HVA ER GAMETOGENESE? PROSESS OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2025

Den gametogenesis er dannelsen av kjønnsceller eller kjønn celler i levende organismer. Denne prosessen lar enkeltpersoner transformere og overføre noen av de midlertidige endringene i uttrykket til genene deres, som ble "indusert" av eksterne signaler, til avkommet.

Alle individer som har seksuell reproduksjon produserer regelmessig to typer kimceller som kalles "gameter". Disse cellene kan ikke utvikle seg direkte som spores av sopp, det vil si at de ikke alltid kan gi opphav til et nytt individ.

Representativt skjema for kvinnelig og mannlig gametogenese (Kilde: Elversberg via Wikimedia Commons)

Begge celletyper, den mannlige gameten og den kvinnelige gameten, må smelte sammen med hverandre i en hendelse kjent som "befruktning." Først etter befruktning kan celleproduktet av denne fusjonen, zygoten, gi opphav til et nytt individ.

Gametene til et stort antall dyr blir syntetisert fra gonadene, som er organer som er strengt spesialiserte i denne funksjonen. Gonadene har et spirende epitel med celler som kalles "gonias", som de skylder navnet sitt. Gonias er morfologisk de samme hos begge kjønn. Hos menn kalles disse imidlertid "spermatogonia", og hos kvinner kalles de "oogonia".

Gametogenese omfatter både spermatogenese og oogenese, og begge prosessene er homologe og deler tre grunnleggende trinn for dannelse av gameter.

Gametogenese utmerker seg ved å være en prosess med celledeling der den kromosomale belastningen til et individ reduseres med halvparten, noe som er mulig takket være meiotisk inndeling, der to påfølgende kromosomale segregeringer oppstår.

Produksjonen av kjønnsceller i et dyr eller i en plante avhenger av flere faktorer, blant dem differensialuttrykket for noen gener som koder for "instruksjonene" som er nødvendige både for at celledelingene skal skje og for at endringer skal utløses. tilsvarende morfogenetisk.

Mannlig gametogenese

Mannlig gametogenese er prosessen der spermatogonia modnes og differensierer til sæd. Dette er en kompleks prosess der totipotensielle stamceller deler seg for å produsere datterceller som blir sædceller.

I de fleste levende ting som har mannlig gametogenese, skjer dette ikke før i en viss utviklingsalder. Når det gjelder mennesker, begynner det å oppstå i puberteten og fortsetter resten av livet.

Mannlig gametogenese hos mange dyr, inkludert mann, kalles "spermatogenese" og består av tre trinn: mitotisk spredning, meiotisk spredning, og celleoppbygging.

Prosess

Spermatogenese begynner med en mitose som øker antall spermatogoni. Spermatogonia er en populasjon av celler som er i konstant mitotisk inndeling, siden de har ansvaret for å fornye stamceller til å oppstå sædceller.

Dermed er den mitotiske prosessen ved mannlig gametogenese avgjørende for spredning og vedlikehold av spermatogoni.

Noen av spermatogoniene forårsaket av mitose øker i størrelse for å bli primære spermatocytter. Hver primære spermatocytt gjennomgår en reduksjon i kromosombelastning gjennom en første meiotisk deling (meiose I), noe som resulterer i to sekundære spermatocytter.

Sekundære spermatocytter går inn i en andre meiotisk deling (meiose II), men i dette oppstår ingen grensesnitt (kromosombelastningen er ikke delt igjen), så de resulterende cellene har den samme kromosomale belastningen, det vil si at de er haploide.

De resulterende haploide celler kalles spermatider, og hver kan bare inneholde kromosomene av mors eller faderlig opprinnelse eller en blanding av varierende proporsjoner av kromosomene til begge foreldrene.

Spermatider går inn i en prosess som kalles "spermiogenese", der de gjennomgår forskjellige morfologiske forandringer, kondenserer kromosomene sine, forlenger flagellumet, reduserer deres cytoplasmatiske innhold og til slutt blir modne sædceller (selv om modning, i mange tilfeller, kulminerer mens disse frigjøres i den kvinnelige reproduktive kanalen).

Egenskaper

Til tross for at spermatogenese skjer kontinuerlig gjennom et voksent dyrs reproduktive liv, har denne prosessen det eneste formål å produsere cellene som dens genetiske informasjon vil bli overført til avkommet, noe som bare vil være mulig å gjennom seksuell reproduksjon med en kvinne av samme art.

