OOGENÉZA: FÁZY, CHARAKTERISTIKY U ZVIERAT A RASTLÍN - BIOLÓGIE - 2026

Oogenéza alebo gamét je proces vývoja samičieho gamét u zvierat a kvitnúce rastliny (a "zrelé vajcia" sa vyskytuje u zvierat a "megagametofito" v rastlinách). Táto udalosť nastane, keď samice dosiahnu zrelosť, a tak začnú reprodukčný cyklus.

U žien sa oogenéza začína v prenatálnom období, keď sa oogónia množi prostredníctvom mitotických rozdelení. Takto produkovaná oogónia sa zväčšuje a tvorí primárne oocyty pred pôrodom plodu a nakoniec u dospievajúcich žien dochádza k puberte.

Proces oogenézy u ľudí a iných zvierat (Zdroj: Henry Vandyke Carter prostredníctvom Wikimedia Commons)

Vývoj primárnych oocytov je regulovaný dvoma hormónmi hypofýzy: folikuly stimulujúcimi a luteinizujúcimi, ktoré sú zase regulované hormónom uvoľňujúcim gonadotropíny, ktorý sa vylučuje do hypotalamu.

Vo väčšine prípadov, keď vajíčko nie je oplodnené, je vylučované z tela krvácaním z ženského pohlavného orgánu zvierat. Táto udalosť sa okrem iného nazýva „menštruácia“, menštruačný cyklus alebo teplo.

V kvitnúcich rastlinách alebo angiospermoch sa megagametofyt (samičí gamet) a mikrogametofyt (samčie gamét) okrem vývoja v tej istej rastline vyvíjajú v rovnakej štruktúre, čo je kvetina s bisexuálnymi charakteristikami.

Tyčinky kvetu produkujú mikrogametofyt, zatiaľ čo kapry produkujú megagametofyt. Niektoré rastliny však majú kvety iba s tyčinkami a iné iba s karpelmi a tieto druhy sú známe ako jednodomé.

V rastlinách ženská gametogenéza zahŕňa dva hlavné procesy známe ako megasporogenéza a megagametogenéza, ktoré súvisia s tvorbou megaspory v jadre a s vývojom megaspory, aby sa stala megagametofytom.

Oogenéza u zvierat

Samotná oogenéza je produkcia vajíčok a vyskytuje sa vo vaječníkoch samíc cicavcov. Časť vaječníkov tvoria vaječníkové folikuly, pretože primordie vajíčok sú k nim fúzované až do dospelosti.

Keď dospelé samice cicavcov dosiahnu pubertu, vaječníky vstúpia do aktívnej fázy charakterizovanej rastom a cyklickým dozrievaním malých skupín folikulov.

Bežné je, že v každom cykle dosiahne jeden primárny folikul plnú zrelosť a oocyt sa uvoľňuje z vaječníkov do maternice. Vypočítalo sa, že zo 400 tisíc oocytov, ktoré žena predstavuje pri narodení, iba 400 dozrieva počas plodného obdobia.

Tento proces dozrievania od primárnych folikulov do konca zrelého vajíčka je známy ako „folikulogenéza“ a zahŕňa rôzne kroky delenia a diferenciácie folikulárnych buniek pred transformáciou na zrelé vajíčko.

Gametogenéza sa vyskytuje u samíc cicavcov nepretržite až do trvalého zastavenia menštruačného cyklu, ktorý je u ľudí známy ako „menopauza“.

Vedci odhadujú, že ideálny vek pre reprodukciu ľudí je medzi 20 a 35 rokmi, pretože v tomto období sa vajíčka vyvíjajú s plnou životaschopnosťou a pravdepodobnosť chromozomálnych abnormalít u embrya sa zvyšuje, keď ženy starnú.

- Vlastnosti

- Samičie vajcia sa tvoria počas embryonálneho vývoja, nové vaječné primordie nepochádzajú po narodení.

- Zrelá vajíčka sa oddelí od vaječníkov a prechádza do maternice, kde sa udržuje až do oplodnenia samčou gamétou.

