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【生物】動物の配偶子形成(精子と卵の形成過程)

動物の配偶子である精子と卵の形成過程をくわしく見ていきます。始原生殖細胞から体細胞分裂と減数分裂を経て、どのように配偶子がつくられていくのかマスターします。

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動物の配偶子形成

動物の配偶子(精子・卵)の形成過程をくわしく見ていきますが、まずは、生殖細胞と配偶子の違いを確認しておきます。配偶子とは接合や受精により新しい個体を作るもので、動物の場合、精子と卵がこれにあたります。一方の生殖細胞は、配偶子よりも大きな範囲を意味しており、配偶子になる前の細胞や無性生殖の胞子なども含めた細胞を指します。

配偶子をつくるもとになる細胞で、発生の早い段階から存在している細胞を始原生殖細胞といいます。動物の場合、この始原生殖細胞からオスの場合は精子が、メスの場合は卵が形成されます。

動物の精子形成

動物の精子形成

動物のオスの場合、精巣の中で始原生殖細胞(核相2n)が体細胞分裂を行い、精原細胞(核相2n)になります。精原細胞は再び体細胞分裂を行いますが、生じた細胞もまだ精原細胞と呼ばれます。ここまで体細胞分裂ですので核相は2nのまま変化しません。

やがて精原細胞は体細胞分裂を停止し、成長します。成長してできた細胞を一次精母細胞(核相2n)といいます。一次精母細胞は減数分裂を行いますが、減数分裂第一分裂を終えた細胞を二次精母細胞(核相n)といい、ここで核相が変化します。減数分裂第二分裂が終れば精細胞ができます。

それぞれの精細胞は変形して精子になります。1つの一次精母細胞からは4つの精子が形成されることになります。ポイントは、核相が変化する場所です。一次精母細胞から二次精母細胞ができるときに核相が2nからnに変化することを覚えておきましょう。

動物の卵形成

動物の卵形成

動物のメスの場合、卵巣の中で始原生殖細胞(核租2n)が体細胞分裂を行い、卵原細胞(核相2n)になります。卵原細胞は再び体細胞分裂を行いますが、生じた細胞もまだ卵原細胞と呼ばれます。ここまでの体細胞分裂ですので核相は2nのまま変化しません。

やがて卵原細胞は体細胞分裂を停止し、栄養分を蓄えて大きく成長して一次卵母細胞(核相2n)になります。一次卵母細胞が減数分裂第一分裂を行いますが、この分裂は極端な不等分割で生じた大きい方の細胞を二次卵母細胞(核相n)、小さい方の細胞を第一極体(核相n)といいます。二次卵母細胞は減数分裂第二分裂を行いますが、これも極端な不等分割で、生じた大きい方の細胞を(核相n)、小さい方の細胞を第二極体(核相n)といいます。

第一極体も減数分裂第二分裂を行いますが、このとき生じた2つの細胞は第二極体とは呼びません。やがて極体は消失しますが、卵の極体が放出された側が動物極、その反対側が植物極になることも覚えておきましょう。

精子への変形

ここでは、精細胞が変形し精子が形成される過程をもう少し詳しく見ていきます。一次精母細胞の減数分裂により生じた精細胞の中には、核とミトコンドリア、中心体、ゴルジ体が存在します。

精子への変形

まず、ゴルジ体の小胞から先体胞という袋状の構造が生じます。この先体胞はやがて先体となり、中心体からはべん毛が形成されます。その他の細胞質の部分は捨て去られ、運動機能に特化した精子が形成されるのです。

生じた精子は、頭部中片部尾部からなり、頭部に先体と核、中片部に中心体とミトコンドリアをもち、尾部は長いべん毛が形成されています。精子はミトコンドリアで生成されたATPを使いべん毛運動を行って卵の方に泳いでいくのです。

ヒトの卵形成

ヒトの場合、卵巣内のろ胞細胞内に一次卵母細胞が包まれており、減数分裂第一分裂前期で停止した状態になっています。思春期になると、ホルモンの作用により約1か月に1個の周期で一次卵母細胞が減数分裂を再開し二次卵母細胞になり、減数分裂第二分裂中期で再び停止し排卵されます。

排卵された二次卵母細胞は輸卵管内で精子と出会うと減数分裂を再開し、第二極体を放出し卵が完成します。したがって、ヒトの場合、二次卵母細胞に精子が進入することになるのです。

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【練習問題】動物の配偶子形成

下の図は、動物の卵形成過程を模式的に示したものである。これについて、次の各問いに答えよ。ただしAの過程は卵巣内で行われる。

卵の形成 問題

(1)図中の(ア)~(カ)の名称を答えよ。

(2)AとBの細胞分裂の名称を答えよ。

(3)ヒトの場合、排卵時にはどの細胞であるか。(ア)~(カ)の中から1つ選び、記号で答えよ。

(4)一次卵母細胞が200個存在した場合、卵は何個できるか。

下の図は、動物の精子形成過程を模式的に示したものである。これについて、次の各問いに答えよ。

精子の形成 問題

(5)図中の(ア)~(オ)の名称を答えよ。

(6)核相が2nからnに変化するのは上の図のどこか。(ア)→(イ)のように示しなさい。

(7)一次精母細胞が200個存在した場合、精子は何個できるか。

(8)精細胞が変形し精子になるが、精子の中片部には、何というつくりがあるか。2つ答えよ。

【解答】動物の配偶子形成

(1)(ア)卵原細胞 (イ)一次卵母細胞 (ウ)第一極体
(エ)二次卵母細胞 (オ)卵 (カ)第二極体

(2)A:体細胞分裂 B:減数分裂

(3)(ウ)

(4)200個

(5)(ア)精原細胞 (イ)一次精母細胞 (ウ)二次精母細胞
(エ)精細胞 (オ)精子

(6)(イ)→(ウ)

(7)800個

(8)中心体、ミトコンドリア

生物
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