Особенности оплодотворения у растений? Оплодотворение это у растений
Особенности оплодотворения у растений? - Школьнику.com
Оплодотворению, слиянию гамет, у растений предшествует опыление и прорастание пыльцевой трубки. Гаплоидное пыльцевое зерно, попадая на рыльце пестика, прорастает и образует пыльцевую трубку по направлению к завязи. Женские половые клетки (гаметы) образуются в завязи, где и находится семяпочка.В семяпочке расположена одна клетка, которая в результате мейоза образует четыре гаплоидные клетки, три из которых умирают, а одна оставшаяся клетка путем многократных митозов образует восемь гаплоидных клеток, которые преобразуются в Зародышевый мешок. При этом 5 гаплоидных клеток образуют стенки зародышевого мешка, а оставшиеся три — располагаются во внутренней полости. В дальнейшем одна из трех клеток превращается в яйцеклетку, а оставшиеся две сливаются в одну с диплоидным ядром.На этом заканчивается формирование зародышевого мешка, готового к оплодотворению. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевые трубки соприкосаются с яйцевым аппаратом. Из нее выходят два спермия.Один из них попадает в яйцеклетку и сливается с ядром, другой же спермий оплодотворяет ядро центральнойклетки зародышевого мешка. Возникает процесс двойного оплодотворения. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы), у которой восстанавливается диплоидный набор хромосом (2 п), развивается диплоидный зародыш. Из диплоидной центральной клетки зародышевого мешка, после процесса оплодотворения образуется триплоидная клетка с тройным набором хромосом (3 п). Из такой триплоидной клетки развивается эндоспермия.Двойное оплодотворение растения открыто русским ученым С. Г. Навапшным в 1898 году. Биологическое значение оплодотворения. Половое размножение животных и растений сопровождается оплодотворением, слиянием двух гамет — яйцеклетки и сперматозоида. В результате образуется оплодотворенная яйцеклетка — зигота, которая дает развитие следующего поколения организмов. Так, в процессе оплодотворения обеспечивается непрерывность материальной связи между поколениями организмов.Кроме того, при половом размножении обеспечивается генетическое разнообразие потомства. При этом резко увеличивается его наследственная изменчивость, которая играет важную роль в эволюции различных организмов
Оцени ответ
shkolniku.com
Узнайте, почему у цветковых растений оплодотворение называют двойным
Тему: «Почему у цветковых растений оплодотворение называют двойным» изучают в шестом классе школы. Однако не каждый взрослый человек сможет объяснить тонкости этого процесса.
Растения, как и все живые существа, размножаются, используя три основных способа. Первый является вегетативным, то есть новое растение появляется из какой-либо части своего «родителя» - корня, стебля, листа, даже отдельной клетки. Второй называется бесполым, потому что растения появляются из спор и похожи на материнские. Так размножаются грибы и некоторые водоросли. Самым совершенным является оплодотворение растений половым способом.
В растительном мире этот процесс происходит посредством слияния гамет, которые могут быть одинаковыми по размеру (изогамия), разными по размеру (гетерогамия) и принципиально отличающимися друг от друга (оогамия). Можно сказать, что оплодотворение - это процесс соединения мужской (сперматозоид) и женской (яйцеклетка) гамет, в результате которого образуется клетка с удвоенным набором хромосом (зигота), из которой и появится новое растение.
Почему у цветковых растений оплодотворение называют двойным? Здесь присутствует специальный орган размножения – цветок. Его составляющими частями являются: тычинки на нити с пыльником (содержит пыльцу), завязь, столбик, пестик (с рыльцем), пыльцевая трубка, которая доходит до зародышевого мешка, где находится семяпочка. Из курса школьной биологии многие помнят что-то про пестик и тычинку и могут подумать: вот почему у цветковых растений оплодотворение называют двойным. Но это не так.
