GAMETOGENESIS NEDIR? SÜREÇ VE IŞLEVLER - BIYOLOJI - 2025

Gametogenez yaşayan organizmalarda gamet veya seks hücrelerinin oluşum. Bu süreç, bireylerin genlerinin ifadesindeki dış sinyallerle "indüklenen" bazı geçici değişiklikleri yavrularına dönüştürmelerine ve aktarmalarına izin verir.

Cinsel üreme olan tüm bireyler düzenli olarak "gamet" adı verilen iki tür germ hücresi üretir. Bu hücreler, mantar sporları gibi doğrudan gelişemezler, yani her zaman kendi kendilerine yeni bir birey meydana getiremezler.

Kadın ve erkek gametogenezinin temsili şeması (Kaynak: Elversberg, Wikimedia Commons)

Her iki hücre türü, erkek gamet ve dişi gamet, "döllenme" olarak bilinen bir olayda birbirleriyle kaynaşmalıdır. Ancak döllenmeden sonra, bu füzyonun hücre ürünü olan zigot yeni bir birey meydana getirebilir.

Çok sayıda hayvanın gametleri, bu işlevde kesinlikle uzmanlaşmış organlar olan gonadlardan sentezlenir. Gonadlar, adlarını borçlu oldukları "gonias" adı verilen hücrelere sahip filizlenen bir epitele sahiptir. Gonias morfolojik olarak her iki cinste de aynıdır. Ancak erkeklerde bunlara "spermatogonia", kadınlarda "oogonia" denir.

Gametogenez, hem spermatogenezi hem de oogenezi kapsar ve her iki süreç de homologdur ve gamet oluşumu için üç temel adımı paylaşır.

Gametogenez, bir bireyin kromozomal yükünün yarı yarıya azaltıldığı bir hücre bölünmesi süreci olarak ayırt edilir; bu, iki ardışık kromozomal segregasyonun meydana geldiği mayotik bölünme sayesinde mümkündür.

Bir hayvanda veya bir bitkide seks hücrelerinin üretimi, hem hücre bölünmelerinin gerçekleşmesi hem de değişikliklerin tetiklenmesi için gerekli "talimatları" kodlayan bazı genlerin farklı ifadelerinin öne çıktığı birkaç faktöre bağlıdır. karşılık gelen morfogenetik.

Erkek gametogenez

Erkek gametogenez, spermatogonyanın olgunlaşması ve sperm olarak farklılaşması sürecidir. Bu, totipotansiyel kök hücrelerin, sperm olacak yavru hücreler üretmek için bölündüğü karmaşık bir süreçtir.

Erkek gametogenezi olan çoğu canlıda, bu, belirli bir gelişim çağına kadar gerçekleşmez. İnsanlarda, ergenlik döneminde ortaya çıkmaya başlar ve hayatın geri kalanında devam eder.

İnsan dahil birçok hayvandaki erkek gametogenez, "spermatogenez" olarak adlandırılır ve üç adımdan oluşur: mitotik proliferasyon, mayotik proliferasyon ve hücre yeniden modellemesi.

süreç

Spermatogenez, spermatogonia sayısını artıran bir mitozla başlar. Spermatogonia, kök hücrelerin spermi elde etmek için yenilenmesinden sorumlu olduklarından, sürekli mitotik bölünmüş hücreler topluluğudur.

Bu nedenle, erkek gametogenezdeki mitotik süreç, spermatogonia'nın proliferasyonu ve bakımı için çok önemlidir.

Mitozun neden olduğu spermatogonyaların bir kısmı boyut olarak artarak birincil spermatositlere dönüşür. Her birincil spermatosit, bir birinci mayotik bölünme (mayoz I) yoluyla kromozomal yükte bir azalmaya maruz kalır ve bu iki sekonder spermatositle sonuçlanır.

İkincil spermatositler ikinci bir mayotik bölünmeye (mayoz II) girer, ancak bu arayüzde hiçbir arayüz oluşmaz (kromozomal yük tekrar bölünmez), böylece ortaya çıkan hücreler aynı kromozomal yüke sahiptir, yani haploiddir.

Ortaya çıkan haploid hücrelere spermatid adı verilir ve her biri yalnızca anne veya baba kökenli kromozomları veya her iki ebeveynin kromozomlarının değişen oranlarının bir karışımını içerebilir.

Spermatitler, çeşitli morfolojik değişikliklere uğradıkları, kromozomlarını yoğunlaştırdıkları, kamçılarını uzattıkları, sitoplazmik içeriklerini azalttıkları ve son olarak olgun sperm haline geldikleri (çoğu durumda olgunlaşmasına rağmen) "spermiogenez" adı verilen bir sürece girerler. bunlar dişi üreme yolunda salınırken doruğa ulaşır).

Özellikleri

Spermatogenez, yetişkin bir hayvanın üreme yaşamı boyunca sürekli olarak gerçekleşmesine rağmen, bu sürecin tek amacı, genetik bilgisinin yavrulara aktarılacağı hücreleri üretmektir ve bu sadece mümkün olacaktır. aynı türden bir dişi ile cinsel üreme yoluyla.

