VAD ÄR GAMETOGENESIS? PROCESS OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den gametogenes är bildandet av könsceller eller könsceller i levande organismer. Denna process gör det möjligt för individer att transformera och överföra några av de tillfälliga förändringarna i uttrycket av deras gener, som "inducerades" av externa signaler, till deras avkommor.

Alla individer som har sexuell reproduktion producerar regelbundet två slags bakterieceller som kallas "gameter". Dessa celler kan inte utvecklas direkt som svampens sporer, det vill säga de kan inte alltid ge upphov till en ny individ.

Representativt schema för kvinnlig och manlig gametogenes (Källa: Elversberg via Wikimedia Commons)

Båda typerna av celler, den manliga gameten och den kvinnliga gameten, måste smälta samman med varandra i en händelse som kallas "befruktning". Först efter befruktningen kan cellprodukten från denna fusion, zygoten, ge upphov till en ny individ.

Gamet från ett stort antal djur syntetiseras från gonaderna, som är organ som är strikt specialiserade i denna funktion. Gonaderna har ett groft epitel med celler som kallas "gonias", till vilka de är skyldiga sitt namn. Gonias är morfologiskt samma hos båda könen. Men hos män kallas dessa "spermatogonia" och hos kvinnor kallas de "oogonia".

Gametogenes omfattar både spermatogenes och oogenes och båda processerna är homologa och delar tre grundläggande steg för bildandet av gameter.

Gametogenes utmärks för att vara en process med celldelning genom vilken kromosombelastningen hos en individ reduceras med hälften, vilket är möjligt tack vare meiotisk uppdelning, där två på varandra följande kromosomala segregationer uppstår.

Produktionen av könsceller i ett djur eller i en växt beror på flera faktorer, bland vilka det differentiella uttrycket för vissa gener som kodar de "instruktioner" som är nödvändiga både för att celldelningen ska ske och för att förändringar ska utlösas. motsvarande morfogenetisk.

Manlig gametogenes

Manlig gametogenes är den process som spermatogonia mognar och differentierar till spermier. Detta är en komplex process där totipotensiella stamceller delar sig för att producera dotterceller som blir spermier.

I de flesta levande saker som har manlig gametogenes, sker detta inte förrän en viss utvecklingsålder. När det gäller människor börjar det inträffa under puberteten och fortsätter resten av livet.

Manlig gametogenes hos många djur, inklusive människa, kallas "spermatogenesis" och består av tre steg: mitotisk spridning, meiotisk spridning och cellombyggnad.

Bearbeta

Spermatogenes börjar med en mitos som ökar antalet spermatogoni. Spermatogoni är en population av celler som är i konstant mitotisk uppdelning, eftersom de ansvarar för att förnya stamcellerna för att komma från spermier.

Således är den mitotiska processen vid manlig gametogenes avgörande för spridning och underhåll av spermatogoni.

En del av spermatogoni orsakade av mitos ökar i storlek för att bli primära spermatocyter. Varje primär spermatocyt genomgår en minskning av kromosombelastning genom en första meiotisk uppdelning (meios I) vilket resulterar i två sekundära spermatocyter.

Sekundära spermatocyter går in i en andra meiotisk uppdelning (meios II), men i detta inträffar inget gränssnitt (den kromosomala belastningen delas inte upp igen) så de resulterande cellerna har samma kromosomala belastning, det vill säga de är haploida.

De resulterande haploida cellerna kallas spermatider och var och en kan endast innehålla kromosomer av moder- eller faderligt ursprung eller en blandning av varierande proportioner av kromosomerna hos båda föräldrarna.

Spermatider går in i en process som kallas "spermiogenes", där de genomgår olika morfologiska förändringar, kondenserar sina kromosomer, förlänger deras flagellum, minskar deras cytoplasmiska innehåll och slutligen blir mogna spermier (även om mognad, i många fall, kulminerar medan dessa släpps i den kvinnliga reproduktiva kanalen).

Funktioner

Trots det faktum att spermatogenes sker kontinuerligt under hela vuxna djurets reproduktionsliv, har denna process det enda syftet att producera de celler genom vilka dess genetiska information kommer att överföras till avkomman, vilket endast är möjligt att genom sexuell reproduktion med en kvinna av samma art.

