OOGENESE: PHASEN, EIGENSCHAFTEN BEI TIEREN UND PFLANZEN - BIOLOGIE - 2025

Die Oogenese oder Gamete ist der Entwicklungsprozess der weiblichen Gamete bei Tieren und Blütenpflanzen (ein "reifes Ei" tritt bei Tieren und ein "Megagametofito" bei Pflanzen auf). Dieses Ereignis tritt auf, sobald weibliche Individuen reif sind und somit ihren Fortpflanzungszyklus beginnen.

Bei Frauen beginnt die Oogenese in der pränatalen Phase, in der sich die Oogonie durch mitotische Teilungen vermehrt. Die so erzeugte Oogonie vergrößert sich, um die primären Eizellen vor der Geburt des Fötus zu bilden, und schließlich entwickeln sich bei Frauen in der Pubertät reife Eizellen.

Oogeneseprozess bei Menschen und anderen Tieren (Quelle: Henry Vandyke Carter über Wikimedia Commons)

Die Entwicklung der primären Eizellen wird durch zwei Hormone der Hypophyse reguliert: follikelstimulierend und luteinisierend, und diese werden wiederum durch das Gonadotropin freisetzende Hormon reguliert, das im Hypothalamus ausgeschieden wird.

In den meisten Fällen wird das Ei, wenn es nicht befruchtet wird, durch Blutungen aus dem weiblichen Geschlechtsorgan von Tieren aus dem Körper ausgeschieden. Dieses Ereignis wird unter anderem als "Menstruation", Menstruationszyklus oder Hitze bezeichnet.

In Blütenpflanzen oder Angiospermen entwickeln sich neben der Entwicklung in derselben Pflanze auch der Megagametophyt (weiblicher Gamet) und der Mikrogametophyt (männlicher Gamet) in derselben Struktur, die eine Blume mit bisexuellen Eigenschaften ist.

Die Staubblätter einer Blume produzieren den Mikrogametophyten, während die Fruchtblätter den Megagametophyten produzieren. Einige Pflanzen haben jedoch Blüten nur mit Staubblättern und andere Blüten nur mit Fruchtblättern, und diese Arten sind als einhäusig bekannt.

In Pflanzen umfasst die weibliche Gametogenese zwei Hauptprozesse, die als Megasporogenese und Megagametogenese bekannt sind und mit der Bildung der Megaspore innerhalb der Nucela bzw. mit der Entwicklung der Megaspore zu einem Megagametophyten zu tun haben.

Oogenese bei Tieren

Die Oogenese selbst ist die Produktion von Eizellen und tritt in den Eierstöcken weiblicher Säugetiere auf. Ein Teil der Eierstöcke wird von den Eierstockfollikeln gebildet, da die Primordien der Eierstöcke mit diesen verschmolzen sind, bis sie reifen.

Wenn jugendliche weibliche Säugetiere die Pubertät erreichen, treten die Eierstöcke in eine aktive Phase ein, die durch das Wachstum und die zyklische Reifung kleiner Gruppen von Follikeln gekennzeichnet ist.

Das Gemeinsame ist, dass in jedem Zyklus ein einzelner Primärfollikel seine volle Reife erreicht und die Eizelle vom Eierstock in die Gebärmutter freigesetzt wird. Es wurde gezählt, dass von den 400.000 Eizellen, die eine Frau bei der Geburt präsentiert, nur 400 während der fruchtbaren Zeit reifen.

Dieser Reifungsprozess von den Primärfollikeln bis zum Ende der reifen Eizelle ist als "Follikulogenese" bekannt und beinhaltet verschiedene Teilungs- und Differenzierungsschritte für die Follikelzellen, bevor sie sich in eine reife Eizelle verwandeln.

Die Gametogenese tritt bei weiblichen Säugetieren kontinuierlich auf, bis der Menstruationszyklus dauerhaft beendet ist, eine Periode, die beim Menschen als "Wechseljahre" bekannt ist.

Wissenschaftler schätzen, dass das ideale Alter für die menschliche Fortpflanzung zwischen 20 und 35 Jahren liegt, da sich in diesem Zeitraum die Eizellen mit voller Lebensfähigkeit entwickeln und die Wahrscheinlichkeit von Chromosomenanomalien in einem Embryo bei Frauen zunimmt sie werden alt.

- Eigenschaften

- Weibliche Eier werden während der Embryonalentwicklung gebildet, neue Eiprimordien entstehen nicht nach der Geburt.

- Die reife Eizelle löst sich vom Eierstock und gelangt in die Gebärmutter, wo sie bis zur Befruchtung durch einen männlichen Gameten erhalten bleibt.