Elektrónový mikrograf vajíčka, ženskej gamety (Zdroj: TheBloxter446 cez Wikimedia Commons)

- Na konci každého cyklu plodnosti sa vajíčka, ktoré nie sú oplodnené, vyradia a vylúčia z nich krvácanie známe ako „menštruácia“.

- Všetky kroky oogenézy sa uskutočňujú vo vaječníkoch.

- Počas gametogenézy žien sa vytvárajú tri polárne telieska, ktoré nie sú životaschopné alebo plodné.

- V prvom meiotickom procese sa bunkový cytozol nerozdeľuje rovnomerne, v jednej z výsledných buniek zostáva väčšina cytoplazmatického objemu a ostatné sú značne menšie.

- Fázy

Prenatálny vývoj

V počiatočných fázach vývoja samičieho embrya sa bunky známe ako oogónia množia mitózou. Oogonia, produkt mitotického procesu, rastie vo veľkosti, aby vznikol primárne oocyty pred narodením.

Počas vývoja primárnych oocytov tvoria okolité bunky spojivového tkaniva jednu vrstvu plochých folikulárnych buniek. Primárny oocyt uzavretý touto vrstvou buniek predstavuje praveký folikul.

Pri puberte sa primárny oocyt zväčšuje, folikulárne epitelové bunky sa menia na kubický a neskôr stĺpcový tvar a ich fúzia vedie k vzniku primárneho folikulu.

Primárny oocyt je obklopený povlakom z amorfného acelulárneho materiálu bohatého na glykoproteíny známeho ako „zona pellucida“. Má tvar ôk s mnohými „fenestráciami“.

Primárne oocyty sa začínajú deliť meiózou pred pôrodom plodu. K dokončeniu profázy však nedôjde, kým jednotlivec nedosiahne pubertu.

Postnatálny vývoj

Po začiatku puberty dochádza k ovulácii každý mesiac. To znamená, že k uvoľňovaniu oocytov dochádza z ovariálneho folikulu do maternice.

Primárne oocyty, ktoré boli suspendované v profázii prvého meiotického cyklu, sa aktivujú počas tohto obdobia a, ako folikul dozrieva, primárny oocyt dokončí prvé meiotické delenie, aby vznikol sekundárny oocyt a prvé polárne teleso.

Pri tejto prvej meióze je cytoplazmatické delenie nerovnomerné, výsledný sekundárny oocyt prijíma takmer všetku cytoplazmu bunky, zatiaľ čo polárne telo dostáva len veľmi malú cytoplazmu.

Počas ovulácie začína jadro sekundárneho oocytu druhé meiotické delenie až do metafázy, kde sa delenie buniek zastaví. Ak v tom čase spermie vstúpi do sekundárneho oocytu, dokončí sa druhé meiotické delenie.

Po tomto druhom meiotickom delení sa znova vytvorí bunka s vysokým cytoplazmatickým obsahom (oplodnená sekundárna oocyt) a ďalšia menšia bunka, predstavujúca druhé polárne teleso, ktorá končí degeneráciou. Zrenie oocytov končí degeneráciou dvoch polárnych telies v dôsledku delenia.

Oogenéza v rastlinách

V kvitnúcich rastlinách prebieha syntéza megagametofytov vnútri kvetu v štruktúre zvanej vaječník. Vaječníky sa nachádzajú vo vnútri kaprov, každý z nich je tvorený vaječníkom, štýlom a stigmou.

Súbor kvetín sa nazýva „gynoecium“ a tieto sa môžu v rámci kvetu v závislosti od druhu spojiť alebo oddeliť.

Vo vaječníku sa nachádza jeden alebo viac vajíčok. Tvar, počet kaprov a počet vajíčok a ich usporiadanie sa líšia v závislosti od druhu, a to natoľko, že tieto charakteristiky sa na klasifikáciu používajú ako taxonomické znaky.

V rastlinách je každá vajíčka veľmi zložitá štruktúra, je tvorená nohou zvanou funiculus, ktorá drží vnútri celú nilu. Jadro jadra je zasa obklopené jednou alebo dvoma vrstvami nazývanými celé čísla (počet celých čísel sa líši v závislosti od druhu).

