Transcript תאי הרבייה
רבייה תאי הרבייה ,מערכת הרבייה ותהליך ההפריה נושאי השיעור תאי הרבייה :תא זרע (זכרי) ותא ביצה (נקבי). תהליך ההפריה: • הפריה חיצונית • הפריה פנימית מערכת הרבייה באדם: • מערכת הרבייה הזכרית. • מערכת הרבייה הנקבית. מערכת הרבייה בדגים ,מערכת הרבייה בעופות. 1 תא רבייה זכרי ותא רבייה נקבי כאמור ,ברבייה זוויגית כל צאצא נוצר מהתלכדות תא רבייה נקבי – תא ביצה (ביצית) ,ותא רבייה זכרי – תא זרע .ברוב מיני היצורים הרב-תאיים המתרבים ברבייה זוויגית ,תאי הרבייה הנקביים הם נייחים ותאי הרבייה הזכריים הם ניידים. תא זרע קטן בהרבה מתא ביצה של אותו המין (באדם ,קטן פי 200מתא ביצה). נייד ,בעל שוטון = מעין זנב המאפשר תנועה בסביבה נוזלית (שחייה) לעבר תא הביצה. מכיל אברוני מיטוכונדרייה רבים שמספקים את האנרגיה הדרושה לתנועתו. הפלואידי = מכיל רק מערכת אחת של כרומוזומים (מחצית החומר התורשתי.)n , תא ביצה (ביצית) גדול בהרבה מתא זרע של אותו המין. נייח ,חסר יכולת תנועה. מכיל מאגר מזון (חומרי תשמורת) ,המיועד לעובר המתפתח בימיו הראשונים (ביצית שהופרתה הופכת להיות התא הראשון של העובר). הפלואידי = מכיל רק מערכת אחת של כרומוזומים (מחצית החומר התורשתי.)n , © shutterstock.com/ James Steidl © ekem )Wikimedia commons). Courtesy: RWJMS IVF Laboratory 2 תהליך ההפריה כל תא רבייה מכיל רק מחצית מכמות החומר התורשתי (הפלואידי) לעומת שאר תאי הגוף (דיפלואידים). כאשר תא הזרע ותא הביצה נפגשים חלה הפריה ,ובה תאי הרבייה מתלכדים .כך ,הביצית המופרית (=זיגוטה) מכילה מערכת כפולה של כרומוזומים (אחת שמקורה באם ואחת שמקורה באב). התרשים מתאר הפריה בין תא זרע לתא ביצה של יצור דמיוני ,שיש לו ארבעה כרומוזומים בתאי גופו :זוג כרומוזומים הומולוגיים גדולים (אדום-ירוק) ,וזוג כרומוזומים הומולוגיים קטנים (ורוד-כחול) בכל אחת מן הגמטות ההפלואידיות: נציג אחד מזוג הכרומוזומים ההומולוגיים הגדול (אדום-ירוק), ונציג אחד מזוג הכרומוזומים ההומולוגיים הקטן (ורוד-כחול) נוצרת זיגוטה דיפלואידית הכוללת ארבעה כרומוזומים, כלומר 2זוגות של כרומוזומיים הומולוגיים: זוג הכרומוזומים הגדול (אדום-ירוק), וזוג הכרומוזומים הקטן (ורוד-כחול) 3 תהליך ההפריה הפריה יכולה להתרחש רק בין תאי רבייה של זכר ונקבה המשתייכים לאותו המין (!)species רק תא זרע ותא ביצה מאותו המין מסוגלים לזהות זה את זה בעזרת קולטנים מיוחדים המצויים בקרומי התאים. לרוב ,תאי זרע רבים מאוד (אלפים) מגיעים אל קרבת תא הביצה ,אך רק תא זרע יחיד יפרה את תא הביצה – הוא יחדור דרך קרום התא ,ייכנס אל תא הביצה ,וכעבור זמן קצר ,הגרעין של תא הזרע והגרעין של תא הביצה יתאחדו – זה הרגע של יצירת הזיגוטה. © shutterstock.com/ James Steidl 4 ברוב היצורים החיים בסביבה מימית יש הפריה חיצונית סביבה לחה חיונית לתהליך ההפריה! תאי הרבייה אינם יכולים להתקיים באוויר היבש ,אינם יכולים לנוע בו ,ולכן אינם יכולים להיפגש. ליצורים החיים במים כמו אצות ,דגים ודו-חיים ,הסביבה המימית משמשת מקום מפגש לתאי הרבייה .