I tillegg gjør dette at hannene på arten kan blande den genetiske informasjonen til forgjengerne og deres egne med den av hunnen for å øke den genetiske variasjonen til avkommet.

Denne evnen til å blande genetisk informasjon hjelper arter å tilegne seg viktige egenskaper som kan hjelpe dem å overvinne endringer eller ugunstige forhold i miljøet de lever i.

Kvinnelig gametogenese

Kvinnelig gametogenese eller oogenese har vært en av de mest studerte prosessene gjennom menneskehetens historie. Forskere fra forskjellige områder som medisin, biologi, økonomi, sosiologi og offentlig politikk, etc. har viet seg til studiet.

Den engelske legen William Harvey formulerte en kjent setning om oogenese som lyder: “alt som er i live kommer fra egget”.

I løpet av mange kvinnelige dyrs levetid produseres omtrent 1 til 2 millioner oocytter, men bare 300 til 400 av oocyttene modnes og er "eggløsning." Hos kvinner av mange dyrearter, etter puberteten, utvikler en eller flere oogonia hver måned, og danner modne eggløsning.

Prosess

Kjønnscellene i eggstokken, kalt oogonia eller oogonia, øker i antall gjennom mitose. Hver resulterende oogonia har samme antall kromosomer som de andre somatiske cellene. Når øyonia slutter å formere seg, vokser de i størrelse og blir primære oocytter.

Før den første meiotiske inndelingen skjer, blir kromosomene i de primære oocyttene parret med deres homologe kromosomer, halvparten arvet fra moren og halvparten fra faren.

Representasjon av menstruasjonssyklusen. 1) Menstruasjon; 2) Modning av follikkelen; 3) Moden follikkel; 4) Corpus luteum og 5) Nedbryting av corpus luteum (Kilde: M.Komorniczak, via Wikimedia Commons)

Da oppstår den første "reduksjons-" eller modningsdelingen, det vil si den første meiosen. Denne inndelingen resulterer i to celler, en celle med halvparten av arvestoffet, med dårlig cytoplasmatisk innhold og kjent som den "første polare kroppen".

Den andre cellen som er resultatet av den første meiosen er stor og mye rikere på cytoplasmatisk innhold enn den polare kroppen, i tillegg har denne cellen den andre halvparten av det genetiske innholdet i den primære oocytten som ga opphav til den. Denne andre cellen kalles en "sekundær oocytt".

I den andre meiotiske divisjonen deler den sekundære oocytten og den første polare kroppen seg, og danner henholdsvis en stor "ovotid" og tre små polare legemer. Eggstokken vokser og forvandles for å gi opphav til et modent egg.

De polare kroppene er ikke funksjonelle og ender opp med å gå i oppløsning, men deres dannelse er nødvendig for å tømme egget til "overskuddet" av kromosomer. I sin tur tillater den ujevn cytoplasmatisk inndelingen at en stor celle kan produseres med nok reservemateriale for utvikling av et nytt individ.

Egenskaper

Som mannlig gametogenese, har kvinnelig gametogenese det endelige målet å produsere den kvinnelige gameten. Imidlertid har denne gameten andre egenskaper og funksjoner enn den mannlige gameten.

Som i syntesen av mannlige gameter, blander kvinnelige gameter også den genetiske informasjonen til foreldre og individet som produserer dem for å overføre denne informasjonen, og samtidig øke den genetiske variasjonen til avkommet.

Til tross for det faktum at i kvinnelig gametogenese, de primære oocyttene gir opphav til en enkelt funksjonell egg (kvinnelig gamete), har de alt næringsstoffet som kan gi opphav til det nye individet når befruktningen inntreffer.

Det er bemerkelsesverdig at hos mennesker, for eksempel, kvinnelig gametogenese er en kontinuerlig prosess fra puberteten, men den er begrenset, det vil si i fosteret til en kvinnelig baby, alle de primære oocytter som en kvinne vil ha, dannes i hele livet, som er "tapt" med menstruasjon hver måned.

Gametogenese i planter

Bare i høyere planter snakker man om riktig gametogenese, og prosessen i planter er ganske lik den for dyr.