Elektronenmikroskopische Aufnahme einer Eizelle, der weiblichen Gamete (Quelle: TheBloxter446 via Wikimedia Commons)

- Am Ende jedes Fruchtbarkeitszyklus werden die nicht befruchteten Eier verworfen und durch Blutungen, die als „Menstruation“ bezeichnet werden, ausgestoßen.

- Alle Schritte der Oogenese finden in den Eierstöcken statt.

- Während der weiblichen Gametogenese entstehen drei Polkörper, die weder lebensfähig noch fruchtbar sind.

- Beim ersten meiotischen Prozess wird das Zellzytosol nicht gleichmäßig aufgeteilt, eine der resultierenden Zellen hat den größten Teil des zytoplasmatischen Volumens und die anderen sind erheblich kleiner.

- Phasen

Vorgeburtliche Entwicklung

In den frühen Entwicklungsstadien des weiblichen Embryos vermehren sich die als Oogonia bekannten Zellen durch Mitose. Die Oogonie, ein Produkt des mitotischen Prozesses, wächst an Größe, um die primären Eizellen vor der Geburt zu bilden.

Während der Entwicklung der primären Eizellen bilden die umgebenden Bindegewebszellen eine einzelne Schicht flacher Follikelzellen. Die von dieser Zellschicht eingeschlossene primäre Eizelle bildet einen primordialen Follikel.

In der Pubertät vergrößert sich die primäre Eizelle, die follikulären Epithelzellen nehmen eine kubische und später säulenförmige Form an und ihre Fusion führt zu einem primären Follikel.

Die primäre Eizelle ist von einer Hülle aus einem amorphen, azellulären, Glykoprotein-reichen Material umgeben, das als „Zona Pellucida“ bekannt ist. Dies hat eine Maschenform mit vielen „Fenstern“.

Primäre Eizellen beginnen sich vor der Geburt des Fötus durch Meiose zu teilen. Der Abschluss der Prophase erfolgt jedoch erst, wenn das Individuum die Pubertät erreicht hat.

Postnatale Entwicklung

Nach Beginn der Pubertät tritt jeden Monat ein Eisprung auf. Dies bedeutet, dass die Freisetzung einer Eizelle vom Ovarialfollikel in die Gebärmutter erfolgt.

Die primären Eizellen, die in der Prophase des ersten meiotischen Zyklus suspendiert waren, werden während dieser Zeit aktiviert, und wenn der Follikel reift, vervollständigt die primäre Eizelle die erste meiotische Teilung, wodurch eine sekundäre Eizelle und ein erster Polkörper entstehen.

Bei dieser ersten Meiose ist die zytoplasmatische Teilung ungleichmäßig, die resultierende sekundäre Eizelle erhält fast das gesamte Zytoplasma der Zelle, während der Polkörper sehr wenig Zytoplasma erhält.

Während des Eisprungs beginnt der Kern der sekundären Eizelle mit der zweiten meiotischen Teilung bis zur Metaphase, wo die Zellteilung aufhört. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Sperma in die sekundäre Eizelle gelangt, ist die zweite meiotische Teilung abgeschlossen.

Nach dieser zweiten meiotischen Teilung bilden sich wieder eine Zelle mit hohem zytoplasmatischen Gehalt (die befruchtete sekundäre Eizelle) und eine weitere kleinere Zelle, die den zweiten Polkörper darstellt, die schließlich degeneriert. Die Reifung der Eizelle endet mit der Degeneration der beiden Polkörper infolge der Teilung.

Oogenese in Pflanzen

In Blütenpflanzen findet die Synthese von Megagametophyten innerhalb der Blüte in einer Struktur statt, die als Eierstock bezeichnet wird. Die Eierstöcke befinden sich in den Fruchtblättern. Jedes Fruchtblatt besteht aus einem Eierstock, einem Stil und einem Stigma.

Der Fruchtblattsatz einer Blume wird "Gynäkium" genannt und diese können je nach Art innerhalb der Blume vereinigt oder getrennt werden.

In den Eierstöcken befinden sich eine oder mehrere Eizellen. Die Form, die Anzahl der Fruchtblätter und die Anzahl der Eizellen sowie deren Anordnung variieren je nach Art so sehr, dass diese Merkmale als taxonomische Merkmale für die Klassifizierung verwendet werden.

Bei Pflanzen ist jede Eizelle eine sehr komplexe Struktur. Sie besteht aus einem Fuß, dem so genannten Funiculus, der die gesamte Nucela im Inneren hält. Die Nucela wiederum ist von einer oder zwei Schichten umgeben, die als Integumente bezeichnet werden (die Anzahl der Integumente variiert je nach Art).