ההפריה מתרחשת מחוץ לגוף ,בסביבת החיים המימית. לכן היא נקראת הפריה חיצונית .זו התאמה לסביבת חיים לחה (מימית). בסביבה המימית ,תאי הרבייה עלולים להתפזר במים ,וכך קטן הסיכוי שתא זרע ותא ביצה ייפגשו .נוסף על כך ,הם עלולים להיטרף. לכן ,בהפריה חיצונית חשוב: • שההורים יפרישו את תאי הרבייה שלהם אל המים באותו זמן ,קרוב מאוד זה לזה. • שהזכר והנקבה ייצרו כמות גדולה מאוד של תאי רבייה ,וישחררו אותם אל המים בבת אחת. כך יגדל הסיכוי שלפחות מקצת תאי הרבייה ייפגשו ותתרחש הפריה. אצל הדגים ,בעונת רבייה אחת ,הנקבות מייצרות עשרות אלפי תאי ביצה, והזכרים מייצרים עשרות מיליוני תאי זרע! © istockphoto.com/ Robert Koopmans דגי סלמון מתרבים בהפריה חיצונית – תאי ביצה שהפרישה הנקבה לסביבה המימית. הזכר מפזר עליהן את תאי הזרע שיפרו אותן. 5 ביצורים החיים ביבשה יש הפריה פנימית סביבה לחה חיונית לתהליך ההפריה! תאי הרבייה אינם יכולים להתקיים באוויר היבש ,אינם יכולים לנוע בו ולכן אינם יכולים להיפגש. ביצורים החיים ביבשה תנאי הסביבה אינם מתאימים להתרחשות הפריה ולכן מתקיימת בהם הפריה פנימית – תאי הרבייה מועברים אל תוך גוף האורגניזם ובו מתרחש המפגש ביניהם. זו התאמה לסביבת חיים יבשה. המפגש בין תאי הרבייה מתרחש בגוף הנקבה :הזכר מפריש את תאי הזרע ,המצויים בנוזל זרע ,אל תוך גופה של הנקבה .שם הם שוחים ומתקדמים עד לתאי הביצה ומפרים אותן. יצורים המתרבים בהפריה פנימית כמו עופות ,זוחלים ויונקים, אינם צריכים לייצר כמויות עצומות של תאי רבייה כמו יצורים המתרבים בהפריה חיצונית ,משום שהסיכוי שתאי הרבייה לא ייפגשו קטן מאוד ,כי תאי הזרע נעים בגוף הנקבה. אצל כל היונקים ההפריה היא פנימית (גם ביונק ימי כמו דולפין), ואכן ,בנקבות של רוב היונקים ,רק תאי ביצה מעטים או אפילו תא ביצה יחיד מוכנים להפריה .ואולם ,גם ביצורים אלו יש תאי זרע רבים יותר מתאי ביצה. © istockphoto.com/ Richard Lindie 6 שאלה 1 שאלה :1 השוו בין תא הזרע לתא הביצה ,לפי הסעיפים שבטבלה: סוג התא תא זרע תא ביצה סעיפים להשוואה מבנה וצורה גודל תנועה מכיל... כמות התאים הנוצרת בגוף 7 תשובה 1 שאלה :1 השוו בין תא הזרע לתא הביצה ,לפי הסעיפים שבטבלה: תשובה: סוג התא תא זרע תא ביצה סעיפים להשוואה מבנה וצורה תא בעל שוטון עגול בדרך כלל גודל קטן יחסית גדול יחסית תנועה נייד נייח מכיל... אברוני מיטוכונדרייה רבים מאגר מזון (חומרי תשמורת) כמות התאים הנוצרת בגוף גדולה יחסית קטנה בהרבה מכמות תאי הזרע 8 שאלה 2 שאלה :2 כיצד תאי הזרע מותאמים לתפקידם? כיצד תאי הביצה מותאמים לתפקידם? 