Ayrıca bu, türün erkeklerinin, yavruların genetik çeşitliliğini artırmak için, öncekilerin ve kendilerinin genetik bilgilerini dişininkiyle karıştırmasına olanak tanır.

Genetik bilgiyi karıştırma becerisi, türlerin yaşadıkları ortamdaki değişikliklerin veya olumsuz koşulların üstesinden gelmelerine yardımcı olabilecek önemli nitelikler kazanmalarına yardımcı olur.

Kadın gametogenezi

Kadın gametogenezi veya oogenezi, insanlık tarihi boyunca en çok çalışılan süreçlerden biri olmuştur. Tıp, biyoloji, ekonomi, sosyoloji ve kamu politikası gibi çeşitli alanlardan bilim adamları kendilerini bu çalışmaya adadılar.

İngiliz doktor William Harvey oogenez hakkında “canlı olan her şey yumurtadan gelir” yazan ünlü bir cümle formüle etti.

Birçok dişi hayvanın yaşamı boyunca, yaklaşık 1 ila 2 milyon oosit üretilir, ancak oositlerin yalnızca 300 ila 400'ü olgunlaşır ve "yumurtlanır". Pek çok hayvan türünün dişilerinde ergenlikten sonra her ay bir veya daha fazla oogonia gelişerek olgun ovüller oluşturur.

süreç

Oogonia veya oogonia adı verilen yumurtalıktaki germ hücreleri mitoz yoluyla sayıca artar. Ortaya çıkan her oogonia, diğer somatik hücrelerle aynı sayıda kromozoma sahiptir. Oogonia çoğalmayı bıraktıktan sonra, boyut olarak büyür ve birincil oosit haline gelirler.

İlk mayotik bölünme gerçekleşmeden önce, birincil oositlerdeki kromozomlar, yarısı anneden, yarısı babadan miras alınan homolog kromozomlarıyla eşleştirilir.

Adet döngüsünün temsili. 1) Adet; 2) Folikülün olgunlaşması; 3) Olgun folikül; 4) Corpus luteum ve 5) Korpus luteumun degradasyonu (Kaynak: M.Komorniczak, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Daha sonra ilk "redüksiyon" veya olgunlaşma bölümü, yani ilk mayoz meydana gelir. Bu bölünme, zayıf sitoplazmik içeriğe sahip ve "ilk kutup gövdesi" olarak bilinen, genetik materyalin yarısına sahip bir hücre olan iki hücre ile sonuçlanır.

İlk mayozdan kaynaklanan ikinci hücre büyüktür ve sitoplazmik içeriği polar cisimden çok daha zengindir, ayrıca bu hücre, ona yol açan birincil oositin genetik içeriğinin diğer yarısına sahiptir. Bu ikinci hücreye "ikincil oosit" adı verilir.

İkinci miyotik bölünmede, ikincil oosit ve birinci kutup gövdesi bölünerek sırasıyla bir büyük "ovotid" ve üç küçük kutup gövdesi oluşturur. Ovotid büyür ve olgun bir yumurtaya yol açmak için dönüşür.

Kutup cisimleri işlevsel değildir ve parçalanmaya başlarlar, ancak oluşumları, kromozomların “fazlalığının” yumurtasını boşaltmak için gereklidir. Buna karşılık, düzensiz sitoplazmik bölünme, büyük bir hücrenin yeni bir bireyin gelişimi için yeterli yedek materyalle üretilmesine izin verir.

Özellikleri

Erkek gametogenez gibi, dişi gametogenez de nihai hedefe dişi gamet üretmektir. Bununla birlikte, bu gametin erkek gametten farklı özellikleri ve işlevleri vardır.

Erkek gametlerin sentezinde olduğu gibi, dişi gametler de bu bilgiyi iletmek ve aynı zamanda yavrularının genetik çeşitliliğini artırmak için ebeveynlerin ve onları üreten bireyin genetik bilgilerini karıştırır.

Dişi gametogenezinde, birincil oositler tek bir fonksiyonel yumurtaya (dişi gamet) yol açmalarına rağmen, döllenme gerçekleştiğinde yeni bireye yol açacak tüm besin maddelerine sahiptirler.

İnsanlarda, örneğin, kadın gametogenezinin ergenlikten itibaren sürekli bir süreç olduğu, ancak sonlu olduğu, yani bir kız bebeğin fetüsünde bir kadının sahip olacağı tüm birincil oositlerin oluşması dikkat çekicidir. her ay adetle "kaybedilen" tüm hayatları.

Bitkilerde gametogenez

Sadece daha yüksek bitkilerde gametogenezden söz edilir ve bitkilerdeki süreç hayvanlarınkine oldukça benzerdir.

Temel fark, bitkilerin, daha önce önceden belirlenmemiş olan gelişimin geç bir aşamasında gamet üretme kabiliyetine sahip olmasıdır, oysa hayvanlarda, gamet oluşumu sırasında kurulan belirli bölgelerle sınırlıdır. embriyonik gelişme.

