Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных. Искусственное оплодотворение у растений и животных
Оплодотворение (№2) | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга
Вопрос 1. Что такое оплодотворение?
Оплодотворение — это процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением их генетического материала. В результате образуется зигота — диплоидная клетка, из которой развивается новый организм, генетически отличающийся от родителей. Оплодотворение, как правило, бывает перекрестным — в случае, если сливаются гаметы разных организмов-родителей. Гораздо реже встречается самооплодотворение (самоопыление) — слияние гамет одного организма. Оно возможно, например, при отсутствии половых партнеров (паразитические ленточные черви). В случае растений самоопыление широко используется в селекции для сохранения полезных свойств сорта.
Вопрос 2. Какие типы оплодотворения вы знаете?
Существует два основных типа оплодотворения.
Наружное оплодотворение — половые клетки сливаются вне организма самки. Такой тип оплодотворения существует у многих рыб, земноводных, моллюсков и некоторых червей. При наружном оплодотворении организмы образуют большое количество как женских, так и мужских половых клеток (например, луна- рыба выметывает до 30 млн икринок).
Внутреннее оплодотворение — встреча и слияние гамет — происходит в половых путях самки. В этом случае вероятность оплодотворения и выживания зиготы намного выше, поэтому половых клеток (особенно яйцеклеток) образуется гораздо меньше. Внутреннее оплодотворение присуще многим водным организмам, а на суше оно становится единственным надежным способом обеспечить слияние гамет. При внутреннем оплодотворении зигота получает возможность развиваться, оставаясь в теле матери.
Вопрос 3. В чем заключается процесс двойного оплодотворения?
Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений. В их завязи образуется зародышевый мешок с восемью гаплоидными ядрами. Два из них сливаются, образуя диплоидную клетку; одно, отделяясь, превращается в яйцеклетку; остальные пять являются вспомогательными.
Когда пыльца попадает на рыльце пестика, гаплоидная клетка пыльцевого зерна делится, образуя два неподвижных спермия и особую, так называемую вегетативную клетку. Вегетативная клетка, прорастая, формирует пыльцевую трубку, переносящую спермии к завязи.
Попадая в завязь, один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой в дальнейшем развивается зародыш семени. Второй спермий сливается с диплоидной клеткой завязи, образуя триплоидную клетку, из которой затем формируется питательная ткань семени (эндосперм).
Вопрос 4. Каково значение искусственного оплодотворения в растениеводстве и животноводстве? Материал с сайта //iEssay.ru
Применяя искусственное оплодотворение в растениеводстве, можно осуществлять определенное, заранее запланированное скрещивание, получать сорта растений с необходимыми свойствами. Кроме того, можно поддерживать свойства сорта, производя самоопыление.
В животноводстве искусственное оплодотворение позволяет получить многочисленное потомство от одного производителя, т. е. за короткое время вырастить большое количество животных с нужными признаками. Современные технологии позволяют длительно сохранять гаметы перспективных особей и перевозить их на большие расстояния, что также расширяет возможности животноводов и селекционеров.
- кратко про оплодотвлрение
- реферат по биологии на тему оплодотворение
- реферат на тему оплодотворение
- оплодотворение реферат
- оплодотворение кратко и понятно
iessay.ru
7. Оплодотворение у животных. Размножение организмов
7. Оплодотворение у животных
Оплодотворение — процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого образуется зигота. Зигота — оплодотворенная яйцеклетка. Она всегда имеет диплоидный набор хромосом. Из зиготы развивается зародыш, который дает начало новому организму.
Стадии оплодотворения
Процесс оплодотворения начинается с момента проникновения сперматозоида в яйцеклетку. При контакте сперматозоида с оболочкой яйцеклетки содержимое акросомы выводится на поверхность оболочки. Под действием гидролитических ферментов, содержащихся в акросоме, оболочка яйцеклетки в месте контакта растворяется. Специальные белки обеспечивают проникновение содержимого сперматозоида внутрь яйцеклетки (рис. 15).
Рис. 15. Последовательность стадий оплодотворения: А — сближение сперматозоида и яйцеклетки; Б — проникновение сперматозоида в яйцеклетку; В — слияние двух ядер; Г — образование веретена первого деления; Д — образование первых двух клеток зародыша
Далее синхронно происходит ряд процессов. Сперматозоид как бы запускает программу развития, заложенную в яйцеклетке. Во-первых, оболочка яйцеклетки становится непроницаемой для остальных сперматозоидов. Во-вторых, в яйцеклетке начинается усиленный синтез белков, которые обеспечат развитие зиготы. Далее происходит слияние двух гаплоидных ядер, которые называются пронуклеусами (в переводе с лат. «предшественники ядра»). В результате слияния пронуклеусов формируется диплоидное ядро зиготы. В оплодотворенном яйце происходит репликация ДНК двух ядер, и оно готовится к делению. Вместе с пронуклеусом в яйцо попадают и центриоли сперматозоида, которые играют важную роль. Они обеспечивают образование веретена первого деления.