9 תשובה 2 שאלה :2 כיצד תאי הזרע מותאמים לתפקידם? כיצד תאי הביצה מותאמים לתפקידם? תשובה: תאי הזרע קטנים ,דבר המקל על תנועתם בסביבה החיצונית המימית (ביצורים המתרבים בהפריה חיצונית) או בסביבה הנוזלית שבמערכת הרבייה הנקבית (ביצורים המתרבים בהפריה פנימית) .השוטון מאפשר את תנועת תאי הזרע לעבר תא הביצה .אברוני המיטוכונדרייה הרבים מספקים את האנרגיה הרבה הדרושה לתנועה (קצב נשימה תאית גבוה). תאי ביצה הם לרוב גדולים לעומת תאי הזרע (באותו מין) וחסרי יכולת תנועה (ואכן ,תאי הזרע הם אלה שנעים לעבר תא הביצה) .המזון האגור בתא הביצה (כחומרי תשמורת) ,נחוץ לעובר בימי התפתחותו הראשונים. 10 שאלה 3 שאלה :3 השוו בין הפריה פנימית להפריה חיצונית ,לפי הסעיפים שבטבלה: סוג ההפריה הפריה חיצונית הפריה פנימית סעיפים להשוואה תנאי הסביבה של האורגניזמים מקום המפגש בין תאי הרבייה מספר תאי הרבייה שנוצרים דוגמאות לקבוצות של אורגניזמים © istockphoto.com/ Stephen Sweet 11 תשובה 3 שאלה :3 השוו בין הפריה פנימית להפריה חיצונית ,לפי הסעיפים שבטבלה: תשובה: סוג ההפריה הפריה חיצונית הפריה פנימית סעיפים להשוואה תנאי הסביבה של האורגניזמים סביבת חיים לחה סביבת חיים יבשה מקום המפגש בין תאי הרבייה בסביבה מימית לרוב בגוף הנקבה מספר תאי הרבייה שנוצרים כמויות עצומות כמות גדולה דוגמאות לקבוצות של אורגניזמים מדוזה ,קיפוד ים, דגים ,דו-חיים עופות ,זוחלים ,יונקים 12 הפריה והתפתחות העובר – בסביבה מימית לעומת סביבה יבשתית סביבת חיים יבשה (יבשתית) סביבת חיים לחה (מימית) © istockphoto.com/ Andreas Gradin © צוות נחשון הפריה חיצונית © istockphoto.com/ Catalin Petolea הפריה פנימית © www.sxc.hu/ Andrea Kratzenberg העובר מתפתח במקום מוגן, שאינו חשוף לסביבה החיצונית העובר מתפתח בסביבה החיצונית המימית העובר מתפתח בגוף האם (יונקים) העובר מתפתח בביצה (זוחלים ,עופות) 13 מבנה מערכת הרבייה באדם – דוגמה למערכת רבייה ביונקים מערכת הרבייה הזכרית: ערמונית צינור מוביל הזרע פין אשכים (ביחיד אֶ ֶשך) © מתוך אתר אופק במדע וטכנולוגיה 14 מבנה מערכת הרבייה באדם – דוגמה למערכת רבייה ביונקים מערכת הרבייה הזכרית: אשכים (ביחיד אֶ ֶשך) – בהם נוצרים תאי הזרע. באשך נוצר ומופרש הורמון הרבייה הזכרי טסטוסטרון (יילמד בהמשך) ,החשוב להתפתחות של אברי הרבייה הזכריים ולתפקודם התקין. * בעובר ,האשכים מתפתחים בחלל הבטן .סמוך ללידה הם "גולשים" לשק האשכים ,מחוץ לחלל הגוף, וזה מיקומם בזכר בוגר. מדוע זה קורה? במהלך התפתחותם ,תאי הזרע רגישים מאוד לטמפרטורה גבוהה .באשכים המצויים מחוץ לחלל הגוף ,הטמפרטורה נמוכה יותר ואינה עולה על .35°C צינור מוביל הזרע – מוביל את תאי הזרע מן האשך החוצה .מכל אשך יוצא צינור יחיד .זוג הצינורות מתלכדים לצינור אחד שעובר לאורך הפין ,המצוי מחוץ לחלל הגוף. הערמונית – אחת הבלוטות המייצרות את נוזל הזרע ,בו מצויים תאי הזרע המופרשים מן הגוף החוצה .