OOGENEZE: FÁZE, CHARAKTERISTIKY U ZVÍŘAT A ROSTLIN - BIOLOGIE - 2025

Oogeneze nebo gamet je proces vývoje samičího gamet u zvířat a kvetoucí rostliny (a „zralé vejce“ se vyskytuje u zvířat a „megagametofito“ v rostlinách). Tato událost nastane, jakmile samice dosáhnou zralosti, čímž zahájí reprodukční cyklus.

U žen začíná oogeneze v prenatálním období, kdy se oogonie množí prostřednictvím mitotických dělení. Takto produkovaná oogonie se zvětšuje a vytváří primární oocyty před narozením plodu a konečně je u puberty u žen vyvinuta zralá vajíčka.

Proces oogeneze u lidí a jiných zvířat (Zdroj: Henry Vandyke Carter přes Wikimedia Commons)

Vývoj primárních oocytů je regulován dvěma hormony hypofýzy: folikuly stimulující a luteinizující, a ty jsou zase regulovány hormonem uvolňujícím gonadotropiny, který se vylučuje do hypotalamu.

Ve většině případů, když vajíčko není oplodněno, je vylučováno z těla krvácením z ženských pohlavních orgánů zvířat. Tato událost se mimo jiné nazývá menstruace, menstruační cyklus nebo horko.

V kvetoucích rostlinách nebo angiospermech se megagametofyt (samičí gamet) a mikrogametofyt (samčí gamet) kromě vývoje ve stejné rostlině vyvíjejí také ve stejné struktuře, což je květina s bisexuálními vlastnostmi.

Tyčinky květiny produkují mikrogametofyt, zatímco karpely produkují megagametofyt. Některé rostliny však mají květiny pouze s tyčinkami a jiné pouze s kapry a tyto druhy jsou známé jako monokous.

V rostlinách ženská gametogeneze zahrnuje dva hlavní procesy známé jako megasporogeneze a megagametogeneze, které mají co do činění s tvorbou megaspory v jádru a s vývojem megaspory, aby se stala megagametofytem.

Oogeneze u zvířat

Oogeneze sama o sobě je produkcí vajíček a vyskytuje se ve vaječnících samic savců. Část vaječníků je tvořena vaječníkovými folikuly, protože primordie vajíček jsou k nim fúzovány, dokud nezrají.

Když mladistvé samice savců dosáhnou puberty, vaječníky vstupují do aktivní fáze charakterizované růstem a cyklickým zráním malých skupin folikulů.

Časté je, že v každém cyklu dosáhne jediný primární folikul plnou zralost a oocyt se uvolňuje z vaječníku do dělohy. Bylo počítáno, že ze 400 tisíc oocytů, které žena představuje při narození, pouze 400 dospělých během plodného období.

Tento proces zrání od primárních folikulů po konec zralého vajíčka je známý jako „folikulogeneze“ a zahrnuje různé kroky dělení a diferenciace folikulárních buněk před transformací na zralé vajíčko.

Gametogeneze se vyskytuje nepřetržitě u samic savců až do trvalého zastavení menstruačního cyklu, což je u lidí období zvané „menopauza“.

Vědci odhadují, že ideální věk pro reprodukci člověka je mezi 20 a 35 lety, protože v tomto období se vajíčka vyvíjejí s plnou životaschopností a pravděpodobnost chromozomálních abnormalit u embrya se zvyšuje, jak ženy stárnou.

- Vlastnosti

- Samičí vejce se tvoří během embryonálního vývoje, nové vaječné primordie nepocházejí po narození.

- Zralé vajíčko je odděleno od vaječníku a jde do dělohy, kde je udržováno až do oplodnění samčí gametou.

Elektronový mikrofotografie vajíčka, ženské gamety (Zdroj: TheBloxter446 přes Wikimedia Commons)

- Na konci každého cyklu plodnosti se vajíčka, která nejsou oplodněna, odstraní a vyloučí z krvácení známého jako „menstruace“.

- Všechny kroky oogeneze probíhají uvnitř vaječníků.

- Během ženské gametogeneze se vytvoří tři polární těla, která nejsou životaschopná nebo plodná.

- V prvním meiotickém procesu se buněčný cytosol nerozdělí rovnoměrně, jedna z výsledných buněk je ponechána s většinou cytoplazmatického objemu a ostatní jsou výrazně menší.

- Fáze

Prenatální vývoj

Během raných fází vývoje ženského embrya se buňky známé jako oogonie množí mitózou. Oogonia, produkt mitotického procesu, se zvětšuje tak, aby vznikl primární oocyt před narozením.

Během vývoje primárních oocytů tvoří obklopující buňky pojivové tkáně jednu vrstvu plochých folikulárních buněk. Primární oocyt uzavřený touto vrstvou buněk tvoří prvotní folikul.

V pubertě se primární oocyt zvětší, folikulární epiteliální buňky se změní na krychlový a později sloupcový tvar a jejich fúze vytvoří primární folikul.

Primární oocyt je obklopen vrstvou amorfního, acelulárního materiálu bohatého na glykoproteiny známého jako „zona pellucida“. Má tvar oka s mnoha „fenestacemi“.

Primární oocyty se začnou dělit meiozou před narozením plodu. K dokončení profáze však nedochází, dokud jednotlivec nedosáhne puberty.

Postnatální vývoj

Po začátku puberty dochází k ovulaci každý měsíc. To znamená, že k uvolnění oocytu dochází z ovariálního folikulu do dělohy.

Během tohoto období se aktivují primární oocyty, které byly suspendovány v profázi prvního meiotického cyklu, a jak zraje folikul, primární oocyt dokončí první meiotické dělení, čímž vznikne sekundární oocyt a první polární těleso.