В пыльнике, как уже было сказано, образуется пыльца, которая состоит из двух клеток – большой вегетативной и меньшей по размеру, генеративной. Когда пыльник раскрывается, эти элементы распространяются с помощью ветра или насекомых. Попав на пестик (непосредственно на рыльце), клетки пыльцы прорастают так, что вегетативная часть становится пыльцевой трубкой, присоединенной к зародышевому мешку. Через нее в мешок попадает генеративная клетка, которая в ходе своего проникновения делится на два спермия. Один из них достигает яйцеклетки, сливается с ней, образуя зиготу, а второй соединяется со вторичным ядром. Этот процесс и является причиной того, почему у цветковых растений оплодотворение называют двойным.
Некоторые современные растения удачно сочетают разные способы размножения, что повышает выживаемость вида. А во время, когда этот процесс только зародился, такой способ воспроизводства был очень важным, эволюционным процессом. Это обусловлено тем, что организм, созданный посредством слияния клеток с разными наборами хромосом, обладал большей изменчивостью и приспособляемостью к окружающей среде. Современные физико-химические исследования показали, насколько половое размножение растений сложное по своей сути. Например, было установлено, что пыльца и рыльце пестика имеют различный уровень рН, отличные уровни изоэлектрической точки белков, разный ферментный и аминокислотный состав, который, однако, способствует оптимальному протеканию физиологических процессов при соединении этих клеток.
Комментарии
Идёт загрузка... Похожие материалы
Образование Как происходит опыление и оплодотворение у цветковых растений? Что у цветковых растений из стенки завязи развивается?Цветковые растения являются многочисленной и разнообразной группой, доминирующей среди большинства наземных экосистем. От основных цветковых растений, культивируемых человеком, зависит его существование. Но чтобы цвет...
Образование Орган семенного размножения у цветковых растений. Как размножаются растенияКонец мезозоя и меловой период развития биомассы планеты характеризуется господством и широким расселением новой ветви эволюции водорослей - покрытосеменных, или цветковых растений. Причинами этого явления послужили о...
Образование Оплодотворение - что такое и как происходит? Двойное оплодотворение у цветковыхОплодотворение – это процесс слияния двух клеток, в результате чего происходит образование новой клетки, дающей начало другому организму этого же рода или вида. Что такое двойное оплодотворение у цветковых
Домашний уют Разбираемся, почему желтеют листья у комнатных растений. Что делать, если у комнатной розы желтеют листья: полезные советыКаждый цветовод, любовно выращивающий на своем подоконнике домашний мини-сад, иногда начинает недоумевать: почему желтеют листья у комнатных растений? Вроде ухаживал за ними, как положено, заботился, поливал, удобрял,...
Цикламен – это одно из красивых комнатных растений. Различают несколько видов цикламена. Наиболее распространенными считаются персидский и европейский виды. Каждый вид красив по-своему, и любой из них сможет укр...
Домашний уют Почему опадают листья у комнатных растенийКак красиво и уютно в доме, где есть комнатные растения. Они не только радуют глаз и поднимают настроение, но и делают воздух, которым мы дышим, намного чище. Для того чтобы цветы, находящиеся у нас дома, всегда были ...
Образование Почему наука о растениях называется ботаникой? Ботаника - наука о растенияхКаждый человек тесно взаимодействует с миром живой природы и сам является его частью. И если в целом законы существования живого мира изучает биология, то растительный находится в сфере ведения ботаники как ее неотъем...
Многие автовладельцы сталкивались с тем, что при зарядке аккумулятор кипит. Кого-то это не смущает, некоторые же, наоборот, отключают зарядное устройство (ЗУ). Существует несколько актуальных способов того, как можно ...
Бизнес Узнаем, почему трескаются помидоры в теплицеТоматы – один из самых популярных овощей. Красные, сочные плоды не только украшают любое блюдо, но и содержат много полезных веществ. Но иногда внешний вид томатов, которые растут в теплице, портится. Почему тре...