У животных существует два способа оплодотворения: наружный и внутренний. При наружном оплодотворении самка выметывает яйцеклетки (икру), а самец — сперму во внешнюю среду, где и происходит оплодотворение. Такой способ оплодотворения характерен для водных обитателей (морских ежей, рыб, земноводных).
При внутреннем оплодотворении слияние гамет происходит в половых путях самки. Такой способ характерен для наземных и некоторых водных обитателей (червей, насекомых, рептилий, птиц, млекопитающих).
Оплодотворенное яйцо может развиваться либо в теле самки, как у млекопитающих, либо во внешней среде, как у многих птиц, пресмыкающихся, насекомых. В последнем случае оплодотворенное яйцо покрывается специальной оболочкой или скорлупой. Самка откладывает его в наиболее безопасное место.
Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм несет наследственную информацию и признаки двух родителей.
Партеногенез
Разновидность полового размножения, при котором взрослая особь развивается из неоплодотворенного яйца, называется партеногенезом.
Партеногенез встречается у низших ракообразных (дафний), насекомых (пчел, тлей), у некоторых птиц (индюшек) и, как правило, чередуется с обычным половым размножением. Из неоплодотворенных яйцеклеток с гаплоидным набором хромосом развивается новый организм. При первом делении митоза после удвоения ДНК хромосомы не расходятся и диплоидный набор восстанавливается.
Партеногенез может идти как при благоприятных условиях, так и при неблагоприятных. Например, у тлей, дафний летом развиваются самки, а осенью из неоплодотворенных яиц развиваются самцы. У пчел из неоплодотворенных яиц развиваются всегда самцы — трутни, а из оплодотворенных — самки (матки) и рабочие пчелы.
Партеногенез можно вызвать искусственно, воздействием какого-либо фактора на яйцеклетку.
Конъюгация
Еще одной разновидностью полового размножения является конъюгация — временное соединение двух особей и обмен частями ядерного аппарата и небольшим количеством цитоплазмы. Этот процесс характерен для простейших, в частности инфузорий. Перед началом конъюгации у инфузорий большое ядро (макронуклеус) разрушается, а малое генеративное ядро (микронуклеус) делится мейозом. Три из четырех образовавшихся гаплоидных ядер разрушаются, а четвертое делится митозом на два ядра. Одним из этих ядер и обмениваются конъюгирующие особи. Обмененные ядра сливаются с оставшимися в клетках вторыми ядрами. В результате в каждой клетке образуется диплоидное ядро. После этого особи расходятся.
Новое ядро делится на две неравные части. Одна, большая часть превращается в макронуклеус, а другая — в микронуклеус. Этот процесс напоминает оплодотворение, так как слияние ядер разных организмов нее же происходит и генетическая информация обновляется.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие процессы происходят при оплодотворении?
2. Как называется клетка, образующаяся в результате слияния двух гамет? Какой набор хромосом она имеет?
3. Сравните два способа оплодотворения: наружное и внутреннее. Какой из них обеспечивает большую вероятность появления и сохранения потомства?
4. В чем сущность партеногенеза? Какое значение это имеет для организмов? Почему партеногенез считают разновидностью полового размножения?
5. Сравните конъюгацию и оплодотворение. В чем сходство и отличие этих процессов?
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
bio.wikireading.ru
Искусственное оплодотворение животных (свиней и собак)
Искусственное оплодотворение животных
Искусственное оплодотворение животных – это метод введения спермы с помощью инструментов и приборов в половые органы самки животного искусственно, для её оплодотворения. Эта процедура включает в себя 5 этапов:
- получение спермы от самца животного;
- оценка полученной спермы, её качества;
- разбавление и сохранение;
- введение.
Метод искусственного осеменения считается основным для размножения сельскохозяйственных животных, благодаря тому, что он позволяет осеменить несколько самок спермой, полученной от одного самца, что позволяет улучшить продуктивные качества и предотвращает инфекционные болезни у животных. Используется искусственное оплодотворение и для домашних животных, в большинстве для того, чтобы сберечь здоровье животного и чистоту породы. Для получения, хранения и транспортировки спермы необходимо и очень важно соблюдение ветеринарно-санитарных правил, а в сам момент оплодотворения строго придерживаться технологии этого процесса. Для того, чтобы получить сперму самца животного используют искусственную вагину, а для хряков – чучело свиньи. После того как сперма собрана, необходимо определить ее качество и разбавить специальными синтетическими средствами, для того, чтобы увеличить срок ее хранения. Используется также и неразбавленная сперма. В основном для разбавления, в зависимости от животного, используют лактозу, глюкозу, цитрат натрия, желток куриного яйца. Для длительного хранения, сперму замораживают, используя при этом жидкий азот.