Hovedforskjellen er at planter har evnen til å produsere gameter i et sent utviklingsstadium, noe som ikke tidligere er forhåndsbestemt, mens dannelsen av gameter hos dyr er begrenset til spesifikke regioner som er etablert under embryonal utvikling.

Gamtogenese i blomstrende planter (Kilde: Pablo damiani2 via Wikimedia Commons)

Et annet viktig kjennetegn er at selv om kjønnets fruktbarhet ofte kan påvirkes av genetiske mutasjoner, er disse mutasjonene sjelden dødelige for avkommet.

I høyere planter er henholdsvis hann- og kvinnelige gamet pollenkorn og eggløsning. Både eggstokken og pollenkornet er stedsomme (immobile) og finnes inne i hver av de tilsvarende gametofytter (som er analoge med gonader).

Kvinnelig gametogenese

I blomstrende planter er eggløsningsproduksjonsstedene kjent som "megasporangia" og finnes i en eggstokk som inneholder en eller flere eggløsning. Hver eggløsning består av et megasporangium kalt en nucela og er omgitt av ett eller flere heltall.

Integumentene kommer sammen i den ene enden for å danne mikropylen, en åpning som pollenkornets pollenrør vil trenge gjennom. Innenfor megasporangia fungerer en celle kjent som en "megasporocytt" som morcellen til megaspore (eggløsning).

Megasporocytten gjennomgår meiose og danner fire haploide megasporer. Tre av megasporene går vanligvis i oppløsning og den lengst fra mikropylen overlever og blir megagametofytt.

I de fleste angiospermer produserer den utviklende megagametofytten åtte kjerner. Fire kjerner går til den ene enden av egget og de andre fire går til den andre. En kjerne fra hver ende vandrer mot midten av eggløsningen, disse er kjent som "polare kjerner".

De resterende kjernene i hver ende danner celler og en av disse cellene nær mikropylen vil utvikle seg til en moden eggcelle.

Den modne megagametofytten består av 8 kjerner i 7 forskjellige celler. Dette er også kjent som "embryo sac", siden embryoet utvikler seg inne etter befruktning oppstår.

Mannlig gametogenese

Pollenkorn eller mikrogametofytter produseres og legges inn i blomstrens kondensatorer. Hver stamen har en anther, og hver anther har vanligvis fire mikrosporangia, som er kjent som pollensekker.

Inne i hver pollensekk er stamcellene til mikrosporer, det vil si av pollenkorn. Alle stamceller gjennomgår en meiotisk prosess, og fire haploide mikrosporer blir produsert fra hver stamcelle.

Mikrosporer vokser og utvikler seg til et umodent pollenkorn. Disse umodne pollenkornene har en celle som "pollenrøret" oppstår fra og en generativ celle, som vil produsere to sædceller.

Før pollen frigjøres fra antheren, utvikler det et ytre beskyttende skall av et protein som kalles eksin og et indre beskyttende skall av et annet protein, intin. Mange plantearter kan identifiseres gjennom mønsteret som utvikler seg på den indre tildekningen av pollenkorn.

Den endelige utviklingen av pollenkornet skjer med "spiring" av pollenrøret, dette skjer først etter at pollenkornet er avsatt på stigmaet til blomsten som deretter vil bestøve.

referanser

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). Gametogenese av kvinner og menn. I klinisk reproduksjonsmedisin og kirurgi (s. 19-45). Springer, Cham.
2. Hilscher, W., & Hilscher, B. (1976). Kinetikk av den mannlige gametogenesen. Andrologia, 8 (2), 105-116.
3. McCormick, S. (1991). Molekylær analyse av mannlig gametogenese i planter. Trends in Genetics, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E., & Amon, A. (2011, januar). Gametformasjon tilbakestiller den aldrende klokken i gjær. I Cold Spring Harbor-symposier om kvantitativ biologi (Vol. 76, s. 73-80). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
5. Van Blerkom, J., & Motta, P. (Eds.). (2012). Reproduksjonens ultrastruktur: Gametogenese, befruktning og embryogenese (Vol. 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven, FJ, & Amon, A. (2011). Regulering av inntreden i gametogenese. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA, & Yang, C. (2004). Plante gametogenese: bevaring og kontraster i utvikling. Reproduksjon, 128 (5), 483-492.