Các loại phát sinh giao tử: Spermatogenesis và Oogenesis

Quá trình tạo giao tử là quá trình hình thành và biệt hóa các giao tử đơn bội (tinh trùng và ova) từ các tế bào mầm sơ cấp lưỡng bội, giao tử (spermatogonia và oogonia) có trong các cơ quan sinh dục nguyên phát gọi là tuyến sinh dục ở nam và nữ.

Gametogenesis có hai loại:

I. Phát sinh tinh trùng và

II. Sự hình thành.

I. Phát sinh tinh trùng (Hình 3.13 A và 3.14):

Định nghĩa:

Đó là sự hình thành các giao tử đơn bội, vi thể và chức năng, tinh trùng từ các tế bào sinh sản lưỡng bội, tinh trùng, hiện diện trong tinh hoàn của sinh vật nam.

Giai đoạn:

Ở động vật sinh sản theo mùa, tinh hoàn trải qua chu kỳ tinh hoàn, trong đó tinh hoàn và mô sinh tinh của chúng chỉ hoạt động trong mùa sinh sản cụ thể. Vì vậy, ở một số động vật có vú sinh sản theo mùa như dơi, rái cá và llama, tinh hoàn mở rộng, trở nên hoạt động và đi vào bìu trong mùa sinh sản trở nên nặng hơn do sự tích tụ của tinh trùng, trong khi bị giảm, không hoạt động và đi vào bụng khác. các mùa.

Nhưng ở con người, sư tử, bò, ngựa, v.v., tinh hoàn nằm vĩnh viễn trong bìu và sự sinh tinh xảy ra trong suốt cả năm. Ở nam giới, tinh hoàn đi xuống các túi bìu tương ứng trong tháng thứ bảy của sự phát triển dưới sự kích thích của FSH của adenohypophysis.

Nhưng ở một số động vật có vú như voi, echidna, cá heo, cá voi, hải cẩu v.v., tinh hoàn nằm vĩnh viễn trong bụng (trong ổ bụng) chủ yếu là do sự hiện diện của lớp mỡ (lớp mỡ dày bên dưới da). Phát sinh tinh trùng là một quá trình liên tục và được hoàn thành trong khoảng 74 ngày.

Cơ chế:

Sự phát sinh tinh trùng được chia thành hai phần:

A. Sự hình thành của tinh trùng:

Nó được chia thành ba giai đoạn:

1. Giai đoạn nhân hoặc phân bào:

Nó liên quan đến sự phân chia nhanh chóng của các tế bào mầm nguyên thủy hoặc nguyên thủy lưỡng bội, được gọi là tế bào sinh dục, hiện diện trong biểu mô tế bào của ống tinh hoàn của tinh hoàn. Những tế bào này không phân biệt và có nhân lớn và giàu chất nhiễm sắc.

Điều này tạo thành một số lượng lớn các tế bào mẹ tinh trùng lưỡng bội và tròn gọi là spermatogonia (Gr. Sperma = seed; gone = offspring). Mỗi tế bào sinh tinh có đường kính khoảng 12 giờ tối và có một nhân nổi bật. Một số tinh trùng hoạt động như các tế bào gốc (được gọi là tinh trùng loại A) và tiếp tục phân chia và thêm các tế bào mới bằng cách phân chia phân bào lặp đi lặp lại, do đó hình thành dòng tinh trùng, nhưng một số tinh trùng di chuyển vào trong và bước vào giai đoạn tăng trưởng (được gọi là tinh trùng loại B).

2. Giai đoạn tăng trưởng:

Nó được đặc trưng bởi sự sinh tinh trùng trong đó một tinh trùng lưỡng bội tăng kích thước (khoảng hai lần) bằng cách tích lũy các vật liệu dinh dưỡng (có nguồn gốc từ tế bào mầm và không được tổng hợp) trong tế bào chất và sao chép DNA, và hình thành tinh trùng nguyên sinh. Nguyên liệu dinh dưỡng có nguồn gốc từ tế bào mầm. Trong thời gian này, các tế bào sinh tinh sơ cấp tự chuẩn bị để xâm nhập vào cơ thể. Giai đoạn tăng trưởng của sự sinh tinh trùng có thời gian ngắn hơn nhiều so với giai đoạn phát sinh.

3. Giai đoạn trưởng thành hoặc Meiotic:

Nó được đặc trưng bởi meiosis. Tế bào sinh tinh sơ cấp lưỡng bội trải qua meiosis-I (phân chia giảm hoặc dị hợp) và tạo thành hai tế bào đơn bội gọi là tế bào sinh tinh thứ cấp, mỗi tế bào chứa 23 nhiễm sắc thể.

Ngay sau đó là meiosis-II (phân chia theo phương trình hoặc đồng nhất) trong mỗi tế bào sinh tinh thứ cấp để tạo thành hai tinh trùng đơn bội, mỗi loại có 23 nhiễm sắc thể. Vì vậy, mỗi tinh trùng lưỡng bội tạo ra 4 tinh trùng đơn bội. Các giai đoạn khác nhau của quá trình sinh tinh được liên kết với nhau bằng các chuỗi tế bào chất cho đến khi sinh tinh khi các giao tử trưởng thành và liên kết với nhau tách ra.