Бизнес Почему у черной смородины желтеют листья? Причины болезни, методы лечения и профилактикиЧерная смородина – растение, стойкое к болезням и неприхотливое в уходе. Но бывают случаи, когда и оно болеет. Пожелтение листьев считается самым распространенным недугом кустов черной смородины. Причин этого яв...
monateka.com
Гаметогенез и оплодотворение | Биология
Что такое оплодотворение? Какое биологическое значение имеет оплодотворение?
Гаметогенез. У большинства организмов гаметы (половые клетки) образуются в специальных органах. У покрытосеменных растений спермии развиваются в пыльцевых зернах, а яйцеклетки формируются в семязачатках завязи пестика.
У большинства животных гаметы формируются в половых железах – гонадах (от греч. gone – порождающее). В семенниках образуются сперматозоиды, в яичниках – яйцеклетки.
Процесс возникновения половых клеток называют гаметогенезом (от греч. gametes – супруг, genesis – происхождение).
Процесс образования мужских половых клеток называют сперматогенезом (от греч. sperma – семя). У животных он происходит в три этапа: размножение, рост, созревание (рис. 24).
Рис. 24. Схема гаметогенезаНа первом этапе (размножение) диплоидные клетки семенников многократно делятся митозом, образуя диплоидные сперматогонии – недифференцированные первичные половые клетки. На стадии роста сперматогонии увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты первого порядка, которые в результате первого деления мейоза на этапе созревания образуют гаплоидные сперматоциты второго порядка. Они проходят второе деление мейоза и превращаются в сперматиды – гаплоидные половые клетки последнего периода сперматогенеза. Из сперматид постепенно формируются сперматозоиды.
Форма сперматозоидов у разных животных различна, однако строение однотипно (см. рис. 24). Каждый сперматозоид имеет головку, в которой содержится ядро с гаплоидным числом хромосом и акросома – особая структура, содержащая ферменты, способствующие проникновению сперматозоида в яйцеклетку. Средняя часть сперматозоида – шейка. В шейке находятся центриоль и митохондрии. Двигаются сперматозоиды с помощью жгутика.
Процесс образования женских половых клеток называют овогенезом (от лат. ovum – яйцо). Он происходит так же, как и сперматогенез, в три этапа.
На этапе размножения клетки зачаткового эпителия яичников делятся митозом с образованием диплоидных овогониев. Затем овогонии, пройдя стадию роста, превращаются в овоциты первого зарядка. На этапе созревания каждый овоцит первого порядка в результате первого деления мейоза образует один овоцит второго порядка, крупную по размерам клетку, и одну клетку мелких размеров – редукционную клетку. Затем следует второе мейотическое деление. Из овоцита второго порядка образуются одна гаплоидная клетка (овотида) в еще одна редукционная клетка. Овотида превращается в зрелую яйцеклетку (см. рис. 24).
Механизм овогенеза и сперматогенеза сходен, однако между этими процессами имеются и различия. Так, стадия роста в овогенезе более продолжительна, а в яйцеклетку на стадии созревания превращается лишь одна из четырех гаплоидных клеток, три гаплоидные клетки погибают.
Неравномерное деление цитоплазмы при мейозе обеспечивает будущую яйцеклетку запасом питательных веществ, что и обусловливает ее более крупные размеры по сравнению со сперматозоидом. Например, яйцеклетки млекопитающих имеют диаметр от 60 до 2000 мкм, у лососевых рыб – 6–9 мм, у страуса – несколько сантиметров. У большинства животных яйцеклетка окружена одной или несколькими оболочками, выполняющими защитную функцию.
В 1875 г. немецкий зоолог О. Гертвиг открыл очень важный процесс: слияние ядра яйца с ядром сперматозоида – оплодотворение.
Оплодотворение – это слияние гамет и образование первой клетки нового организма – зиготы (от греч. zygotos – соединенная в пару).
Половое размножение связано с оплодотворением и передачей наследственной информации от родителей потомкам. Биологический смысл оплодотворения состоит в образовании нового организма, несущего признаки обеих родительских особей.