Dessutom tillåter detta arterna av arten att blanda den genetiska informationen från sina föregångare och sina egna med den av kvinnan för att öka den genetiska variationen hos avkommorna.

Denna förmåga att blanda genetisk information hjälper arter att få viktiga egenskaper som kan hjälpa dem att övervinna förändringar eller ogynnsamma förhållanden i miljön där de lever.

Kvinnlig gametogenes

Kvinnlig gametogenes eller oogenes har varit en av de mest studerade processerna genom hela mänsklighetens historia. Forskare från olika områden som medicin, biologi, ekonomi, sociologi och offentlig politik etc. har ägnat sig åt sin studie.

Den engelska doktorn William Harvey formulerade en berömd fras om oogenes som lyder: ”allt som är levande kommer från ägget”.

Under många kvinnliga djur produceras ungefär 1 till 2 miljoner oocyter, men endast 300 till 400 av oocyterna mognar och är "ägglossade". Hos kvinnor av många djurarter, efter puberteten, utvecklas en eller flera oogonia varje månad och bildar mogna ägglossningar.

Bearbeta

Äggstockscellerna, kallas oogonia eller oogonia, ökar i antal genom mitos. Varje resulterande oogonia har samma antal kromosomer som de andra somatiska cellerna. När oogonia slutar multiplicera växer de i storlek och blir primära oocyter.

Innan den första meiotiska uppdelningen inträffar kopplas kromosomerna i de primära oocyterna med sina homologa kromosomer, hälften ärvda från modern och hälften från fadern.

Representation av menstruationscykeln. 1) Menstruation; 2) Mognad av follikeln; 3) Mogen follikel; 4) Corpus luteum och 5) Nedbrytning av corpus luteum (Källa: M.Komorniczak, via Wikimedia Commons)

Sedan inträffar den första "reduktions-" eller mognaddelningen, det vill säga den första meiosen. Denna uppdelning resulterar i två celler, en cell med hälften av det genetiska materialet, med dåligt cytoplasmiskt innehåll och känd som den "första polära kroppen".

Den andra cellen som härrör från den första meiosen är stor och mycket rikare på cytoplasmainnehåll än den polära kroppen, dessutom har denna cell den andra hälften av det genetiska innehållet i den primära oocyten som gav upphov till den. Denna andra cell kallas en "sekundär oocyt".

I den andra meiotiska uppdelningen delar den sekundära oocyten och den första polära kroppen sig och bildar en stor "ovotid" respektive tre små polära kroppar. Ägglossningen växer och förvandlas för att ge upphov till ett moget ägg.

De polära kropparna är inte funktionella och slutar sönderdelas, men deras bildning är nödvändig för att tömma ägget av "överskottet" av kromosomer. I sin tur tillåter den ojämna cytoplasmatiska uppdelningen att en stor cell produceras med tillräckligt med reservmaterial för utvecklingen av en ny individ.

Funktioner

Liksom manlig gametogenes har kvinnlig gametogenes det slutliga målet att producera den kvinnliga gameten. Emellertid har denna gamete olika egenskaper och funktioner än den manliga gameten.

Liksom i syntesen av manliga gameter blandar kvinnliga gameter också den genetiska informationen från föräldrarna och individen som producerar dem för att överföra nämnda information och samtidigt öka den genetiska variationen hos deras avkommor.

Trots att de primära oocyterna i kvinnlig gametogenes ger upphov till en enda funktionell ägg (kvinnlig gamete), har de allt näringsmaterial som ger upphov till den nya individen när befruktningen inträffar.

Det är anmärkningsvärt att hos människor, till exempel, kvinnlig gametogenes är en kontinuerlig process från puberteten, men den är begränsad, det vill säga i fostret till en kvinnlig könsbarn, alla de primära oocyterna som en kvinna kommer att ha bildas i alla deras liv, som är "förlorade" med menstruation varje månad.

Gametogenes i växter

Endast i högre växter talar man om korrekt gametogenes och processen i växter är ganska lik den hos djur.

