітини цієї зони називаються сперматогонія. Вони посилено діляться мітозом, завдяки чому збільшується їх кількість і сам насінник. Період інтенсивного поділу сперма-то гоніїв називається періодом розмноження.

Рис. 2.1. Сперматогенез у насіннєвому канальці: а-зріз через каналець; 6 —ділянку канальця при більшому збільшенні; I — сперіагонії; 2 - ділиться сперматацит першого порядку; 3 - сперматоцит другого порядку; 4 — ділиться сперматоцит другого порядку; 5 - сперматиди; 6 — сперматозоїд.

Після настання статевої зрілості деякі сперматогенії переміщуються в наступну зону - зону зростання, розташовану ближче до просвіту канальця. Тут клітини збільшуються в розмірах за рахунок зростання кількості цитоплазми і перетворюються на сперматоцити першого порядку (період зростання).

Третій період розвитку чоловічих гамет називається періодом дозрівання. У це час сперматоцити першого порядку діляться мейоз. Після першого поділу утворюється два сперматоцита другого порядку, а після другого - чотири сперматид, мають овальну форму та значно менші розміри. Сперматиди переміщуються в зону, найближчу до просвіту канальця (Зона формування). Тут сперматиди змінюють свою форму і перетворюються на зрілі сперматозоїди, які потім виносяться з сім'яників по сім'яносних шляхах.

У насінниках формується величезна кількість сперматозоїдів. При кожному статевому акті в людини назовні виноситься близько 200 млн. сперматозоїдів.

Форма чоловічих гамет у різних видів тварин різна. Найбільш типові для вищих тварин сперматозоїди, що мають голівку, шийку та довгий хвіст, що служить для активного пересування. Саме таку будову мають сперматозоїди людини. Ширина їхньої овальної головки 1,5-2 мкм, довжина хвоста - близько 60 мкм. Головка містить ядро ​​та незначну кількість цитоплазми з органелами. На передньому кінці головки розташована акросома, являє собою видозмінений апарат Гольджі. У ній містяться ферменти, які розчиняють оболонку яйцеклітини при заплідненні. У шийці знаходяться центріолі та мітохондрія.

Сперматозоїди немає запасів поживних речовин і зазвичай швидко гинуть.Однак у деяких тварин, наприклад у бджіл, вони мають велику життєздатність і зберігаються живими протягом декількох років, перебуваючи в спеціальному органі самки — сім'яприймачі.

Оогенез н будова яйцеклітин у вищих тварин. Оогенез відбувається в особливих залозах. яєчниках і включає три періоди: розмноження, зростання і дозрівання. Період формування тут відсутня.

У період розмноження інтенсивно діляться попередники статевих клітин. оогонії. У ссавців цей період закінчується ще до народження. На цей час формується близько 30 тис. оогоніїв, які зберігаються довгі роки без зміни. З настанням статевої зрілості окремі оогонія періодично вступають у період зростання. Клітини збільшуються, у них накопичується жовток – утворюються ооцити першого ладу. Кожен ооцит оточується дрібними фолікулярними клітинами, що забезпечують його харчування. Потім утворюється зрілий ооцит (Граафів бульбашка), що підходить до поверхні яєчника. Стінка його розривається, і ооцит першого порядку потрапляє в черевну порожнину і далі в маткову трубу. Ооцити першого порядку вступають у період дозрівання - вони діляться, але на відміну від аналогічного процесу при сперматогенезі тут утворюються клітини, не рівні за розмірами: при першому розподілі дозрівання оражується один ооцит другого порядку і маленьке перше направне тільце, при другому розподілі - зріла яйцеклітина і друге направне тільце. Такий нерівномірний розподіл цитоплазми забезпечує яйцеклітині отримання значної кількості поживних речовин, які потім використовуються для розвитку зародка (рис. 2.2).

