Sugurakk — määratlus, munarakk ja spermatosoid ning viljastumine

Sugurakk on spetsialiseerunud rakk, mis sulandub teise sugurakuga viljastamise (gametide ühinemise) ajal suguliselt paljunevate organismide puhul. Sugurakke tekitatakse meioosi teel ja tavaliselt on need haploidseid (sisaldavad ühe kromosoomikomplekti), mis tagab pärast viljastumist diploidsuse taastumise.

Liikides, mis toodavad kahte morfoloogiliselt erinevat tüüpi sugurakke ja kus iga isend toodab ainult ühte tüüpi sugurakke, on emasloomaks iga isend, kes toodab suuremat tüüpi sugurakke, mida nimetatakse munarakuks (ovum), ja isasloom toodab väiksemat tüüpi, mida nimetatakse spermatosoidiks (spermatosoidiks). See eri suuruse ja kuju kõrvalekalle on tuntud kui anisogamia või, kui üks gamet on eriti liikumatu ja suur, oogamia.

Struktuur ja põhiomadused

Munarakk (ovum): suur rakk koos rikkaliku tsütoplasma, toitumisvarude (kollane) ja organellidega. Munarakk on tavaliselt mitteliikuv ning sisaldab materjali, mis toidab varajast arenguetappi pärast viljastumist.
Spermatosoid: väike, enamasti liikuv rakk, millel on sari (flagellum), et ujudes munarakuni jõuda. Spermatosoid on konstrueeritud peamiselt geneetilise materjali transportimiseks ja sisaldab tihti akrosoomi (fermentitega täidetud korgi taoline struktuur), mis aitab tungida munaraku ümbriste kaudu.
Haploidsus ja meioos: sugurakud tekivad meioosi kaudu, mis vähendab kromosoomide arvu poole võrra ja tekitab geneetilist varieeruvust rekombinatsiooni kaudu.

Sugurakkude teke ja viljastumine

Sugurakud tekivad organismi suguelundites (näiteks loomadel munasarjadest ja munanditest) või teatud kasvuperioodidel taimedel ja seentel gametofaagi tasemel. Viljastumine on protsess, kus kaks gameti liitmisel tekib üheaegne rakufusioon ja tuumade (spermi ja munaraku) ühinemine, moodustades diploidse viljastatud raku ehk sügoodi/zigoodi. Viljastumine võib toimuda väliselt (paljud kalad ja veetaimed) või sisemiselt (paljud maismaaloomad).

Mitmetes loomades on viljastumine tuginevaks etapiks mitmetele täiendavatele protsessidele: sperma peab läbima kapasitatsiooni (membraani ja akrosoomi muutused), akrosoomi ensüümid aitavad tungida munaraku kaitsekihist ja pärast ühe sperma ühinemist toimuvad mehhanismid, mis takistavad teiseste spermade sisenemist (polüspermia vältimine).

Variatsioon erinevates organismirühmades

Sugurakkude kuju ja strateegiad varieeruvad laialdaselt. Mõned tähtsamad erinevused:

Isogamia: kaks gameti on morfoloogiliselt sarnased (tavaline mõnedes vetikates ja seentes).
Anisogamia ja oogamia: üks gamet on suurem/mitte-liikuv (munarakk) ja teine väiksem/liikuv (spermatosoid) — levinud loomadel ja paljudel taimedel.
Mõnedes taimedes ja seentes toodavad eraldi haploidsed isendid (gametofüüdid) sugurakke otseselt, mitte organismi somaatilised rakud.

Funktsioon ja tähtsus

Sugurakkude peamine roll on geneetilise materjali edastamine uude põlvkonda ja geneetilise varieeruvuse tekitamine sugulise paljunemise kaudu. Meioos ja gametide kombineerumine võimaldavad geenide segunemist ja kohanemisvõime suurenemist populatsioonis.

Terminoloogia ja ajalugu

Teaduskeeles lähtub sõna "gamet" kreeka sõnast gamētēs. Teoreetiline ja eksperimentaalne mõistmine sugulise pärandumise protsessidest arenes 19. sajandil; näiteks aitasid sellesse valdkonda kaasa varased pärilikkust käsitlevad uurimused, mille hulgas tuntud koht kuulub ka Austria teadlasele Gregor Mendel, kelle tööd mõjutasid bioloogilist arusaama pärilikust varieeruvusest.

Lühidalt: sugurakk on elu põhikomponent sugulises paljunemises — haploidne, spetsialiseerunud rakk, mis liitub teise sugurakuga, et alustada uut arengutsüklit ja moodustada järglane.

Gametogenees

Gametogenees on diploidsete sugurakkude areng haploidseteks munarakkudeks või spermatosoidideks (vastavalt oogenees ja spermatogenees). See on iga liigi puhul erinev, kuid üldised etapid on sarnased. Munarakkude (oogenees) ja spermatosoidide (spermatogenees) arengul on palju ühiseid tunnuseid. Mõlemad hõlmavad:

Meioos
ulatuslik morfoloogiline rakkude diferentseerumine
Ei suuda väga kaua ellu jääda, kui viljastumist ei toimu.

Neil on ka suuri erinevusi, eriti

Erinevad küpsemise ajastusajad: oogeenne meioos katkestatakse ühes või mitmes etapis (pikaks ajaks), samas kui spermatogeenne meioos on kiire ja katkematu.

Küsimused ja vastused

K: Mis on gamete?

V: Sugurakk on spetsialiseerunud sugurakk, mis ühineb suguliselt paljunevate organismide viljastamise käigus teise sugurakuga.

K: Mis on sugurakkude ploidia?

V: Sugurakud on haploidsed, mis tähendab, et neil on igast kromosoomist ainult üks koopia.

K: Millised rakud on kõik teised rakud loomas?

V: Kõik muud rakud loomas on diploidsed, mis tähendab, et neil on igast kromosoomist kaks koopiat.

K: Kuidas tekivad sugurakud?

V: Sugurakke toodavad sugurakud.

K: Mille poolest erinevad isaste ja emaste sugurakud?

V: Liikides, mis toodavad kahte morfoloogiliselt erinevat tüüpi sugurakke, on emasloomad kõik isendid, kes toodavad suuremat tüüpi sugurakke, mida nimetatakse munarakkudeks või munarakudeks, ja isased toodavad väiksemat tüüpi sugurakke, mida nimetatakse spermatosoidideks või seemnerakkudeks.

K: Milline on nime "sugurakkude" päritolu?

V: Nimetuse "sugurakkond" võttis kasutusele Austria bioloog Gregor Mendel.

K: Mis on viljastumine?

V: Viljastumine on kahe sugurakkude ühinemise protsess, mille käigus moodustub sugulise paljunemise käigus tsütot.