החומרים שהבלוטה מייצרת מתנקזים לצינור מוביל הזרע .תפקידו של נוזל הזרע קשור להבשלת תאי הזרע וליצירת תנאים המתאימים לתאי הזרע ,כאשר הם נעים במערכת הרבייה הנקבית. הפין – הוא אבר ההזדווגות (פתח המין החיצוני) .תפקידו להביא את תאי הזרע אל תוך גופה של הנקבה וכך לאפשר מפגש עם תא הביצית .הפין בנוי מרקמות עשירות בכלי דם ובעצבים. © מתוך אתר אופק במדע וטכנולוגיה 15 מערכת הרבייה הזכרית באדם צפו בהדמיה והכירו את מבנה מערכת הרבייה הזכרית באדם מערכת הרבייה בגבר 16 מבנה מערכת הרבייה באדם – דוגמה למערכת רבייה ביונקים מערכת הרבייה הנקבית: צינור הביציות (חצוצרה) שחלה רחם נרתיק © מתוך אתר אופק במדע וטכנולוגיה 17 מבנה מערכת הרבייה באדם – דוגמה למערכת רבייה ביונקים מערכת הרבייה הנקבית: מערכת הרבייה הנקבית באדם כוללת זוג שחלות שבהן נוצרים תאי הביצה (ביציות). כל שחלה בנויה מזקיקים ,שבהם הביציות מתפתחות ומבשילות ומהם מופרש הורמון הרבייה הנקבי אסטרוגן (על זקיקים והורמוני רבייה ,בהמשך הלימוד). ליד כל שחלה מצוי צינור הביציות ,הקרוי גם חצוצרה ,וזאת בגלל פתח הצינור הקרוב לשחלה, שצורתו דמוית משפך .בצינור הביציות ,תאי הרבייה נפגשים ומתרחשת ההפריה .כל צינור מרופד מבפנים בריסים זעירים .במהלך הביוץ ,כאשר ביצית יוצאת מן השחלה ,תנועתם הגלית של הריסים מסייעת לקלוט אותה אל צינור הביציות ולהובילה בתוכו. שני צינורות הביציות מתלכדים ברחם – אבר חלול שדופנותיו שריריות. לאחר שהתרחשה הפריה ,הביצית המופרית (זיגוטה) נשתלת ברירית הרחם (השכבה הפנימית של הרחם) ,והעובר מתפתח בחלל הרחם במהלך ההיריון. בהמשך הרחם כלפי חוץ נמצא הנרתיק – אבר דמוי תעלה בעל דפנות שריריות ,שלתוכו מופרשים תאי הזרע במהלך ההזדווגות. © מתוך אתר אופק במדע וטכנולוגיה 18 מערכת הרבייה הנקבית באדם צפו בהדמיה והכירו את מבנה מערכת הרבייה הנקבית באדם מערכת הרבייה באישה 19 שאלה 4 שאלה ( 4בגרות :)2004 חסימה בחצוצרות של אישה (חצוצרה = צינור מוביל ביצים) עלולה להביא לעקרות. הסבר מדוע. 20 תשובה 4 שאלה ( 4בגרות :)2004 חסימה בחצוצרות של אישה (חצוצרה = צינור מוביל ביצים) עלולה להביא לעקרות. הסבר מדוע. תשובה: בעת הביוץ ,הביצית יוצאת מן השחלה אל החצוצרה ונעה בתוכה .בעת ההזדווגות ,תאי הזרע נכנסים דרך הנרתיק אל מערכת הרבייה של האישה וממשיכים אל החצוצרה .בחצוצרה הם פוגשים את הביצית ,וכאשר אחד מתאי הזרע חודר לתוכה ,מתרחשת ההפריה .מכאן נובע שחסימה בחצוצרות תפריע הן לתנועת הביצית הבשלה (שיצאה מן השחלה בביוץ) הן לתנועת תאי הזרע ,ולפיכך לא תוכל להתרחש הפריה. 21 מערכת הרבייה בדגים מבנה מערכת הרבייה של האדם אופייני לבעלי החיים ממחלקת היונקים .