Оплодотворение у животных. Большинство животных, обитающих в водной среде (морские кольчатые черви, пластинчатожаберные моллюски, иглокожие, рыбы, большинство видов земноводных), свои яйца и сперму выделяют в воду, половые клетки – гаметы – соединяются друг с другом случайно. Такое наружное оплодотворение – примитивный и ненадежный способ соединения гамет. Для повышения вероятности оплодотворения у многих из названных организмов в ходе эволюции выработалось приспособление производить гаметы в очень больших количествах. Например, луна-рыба откладывает до 300 млн икринок! Однако данный способ оплодотворения требует от организма огромных физических и энергетических затрат.
Более прогрессивно в эволюционном плане внутреннее оплодотворение. При внутреннем оплодотворении слияние гамет происходит в теле материнской особи. Вероятность встречи гамет при внутреннем оплодотворении достаточно высока, поэтому количество вырабатываемых яйцеклеток уменьшается, количество же сперматозоидов остается большим.
Внутреннее оплодотворение характерно для многих водных беспозвоночных, насекомых, живородящих рыб, некоторых земноводных и для всех пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Появление внутреннего оплодотворения в ходе эволюции способствовало утрате зависимости организмов от водной среды и освоению ими наземно-воздушной среды.
Оплодотворение у животных происходит поэтапно (рис. 25).
Рис. 25. Оплодотворение у животныхА - проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки; Б - образование оболочки оплодотворения и слияние гаплоидных наборов хромосом гаметПервый этап – проникновение сперматозоида в яйцеклетку. У большинства животных яйцеклетки сохраняют способность к оплодотворению в течение нескольких часов. Если оплодотворения не происходит, половые клетки саморазрушаются и рассасываются благодаря действию ферментов лизосом.
Сперматозоиды у разных видов животных вне мужской половой системы живут от нескольких десятков секунд (у рыб) до нескольких месяцев (у пчел), У человека гаметы также недолговечны: у мужчин созревшие сперматозоиды живут до 48 ч, а у женщин в норме яйцеклетка сохраняет способность к оплодотворению от 12 до 24 ч.
Взаимодействие сперматозоида с яйцеклеткой регулируется специальными веществами, вырабатываемыми самими гаметами. При встрече с яйцеклеткой один из сперматозоидов растворяет ее оболочку специальными ферментами, а затем проникает внутрь. После этого вокруг яйцеклетки образуется оболочка оплодотворения, препятствующая проникновению других сперматозоидов (рис. 25).
Второй этап представляет собой слияние гаплоидных наборов хромосом гамет. При этом ядерные оболочки обеих гамет разрушаются, отцовские и материнские хромосомы, прикрепленные к нитям веретена деления, выстраиваются в плоскости экватора яйцеклетки. На этой стадии восстанавливается диплоидное число хромосом (2n).
На третьем этапе оплодотворение заканчивается активацией оплодотворенной клетки (зиготы) к дроблению и дальнейшему развитию (подробнее об этом будет сказано в § 25).
Оплодотворение у растений. Оплодотворение свойственно большинству растений. Ему обычно предшествует образование половых органов – гаметангиев, в которых развиваются гаметы. Половой процесс у низших растений разнообразен.
У высших споровых растений образуются гаметангии – антеридии (мужские) и архегонии (женские), в которых развиваются гаметы. В архегониях образуются яйцеклетки, в антеридиях – много сперматозоидов. У мхов и папоротникообразных вышедшие из антеридиев сперматозоиды подплывают в воде к вскрывшимся архегониям и сливаются с яйцеклетками внутри архегоний. У голосеменных растений в процессе эволюции исчезают антеридии. У покрытосеменных уже нет ни антеридиев, ни архегоний. Постепенное исчезновение у семенных растений гаметангиев связано с тем, что при наземном существовании (где часто изменяются условия среды) слишком рискованно оставаться в гаплоидном состоянии, поскольку вероятность оплодотворения в этом случае невысокая.