Зріла яйцеклітина, як і сперматозоїд, містить половину число хромосом, оскільки в період дозрівання ооцити першого порядку зазнають мейоз. Яйцеклітини найчастіше мають сферичну форму (рис. 2.3). Вони зазвичай значно більші за соматичні клітини. Яйцеклітина людини, наприклад, має діаметрі 150—200 мкм. Особливо великих розмірів досягають яйцеклітини тварин, ембріональний розвиток яких відбувається поза тілом матері (яйця птахів, рептилій, амфібій та риб).

Рис. 2.2. Схема сперматогенезу (а) та оогенезу (б).

Рис. 2.3. Будова яйцеклітини ссавця: I — цитоплазма; 2 — ядро; 3 - оболонка; 4 - фолікулярні клітини.

У яйцеклітинах міститься ряд речовин, необхідні формування зародка. Насамперед це поживний матеріал — жовток. Залежно кількості жовтка і характеру його розподілу розрізняють кілька типів яйцеклітин.

Яйцеклітини вкриті оболонками. За походженням оболонки ділять на первинні, вторинні та третинні. Первинна оболонка яйцеклітини є похідною цитоплазми і називається жовтковою оболонкою. Її наявність притаманно яйцеклітин всіх тварин. Вторинні оболонки утворюються за рахунок діяльності клітин, що живлять яйцеклітину. Вторинна оболонка характерна, наприклад, для членистоногих (хітинова оболонка). Третинні оболонки виникають внаслідок діяльності залоз статевих шляхів. До третинних відносяться шкаралупова, підскорлупова і білкова оболонки яєць птахів і плазунів, драглиста оболонка яйцеклітин земноводних.

Оболонки виконують захисні функції, забезпечують обмін речовин із довкіллям, а й у плацентарних служать запровадження зародка в стінку матки.

Осіменіння та запліднення. Процес, що зумовлює зустріч чоловічих та жіночих статевих клітин у тварин, називається запліднення. Розрізняють зовнішнє та внутрішнє запліднення.

При зовнішньому заплідненні, Характерному для більшості водних тварин, сперматозоїди та яйцеклітини виділяються у воду, де і відбувається їх злиття.

Внутрішнє запліднення Характерно для мешканців суші, де відсутні умови для збереження і зустрічі гамет у зовнішньому середовищі. ссавців), а також черв'яків, павуків та комах.

При досягненні сперматозоїдами яйцеклітин відбувається процес запліднення. Здійснюється він таким чином. При контакті з яйцеклітиною акросома сперматозоє Зливається з мембраною яйцеклітини. У цьому місці з цитоплазми утворюється горбочок, що сприймає ядро, центріолі і мітохондрії.

Проникнення сперматозоїда в яйцеклітину викликає відшаровування від яйцеклітини оболонки запліднення. Між нею та поверхнею яйцеклітини виникає простір, заповнений рідиною.Утворення оболонки запліднення перешкоджає проникненню інших сперматозоїдів до яйцеклітини.

Яйцеклітини, що проникли в цитоплазму, ядро ​​сперматозоїда набухає, досягає величини ядра яйцеклітини. Ядра зближуються та зливаються. Цей момент і є власне запліднення. У результаті двох гамет утворюється одна диплоїдна зигота, т.е. е. відновлюється диплоїдний набір хромосом.

При заплідненні в яйцеклітину зазвичай проникає один сперматозоїд. Однак у комах, риб, птахів та інших тварин до яйцеклітини може проникати кілька сперматозоїдів. Це явище отримало назву поліспермії. При цьому з ядром яйцеклітини зливається ядро ​​лише одного сперматозоїда. Ядра інших сперматозоїдів руйнуються. Проте для запліднення потрібна участь багатьох сперматозоїдів, оскільки вони виділяють ферменти, що забезпечують їхнє проникнення в яйцеклітину. Якщо ферментів недостатньо, запліднення не настає.

Джерело : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лісов "Посібник з біології для вступників до ВНЗ"