Зарождение новой жизни начинается со слияния мужской и женской половых клеток, но прежде им необходимо созреть – пройти сперматогенез и овогенез. Эти процессы необходимы для выполнения главной функции всех живых существ – размножения. Нарушения на каком-либо этапе созревания приводят к трудностям с зачатием и бесплодию, а значит, к невозможности воспроизведения потомства. Сравнительная характеристика овогенеза и сперматогенеза позволяет выявить их особенности и узнать, чем они похожи, а чем различаются.
Как это происходит
Гаметогенезом называется процесс образования и созревания половых клеток. Их формирование и развитие у человека проходит в гонадах – специальных половых железах. В семенниках происходит созревание мужских половых клеток (сперматогенез), овогенез или оогенез (образование женской гаметы) – в яичниках.
Это последовательное прохождение нескольких стадий, лишь по окончании которых возможно оплодотворение и зарождение нового организма. При сравнении сперматогенеза и овогенеза заметны существенные отличия друг от друга.
Схема овогенеза и сперматогенеза отражает 3 стадии развития, характерные для мужских и женских гамет.
- Размножение.
- Рост.
- Созревание.
Различия сперматогенеза и овогенеза наблюдаются в любой из этих фаз, тем не менее, они считаются общими. Выясним, в чем сходства и отличия в развитии сперматозоидов и яйцеклеток на каждой стадии.
Размножение (деление)
Процесс размножения начинается с митоза ганоцитов – деления спермагоний (у мужчин) и овогоний (у женщин). Они являются основой для зарождения гамет.
Выработка ганоцитов закладывается в период внутриутробного развития эмбриона, но спермагонии образуются и делятся непрерывно в течение всего репродуктивного периода, а выработка овоцитов (ооцитов) у девочек заканчивается с рождением. Это является их основным отличием. Активное деление овогоний происходит на 2-5 месяце развития плода. К моменту рождения яичники девочки содержат около 350 тысяч ооцитов. На этапе размножения все половые клетки содержат по 23 пары хромосом.
Рост
Из сперматогоний и овогоний в процессе мейоза I формируются сперматоциты и ооциты 1-го порядка. И здесь их развитие до подросткового периода приостанавливается.
В процессе мейоза I уже заметны отличия между мужскими и женскими клетками.
Отличия сперматоцитов от ооцитов заметны при сравнении их размера и структуры. Женские клетки уже на этой стадии развития крупнее мужских, поскольку в них начинается накопление веществ, необходимых для полноценного развития эмбриона на конечном этапе. Сперматоцитам же – предшественникам сперматозоидов – важна большая подвижность, чтобы успеть оплодотворить яйцеклетку и доставить в нее генетический материал, поэтому лишний запас им ни к чему. Отличия наблюдаются в цитоплазме и ядре: внутриклеточный материал в овоцитах распределяется неравномерно.
В этой фазе каждый ооцит и сперматоцит диплоидны: они содержат 46 хромосом, поскольку после первого мейоза в дочерних клетках происходит удвоение хромосом.
Созревание
На третьем этапе диплоидные ооциты и сперматоциты в результате мейоза II делятся еще раз. В результате этого деления получаются гаплоидные сперматоциты и ооциты 2-го порядка, которые содержат только 23 хромосомы. Почти сразу же они делятся снова.
На этой стадии отличие сперматогенеза от овогенеза в том, что из одного сперматоцита образуется 4 сперматиды, тогда как из овоцита 2-го порядка при делении получается только одна зрелая яйцеклетка с большим запасом питательных веществ.
Еще 3 клетки, называемые полярными тельцами, после деления имеют незначительное количество цитоплазмы, поэтому неполноценны и быстро деградируют.
Эти особенности сперматогенеза и овогенеза связаны с различным предназначением мужских и женских гамет: яйцеклетке необходимы полезные вещества, ведь в ней будет зарождаться новая жизнь в случае оплодотворения. Сперматозоид же почти сразу после выполнения своей функции погибает.
Сперматиды, получившиеся в процессе деления сперматоцита 1-го порядка, имеют 23 хромосомы с различным набором. Половина из них содержит только Х-хромосому (формирующую женский генотип), другая половина – Y-хромосому (необходимую для формирования особей мужского пола). Яйцеклетка содержит только 23 Х-хромосомы.
Половина сперматозоидов содержит Х-хромосому другая половина – Y-хромосому.
В отличие от созревания сперматозоида, оогенез заканчивается на третьей стадии. По времени ее начало совпадает с началом первой менструации у девочек и продолжается ежемесячно до окончания периода менопаузы у женщин.
Формирование
В гаметогенезе мужских половых клеток присутствует еще и четвертая стадия – формирование (спермиогенез), на которой происходит ОБРАЗОВАНИЕ жгутиков у сперматидов, необходимых для передвижения, и они приобретают свойственный им вид. Также на этом этапе в головке каждой сперматиды появляется акросома – пузырек с комплексом ферментов, которые растворяют оболочку яйцеклетки для успешного ее оплодотворения. Время, за которое происходит полное развитие сперматогоний и формирование их в сперматозоиды, составляет около 75 дней.