Die Integumente treffen sich an einem Ende und hinterlassen eine kleine Öffnung, die als Mikropyle bezeichnet wird. Die Mikropyle ist der Raum, durch den der Pollenschlauch verläuft, um die Eizelle zu befruchten.

In der Nucela findet der Synthesevorgang von Megagametophyten statt.

Der Megagametophyt wird auch als Embryosack bezeichnet, da sich der Embryo nach der Befruchtung in ihm entwickelt.

- Eigenschaften

- Die Eizelle oder weibliche Gamete in Pflanzen besteht aus acht verschiedenen Zellen, von denen 7 den Embryosack bilden und eine die Eizelle, die Oosphäre oder die weibliche Gamete selbst.

- Der Eierstock enthält in den meisten Pflanzen mehrere Eizellen, die während des gleichen Befruchtungsereignisses befruchtet werden können.

- Die Eizellen können „selbstbestäubt“ sein, dh der Pollen derselben Blume, in der sich die Eizellen und Staubbeutel befinden, kann die Eizellen im Fruchtblatt befruchten.

- In den Eizellen befinden sich zwei polare Kerne, die zum Endosperm verschmelzen. Dies ist die Substanz, von der sich der Embryo in den ersten Stadien seiner Entwicklung ernährt.

- Die Megaspore teilt sich dreimal mitotisch und bildet einen Embryosack mit 8 Kernen.

- Es gibt Zellen, die an den Enden der Nucela untergebracht sind. Sie werden als Synergisten und Antipoden bezeichnet.

- Phasen

Im Prinzip entwickelt sich innerhalb der Nucela ein einzelner weiblicher Gamet oder Megasporozyt. Innerhalb dieser Struktur unterliegt eine diploide Stammzelle von Megasporozyten einer Meiose (Meiose I) und bildet vier haploide Zellen, sogenannte Megasporen.

Die vier Megasporen sind linear angeordnet. Theoretisch ist zu diesem Zeitpunkt die Megasporogenese abgeschlossen; Drei der Megasporen lösen sich schließlich auf und nur eine überlebt, um zu reifen und sich in den Megagametophyten zu verwandeln.

Bei den meisten Blütenpflanzen beginnt sich der sich entwickelnde Megagametophyt jedoch von der Nucela zu ernähren und teilt sich mitotisch (Mitose I), was zu zwei neuen Kernen führt.

Jeder der beiden neuen Kerne teilt sich erneut mitotisch (Mitose II), wodurch vier neue Kerne entstehen. Schließlich teilen sich die resultierenden vier Kerne wieder durch Mitose (Mitose III) und bilden acht Kerne.

Die acht Kerne sind in zwei Gruppen von vier Kernen unterteilt, wobei sich einer am Ende der Mikropyle befindet, während sich der andere am gegenüberliegenden Ende befindet. Ein Kern aus jeder Gruppe der vier wandert zum Zentrum des Megagametophyten, wodurch die polaren Kerne entstehen.

Die drei verbleibenden Zellen am mikropillaren Ende sind die Synergisten und die am gegenüberliegenden Ende sind die Antipoden. Die Synergien werden Teil des Befruchtungsprozesses sein, sobald die Blume bestäubt ist.

Die gesamte Struktur des reifen weiblichen Gameten wird als Embryosack bezeichnet und besteht aus der zentralen Binukleatzelle und den sechs Kernen, aus denen die synergistischen und Antipodenzellen bestehen.

Verweise

1. Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK & Agarwal, A. (2017). Weibliche und männliche Gametogenese. In der klinischen Reproduktionsmedizin und Chirurgie (S. 19-45). Springer, Cham.
2. Evans, HM & Swezy, O. (1932). Ovogenese und normaler Follikelzyklus bei erwachsenen Säugetieren. California and Western Medicine, 36 (1), 60.
3. Lindorf, H., De Parisca, L. & Rodríguez, P. (1985). Botanik Klassifikation, Struktur und Reproduktion.
4. Moore, KL, Persaud, TVN & Torchia, MG (2018). Das sich entwickelnde Human-E-Book: Klinisch orientierte Embryologie. Elsevier Gesundheitswissenschaften.
5. Raven, PH, Evert, RF & Eichhorn, SE (2005). Biologie der Pflanzen. Macmillan.
6. Wang, JH, Li, Y., Deng, SL, Liu, YX, Lian, ZX & Yu, K. (2019). Jüngste Forschungsfortschritte bei der Mitose während der Gametogenese bei Säugetieren. Cells, 8 (6), 567.