Методика и техника проведения искусственного осеменения
Для осеменения коров, коз, овец и кроликов чаще всего используют влагалищный метод. Этот метод подразумевает введение спермы во влагалище животного, в его глубокую часть, при помощи пипетки или специального шприца-катетера. Также для осеменения коров, овец и коз часто используют цервикальный метод, при котором сперма вводится в канал шейки матки. Проводя искусственное оплодотворение свиней, а также кобыл, в основном применяют маточный метод, при котором сперму вводят непосредственно в матку б большом количестве.
Искусственное оплодотворение животных проводится на стадии возбуждения цикла у самки, при наличии течки.
Так, коров осеменяют на первом же месяце после отела, первую половую охоту не пропускают. Телок случного 16-18-месячного возраста, осеменяют когда ими достигнута, установлення стандартами, маса тела. Коров и телок обачно осеменяют 2 раза. Так, 1-е осеменение – незамедлительно после появления половой охоты, а во 2-й раз, через часов 10-12, при наличии охоты. Коров и телок осеменяют с помощью цервикального метода, шприцом-катетером путем впрыскивания. При осеменении используют также специальный пистолет, стеклянную или полистироловую пипетку, полиэтиленовую ампулу или пластмассовый двохграммовый шприц.
Овец осеменяют дважды: 1-й раз – после определения у самки охоты, а 2-й, при продолжении охоты, — через 24 часа. При осеменении используют шприц-катетер, шприц-полуавтомат и влагалищное зеркало.
Свиноматок, у которых утром установлена охота, осеменяют вечером того же дня, а при обнаружении охоты вечером – утром на следующий день. Если охота сохраняется, то процедуру повторяют примерно через 12 часов. Осеменение свиней проводится фракционным методом или разбавленной спермой. Для введения спермы используют полиэтиленовый прибор-флакон с накручивающейся крышкой и катетером. При фракционном методе, вслед за порцией спермы, в матку вводится заполнитель (глюкозо-солевой).
Осеменение кобыл проводится до появления у них овуляции. Перед осеменением у кобыл ректально проверяют зрелость фоликула. Повторно ректальную проверку фоликула, после проведения первого осеменения, проводять через сутки-двое, и, в случае если овуляция не наступила, проводять повторное осеменение. При осеменении используют резиновый катетер со стеклянным шприцем. Собак оплодотворяют свежей, а также замороженной спермой, при этом используются такие методы как:
- введение спермы во влагалище;
- имплантируют через стенку матки, с помощью хирургического вмешательства, после чего на собаку одевают бандаж, который носится при пупочной грыже;
- трансцервикальное оплодотворение, которое производится при помощи Жесткого эндоскопа или «Норвежского катетера».
Перед тем, как проводить оплодотворение, необходимо оценить готовность суки, которая определяется вагинальной цитологией (исследование мазка), анализом крови на прогестерон, а также, не менее надежным способом, — поведением кобеля возле суки.
Искусственное оплодотворение собак все чаще становится способом уберечь собаку от инфекционных болезней, а также от агрессивного поведения как кобеля, так и суки.
Искусственное оплодотворение кошек осуществляется спермой, которая предварительно собирается с помощью искусственной вагины. Сперма обычно разводится физраствором и вводится во влагалище с помощью шприца.
VN:F [1.9.22_1171]
Рейтинг: 4.3/5 (4 голосов)
Статья: Искусственное оплодотворение животных Средняя оценка: 4.3 Максимальная: 5Количество голосов: 4
medicinaforall.ru
Оплодотворение
Оплодотворения (сингамии) - процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет) растительных и животных организмов, лежит в основе полового размножения. Результате оплодотворения образуется зигота, дающая начало новому организму.
Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что в результате слияния клеток с разной наследственностью при половом размножении образуется более жизнеспособное потомство, чем при бесполом размножении. Двойное оплодотворение обеспечивает образование зародыша и запаса питательных веществ в покрытосеменных. Различают внешнее С., при котором слияние гамет происходит вне тела самки, и внутреннее С., при котором гаметы сливаются в теле самки. Внешнее оплодотворение наблюдается во многих беспозвоночных, рыб, бесхвостых земноводных, которые откладывают половые продукты в окружающую среду. Оплодотворение у этих животных, а также развитие зиготы зависит от условий среды. У животных с внутренним оплодотворением (преимущественно наземных животных) есть спец. придаточные половые органы для переноса спермы с тела самцов в тело самок. Этот процесс требует согласования действий самца и самки, и поэтому у животных выработались сложные формы поведения (половые инстинкты), которые обеспечивают эту согласованность. С. происходит в результате активного движения сперматозоида к яйцеклетки, благодаря выделяемыми гаметами веществами. При слиянии мужской и женской половых клеток, имеют одинарный набор хромосом, восстанавливается диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток организма. В бактерий, сине-зеленых водорослей и некоторых грибов типового полового процесса нет. У низших растений наблюдаются различные виды полового процесса: изогамия (слияние одинаковых по размеру гамет), гетерогамия (слияние различных по размеру гамет), оогамия (заплидення подвижной мелкой мужской клеткой неподвижной и большей по размеру женской), Конъюгация и др.. В мохообразных и папоротникообразных сперматозоиды, развивающиеся в антеридиях, движутся в водной среде в архегония, в котором и происходит С. яйцеклетки. Высшим растениям свойственна оогамия. У цветковых растений С. предшествует опыления. У покрытосеменных происходит т. н. двойное опыление.
