Сперматогенез и овогенез: отличие, сравнительная характеристика

Выделение мужских и женских репродуктивных клеток называют сперматогенезом и овогенезом соответственно. Процессы, определяющие способность к размножению, имеют ряд отличий. Секреторная цикличность половых желез обеспечивает непрерывную эволюцию биологического вида.

Что такое сперматогенез и овогенез?

Оба процесса – составные части гаметогенеза – формирования репродуктивной клетки с гаплоидным (одинарным) хромосомным набором, из которой развивается эмбрион. Созревание сперматозоидов происходит под влиянием андрогенных гормонов. Мужские половые клетки развиваются в результате редукционного деления из гистологических предшественников – сперматогоний.

Процесс, называемый мейозом, носит цикличный характер и представляет серию превращений репродуктивных единиц. Сперматогенез и овогенез, отличие между которыми состоит в сроках формирования половых клеток, направлены на естественное самовоспроизведение биологического вида.

Функционально-структурные особенности сперматозоидов:

• содержание в ядре X- и Y-хромосом, определяющих половую принадлежность ребенка;
• высокая степень исходной дифференцировки;
• обеспечение самостоятельной подвижности развитыми базальными телами, аксонемой и микрофибриллами;
• уникальный энергетический механизм;
• ферменты, растворяющие мембранную оболочку яйцеклетки, обеспечивающие пенетрацию и внедрение генетического материала в овоплазму.

В результате сперматогенеза образуются способные к оплодотворению цитологические единицы. Процесс развития сперматозоидов протекает в извилистых семенных каналах, выстланных эпителиальным покровом особой разновидности. Овогенез – процесс поэтапного формирования и созревания женских половых клеток. Протекает в яичниковых фолликулах под воздействием лютеинизирующего гормона.

Структурно-функциональные свойства яйцеклеток:

• содержание в ядре гаплоидного набора хромосом;
• региональность биогенетических характеристик цитоплазмы, называемая овотипической детерминацией;
• наличие разных видов гранул собственного функционального предназначения;
• расположение на клеточной оболочке специализированных рецепторов фертильности;
• обладание структурными факторами иммунной защиты.

Созревание половых клеток в женском организме происходит в результате цитологических трансформаций овогониев, расположенных в коре яичников. Цикл биологических превращений состоит из 20 митозов – непрямых делений с одинаковым распределением хромосом между дочерними клетками.

Стадии сперматогенеза

Продолжительность физиологического процесса составляет около 75 дней. Он включает в себя 4 последовательные фазы развития.

Стадии сперматогенеза:

1. Клеточное деление. Наблюдается пролиферация сперматогоний – цитологических единиц округлой формы. На этапе деления сперматозоиды обладают фенотипическими признаками и содержат хромосомный набор из 23 пар.
2. Рост. Образованные репродуктивные тела увеличиваются в размерах и аккумулируют питательные вещества. Цепи денуклеиновых кислот удваиваются для последующих биологических трансформаций.
3. Созревание. Мейоз вызывает формирование сперматидов I и II порядков. В последних содержится половина необходимого хромосомного набора. Из каждого сперматида образуются 4 дочерних репродуктивных элементов. В стадии созревания мужские половые клетки отличает устойчивая связь с расположенными в семенных канальцах интерстициальными структурами Сертоли. Они участвуют в создании гемато-тестикулярной защиты, препятствующей проникновению сперматозоидов в кровеносные сосуды, снабжают репродуктивные единицы кислородом и питательными веществами.
4. Формирование. В этой фазе сперматозоиды заканчивают цикл созревания, приобретают биологически обусловленные форму и морфологическое строение, Репродуктивные цитологические единицы обзаводятся двигательными жгутиками, которые свешиваются в семенной просвет.

Сперматогенез и овогенез (отличие между процессами заключается функционально-структурных особенностях и биомеханических характеристиках) нацелены на образование гаметы путем слияния мужских половых клеток с женскими.

В завершающей стадии развития сперматозоидов формируется акросома – апикальное тело чашевидной или копьеобразной конфигурации. Органическая структура представляет собой мембранный пузырь, предназначенный для растворения мембраны яйцеклетки, что необходимо для зачатия.

https://youtu.be/tZ9G2G72ouU

Стадии овогенеза

Женские половые клетки начинают формироваться в период внутриутробного развития.