У семенных (голосеменных и покрытосеменных) растений оплодотворению предшествует опыление. Оплодотворение голосеменных и покрытосеменных растений, в отличие от споровых (мхов и папоротников), не зависит от воды. Именно поэтому в ходе эволюции сперматозоиды лишились жгутиков и превратились в спермии. Исчезновение зависимости полового процесса от капельной воды позволило семенным растениям широко расселиться по планете и занять территории с сухим климатом.
Двойное оплодотворение у покрытосеменных. У покрытосеменных (цветковых) растений мужские гаметы, или спермии, развиваются в пыльниках тычинок. Здесь происходит деление мейозом исходных, материнских клеток с образованием гаплоидных микроспор. Каждая микроспора делится митозом на две клетки – вегетативную и генеративную. Генеративная клетка вновь делится митозом и дает два спермия. В результате из микроспоры образуется пыльцевое зерно, которое имеет три гаплоидные клетки – вегетативную клетку и два спермия (рис. 26).
Рис. 26. Схема двойного оплодотворения у цветковых растенийЯйцеклетки формируются в семязачатках завязи пестика. Материнская диплоидная клетка каждого семязачатка делится мейозом с образованием четырех гаплоидных клеток, три из которых погибают, а одна растет и превращается в мегаспору (будущий зародышевый мешок). Мегаспора претерпевает три последовательных деления митозом, в результате чего образуется восемь гаплоидных ядер (восьмиядерный зародышевый мешок). Два из них сливаются в центральное диплоидное ядро. Затем вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы, образуется клеточная стенка. В результате формируется 7-клеточный зародышевый мешок. Зрелый зародышевый мешок содержит одну диплоидную клетку (она имеет центральное диплоидное ядро) и шесть гаплоидных. Среди гаплоидных клеток можно выделить следующие: три клетки – антиподы (в оплодотворении они не участвуют, а обеспечивают питание зародышевого мешка), две – синергиды (они обеспечивают контакт одного из спермиев с яйцеклеткой) и одна – яйцеклетка (см. рис. 26).
Оплодотворение у покрытосеменных растений возможно лишь после опыления – перенесения пыльцевых зерен на рыльце пестика цветка. Здесь вегетативная клетка пыльцевого зерна образует вырост – пыльцевую трубку – и прорастает в столбик пестика, проникая в семязачаток через его отверстие – пыльцевход (микропиле).
В зародышевом мешке семязачатка один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, второй спермий сливается с центральной клеткой, образуя триплоидную клетку. Из диплоидной зиготы впоследствии формируется зародыш семени, из триплоидной клетки – эндосперм. Клетки эндосперма содержат большой запас питательных веществ. Таким образом семязачаток превращается в семя.
Этот своеобразный процесс, свойственный только покрытосеменным растениям, впервые описал русский ученый С. Г. Навашин в 1898 г. и назвал его двойным оплодотворением. Триплоидность эндосперма открыл его сын М. С. Навашин в 1915 г.
Значение триплоидного эндосперма заключается в очень быстром и эффективном накоплении питательного материала в семени, а значит, в очень быстром созревании самого семени. Это одна из причин господства покрытосеменных растений на Земле.
Вопросы и задания
- Какой процесс называют гаметогенезом?
- Что такое сперматогенез? Каково его значение?
- Что такое овогенез?
- В чем заключается процесс оплодотворения?
- Что понимает под наружным оплодотворением? У каких животных оно встречается?
- Какой еще тип оплодотворения существует у животных? У каких животных он встречается?
- Какие приспособления имеют животные к внутреннему оплодотворению?
- Какие этапы можно выделить в ходе оплодотворения животных?
- Как вы думаете, почему с одной и той же яйцеклеткой не могут слиться два и более сперматозоидов? В чем заключается биологический смысл данного явления?
- Что такое зигота? Какой набор хромосом у зиготы? Ответ обоснуйте.
blgy.ru