1. Оплодотворение у растений
У растений оплодотворение происходит после опыления. Пыльцевая трубка за короткое время проходит через рыхлую ткань столбика и через микропиле проникает в зародышевого мешка. Рост пыльцевой трубки активизирует вегетативная клетка, размещена в заключительной части. По вегетативной клетки в пыльцевую трубку переходит генеративная клетка, из которой в результате митотического деления образуются два спермии. В отдельных случаях сперматозоиды могут образовываться еще в пыльники.
В месте контакта трубки с зародышевым мешком стенки последнего ослизняются и пыльцевая трубка проходит внутрь. Достигнув яйцеклетки, пыльцевая трубка разрывается и из нее выходят два спермии, а вегетативная клетка трубки разрушается. Спермии выходят и один из них сливается с ядром яйцеклетки, образуя зиготу, а второй - с вторичным (диплоидным) ядром центральной клетки, которая дает начало эндосперма. Таким образом в зародышевом мешке происходит открытое профессором Киевского университета Святого Владимира (теперь имени Тараса Шевченко) С. Г. Навашиным (1898) двойное оплодотворение. Значение двойного оплодотворения заключается в том, что и зигота, и первичная клетка эндосперма, имея двойную наследственность, приобретают большую жизнеспособности и приспособленности к условиям существования. Отсюда становится понятной роль многочисленных приспособлений в морфологии и физиологии цветка, направленных на обеспечение перекрестного опыления.
В зародышевый мешок может проникать несколько пыльцевых трубок. Однако спермии этих трубок не участвуют в оплодотворении и дегенерируют. Когда в завязи есть несколько семенных зачатков, то в каждом из них происходит описанный выше процесс.
2. Оплодотворение у млекопитающих
В млекопитающих оплодотворение является внутренним и происходит в результате полового акта, когда самец вводит свой член в отверстие влагалища самки. После того, как у самца состоится эякуляция, большое количество сперматозоидов плывет к яйцеклетке.
У людей оплодотворение происходит в фаллопиевых трубах через несколько часов после полового акта. Лишь один из примерно 300 миллионов сперматозоидов может оплодотворить одну яйцеклетку. Чтобы добиться успеха, сперматозоид должен войти влагалища через шейку матки в матку и проплыть внутрь одной из фаллопиевых труб, где он пробиться сквозь плотное покрытие яйцеклетки. Это покрытие называется zona pellucida и состоит из сахаров и белков. Кончик головки сперматозоида содержит энзимы, которые прорывают покрытия и способствуют проникновению сперматозоида внутрь. Как только головка сперматозоида оказывается внутри яйцеклетки, его хвост отпадает, а ее покрытие дополнительно уплотняется, чтобы не позволить проникновению последующих сперматозоидов.
3. Искусственное оплодотворение
Екстраткорпоральне и интркорпоральне С. Различают два вида искусственного З.: екстраткорпоральне (вне тела женской особи в общем случае, или самки) и интркорпоральне (в теле самки). Екстраткорпоральне С. понимает собой С. в лабораторных условиях, в том числе т. н. метод in vitro, когда оплодотворенная клетка имплантуетья в тело женской особи. Интркорпоральне С. происходит тогда, когда полученная от самца сперма используется для впрыска во влагалище или в матку самки. В последнем случае предварительно необходимо отделить сперматозоиды от жидкости, в которой они находятся. В случае бесплодия у людей также может использоваться пересадка сразу и яйцеклетки и сперматозоидов прямо в фаллопиевых труб, где оплодотворение проходит естественным путем. Эта технология называется gamete intra-fallopian transfer (GIFT).