Гормональная регуляция гаметогенеза
Заключительная стадия формирования сперматозоидов и яйцеклетки начинается в пубертатный период у подростков, когда в эндокринных железах происходят выработка и выброс в кровь половых гормонов. Под их действием замершие до этого времени в стадии роста сперматоциты и овоциты 1-го порядка вновь приступают к делению.
Гормоном, который регулирует продуцирование сперматозоидов, является тестостерон. Его дефицит сказывается на фертильной функции (способности к оплодотворению и зачатию).
Женские гормоны (эстроген, прогестерон, эстрадиол, пролактин) вырабатываются яичниками и необходимы для правильного развития яйцеклетки и для подготовки к вынашиванию плода. Недостаточная выработка гормонов приводит к бесплодию.
Поведение половых клеток после гаметогенеза
Отличия сперматогенеза от овогенеза наблюдаются вплоть до выхода созревших гамет с целью оплодотворения. После формирования сперматозоиды продвигаются в семявыводящие пути, соединяясь с секретом предстательной железы, обеспечивающей им жизнеспособность и хорошую подвижность. При каждой эякуляции у мужчины сперматозоиды готовы к оплодотворению.
Сперматозоиды готовык оплодотворению при каждой эякулиции.
Процесс выхода женской гаметы в яйцевод (овуляция) не зависит от внешних факторов. Он основан на индивидуальных внутренних циклах каждой женщины, которые повторяются каждые 25-30 дней. Паузы в этом процессе возникают в период беременности и кормления ребенка грудью.
Еще одно различие наблюдается и в количестве половых клеток, которые образуются в течение жизни. Если в норме в гонадах мужчины ежедневно производится до 25-30 млн сперматозоидов, то у женщин в яичниках созревает около 400 яйцеклеток за весь репродуктивный период. Это связано с более сложным их формированием: после каждого деления ооцитов они покрываются оболочкой с жидкостью внутри – фолликулом, из которого выходит яйцеклетка после овуляции.
Отличие овогенеза от сперматогенеза еще и в том, что число погибших сперматозоидов ежедневно компенсируется образованием новых, а овариальный резерв у женщин ограничен.
Нередко уже к 35-40 годам данный при рождении запас овогоний, способных к зачатию нового организма, заканчивается. Для женщины наступает период климакса и бесплодия.
Анализ гаметогенеза
Сравнивая развитие сперматозоидов и яйцеклетки на каждом этапе, а также влияние гормонов, можно заметить существенные различия, которых намного больше, чем сходств.
Кратко овогенез и сперматогенез можно охарактеризовать в таблице, которая позволит наглядно понять – как это происходит и чем разнятся эти факторы.
| Сравнительные характеристики | Сперматогенез | Оогенез |
| Место образования | Семенники и яички | Яичники |
| Развитие на разных стадиях: — размножение
— рост
— созревание |
Образуются сперматоциты I порядка
Происходит увеличение размеров
Образование гаплоидных сперматоцитов II порядка, из которых получается 4 сперматиды |
Образуются овоциты I порядка
Наблюдается значительный рост овоцитов
Образование гаплоидных овоцитов II порядка, из которых формируется 1 яйцеклетка и 3 полярных тельца |
| Длительность этапа размножения (деления) | Весь репродуктивный период | Несколько месяцев внутриутробного развития |
| Распределение клеточного содержимого | Равномерное | Неравномерное |
| Накопление питательных веществ | Не накапливаются | Накапливаются |
| Цикл созревания клеток | Непрерывный | 21-35 дней |
| Длительность этапа роста | Короче | Длиннее |
| Количество фаз созревания | 4 | 3 |
| Степень влияния внешних факторов: стресса, алкоголя, перегревания и т. д. | Значительно подвержены негативному влиянию | Не оказывают влияния |
| Подвижность гамет | Подвижные | Неподвижные |
| Форма гаметы | Жгутикообразная | Шарообразная или слегка вытянутая |
| Размеры созревших гамет | 52-57 мк | 135-160 мк |
В результате сравнения овогенеза и сперматогенеза можно сделать вывод, что оба процесса имеют одну общую цель – подготовить клетки женщины и мужчины к зачатию и продолжению рода. Но поскольку сперматозоиды и яйцеклетки имеют разное предназначение, то развиваются они тоже по-разному. Это связано еще и с особенностями устройства женского и мужского организма.
Гаметогенез отражается на зачатии и здоровье будущих детей. Неблагоприятные факторы в этот период могут оказать отрицательное воздействие на гаметы мужчины или женщины, что приведет к бесплодию либо рождению детей с врожденными отклонениями в здоровье.
