ООГЕНЕЗА: ФАЗИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ ЖИВОТНИ И РАСТЕНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

В овогенезата или гамети е процес на развитие на женски гамети при животни и цъфтящи растения (а "зрели яйца" се появява в животни и "megagametofito" в растения). Това събитие се случва, след като женските индивиди достигнат зрялост, като по този начин започва своя репродуктивен цикъл.

При жените оогенезата започва в пренаталния период, където оогонията се размножава чрез митотични разделения. По този начин оогонията се разширява, за да образува първичните яйцеклетки преди раждането на плода и накрая именно в пубертета при жените се развиват зрели овули.

Процес на оогенеза при хора и други животни (Източник: Хенри Вандике Картър чрез Wikimedia Commons)

Развитието на първичните яйцеклетки се регулира от два хормона на хипофизата: фоликулостимулиращ и лутеинизиращ, а те от своя страна се регулират от гонадотропин-освобождаващия хормон, който се екскретира в хипоталамуса.

В повечето случаи, когато яйцеклетката не е оплодена, тя се елиминира от тялото чрез кървене от женския генитален орган на животните. Това събитие се нарича между другото „менструация“, менструален цикъл или топлина.

При цъфтящи растения или покритосеменни растения мегагаметофитът (женската гамета) и микрогаметофитът (мъжка гамета), освен че се развиват в едно и също растение, се развиват и в същата структура, която е цвете с бисексуални характеристики.

Тичинките на едно цвете произвеждат микрогаметофита, докато мошениците произвеждат мегагаметофита. Някои растения обаче имат цветя само със тичинки, а други цветя само с килими и тези видове са известни като моноезични.

При растенията женската гаметогенеза обхваща два основни процеса, известни като мегаспорогенеза и мегагаметогенеза, които имат връзка с образуването на мегаспора в рамките на нуклеята и съответно с развитието на мегаспората да се превърне в мегагаметофит.

Оогенеза при животни

Самата оогенеза е производството на овули и се случва в яйчниците на женски бозайници. Част от яйчниците се образува от яйчниковите фоликули, тъй като примордиите на овулите се сливат с тях, докато не узреят.

Когато юношеските женски бозайници достигнат пубертета, яйчниците навлизат в активна фаза, характеризираща се с растеж и циклично съзряване на малки групи фоликули.

Общото е, че във всеки цикъл един първичен фоликул достига пълна зрялост и яйцеклетката се освобождава от яйчника до матката. Изброено е, че от 400 хиляди ооцити, които една жена представя при раждането, само 400 узряват през фертилния период.

Този процес на зреене от първичните фоликули до края на зрелата яйцеклетка е известен като "фоликулогенеза" и включва различни етапи на разделяне и диференциране за фоликуларните клетки преди трансформирането им в зряла яйцеклетка.

Гаметогенезата протича непрекъснато при женските бозайници до трайното прекратяване на менструалния цикъл, период, известен като "менопауза" при хората.

Учените изчисляват, че идеалната възраст за възпроизводство на човека е между 20 и 35 години, тъй като в този период овулите се развиват с пълна жизнеспособност и вероятността от хромозомни отклонения в ембриона се увеличава при жените остаряват.

- Характеристики

- Женските яйца се формират по време на ембрионалното развитие, новите яйцеклетки не произхождат след раждането.

- Зрелата яйцеклетка се отделя от яйчника и отива в матката, където се поддържа до оплождане от мъжка гамета.

Електронна микрография на яйцеклетката, женската гамета (Източник: TheBloxter446 чрез Wikimedia Commons)

- В края на всеки цикъл на фертилитет яйцата, които не са оплодени, се изхвърлят и изхвърлят чрез кървене, известно като „менструация“.

- Всички етапи на оогенезата се провеждат вътре в яйчниците.

- По време на женската гаметогенеза се създават три полярни тела, които не са жизнеспособни или плодородни.

- При първия мейотичен процес клетъчният цитозол не се разделя еднакво, една от получените клетки оставя по-голямата част от цитоплазмения обем, а останалите са значително по-малки.

- Фази

Пренатално развитие

По време на ранните етапи на развитие на женския ембрион клетки, известни като oogonia се размножават чрез митоза. Оогонията, продукт на митотичния процес, нараства в размер, за да произведе първичните яйцеклетки преди раждането.

По време на развитието на първични яйцеклетки околните клетки на съединителната тъкан образуват един слой от плоски фоликуларни клетки. Първичният ооцит, затворен от този слой от клетки, представлява първичен фоликул.

В пубертета първичните яйцеклетки се уголемяват, фоликуларните епителни клетки се променят до кубична и по-късно колонна форма и тяхното сливане поражда първичен фоликул.

Първичната яйцеклетка е заобиколена от покритие от аморфен, ацелуларен, богат на гликопротеин материал, известен като „zona pellucida”. Той има мрежеста форма с много „фенестрации“.

Първичните яйцеклетки започват да се разделят чрез мейоза преди раждането на плода. Завършването на профазата обаче не настъпва, докато индивидът достигне пубертета.

Постнатално развитие

След като пубертетът започне, овулацията се случва всеки месец. Това означава, че освобождаването на яйцеклетка става от фоликула на яйчника до матката.

Първичните ооцити, които са били суспендирани в профазата на първия мейотичен цикъл, се активират през този период и, тъй като фоликулът узрява, първичният ооцит завършва първото мейотично деление, за да се роди вторичен ооцит и първо полярно тяло.