Искусственное оплодотворение может происходить и за пределами тела, "в пробирке". Яйцеклетки хирургическим путем удаляются из женского репродуктивного тракта и оплодотворяются сперматозоидами. На второй день (4-клеточная стадия) эмбрион возвращают в фаллопиевых труб или матки, где его развитие продолжается. Млекопитающие, зачатые "в пробирке", начали нарожуватись с 1950 годов, а первая человеческая ребенок родился в результате такого оплодотворения в 1978. С тех пор - это обычный способ борьбы с бесплодием. Если сперматозоиды слишком слабы, чтобы проникнуть к яйцеклетке, или их содержание в сперме очень имели, то может быть проведена операция по вживлению отдельно взятого сперматозоида прямо внутрь яйцеклетки. И яйцеклетки, и сперматозоиды могут быть заморожены для дальнейшего использования во время искусственного оплодотворения.
Литература
nado.znate.ru
Охарактеризуйте оплодотворение у животных и двойное оплодотворение у цветковых растений.
Охарактеризуйте оплодотворение у животных и двойное оплодотворение у цветковых растений.
Различают наружное оплодотворение, когда половые клетки сливаются вне организма, и внутреннее, когда по ловые клетки сливаются внутри половых путей особи. Для большинства видов животных, обитающих в воде, характерно наружное оплодотворение, а для большинства обитающих на суше — внутреннее. Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов: проникновения сперматозоида в яйцо, слияние гаплоидных ядер обеих гамет с образованием диплоидной клетки — зиготы и активации её к дроблению и дальнейшему развитию. Яйца большинства животных должны быть оплодотворены почти сразу после овуляции.
Оплодотворение происходит лишь при определенной концентрации сперматозоидов, однако, как только один сперматозоид проникает в яйцеклетку, её оболочки приобретают свойства, препятствующие проникновению других сперматозоидов, яйцо начинает готовиться к делению.
У цветковых растений оплодотворение имеет свои особенности. Яйцеклетка у растений формируется в зародышевом мешке, расположенном в семязачатке. Зародышевый мешок, помимо яйцеклетки, содержит 5 гаплоидных клеток и центральную клетку с диплоидным ядром. Пылинки, попав на рыльце пестика, прорастают, образуя длинные и тонкие пыльцевые трубки. Они растут по направлению к семязачаткам, которые находятся в завязи пестика. В пыльцевой трубке находятся две мужские гаметы — спермии. Сами двигаться они не могут, а продвигаются к зародышевому мешку благодаря росту пыльцевой трубки. Она проникает в зародышевый мешок через канал в покровах семязачатка — пыльцевход. Затем происходит двойное оплодотворение: один спермий сливается с яйцеклеткой, образуется зигота, из которой в дальнейшем развивается зародыш семени. Второй спермий сливается с диплоидным ядром центральной клетки зародышевого мешка, образуется триплоидная клетка (3п), дальнейшее деление которой приводит к формированию эндосперма (запасающей ткани в семенах растений). Двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений. Процесс оплодотворения у цветковых растений открыл в 1898 г. русский ученый С.Г. Навашин.
Охарактеризуйте оплодотворение у животных и двойное оплодотворение у цветковых растений.
Оцените пожалуйста этот постНа этой странице искали :
- у цветковых растений яйцеклетка формируется из
- оплодотворение у животных и цветковых растений
Сохрани к себе на стену!
vsesochineniya.ru
Процесс оплодотворения у животных
У высших животных для воспроизведения потомства используются мужские и женские половые клетки, или гаметы. Они сильно отличаются друг от друга и от остальных клеток организма.
Женская половая клетка называется яйцом. Она крупная, имеющая овальную или шарообразную форму, содержит в большом количестве дейтоплазму (желток) – строительный материал, за счет которого у млекопитающих (кроме яйцекладущих: ехидны и утконоса) яйцо развивается в первый момент после оплодотворения, а у остальных животных до полного созревания зародыша. Вот почему клетки последних достигают прямо‑таки гигантской величины.
Самыми большими яйцеклетками из всех живущих в настоящее время на Земле животных, если взять их со всеми оболочками, к которым у птиц относятся скорлупа и белок, являются яйца страусов. Вес этой клетки 2–3 килограмма. У вымерших доисторических рептилий и у еще сравнительно недавно жившего на Земле странствующего голубя объем яйца был с доброе ведро. Человеческая яйцеклетка относится к числу наиболее маленьких, ее диаметр равняется 0,2–0,5 миллиметра. У беспозвоночных известны еще более мелкие яйца, диаметр которых едва достигает 0,04 миллиметра.
Яйца созревают в женских половых органах – яичниках. У человека они формируются в раннем детстве, примерно к двум с половиной годам, и позже уже не изменяются. Удалось сосчитать, что в каждом яичнике в это время содержится по 30 000 яйцеклеток. В более ранний период их несколько больше, но начиная с шестого месяца внутриутробной жизни в яичнике эмбриона некоторые из них начинают созревать, однако полного развития не достигают.