B. Phát sinh tinh trùng (Hình 3.15):

Sự biến đổi của một tinh trùng không di động, tròn và đơn bội thành một tinh trùng có chức năng và di động được gọi là sinh tinh trùng hoặc sinh tinh. Mục đích chính là tăng khả năng vận động của tinh trùng bằng cách giảm trọng lượng và phát triển cấu trúc cơ địa.

Nó liên quan đến những thay đổi sau:

1. Hạt nhân trở nên cô đặc, hẹp và nhọn về phía trước do mất các vật liệu như RNA, nucleolus và hầu hết các protein có tính axit.

2. Một phần cơ thể Golgi của tinh trùng tạo thành acrosome, trong khi phần bị mất của cơ thể Golgi được gọi là phần còn lại của Golgi.

3. Centrioles của tinh trùng tạo thành cổ của tinh trùng.

4. Ly tâm xa làm phát sinh axoneme.

5. Ti thể tạo thành một vòng xoắn ốc phía sau cổ xung quanh phần ly tâm xa và phần gần của sợi trục. Điều này được gọi là nebenkern.

6. Hầu hết tế bào chất bị mất nhưng một số tế bào chất hình thành vỏ bọc của đuôi tinh trùng.

Các tinh trùng trưởng thành thành tinh trùng trong nếp gấp sâu của tế bào chất của tế bào Sertoli (tế bào y tá) cũng cung cấp dinh dưỡng cho chúng. Tinh trùng trưởng thành được giải phóng trong lòng ống của tinh hoàn, được gọi là tinh trùng. Hai tinh hoàn của người trưởng thành trẻ tuổi khoảng 120 triệu tinh trùng mỗi ngày.

Thay đổi tinh trùng để hình thành tinh trùng trong quá trình sinh tinh.

Cấu trúc của tinh trùng

Thay đổi tinh trùng

1. Hạt nhân

2. Khu phức hợp Golgi

3. Ly tâm xa

4. Ti thể

5. Tế bào chất

Co lại và kéo dài.

Thay đổi thành acrosome.

Hình thành sợi trục của đuôi tinh trùng.

Hình thành xoắn ốc ty thể của vỏ được gọi là nebenkem.

Thường bị mất ngoại trừ một vỏ bọc mỏng gọi là manchette.

Điều khiển:

Ở nam giới, sự sinh tinh trùng chỉ bắt đầu ở tuổi dậy thì do sự tăng tiết hormon giải phóng gonadotropin (GnRH) từ vùng dưới đồi của não. GnRH kích thích adenohypophysis để tiết ra hai gonadotropin: FSH và ICSH. ICSH kích thích các tế bào tinh hoàn của Leydig tiết ra hormone sinh dục nam, được gọi là androgen, trong đó quan trọng nhất là testosterone.

Testosterone kích thích sự sinh tinh trùng đặc biệt là sự sinh tinh trùng. FSH kích thích các tế bào Sertoli của tinh hoàn tiết ra các yếu tố nhất định giúp trong quá trình sinh tinh. Nó được gọi là kiểm soát sinh lý.

Các loại:

Ở nam giới và một số lượng lớn động vật khác có cơ chế XY ở nam, có hai loại tinh trùng: 50% Gynosperms có X-Chromosome và 50'X) Androsperms có Y-Chromosome.

Ý nghĩa:

(a) Sản xuất tinh trùng đơn bội.

(b) Giao nhau có thể xảy ra trong quá trình phân bào, do đó tạo ra các biến thể.

II. Sự hình thành (Hình 3.13 B):

Định nghĩa:

Nó liên quan đến sự hình thành các giao tử cái đơn bội gọi là ova, từ tế bào trứng lưỡng bội, oogonia, của buồng trứng của sinh vật nữ. Nó bao gồm 2 quá trình sinh học: Lập trình và đóng gói di truyền.

Giai đoạn:

Thời kỳ oogenesis là khác nhau ở động vật khác nhau. Ở nữ giới, có khoảng 1.700 tế bào mầm chính trong tuyến sinh dục nữ không phân biệt được sau một tháng phát triển của thai nhi. Những sinh sản này hình thành khoảng 600.000 oogonia sau hai tháng thời kỳ mang thai và đến tháng thứ 5, buồng trứng chứa hơn 7 triệu oogonia; tuy nhiên, nhiều người trải qua quá trình atresia (thoái hóa tế bào mầm) trước khi sinh. Tại thời điểm sinh ra, có 2 triệu nang trứng chính, nhưng 50% trong số này là atretic.

Atresia tiếp tục và tại thời điểm dậy thì mỗi buồng trứng chỉ chứa 60.000-80.000 nang trứng chính. Oogenesis chỉ được hoàn thành sau khi bắt đầu dậy thì và chỉ một trong số 500 được kích thích bởi FSH để trưởng thành. Vì vậy oogenesis là một quá trình không liên tục và lãng phí.