Celé súbory sa stretávajú na jednom konci a zanechávajú malý otvor nazývaný mikropól. Mikropyle je priestor, cez ktorý pelová trubica prechádza, aby oplodnila vajíčkovú bunku.

Vo vnútri jadra je proces syntézy megagametofytov.

Megagametofyt sa tiež nazýva embryo vak, pretože embryo sa v ňom vyvíja, keď dôjde k oplodneniu.

- Vlastnosti

- Ovocie ovocell alebo samica v rastlinách pozostáva z ôsmich rôznych buniek, 7 tvorí embryonálny vak a jednu samotnú ovocell, oosféru alebo samicu.

- Vaječník vo väčšine rastlín obsahuje niekoľko vajíčok, ktoré môžu byť oplodnené počas tej istej fertilizačnej udalosti.

- Vajce môžu byť „samoopelené“, to znamená, že peľ tej istej kvetiny, v ktorej sa nachádzajú ovule a prašníky, môže oplodniť vajíčka vo vnútri karpelu.

- Vo vaječných bunkách sa nachádzajú dve polárne jadrá, ktoré sa fúzujú, aby vytvorili endosperm, čo je látka, ktorú sa embryo živí počas prvých štádií vývoja.

- Megaspora sa trikrát delí mitotickým spôsobom a vytvára embryo vak s 8 jadierami.

- Existujú bunky, ktoré sú umiestnené na koncoch jadra, sú známe ako synergisty a antipódy.

- Fázy

Vo vnútri jadra sa v zásade vyvíja jedna ženská gameta alebo megasporocyt. V tejto štruktúre diploidná kmeňová bunka megasporocytov podlieha meióze (meióza I) a tvorí štyri haploidné bunky, ktoré sa nazývajú megaspory.

Štyri megaspory sú usporiadané lineárne. Teoreticky je v tomto bode megasporogenéza úplná; tri megaspory sa nakoniec rozpadnú a iba jeden prežije a dozrie a premení sa na megagametofyt.

Avšak vo väčšine kvitnúcich rastlín sa vyvíjajúci megagametofyt začína živiť jadrom a mitoticky sa delí (mitóza I), čo vedie k dvom novým jadrám.

Každé z dvoch nových jadier sa ešte raz mitoticky delí (mitóza II), čím vzniknú štyri nové jadrá. Výsledné štyri jadrá sa nakoniec opäť delia mitózou (mitóza III) a tvoria osem jadier.

Osem jadier je rozdelených do dvoch skupín po štyroch jadrách, jedna je umiestnená na konci mikropyle, zatiaľ čo druhá je umiestnená na opačnom konci. Jedno jadro z každej skupiny štyroch migruje smerom do stredu megagametofytu, čo vedie k vzniku polárnych jadier.

Tri zostávajúce bunky na mikropilárovom konci sú synergenty a bunky na opačnom konci sú antipódy. Po opeľovaní kvetu budú synergické látky súčasťou procesu oplodnenia.

Celá štruktúra zrelej samičej gaméty sa nazýva embryo vak a je budovaná centrálnou dvojjadrovou bunkou a šiestimi jadrami, ktoré tvoria synergické a antipódové bunky.

Referencie

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK a Agarwal, A. (2017). Ženská a mužská gametogenéza. In Clinical reprodukčné medicíny a chirurgie (str. 19-45). Springer, Cham.
2. Evans, HM, a Swezy, O. (1932). Ovogenéza a normálny folikulárny cyklus u dospelých cicavcov. Kalifornia a západná medicína, 36 (1), 60.
3. Lindorf, H., De Parisca, L., & Rodríguez, P. (1985). Klasifikácia, štruktúra a reprodukcia botaniky.
4. Moore, KL, Persaud, TVN a Torchia, MG (2018). The Human-E-Book: Klinicky orientovaná embryológia. Elsevier Health Sciences.
5. Raven, PH, Evert, RF a Eichhorn, SE (2005). Biológia rastlín. Macmillan.
6. Wang, JH, Li, Y., Deng, SL, Liu, YX, Lian, ZX a Yu, K. (2019). Najnovšie výskumné pokroky v mitóze počas cicavčej gametogenézy. Cells, 8 (6), 567.