V této první meióze je cytoplazmatické dělení nerovnoměrné, výsledné sekundární oocyty přijímají téměř celou buněčnou cytoplazmu, zatímco polární tělo dostává velmi malé cytoplazmy.

Během ovulace začíná jádro sekundárního oocytu druhé meiotické dělení až do metafázy, kde se buněčné dělení zastaví. Pokud v té době spermie vstoupí do sekundárního oocytu, je dokončeno druhé meiotické dělení.

Po tomto druhém meiotickém dělení se znovu vytvoří buňka s vysokým cytoplazmatickým obsahem (oplodněný sekundární oocyt) a další menší buňka, která představuje druhé polární těleso, která končí degenerací. Zrání oocytů končí degenerací dvou polárních těles v důsledku dělení.

Oogeneze v rostlinách

V kvetoucích rostlinách probíhá syntéza megagametofytů uvnitř květu ve struktuře zvané vaječník. Vaječníky se nacházejí uvnitř kaprů, každý carpel je tvořen vaječníkem, stylem a stigmatem.

Soubor carpels květu je volán “gynoecium” a tito mohou být sjednoceni nebo odděleni uvnitř květu, se spoléhat na druh.

Uvnitř vaječníků se nachází jeden nebo více vaječníků. Tvar, počet kaprů a počet ovulí a jejich uspořádání se liší v závislosti na druhu, natolik, že tyto vlastnosti se pro klasifikaci používají jako taxonomické znaky.

V rostlinách je každá vajíčka velmi složitou strukturou, je tvořena nohou zvanou funiculus, která drží uvnitř celou nilu. Nucela je zase obklopena jednou nebo dvěma vrstvami zvanými celé čísla (počet celých čísel se liší v závislosti na druhu).

Celá čísla se setkávají na jednom konci a zanechává malý otvor nazývaný mikropyle. Mikropyle je prostor, kterým prochází pylová trubice, aby oplodnila vajíčko.

Uvnitř nuly je proces syntézy megagametofytů.

Megagametofyt se také nazývá embryo vak, protože embryo se v něm vyvíjí, jakmile dojde k oplodnění.

- Vlastnosti

- Ovocná ovocná nebo ženská gameta v rostlinách obsahuje osm různých buněk, 7 tvoří embryonální vak a jednu samotnou ovocell, oosphere nebo samičí gametu.

- Vaječník ve většině rostlin obsahuje několik vajíček, které mohou být oplodněny během stejné fertilizace.

- Vajce mohou být „samoopyleny“, tj. Pyl téže květiny, ve které se nacházejí ovule a prašníky, může oplodnit vajíčka uvnitř karpelu.

- V rámci vaječných buněk jsou dvě polární jádra, která se spojí a vytvoří endosperm, což je látka, kterou se embryo živí během prvních fází vývoje.

- Megaspora se třikrát dělí mitotickým způsobem a vzniká embryový vak s 8 jádry.

- Existují buňky, které jsou umístěny na koncích jádra, jsou známé jako synergisté a antipody.

- Fáze

V jádru se v zásadě vyvíjí jedna ženská gameta nebo megasporocyt. V této struktuře diploidní kmenová buňka megasporocytů podléhá meióze (meióza I) a tvoří čtyři haploidní buňky, nazývané megaspory.

Čtyři megaspory jsou uspořádány lineárně. Teoreticky je v tomto bodě megasporogeneze úplná; tři megaspory se nakonec rozpadnou a pouze jeden přežije, aby dospěl a proměnil se v megagametofyt.

Ve většině kvetoucích rostlin se však vyvíjející megagametofyt začíná živit nucellou a mitoticky se dělí (mitóza I), což má za následek dvě nová jádra.

Každé ze dvou nových jader se mitoticky dělí ještě jednou (mitóza II) za vzniku čtyř nových jader. Nakonec se výsledná čtyři jádra znovu rozdělí mitózou (mitóza III) a vytvoří osm jader.

Osm jader je rozděleno do dvou skupin po čtyřech jádrech, jedno je umístěno na konci mikropyle, zatímco druhé je umístěno na opačném konci. Jedno jádro z každé skupiny čtyř migruje směrem do středu megagametofytu, čímž vzniká polární jádra.

Tři zbývající buňky na mikropilárním konci jsou synergisty a buňky na opačném konci jsou antipody. Jakmile je květina opylována, budou synergie součástí procesu oplodnění.

Celá struktura zralé ženské gamety se nazývá embryonální vak a je budována centrální binukleární buňkou a šesti jádry, které tvoří synergické a antipodové buňky.

Reference

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK a Agarwal, A. (2017). Ženská a mužská gametogeneze. V klinické reprodukční medicíně a chirurgii (str. 19-45). Springer, Cham.
2. Evans, HM, a Swezy, O. (1932). Ovogeneze a normální folikulární cyklus u dospělých savců. Kalifornie a západní medicína, 36 (1), 60.
3. Lindorf, H., De Parisca, L., & Rodríguez, P. (1985). Klasifikace, struktura a reprodukce botaniky.
4. Moore, KL, Persaud, TVN a Torchia, MG (2018). Vyvíjející se kniha o člověku: Klinicky orientovaná embryologie. Elsevier Health Sciences.
5. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (2005). Biologie rostlin. Macmillan.
6. Wang, JH, Li, Y., Deng, SL, Liu, YX, Lian, ZX a Yu, K. (2019). Nedávné výzkumné pokroky v mitóze během savčí gametogeneze. Cells, 8 (6), 567.