Cơ chế:

Giống như quá trình sinh tinh, oogenesis được hình thành từ ba giai đoạn:

1. Giai đoạn nhân:

Trong một số tế bào mầm sơ cấp nhất định (kích thước lớn hơn và có nhân lớn) biểu mô tế bào mầm của buồng trứng trải qua sự phân chia nhanh chóng để tạo thành các nhóm tế bào trứng lưỡng bội, oogonia. Mỗi nhóm ban đầu là một hợp âm và được gọi là ống trứng của pfluger, sau này tạo thành một khối tròn, tổ trứng (Hình 3.13 B).

2. Giai đoạn tăng trưởng:

Giai đoạn tăng trưởng của oogenesis có thời gian rất dài hơn so với quá trình sinh tinh, ví dụ, chỉ ba ngày ở Drosophila, 6-14 ngày ở gà mái, 3 năm ở ếch và nhiều năm (12-13 tuổi) ở con người. Trong giai đoạn tăng trưởng, một oogonium của tổ trứng được chuyển thành tế bào trứng nguyên sinh lưỡng bội trong khi oogonia khác của tổ trứng tạo thành một biểu mô nang dinh dưỡng một lớp xung quanh nó.

Cấu trúc được hình thành như vậy được gọi là nang sơ cấp. Sau đó, mỗi nang trứng chính được bao quanh bởi nhiều lớp tế bào hạt hơn và thay đổi thành nang thứ cấp. Chẳng mấy chốc, nang trứng thứ cấp sẽ phát triển một khoang chứa đầy chất lỏng gọi là antrum và được gọi là nang thứ ba. Nó tiếp tục thay đổi để hình thành nang Graafian. Vì vậy, không phải tất cả oogonia phát triển hơn nữa.

Giai đoạn tăng trưởng bao gồm:

(a) Tăng kích thước tế bào trứng (2000 lần ở ếch; 43 lần ở chuột; 90.000 lần ở Drosophila, 200 lần ở gà mái và khoảng 200 lần ở con người) bởi sự hình thành và tích lũy lòng đỏ (vitellogenesis) bởi một ty thể đặc biệt đám mây nằm sát hạt nhân và được gọi là nhân lòng đỏ.

(b) Hạt nhân trở nên đầy hơi với nucleoplasm và được gọi là túi mầm.

(d) Tăng số lượng ty thể, số lượng cơ thể ER và Golgi.

(e) Hình thành các nhiễm sắc thể của cây cọ đèn ở cá, lưỡng cư, bò sát, chim, côn trùng, v.v ... để tổng hợp lòng đỏ nhanh chóng.

(f) Khuếch đại gen hoặc dự phòng gen r-RNA để tổng hợp nhanh chóng r-RNA.

3. Giai đoạn trưởng thành:

Nó được đặc trưng bởi meiosis. Trong đó, tế bào trứng nguyên sinh lưỡng bội và phát triển đầy đủ trải qua meiosis-I (phân chia giảm) để tạo thành hai tế bào đơn bội không đồng đều. Tế bào nhỏ hơn được gọi là cơ thể cực đầu tiên (Polocyte) và có lượng tế bào chất rất nhỏ. Tế bào lớn hơn được gọi là noãn bào thứ cấp và có phần lớn tế bào chất giàu dinh dưỡng. Cả hai đều là đơn bội và mỗi loại có 23 nhiễm sắc thể.

Tế bào trứng thứ cấp trải qua meiosis-II (phân chia đẳng thức) để tạo thành hai tế bào đơn bội không đồng đều. Tế bào nhỏ hơn được gọi là cơ thể cực thứ hai và có rất ít tế bào chất, trong khi tế bào lớn hơn được gọi là ootid. Nó có gần như toàn bộ tế bào chất và phân biệt thành một noãn. Trong khi đó, cơ thể cực đầu tiên có thể chia thành hai.

Vì vậy, trong oogenesis, một oogonium lưỡng bội hình thành một noãn đơn bội và hai hoặc ba cơ thể cực trong khi trong quá trình sinh tinh trùng, một tinh trùng lưỡng bội tạo thành bốn tinh trùng đơn bội. Chức năng chính của sự hình thành các cơ thể cực là mang đơn bội nhưng giữ lại toàn bộ tế bào chất trong một noãn để cung cấp thức ăn trong quá trình phát triển hợp tử để tạo thành phôi. Số lượng ova giảm đi cùng với khả năng con cái chịu đựng và nuôi nấng chúng.

Trong hầu hết các sinh vật bao gồm cả con người, sự rụng trứng xảy ra ở giai đoạn tế bào trứng thứ cấp trong đó meiosis-I đã được hoàn thành và cơ thể cực đầu tiên đã được phát hành. Meiosis-II chỉ được hoàn thành tại thời điểm nhập tinh trùng.