Созревающее яйцо дважды делится и теряет при этом половину своих хромосом. Лишь после наступления у девушки половой зрелости яйцеклетка может достичь полного развития, и произойдет овуляция, выделение яйца из яичника. В течение жизни у женщины созревает лишь немногим более 400 яйцеклеток, по 13 в течение одного года.
Мужские половые клетки – сперматозоиды очень своеобразны и непохожи на другие клетки организма. Сперматозоиды различных животных отличаются друг от друга по внешнему виду. Общим является то, что они всегда меньше яйца и всем им присуща подвижность.
Сперматозоид млекопитающих состоит из небольшой головки и длинного хвоста, с помощью которого он передвигается. Длина человеческого сперматозоида 50–70 микрон, а его головки всего 4–5 микрон. Особенно сложно устроены сперматозоиды низших животных. Они часто бывают снабжены перфоратором в виде шила, сверла, долота или штопора для вскрытия яичной оболочки, а также лопастями, плавниками и другими приспособлениями.
Сперматозоиды развиваются в мужских половых железах – семенниках, которые у позвоночных животных бывают парными и располагаются в полости тела. Только у человека и некоторых млекопитающих они находятся в специальных мешочках непосредственно под кожей. Выход семенников наружу осуществляется во время внутриутробной жизни плода. Если этого почему‑либо не произошло, то в таких семенниках сперматозоиды развиваться не будут. Предполагают, что так происходит из‑за высокой температуры внутри брюшной полости. Во всяком случае, слоны, у которых семенники лежат в полости тела, а температура достаточно высока, в брачный период поднимаются высоко в горы, где холодно. Без этого зачатие невозможно. Когда же этих гигантов привозят на наш холодный север, они нередко в первые же годы дают потомство. А нужно помнить, что даже у себя на родине размножение слонов в неволе явление далеко не частое.
Семенники мужчин имеют около тысячи извитых канальцев каждый. В стенках канальцев есть крупные овальные клетки, при делении которых и возникают сперматозоиды. Во время деления они так же, как и женские гаметы, теряют половину хромосом, а затем совершают сложный процесс морфологической реконструкции, превращаясь из обычной овальной клетки в зрелый сперматозоид.
Еще не получившие способности к движению сперматозоиды по канальцам проталкиваются в придаток семенника, представляющий собой сильно извитую трубку, где сперматозоиды и хранятся в семенной жидкости, которая содержит необходимые для них питательные вещества: глюкозу и фруктозу.
Независимо от того, где должна произойти встреча сперматозоидов с яйцом, в половых ли путях самки или вне организма, у каждого сперматозоида в отдельности очень мало шансов достичь яйца. Ведь в женских половых путях человеческому сперматозоиду необходимо проделать огромный путь, а скорость движения не превышает 1,5–3 миллиметров в минуту.
Чтобы обеспечить надежность встречи двух половых клеток, природе пришлось пойти по линии использования огромных армий сперматозоидов даже в тех случаях, когда необходимо оплодотворить всего одно яйцо. Так, во время полового акта в половую систему женщины, где в лучшем случае может находиться всего одна созревшая яйцеклетка, вводится 200 или больше миллионов сперматозоидов.
Дело осложняется еще и тем, что половые клетки (и женские и мужские) очень нежны и недолговечны. Человеческая яйцеклетка через сутки после овуляции погибает, сперматозоиды в половых путях женщины живут несколько дольше, 24–48 часов.
Но дело не только в продолжительности существования половых элементов, важно также, в течение какого времени они способны к оплодотворению. Оболочка икры лосося, попав в воду, затвердевает настолько, что сперматозоид уже не может сквозь нее проникнуть. Да и сами сперматозоиды сохраняют в воде способность двигаться очень непродолжительное время: у лосося – 45 секунд, а у ручьевой форели всего 23 секунды. За такой короткий срок и должна произойти встреча обеих клеток. Поэтому при искусственном разведении лосося на рыбозаводах икру предварительно смешивают со сперматозоидами и лишь несколько позже переносят в воду.
Продолжительность жизни и способность сперматозоидов к движению может быть значительно увеличена, если сохранять их без воды. В «сухом» виде сперматозоиды некоторых рыб могут храниться одну‑две недели, а иногда и больше.
У некоторых животных сперма в половых путях самки хранится очень долго. Спаривание летучих мышей протекает во время зимовки, но оплодотворения в этот момент не происходит. Введенная в организм самки сперма сохраняется в половых путях до весны. У улиток сперма может храниться годами. У пчел спаривание происходит раз в жизни. Сперма сохраняется в специальном мешочке, соединенном с половыми путями. Когда пчелиная матка откладывает яйца, она произвольно открывает сфинктор мешочка и дает возможность сперматозоидам оплодотворять откладываемые яйца. Если кладка производится при закрытом сфинкторе, яйца оказываются неоплодотворенными.