Çiçekli bitkilerde gamtogenez (Kaynak: Pablo damiani2, Wikimedia Commons)

Bir diğer önemli özellik ise, gametlerin doğurganlığının genetik mutasyonlardan çok sık etkilenmesine rağmen, bu mutasyonların yavrular için nadiren ölümcül olmasıdır.

Daha yüksek bitkilerde erkek ve dişi gamet sırasıyla polen tanesi ve ovüldür. Hem yumurta hem de polen tanesi sabittir (hareketsizdir) ve karşılık gelen gametofitlerinin (gonadlara benzer) her birinin içinde bulunur.

Kadın gametogenezi

Çiçekli bitkilerde, yumurta üretim yerleri "megasporangia" olarak bilinir ve bir veya birden fazla ovül içeren bir yumurtalık içinde bulunur. Her bir yumurta çekirdeği adı verilen bir megasporangiumdan oluşur ve bir veya daha fazla bütünle çevrilidir.

Bütünleşmeler, polen tanesinin polen tüpünün nüfuz edeceği bir açıklık olan mikropil oluşturmak için bir uçta bir araya gelir. Megasporangia içinde, "megasporosit" olarak bilinen bir hücre, megasporun (ovül) ana hücresi olarak işlev görür.

Megasporosit mayozdan geçer ve dört haploid megaspor oluşturur. Megasporlardan üçü genellikle parçalanır ve mikropilden en uzak olanı hayatta kalır ve megagametofit olur.

Çoğu anjiyospermde gelişen megagametofit sekiz çekirdek üretir. Dört çekirdek yumurtanın bir ucuna, diğer dördü diğerine gider. Uçların her birinden bir çekirdek, yumurtanın merkezine doğru hareket eder, bunlar "polar çekirdek" olarak bilinir.

Her iki uçta kalan çekirdekler hücreler oluşturur ve bu hücrelerden biri mikropilin yakınındaki olgun bir yumurta hücresine dönüşür.

Olgun megagametofit, 7 farklı hücrede 8 çekirdekten oluşur. Bu aynı zamanda "embriyo kesesi" olarak da bilinir, çünkü embriyo döllenme gerçekleştikten sonra içeride gelişir.

Erkek gametogenez

Polen taneleri veya mikrogametofitler çiçeğin organlarında üretilir ve yerleşir. Her bir erkekte bir anter vardır ve her bir anterde genellikle polen keseleri olarak bilinen dört mikrosporangia bulunur.

Her polen kesesinin içinde mikrosporların, yani polen tanelerinin kök hücreleri bulunur. Tüm kök hücreler mayotik bir süreçten geçer ve her bir kök hücreden dört haploid mikrospor üretilir.

Mikrosporlar büyür ve olgunlaşmamış bir polen tanesine dönüşür. Bu olgunlaşmamış polen taneleri, "polen tüpünün" çıktığı bir hücreye ve iki sperm hücresi üretecek bir üretici hücreye sahiptir.

Polen anterden salınmadan önce, exin adı verilen bir proteinin dış koruyucu bir kabuğu ve başka bir protein olan intin için bir iç koruyucu kabuk geliştirir. Birçok bitki türü, polen tanelerinin iç kaplamasında gelişen desenle tanımlanabilir.

Polen tanesinin son gelişimi, polen tüpünün "çimlenmesi" ile gerçekleşir, bu yalnızca polen taneciği, daha sonra tozlaşacak olan çiçeğin stigması üzerinde biriktikten sonra gerçekleşir.

Referanslar

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK ve Agarwal, A. (2017). Kadın ve erkek gametogenez. Klinik üreme tıbbı ve cerrahisinde (s. 19-45). Springer, Cham.
2. Hilscher, W. ve Hilscher, B. (1976). Erkek gametogenezinin kinetiği. Androloji, 8 (2), 105-116.
3. McCormick, S. (1991). Bitkilerde erkek gametogenezinin moleküler analizi. Genetikte Eğilimler, 7 (9), 298-303.
4. Ünal, E. ve Amon, A. (2011, Ocak). Gamet oluşumu, mayadaki yaşlanma saatini sıfırlar. Kantitatif biyoloji üzerine Cold Spring Harbor sempozyumunda (Cilt 76, s. Cold Spring Harbor Laboratuvar Basın.
5. Van Blerkom, J. ve Motta, P. (Eds.). (2012). Üremenin Üst Yapısı: Gametogenesis, Fertilizasyon ve Embriyogenez (Cilt 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven, FJ ve Amon, A. (2011). Gametogeneze girişin düzenlenmesi. Kraliyet Cemiyetinin Felsefi İşlemleri B: Biyolojik Bilimler, 366 (1584), 3521-3531.
7. Wilson, ZA ve Yang, C. (2004). Bitki gametogenezi: gelişimde koruma ve karşıtlıklar. Üreme, 128 (5), 483-492.