Процесс созревания состоит из 3 стадий, представленных в таблице:

Фаза овогенеза	Физиологические характеристики
Пролиферация	Половые клетки развиваются из гоноцитов – первичных эмбриональных цитологических элементов. В результате цикла биологических трансформаций они превращаются в овогонии – незрелые репродуктивные клетки, обладающие способностью к дальнейшему митозу. Структурные элементы делятся исключительно митотическим способом и только в эмбриональном периоде.
Активный рост	Образуются овоциты 1-го порядка. Способность к митотическому делению утрачивается. Затем яйцеклетки вступают в 1-ю фазу мейотического деления ядра. Активный рост подразделяется на пре- и вителлогенез. В начальной фазе ядро с цитоплазмой увеличиваются пропорционально и медленно. Наблюдается интенсивный синтез рибосомных, передаточных и матричных нуклеиновых кислот. Носители генетической информации используются яйцеклеткой после оплодотворения. При наступлении стадии роста, называемой виталлогенезом, размер увеличивается многократно, ядерно-цитоплазматическая пропорция нарушается. В этой фазе образуется желтое тело, которое овоцитом поглощает способом пиноцитоза.
Окончательное созревание	Физиологический процесс представляет собой комплекс из 2 делений. Фаза начинается в период половой зрелости за 20 дней до начала менструального цикла. Такая яйцеклетка полностью готова к оплодотворению. Заканчивается стадия роста овуляцией – выходом зрелой клетки из первичного фолликула, в котором она созревает.

В готовом к оплодотворению овоците возобновляется мейотический процесс. Кумулюс отрывается от клеточной стенки, наблюдаются интенсивная лютеинизация фолликулов и генная экспрессия.

В овоците происходят структурно-морфологические изменения, выраженные в:

• исчезновении герминантного везикула;
• хромосомной конденсации;
• формировании первичного веретена мейотической пролиферации;
• каскаде биохимических преобразований.

В фазе готовности яйцеклетки к оплодотворению наблюдается резкое повышение циклического аденозинмонофосфата – фермента, поддерживающего регуляцию необходимой для успешного зачатия протеиновой киназы.

Сравнительная характеристика сперматогенеза и овогенеза

Начальные стадии обоих репродуктивных процессов аналогичны по сути, но различаются биохимическими, структурно-морфологическими и физиологическими особенностями. Мужские и женские репродуктивные клетки имеют разную продолжительность биологического существования в пригодном для зачатия состоянии.

Сперматогенез запускается с началом пубертатного периода. Первичный овогенез стартует после 8-й недели эмбрионального развития. Отличие обоих физиологических процессов заключается в общем количестве репродуктивных клеток и в численности единиц, дошедших до финальной фазы готовности к оплодотворению.

Стадия размножения

Предшественники мужских и женских половых клеток носят название сперматогоний и овогоний соответственно. Количество цитологических единиц существенно возрастает в результате многократно повторяющегося процесса митотического деления. У представителей мужского пола пролиферация не прекращается в течение всего репродуктивного возраста, что определяет способность к зачатию. Сперматогонии подразделяются на типы в зависимости от возраста.

Молодые клетки обладают светлым ядром и тонкой оболочкой. Такие репродуктивные единицы названы типом А. Соответственно новым генерациям предшественников сперматозоидов присвоены наименования А1, А2, А3, А4.

С каждым новым поколением половых клеток в процессе предмитотического синтеза наблюдается удвоение цепи ДНК. Овогенез протекает по иному сценарию. В яичниках при эмбриональном развитии формируются зародышевые гаметы.

Такие клетки аккумулируют питательные вещества разных категорий:

• белковые соединения;
• липидные молекулы;
• углеводы;
• аминокислоты.

Процесс размножения половых клеток начинается с формирования гендерных признаков эмбриона. Наиболее интенсивная пролиферация наблюдается на 8-22 неделях гестации. На 7-м месяце эмбрионального развития насчитывается более 5 млн. овогоний. Большая часть погибает до рождения. Следовательно, общее число предшественников овоцитов существенно меньше. Завершившие митотическую пролиферацию цитологические единицы достигают следующей фазы овогенеза.

Стадия роста

Наблюдается резкое увеличение размеров мужских и женских репродуктивных клеток, содержащих генетическую информацию. Сперматогонии преобразуются в сперматоцитные тела, овогонии – в овоцитарные единицы I порядка. Последние имеют больший размер за счет накопления питательных веществ. Фаза роста предшественников овоцитов приходится на завершающие недели эмбрионального развития.

Она заканчивается формированием специфической оболочки с иммунным фактором. За всю жизнь в теле женщины созревает не более 500 овоцитов. Количество готовых к оплодотворению сперматозоидов исчисляется миллиардами.

В период роста овоцитов формируются женские репродуктивные клетки 2-го порядка и редукционное тело, образованное в результате митотического деления. Процесс вступает в финальную стадию под воздействием лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормона в фертильном возрасте.

Во время сперматогенеза репродуктивные клетки увеличиваются в размерах в 4 более раз. Фаза роста сопряжена с мейозной пролиферацией. В ядрах протекает активная редупликация ДНК. Хромосомные диады заменяются аналогичными тетрадами, чем обусловлено существенное увеличение длины цепи.

Стадия созревания

Фазу развития характеризует последовательные митотические процессы I и II второго порядка. У женщин образуются яйцеклетки с триадой редукционных тел, не принимающих участие в процессе зачатия и быстро погибающих. Сперматогенез и овогенез отличие имеют в механизмах мейоза, который определяет возможность появления новых генных комбинаций. У мужчин в процессе созревания половых клеток каждый сперматоцит 1-го порядка генерирует 4 готовых к оплодотворению сперматозоида.