Как находит сперматозоид яйцо? Об этом сейчас известно немного. Благодаря огромным количествам сперматозоидов встреча с яйцом может происходить в результате случайных столкновений. Известны и особые приспособления. Яйца некоторых животных содержат специальные вещества, которые, выделяясь в окружающую среду в совершенно ничтожных количествах, либо удлиняют срок жизни сперматозоидов, либо заставляют их двигаться к источнику этого вещества.
Существование огромных армий сперматозоидов не обязательно. Там, где устройство полового аппарата значительно облегчает встречу сперматозоида с яйцом, животные обходятся небольшим количеством мужских половых клеток. Так, у некоторых низших ракообразных, относящихся к дафнидам, яйцеклетки в количестве двух хранятся в тесной выводковой камере, куда во время спаривания и попадают сперматозоиды, после чего отверстие, через которое они вводятся, закрывается. Сперматозоиды у этих дафнид очень крупные, малоподвижные и, что особенно интересно, их мало. Во время спаривания в выводковую камеру попадает не больше пяти, а всего у самца сперматозоидов не более 20.
Оплодотворение начинается с прикрепления сперматозоида к оболочке яйца. Теперь он должен проникнуть внутрь. Этому препятствует оболочка яйца. У некоторых животных, например у иглокожих и амфибий, очень толстая. Часто она для сперматозоидов совершенно непроходима, за исключением узкого канала, называемого «микропиле»; только по нему и может внутрь яйца проникнуть сперматозоид. Усилия, которые при этом развивают сперматозоиды, огромны. Можно наблюдать, как крупные яйца морских животных, в сравнении с которыми сперматозоиды ничтожно малы, под дружным натиском их многотысячных армий, окружающих яйцеклетку плотным кольцом, начинают медленно двигаться или вращаться.
Человеческое яйцо, кроме собственной оболочки, окружено еще слоем клеток – лучистым венцом и поэтому недоступно одному сперматозоиду. Только общие усилия нескольких сот тысяч сперматозоидов могут привести к прорыву этого барьера, разрушив с помощью особого фермента гиалуронидазы, в ничтожных количествах содержащегося в их головках, вещество, спаивающее между собой клетки лучистого венца. Лишь затем один из сперматозоидов сможет проникнуть в яйцо.
Проникновение внутрь яйца сразу же вызывает в нем ряд изменений и в первую очередь оболочки: за короткий срок она так уплотняется, что через нее больше уже не сможет проникнуть ни один сперматозоид. Возникновение этой оболочки обеспечивает оплодотворение яйца только одним сперматозоидом.
При этом яйцо яйцеклетки сливается с ядром проникшего внутрь сперматозоида. Таким образом, ядро новой клетки, возникшей от слияния мужской и женской гамет, содержит уже полное число хромосом. Затем яйцеклетка начинает делиться.
В некоторых случаях возникновение оболочки оплодотворения задерживается, и благодаря этому в яйцо проникает несколько сперматозоидов. При слиянии их ядер с ядром яйца общее количество хромосом оказывается больше нормального. Впрочем, для, некоторых организмов проникновение в яйцо нескольких сперматозоидов является нормальным явлением. Однако и в этом случае лишь один из них сливается с ядром женской клетки. Остальные погибают недалеко от поверхности ядра, и их вещество используется только для питания яйцеклетки.
Лишь в исключительно редких случаях в слиянии может принять участие несколько сперматозоидов. Такая яйцеклетка обычно развивается неправильно и вскоре гибнет. Однако у насекомых, птиц и некоторых других животных в искусственных условиях удается вырастить до взрослого состояния отдельные экземпляры, полученные от слияния яйцеклетки с несколькими сперматозоидами.
Полиплоидные животные, то есть имеющие по нескольку наборов хромосом, возникают и при нормальном оплодотворении яйца одним сперматозоидом, если нарушить процесс последующего дробления яйцеклетки. Особенно широко полиплоидия развита у растений. Клетки полиплоидных растений более крупные, в результате размер растений сильно увеличивается. Все культурные растения полиплоидны. Значительно более редки случаи полиплоидии у животных. Может быть, это объясняется путаницей при определении пола. Нормального расхождения хромосом при этом не происходит, деление яйцеклетки нарушается, и она гибнет. Только у однополых животных полиплоидия получается легко.
Оплодотворение – специфическая реакция. Это значит, что слияние может произойти между половыми клетками животных, относящихся к одному или очень близким видам. Оплодотворение яйца спермой неродственных животных встречается только как исключительное явление.