Huvudskillnaden är att växter har förmågan att producera gameter i ett sent utvecklingsstadium, vilket inte tidigare har förutbestämts, medan bildningen av gameter i djur begränsas till specifika regioner som har etablerats under embryonal utveckling.

Gamtogenes i blommande växter (Källa: Pablo damiani2 via Wikimedia Commons)

Ett annat viktigt kännetecken är att även om köns fertilitet mycket ofta kan påverkas av genetiska mutationer, är dessa mutationer sällan dödliga för avkomman.

I högre växter är manliga och kvinnliga gamet pollenkorn respektive ägglossning. Både ägglossningen och pollenkornet är sittande (orörliga) och finns i var och en av deras motsvarande gametofyter (som är analoga med gonader).

Kvinnlig gametogenes

I blommande växter är produktionen av ägglossar känd som "megasporangia" och finns i en äggstock som innehåller en eller flera ägg. Varje ägglossning består av ett megasporangium som kallas en nucela och omges av ett eller flera heltal.

Integumenten samlas i ena änden för att bilda mikropilen, en öppning genom vilken pollenkornets pollenrör kommer att tränga igenom. Inom megasporangia fungerar en cell som kallas en “megasporocyt” som modercellen i megasporen (ägglossningen).

Megasporocyten genomgår meios och bildar fyra haploida megasporer. Tre av megasporerna sönderdelas vanligtvis och den längst från mikropilen överlever och blir megagametofyt.

I de flesta angiospermer producerar den utvecklande megagametofyten åtta kärnor. Fyra kärnor går till den ena änden av ägget och de andra fyra går till den andra. En kärna från varje ände migrerar mot mitten av ägglossningen, dessa är kända som "polära kärnor".

De återstående kärnorna i varje ände bildar celler och en av dessa celler nära mikropylen kommer att utvecklas till en mogen äggcell.

Den mogna megagametofyten består av 8 kärnor i 7 olika celler. Detta är också känt som "embryosäcken", eftersom embryot utvecklas inuti efter befruktningen inträffar.

Manlig gametogenes

Pollenkorn eller mikrogametofyter produceras och placeras i blomens stamens. Varje stamen har en anther och varje anther har vanligtvis fyra mikrosporangia, som är kända som pollensäckar.

Inuti varje pollensäck finns stamcellerna i mikrosporer, det vill säga av pollenkorn. Alla stamceller genomgår en meiotisk process och fyra haploida mikrosporer produceras från varje stamcell.

Mikrosporer växer och utvecklas till ett omoget pollenkorn. Dessa omogna pollenkorn har en cell från vilken "pollenröret" uppstår och en generativ cell, som kommer att producera två spermier.

Innan pollen frigörs från anter utvecklar det ett yttre skyddande skal av ett protein som kallas exin och ett inre skyddande skal av ett annat protein, intin. Många arter av växter kan identifieras genom mönstret som utvecklas på insidan av pollenkorn.

Den slutliga utvecklingen av pollenkornet sker med "groddningen" av pollenröret, detta inträffar först efter att pollenkornet har deponerats på stigmatiseringen av blomman som därefter pollineras.

referenser

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). Gametogenes av kvinnor och män I klinisk reproduktionsmedicin och kirurgi (s. 19-45). Springer, Cham.
2. Hilscher, W., & Hilscher, B. (1976). Kinetik för manlig gametogenes. Andrologia, 8 (2), 105-116.
3. McCormick, S. (1991). Molekylär analys av manlig gametogenes i växter. Trends in Genetics, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E., & Amon, A. (2011, januari). Gametbildning återställer den åldrande klockan i jäst. I Cold Spring Harbour symposier om kvantitativ biologi (vol. 76, s. 73-80). Cold Spring Harbour Laboratory Press.
5. Van Blerkom, J., & Motta, P. (Eds.). (2012). Reproduktions Ultrastruktur: Gametogenes, befruktning och embryogenes (vol. 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven, FJ, & Amon, A. (2011). Reglering av inträde i gametogenesis. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA, & Yang, C. (2004). Växt gametogenesis: bevarande och kontraster i utveckling. Reproduktion, 128 (5), 483-492.