Оогенез и сперматогенез

Оогенез и сперматогенез — это две формы гаметогенеза, процессов, посредством которых диплоидные зародышевые клетки подвергаются мейозу и созреванию для образования гаплоидных женских и мужских гамет. Они заметно различаются по срокам, результату и клеточной организации, но оба процесса уменьшают число хромосом вдвое и подготавливают гамету к участию в оплодотворении.

Definition

Оогенез — это процесс, посредством которого оогонии развиваются в зрелые ооциты через мейоз, а сперматогенез — это процесс, посредством которого сперматогонии развиваются в сперматозоиды через мейоз и спермиогенез; вместе они составляют гаметогенез, производство гаплоидных гамет.

Scope

Эта тема охватывает клеточные события мейоза в зародышевой линии, созревание ооцита и сперматозоида, а также основные различия между женским и мужским гаметогенезом. Это справочный образовательный материал по анатомии развития и не предоставляет рекомендаций по оценке или лечению бесплодия.

Core questions

• Как мейоз уменьшает геном зародышевой клетки до гаплоидного состояния и генерирует генетическое разнообразие?
• Чем оогенез и сперматогенез различаются по срокам, количеству клеток и цитоплазматической организации?
• Как ооцит и сперматозоид приобретают характеристики, необходимые для оплодотворения?

Key concepts

• Мейоз I и мейоз II
• Первичные половые клетки
• Оогонии, первичные и вторичные ооциты
• Сперматогонии, сперматоциты и сперматиды
• Спермиогенез
• Мейотический арест в ооците
• Гаплоидная гамета и генетическая рекомбинация

Mechanisms

Обе гаметы происходят из первичных половых клеток, которые колонизируют гонады. При мейозе за одним раундом репликации ДНК следуют два деления, с парным расположением гомологичных хромосом и рекомбинацией в мейозе I, что приводит к образованию гаплоидных клеток с рекомбинированными хромосомами. При оогенезе женская зародышевая клетка вступает в мейоз до рождения и останавливается в профазе мейоза I; мейоз возобновляется примерно во время овуляции и завершается только при оплодотворении, с асимметричными делениями, которые сохраняют цитоплазму в яйцеклетке и экструдируют полярные тельца. При сперматогенезе, который начинается в период полового созревания и продолжается после него, сперматогонии подвергаются непрерывному митотическому обновлению, а затем мейозу для образования четырех сперматид из одного сперматоцита; затем спермиогенез преобразует сперматиду в подвижный сперматозоид с конденсированным ядром, акросомой и жгутиком. Точное мейотическое расхождение хромосом является существенным, и ошибки способствуют анеуплоидии.

Clinical relevance

Гаметогенез лежит в основе фертильности и генетического качества гамет, а мейотические ошибки являются признанным источником хромосомной анеуплоидии. Эта тема предоставляет справочную информацию, имеющую отношение к пониманию бесплодия и репродуктивной биологии, и не является основой для индивидуальной диагностики или лечения.

Evidence & guidelines

Описательная анатомия и стадии оогенеза и сперматогенеза обобщены в стандартных учебниках по эмбриологии, в то время как генетика и регуляция мейоза у млекопитающих суммированы в рецензируемых обзорах и продемонстрированы в экспериментальных исследованиях зародышевых клеток.

History

Клеточное описание гаметогенеза и мейоза было установлено посредством гистологии и цитогенетики девятнадцатого и двадцатого веков. Более поздние молекулярные и генетические работы прояснили регуляцию мейоза и спецификацию зародышевых клеток, включая in vitro генерацию функциональных гамет из зародышеподобных клеток в модельных организмах.

Seminal works

• handel-schimenti-2010
• hayashi-2012

Frequently asked questions

Чем оогенез и сперматогенез различаются по результату?

Один первичный сперматоцит дает четыре функциональных сперматозоида, тогда как один первичный ооцит дает одну яйцеклетку плюс полярные тельца, потому что оогенез делится асимметрично, чтобы сохранить цитоплазму в гамете.

Когда происходит мейоз у каждого пола?

У женщин мейоз начинается до рождения и останавливается, завершаясь только при овуляции и оплодотворении; у мужчин мейоз начинается в период полового созревания и продолжается как обновляющийся процесс после этого.