Еще одна особенность оплодотворения – оно необратимо. Если сперматозоид, проникший в яйцо, даже почему‑либо погибнет, оно может продолжать развитие и дробление, как будто ничего и не произошло. Развитие яйца будет продолжаться, если проникший в него сперматозоид осторожно извлечь оттуда. Повторно в это яйцо ни один сперматозоид уже попасть не сможет. Развивающиеся из таких неполноценно оплодотворенных яиц зародыши гибнут на ранних этапах развития и лишь иногда достигают взрослого состояния. Способность яйца развиваться после гибели или удаления проникшего внутрь сперматозоида – очень важное свойство. Благодаря этой способности с яйцом могут происходить удивительные вещи.
biofile.ru
Оплодотворение у цветковых растений и позвоночных животных — Студопедия.Нет
Оплодотворение — это процесс слияния мужских и женских половых клеток с образованием зиготы.
В процессе оплодотворения сначала происходит узнавание и физический контакт мужских и женских гамет, затем слияние их цитоплазмы, и только на последнем этапе объединение наследственного материала. Оплодотворение позволяет восстановить диплоидный набор хромосом, редуцированный в процессе формирования половых клеток.
Чаще всего в природе встречается оплодотворение мужскими половыми клетками другого организма, однако в целом ряде случаев возможно также и проникновение собственных сперматозоидов — самооплодотворение. С эволюционной точки зрения самооплодотворение является менее выгодным, так как при этом вероятность возникновения новых комбинаций генов минимальна. Поэтому даже у большинства гермафродитных организмов происходит перекрестное оплодотворение. Данный процесс присущ как растениям, так и животным, однако в его протекании у вышеупомянутых организмов имеется целый ряд отличий.
Так, у цветковых растений оплодотворению предшествует опыление — перенос пыльцы, содержащей мужские половые клетки — спермии — на рыльце пестика. Там она прорастает, образуя пыльцевую трубку с передвигающимися по ней двумя спермиями. Достигнув зародышевого мешка, один спермий сливается с яйцеклеткой с образованием зиготы, а другой — с центральной клеткой (2n), давая начало впоследствии запасающей ткани вторичного эндосперма. Такой способ оплодотворения получил название двойного оплодотворения.
У животных, в частности позвоночных, оплодотворению предшествует сближение гамет, или осеменение. Успеху осеменения способствует синхронизация выведения мужских и женских половых клеток, а также выделение яйцеклетками специфических химических веществ с целью облегчения ориентации сперматозоидов в пространстве.
При разведении культурных растений и домашних животных усилия человека в основном направлены на сохранение и умножение хозяйственно ценных признаков, тогда как устойчивость этих организмов к условиям окружающей среды и жизнеспособность в целом снижаются. Кроме того, соя и многие другие культурные растения являются самоопыляемыми, поэтому для получения новых сортов необходимо вмешательство человека. Могут возникать также и затруднения в самом процессе оплодотворения, поскольку некоторые растения и животные могут иметь гены стерильности.
У растений для целей селекции производится искусственное опыление, для которого из цветков удаляют тычинки, а затем наносят на рыльца пестиков пыльцу из других цветков и накрывают опыленные цветки колпачками-изоляторами во избежание опыления пыльцой других растений. В некоторых случаях искусственное опыление производят для повышения урожайности, поскольку из завязей неопыленных цветков семена и плоды не развиваются. Такой прием практиковали ранее в посевах подсолнечника.
При отдаленной гибридизации, особенно если растения различаются по числу хромосом, естественное оплодотворение становится либо вовсе невозможным, либо уже при первом делении клетки происходит нарушение расхождения хромосом и организм гибнет. В таком случае оплодотворение производят в искусственных условиях, а в начале деления клетку обрабатывают колхицином — веществом, разрушающим веретено деления, при этом хромосомы рассыпаются по клетке, а затем формируется новое ядро уже с удвоенным числом хромосом, и при последующих делениях таких проблем не возникает. Таким образом были созданы редечно-капустный гибрид Г. Д. Карпеченко и тритикале — высокоурожайный гибрид пшеницы и ржи.
У основных видов сельскохозяйственных животных существует еще больше препятствий для оплодотворения, чем у растений, что вынуждает человека к применению решительных мер. Искусственное оплодотворение применяется в основном при разведении скота ценных пород, когда необходимо получить как можно больше потомства от одного производителя. В этих случаях семенную жидкость собирают, смешивают с водой, помещают в ампулы, а затем, по мере необходимости, вводят в половые пути самок. В рыбоводческих хозяйствах при искусственном оплодотворении у рыб полученную из молок сперму самцов смешивают с икрой в специальных емкостях. Молодь, выращенная в специальных садках, затем выпускается в естественные водоемы и восстанавливает популяцию, например, осетровых в Каспийском море и на Дону.
Таким образом, искусственное оплодотворение служит человеку для получения новых, высокопродуктивных сортов растений и пород животных, а также для повышения их продуктивности и восстановления природных популяций.
studopedia.net