При тази първа мейоза цитоплазменото деление е неравномерно, получената вторична яйцеклетка получава почти цялата цитоплазма на клетката, докато полярното тяло получава много малко цитоплазма.

По време на овулацията ядрото на вторичния ооцит започва второто мейотично деление до метафаза, при което клетъчното делене спира. Ако по това време сперматозоидът навлезе във вторичния ооцит, второто мейотично деление е завършено.

След това второ мейотично разделение отново се образува клетка с високо цитоплазмено съдържание (оплодената вторична яйцеклетка) и друга по-малка клетка, която представлява второто полярно тяло, която в крайна сметка се дегенерира. Узряването на яйцеклетката завършва с дегенерация на двете полярни тела в резултат на разделянето.

Оогенеза в растенията

При цъфтящите растения синтезът на мегагаметофити се осъществява вътре в цветето, в структура, наречена яйчник. Яйчниците се намират вътре в килимите, всеки шаран е съставен от яйчник, стил и стигма.

Наборът от килими на цвете се нарича "gynoecium" и те могат да бъдат обединени или разделени вътре в цветето, в зависимост от вида.

Вътре в яйчниците могат да бъдат открити един или няколко овула. Формата, броят на мотопедите и броя на овулите и тяхното разположение варират в зависимост от видовете, така че тези характеристики се използват като таксономични знаци за класификация.

При растенията всеки овул е много сложна структура, той е изграден от крак, наречен фуникулус, който държи цялата нуклея вътре. Нуцелата, от своя страна, е заобиколена от един или два слоя, наречени обвивки (броят на обвивките варира в зависимост от вида).

Общите части се срещат в единия край, оставяйки малък отвор, наречен микропила. Микропилът е пространството, през което преминава прашената тръба, за да оплоди яйцеклетката.

Вътре ядрата е мястото, където протича процесът на синтез на мегагаметофити.

Мегагаметофитът се нарича още ембрионален сак, тъй като ембрионът се развива вътре в него, след като настъпи оплождане.

- Характеристики

- Яйцеклетката или женската гамета в растенията се състои от осем различни клетки, 7 образуват ембрионалната торбичка и една самата яйцеклетка, оосфера или женска гамета.

- Яйчникът в повечето растения съдържа няколко овула, които могат да бъдат оплодени по време на едно и също оплождане.

- Овулите могат да бъдат „самоопрашващи се“, тоест прашецът на същото цвете, в което се намират овулът и прашниците, може да оплоди овулите вътре в карпела.

- В рамките на яйчните клетки има две полярни ядра, които се сливат, за да създадат ендосперма, което е веществото, с което ембрионът се храни през първите етапи от своето развитие.

- Мегаспората се разделя три пъти по митотичен начин, като произвежда ембрионален сак с 8 ядра.

- Има клетки, които се помещават в краищата на нуклеята, известни са като синергисти и антиподи.

- Фази

По принцип вътре една нуклея се развива една женска гамета или мегаспороцит. В рамките на тази структура диплоидната стволова клетка от мегаспороцити претърпява мейоза (мейоза I) и образува четири хаплоидни клетки, наречени мегаспори.

Четирите мегаспори са подредени по линеен начин. На теория към този момент мегаспорогенезата е завършена; три от мегаспорите в крайна сметка се разпадат и само една оцелява, за да узрее и се трансформира в мегагаметофита.

Въпреки това, при повечето цъфтящи растения, развиващият се мегагаметофит започва да се храни с нуклеята и се разделя митотично (митоза I), което води до две нови ядра.

Всяко от двете нови ядра се разделя митотично още веднъж (митоза II), за да се получат четири нови ядра. В крайна сметка получените четири ядра се разделят отново чрез митоза (митоза III), образувайки осем ядра.

Осемте ядра са разделени на две групи от четири ядра, едното е разположено в края на микропила, а другото е разположено в противоположния край. По едно ядро ​​от всяка група от четирите мигрира към центъра на мегагаметофита, пораждайки полярните ядра.

Трите останали клетки в края на микрокрилата са синергисти, а тези в противоположния край са антиподите. Синергидите ще бъдат част от процеса на торене, след като цветето се опраши.

Цялата структура на зрелата женска гамета се нарича ембрионален сак и е изградена от централната бинуклеатна клетка и шестте ядра, които изграждат синергичните и антиподните клетки.

Препратки

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). Женска и мъжка гаметогенеза. В клиничната репродуктивна медицина и хирургия (стр. 19-45). Springer, Cham.
2. Evans, HM, & Swezy, O. (1932). Овогенезата и нормалният фоликуларен цикъл при възрастни бозайници. Калифорния и западната медицина, 36 (1), 60.
3. Lindorf, H., De Parisca, L., & Rodríguez, P. (1985). Класификация, структура и възпроизвеждане на ботаника
4. Moore, KL, Persaud, TVN, & Torchia, MG (2018). Развиващата се човешка електронна книга: Клинично ориентирана ембриология. Elsevier Health Sciences.
5. Raven, PH, Evert, RF, и Eichhorn, SE (2005). Биология на растенията. Macmillan.
6. Wang, JH, Li, Y., Deng, SL, Liu, YX, Lian, ZX, & Yu, K. (2019). Последни постижения в изследванията на митозата по време на гаметогенезата на бозайниците. Клетки, 8 (6), 567.