מבנה מערכת הרבייה בבעלי חיים ממחלקות אחרות שונה ממערכת הרבייה של האדם. דגים: אצל רוב מיני הדגים והדו-חיים ,החיים במים ומתרבים בהפריה חיצונית ,מערכת הרבייה היא פשוטה יחסית וכוללת: אשכים או שחלות שבהם נוצרים תאי הרבייה ,וכן צינורות המובילים את תאי הרבייה אל פתחי מין מיוחדים בגוף ,שמהם הם נפלטים לסביבה החיצונית המימית. הרחבה: במינים החיים בסביבה מימית ומתרבים בהפריה חיצונית, מערכת הרבייה פשוטה מאוד: בחסרי חוליות כגון מדוזות ,כוכבי ים וקיפודי ים, מערכת הרבייה כוללת רק אבר שבו נוצרים תאי הרבייה המשתחררים ממנו ישירות למים. © istockphoto.com/ Olga Lyubkina 22 מערכת הרבייה בעופות בבעלי חיים החיים ביבשה ,תאי הרבייה וגם העובר המתפתח חשופים לסכנת התייבשות. לכן במערכות הרבייה של יצורים אלו התפתחו מבנים ומנגנונים המותאמים להפגשת תא הזרע ותא הביצה ,להפריה פנימית ,ולהתפתחות העובר – בלא חשיפה לאוויר. עופות: נקבה :העובר אינו מתפתח בגוף האם אלא בביצה. אחרי ההפריה ,המתרחשת בצינור הביציות ,מתפתחות סביב הביצה המופרית עוד שכבות שתפקידן להזין את העובר ,להגן עליו וליצור בביצה סביבה פנימית המתאימה להתפתחותו. הביצים ,שמכילות את העוברים המתפתחים ,נאגרות ברחם עד להטלתן. ברוב מיני העופות ,מערכת הרבייה הנקבית אינה זוגית – רק השחלה וצינור הביציות השמאליים מפותחים. התאמה לתעופה שחלה אחת וצינור ביציות יחיד (מערכת רבייה שאינה זוגית). התפתחות העובר בביצה ,מחוץ לגוף האם. משקל הגוף קל יותר זכר: האשכים מצויים בחלל הבטן. הזכר חסר אבר הזדווגות – העברת תאי הזרע לגוף הנקבה (לצורך הפריה פנימית) ,נעשית דרך קירוב פתח המין החיצוני של הזכר לפתח המין החיצוני של הנקבה ,והפרשת תאי הזרע לגופה של הנקבה. 23 שאלה :5השוואה בין מערכות הרבייה בדגים ,עופות ויונקים שאלה :5 בגופם של יצורים רב-תאיים המקיימים רבייה זוויגית ,יש מערכת רבייה .למערכות הרבייה של בעלי החיים השונים יש מבנה כללי משותף ,אך יש ביניהם הבדלים הנובעים מן ההתאמה לבית הגידול (מימי או יבשתי). השוו בין מערכות הרבייה של דגים ,עופות ויונקים בעזרת סימון +במקום המתאים בטבלה: דגים עופות יונקים אברים ליצירת תאי הרבייה (אשך בזכר ,שחלה בנקבה) אברים להובלת תאי הרבייה (צינור מוביל הזרע ,צינור הביציות) אברים למפגש של תאי הרבייה (נרתיק ,פין) פתח מין חיצוני אבר שהעובר מתפתח בו (רחם) © istockphoto.com/ Olga Lyubkina © istockphoto.com/ Mariya Bibikova © istockphoto.com/ victor zastol`skiy תשובה 5 שאלה :5 תשובה: דגים עופות יונקים אברים ליצירת תאי הרבייה (אשך בזכר ,שחלה בנקבה) + + + אברים להובלת תאי הרבייה (צינור מוביל הזרע ,צינור הביציות) + + + + + + + אברים למפגש של תאי הרבייה (נרתיק ,פין) פתח מין חיצוני אבר שהעובר מתפתח בו (רחם) + © istockphoto.com/ Olga Lyubkina © istockphoto.com/ Mariya Bibikova + סיכום :לכל בעלי החיים יש אברים לייצור תאי הרבייה ולהובלתם. בדרך כלל ,ביצורים החיים ביבשה (יונקים ועופות) ומקיימים הפריה פנימית ,יש אברים המיועדים למפגש בין תאי הרבייה. בגופן של נקבות היונקים יש אבר המיועד להתפתחות העובר (בעופות ,העובר אינו מתפתח בגוף האם אלא בביצה). © istockphoto.com/ victor zastol`skiy 25 תשובה 6 שאלה :6 לפניכם שישה משפטים .