Неравномерная клеточная пролиферация, свойственная овогенезу, обеспечивает создание крупной репродуктивной цитологической единицы, пригодной для зачатия и снабжения развивающегося эмбриона питательными веществами. Созревание сперматозоидов представляет собой сложный каскад физиологических процессов. Он включает в себя дифференцирование. Созревание яйцеклеток протекает по иному сценарию.

Многоступенчатый цикл начинается в эмбриональном периоде и завешается овуляцией – покиданием фолликулярного тела. Цитологические единицы содержатся в особых пузырчатых образованиях.

Под воздействием называемых индукторами овуляции гормонов происходит разрыв оболочки с высвобождением созревшей яйцеклетки. Расположенный в соответствующей структуре фолликула, овоцит вступает в фазу окончательного созревания перед началом менструального цикла.

Стадия формирования

Такая фаза присуща только сперматогенезу. Незрелая мужская репродуктивная клетка в ходе каскада биологических трансформаций приобретает физиологические характеристики полноценного сперматозоида. Процесс занимает более 4 недель. В этой фазе синтезируются и окончательно оформляются ферменты для расщепления мембранной оболочки яйцеклетки. Биологически активные вещества замкнуты в акросоме.

Пузырчатое образование расположено неподалеку от клеточного ядра. В стадии формирования акросома обзаводится хвостовым жгутом, обеспечивающим продвижение сперматозоида. В этой фазе сперматозоиды заканчивают дифференцирование. Половая клетка приобретает естественный и биологически обусловленный вид с центриолью, головкой и жгутообразным направляющим хвостом.

Зрелые и полностью готовые к оплодотворению сперматозоиды открепляются от цитоплазмы поддерживающего эпителия, накапливаются в семенных канальцах и с током секрета проникают в придатки семенных желез. Продукцию необходимых для формирования сперматозоидов гормонов регулирует гипофизарно-гипоталамусный механизм церебрального органа. Существенное влияние на процесс оказывают биологически активные вещества, выделяемые эндокринными железами.

В начальных фазах сперматогенеза не требуется участие гонадотропного гормона и андрогенов. Такие соединения нужны при созревании и формировании. Критическое снижение уровня гонадотропного гормона приводит к приостановке сперматогенеза.

Для планомерного формирования способных к зачатию клеток требуется синхронная работа следующих желез внутренней секреции:

• семенных;
• гипофизарных;
• коры надпочечников;
• щитовидной.

Сперматогенез и овогенез (отличие заключается в наличии у мужчин стадии формирования активных репродуктивных клеток) – взаимосвязанные процессы, протекающие в рамках единого цикла производства потомства.

Схема овогенеза и сперматогенеза, в чем различия

Синтез способных к зачатию сперматозоидов заканчивается при угнетении гонадотропной функции и ухудшении трофики семенников. У женщин овуляция прекращается с наступлением климактерического периода.

Схема обоих процессов и различия между ними представлены в обобщенной таблице биологических характеристик:

Признаки	Сперматогенез	Овогенез
Название половых клеток	Сперматозоиды	Яйцеклетки
Сравнительная величина	55 мк	130-169 мк
Подвижность	Способны к передвижению	Статичные
Форма	Округлая с головкой и хвостовых жгутом	Круглые
Содержание питательных веществ	Отсутствуют	Имеются
Количество стадий развития	4	3

В результате слияния сперматозоидов с яйцеклетками возникает зигота, представляющая собой эмбриональную цитологическую единицу с диплоидным (парным) хромосомным набором. Дифференцирование женских половых клеток происходит на протяжении менструально-овариального цикла, мужских – в течение всего репродуктивного возраста.

Сравнение гаметогенеза

Сперматозоиды проходят дополнительную 4-ю фазу окончательного оформления в половозрелые клетки для приобретения подвижности, которая яйцеклеткам не требуется. Еще одно важное различие между процессами состоит в мейозе. Сперматоцит I порядка генерирует 4 половые клетки, аналогичный овоцит – одну. Процесс зарождения женских репродуктивных цитологических единиц начинается в эмбриональном периоде.

У представителей мужского пола первый сперматозоид возникает с началом полового созревания. Процесс секреции способных к зачатию клеток непрерывно продолжается до завершения репродуктивного возраста и угасания гонадотропной функции.

Цикличность овогенеза проявляется каждые 28-35 дней согласно индивидуальному графику менструации. В ходе сперматогенеза образуется около 30 млн. половых клеток ежедневно. В этом заключается кардинальное и важное отличие процессов друг от друга. В организме женщины за всю жизнь возникает не больше 500 овоцитов.

Видео о сперматогенезе и овогенезе

Понятия сперматогенеза и овогенеза: