В развитии половых клеток выделяют несколько стадий: деление первичных половых клеток с диплоидным набором хромосом путем митоза, увеличение числа клеток, дальнейший их рост и созревание.
Первую стадию развития половых клеток называют размножением (митоз) . Для этой стадии характерно деление диплоидных клеток путем митоза, при этом из каждой материнской клетки образуются две дочерние диплоидные клетки . За счет митозов увеличивается число клеток . В этот период обеспечивается передача генов от материнской клетки к дочерним.
Затем наступает стадия роста. В период роста деление клеток прекращается и они начинают усиленно расти, число клеток увеличиваются. Клетки находятся в состоянии интерфазы. При этом будущие яйцеклетки (ооциты) увеличиваются в размерах иногда в сотни и даже тысячи раз за счет накопления в их цитоплазме запасных питательных веществ в виде желтка. Размеры незрелых мужских гамет (сперматоцитов) увеличиваются незначительно. В них синтезируются белки, углеводы, липиды, АТФ, удваиваются хромосомы.
На стадии созревания клетки делятся путем мейоза. Число хромосом уменьшается вдвое, и из каждой диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные дочерние клетки.
Мейоз -- созревание половых клеток, особый вид деления, обеспечивающий формирование гамет с уменьшенным вдвое числом хромосом. Мейоз -- два деления первичных половых клеток, следующих одно за другим с одной интерфазой, одним удвоением молекул ДНК, с образованием двух хроматид из каждой хромосомы.
Фаза мейоза: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Особенности первого деления мейоза: конъюгация гомологичных хромосом, возможность обмена генами, расхождение гомологичных хромосом из двух хроматид и образование двух клеток с гаплоидным числом хромосом.
Второе деление мейоза: расхождение хроматид к полюсам клетки, образование из каждой клетки двух с гаплоидным числом хромосом (при отделении хроматид друг от друга они становятся хромосомами) . Сходство второго деления мейоза с митозом.
У особей мужского пола все образовавшиеся в результате мейоза клетки одинаковые, полноценные. У особей женского пола только в одной клетке - яйцеклетке - накапливается большой запас питательных веществ, необходимых для развития будущего зародыша, остальные три маленькие клетки в дальнейшем погибают.
Сущность мейоза состоит в том, что:
1) образуются хромосомы обновленного генетического состава благодаря кроссинговеру между гомологичными хромосомами;
2) достигается наследственная разнородность гамет, так как во время первого мейотического деления из дары гомологичных хромосом в одну из двух гамет отходит материнская хромосома, в другую -- отцовская;
3) после оплодотворения гаплоидные гаметы от отца и матери создают диплоидное ядро зиготы с числом хромосом, присущим данному виду.
Развитие половых клеток завершается периодом формирования, во время которого образуются гаметы - сперматозоиды и яйцеклетка.
Процессы сперматогенеза и овогенеза в принципе сходны, но между ними имеются и различия. В результате сперматогенеза образуется четыре сперматозоида, а овогенез завершается образованием одной яйцеклетки. Это обусловлено тем, что при первом и втором делениях созревания яйцеклетки не делятся пополам, а отделяют маленькие направительные, или редукционные, тельца. Направительные тельца несут полноценные хромосомные наборы, но практически лишены цитоплазмы и вскоре погибают. Биологический смысл образования этих телец заключается в необходимости сохранения в цитоплазме яйцеклетки максимального количества желтка, потребного для развития будущего зародыша.