סמנו נכון או לא נכון ותקנו את המשפטים שאינם נכונים. .1בתא זרע ובתא ביצה של יצור כלשהו ,יש מספר שווה של כרומוזומים. .2באדם ,תאי ביצה ותאי זרע נוצרים בכמויות שוות ,פחות או יותר. .3הפריה פנימית יכולה להתרחש גם בגוף הזכר וגם בגוף הנקבה. .4הפריה חיצונית יכולה להתרחש רק במים. .5באדם ,ההפריה מתרחשת בשחלה. .6באדם ,בלוטת הערמונית קשורה ליצירת תאי הזרע בזכר. 26 תשובה 6 שאלה :6 לפניכם שישה משפטים .סמנו נכון או לא נכון ותקנו את המשפטים שאינם נכונים. תשובה: .1בתא זרע ובתא ביצה של יצור כלשהו ,יש מספר שווה של כרומוזומים – .נכון .2באדם ,תאי ביצה ותאי זרע נוצרים בכמויות שוות ,פחות או יותר – .לא נכון תיקון :באדם ,כמו ברוב היצורים ,נוצרים תאי זרע רבים יותר מתאי ביצה. .3הפריה פנימית יכולה להתרחש גם בגוף הזכר וגם בגוף הנקבה – .לא נכון תיקון :הפריה פנימית מתרחשת רק בגוף הנקבה. .4הפריה חיצונית יכולה להתרחש רק במים – .נכון .5באדם ,ההפריה מתרחשת בשחלה – .לא נכון תיקון :באדם ,ההפריה מתרחשת בצינור הביציות (חצוצרה) .הביציות נוצרות בשחלה. .6באדם ,בלוטת הערמונית קשורה ליצירת תאי הזרע בזכר – .לא נכון תיקון :בלוטת הערמונית מייצרת את נוזל הזרע .תאי הזרע נוצרים באשכים. 27 הפריה באדם צפו בהדמיה של תהליך ההפריה באדם הפריה באדם 28 סיכום ביניים תאי רבייה ,מערכת הרבייה ותהליך ההפריה ברבייה זוויגית כל צאצא נוצר מהתלכדות שני תא רבייה הפלואידים: תא רבייה נקבי – תא ביצה (ביצית) ,ותא רבייה זכרי – תא זרע. לרוב ,תא הזרע קטן בהרבה מתא ביצה של אותו המין ,נייד (בעל שוטון) ומכיל אברוני מיטוכונדריה רבים .לעומתו ,תא הביצה הגדול יחסית ,הוא נייח ,ומכיל מאגר מזון (חומרי תשמורת). סביבה לחה חיונית לתהליך ההפריה. ברוב היצורים החיים במים ,ההפריה מתרחשת מחוץ לגוף ,בסביבת החיים המימית, ונקראת הפריה חיצונית. ביצורים החיים ביבשה ,תנאי הסביבה אינם מתאימים להתרחשות הפריה ולכן מתקיימת בהם הפריה פנימית – תאי הרבייה הזכריים מועברים אל תוך גוף הנקבה ובו מתרחש המפגש בין תאי הרבייה הנקביים לזכריים. מערכת הרבייה הזכרית באדם כוללת :אשכים ,צינור מוביל הזרע ,ערמונית ופין. מערכת הרבייה הנקבית באדם כוללת :שחלות ,צינור הביציות (חצוצרה) ,רחם ,נרתיק. מבנה מערכת הרבייה של האדם אופייני לבעלי החיים ממחלקת היונקים .מבנה מערכת הרבייה בבעלי חיים ממחלקות אחרות (לדוגמה :דגים ועופות) שונה ממערכת הרבייה של האדם ,אך יש להם מרכיבים משותפים. 29