В чем биологическое значение оплодотворения у растений: особенности и описание. Какой вид оплодотворения характерен для растений

что такое и как происходит? Двойное оплодотворение у цветковых

Оплодотворение – 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 растений и как оно происходит, читайте в данной статье.

Сущность оплодотворения

Оно происходит в результате слияния двух клеток, женской и мужской, и возникновения диплоидной зиготы. В каждой паре хромосом присутствует одна отцовская и одна материнская клетка. Сущность процесса оплодотворения заключается в том, чтобы восстановить диплоидный набор хромосом и объединить наследственный материал родителей. Их потомство будет более жизнеспособным, так как соединит в себе самые полезные качества от отца и матери.

Оплодотворение - что такое?

Это процесс побуждения яйца к развитию в результате объединения ядер. Оплодотворение - что такое? Это необратимый процесс, который происходит в результате слияния разнополых гамет и объединения их ядер. Оплодотворенное яйцо не подвергается этой процедуре второй раз.

Но существуют растения, которые воспроизводят новое поколение только при помощи женской гаметы без оплодотворения. Такое размножение называется девственным. Примечательно, что эти два способа размножения у одного вида растений могут чередоваться.

Двойное оплодотворение цветковых растений

Половые клетки обоих начал называются гаметами. Причем женскими являются яйцеклетки, а мужскими – спермии, которые у растений семенных неподвижные, а у споровых – подвижные. Оплодотворение - что такое? Это появление особой клетки – зиготы, содержащей наследственные признаки спермия и яйцеклетки.

Цветковые растения обладают сложным оплодотворением, которое называется двойным, поскольку, кроме яйцеклетки, оплодотворяется еще одна особая клетка. Формирование спермий происходит в пылинках пыльцы, а их созревание осуществляется в тычинках, точнее в их пыльниках. Местом образования яйцеклеток являются семязачатки, расположенные в завязи пестика. Когда яйцеклетка оплодотворится спермием, из семязачатка начинают развиваться семена.

Чтобы оплодотворение у цветковых произошло, сначала нужно опылить растение, то есть на рыльце пестика должны попасть пылинки пыльцы. Оказавшись на рыльце, они начинают прорастать внутрь завязи, в результате чего образуется пыльцевая трубка. Одновременно с этим в пылинке происходит образование двух спермиев. Они не стоят на месте, а начинают продвигаться к пыльцевой трубке, которая проникает в семязачаток. Здесь в результате деления и удлинения одной клетки происходит образование зародышевого мешка.

Он нужен для расположения в нем яйцеклетки и еще одной клетки, в которой сосредоточен двойной набор наследственной информации. После этого происходит прорастание пыльцевой трубки в зародышевый мешок и слияние одного спермия с яйцеклеткой, в результате которого образуется зигота, а другого – с клеткой особой. Развитие зародыша происходит из зиготы. Второе слияние образует питательную ткань, или эндосперм, необходимый для питания зародыша в период роста.

Что нужно для существования каждого вида растений?

Прежде всего необходимо восстановить диплоидный набор хромосом, а в его пределах - их парность.

Обеспечить материальную непрерывность между поколениями, следующими чередой.
Объединить в одном виде или роде наследственные свойства двух родителей.

Все это осуществляется на генетическом уровне. Для того чтобы оплодотворение осуществилось, созревание материнских и отцовских гамет должно произойти одновременно.

Оплодотворение у покрытосеменных растений

Этот процесс впервые охарактеризовал немецкий ученый Страсбургер во второй половине девятнадцатого века. Оплодотворение покрытосеменных растений происходит в результате слияния двух ядер разных гамет: с мужским и женским началом. Их цитоплазма не участвует в оплодотворении. Собственно оплодотворение происходит тогда, когда спермий сливается с ядром яйцеклетки.

Местом возникновения спермиев является пыльцевое зерно или пыльцевая труба. Зерно начинает прорастать после того, как попадает на рыльце. Время начала этого процесса у каждого растения разное, как и время оплодотворения. Например, пыльцевые зерна свеклы прорастают через два часа, а кукурузы – моментально. Первый признак прорастания зерна – его увеличение в объеме. Обычно одно пыльцевое зерно образует одну трубку. Но некоторые растения не подчиняются этому правилу и образуют несколько трубок, из которых только одна достигает своего развития.

Пыльцевая трубка с передвигающимися по ней спермиями растет и в конце концов разрывается. Все ее содержимое оказывается внутри зародышевого мешка. Один из проникших сюда спермиев внедряется в яйцеклетку и сливается с ее гаплоидным ядром. Оплодотворение - что такое? Это слияние двух ядер: спермия и яйцеклетки. Оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться, получаются две новые клетки. Они делятся на четыре и так далее. Таким образом, происходит многократное деление, в результате которого развивается зародыш растения.

Покрытосеменные растения после процесса оплодотворения обладают способностью развивать дополнительный орган, который называется эндоспермом. Это не что иное, как питательная среда зародыша. При слиянии второго спермия и диплоидного ядра происходит образование определенного набора хромосом, из которых два – материнского происхождения, и один – отцовского. Таким образом, двойное оплодотворение организмов растительного происхождения осуществляется тогда, когда один спермий сливается с яйцеклеткой, а другой – с ядром клетки, расположенной в центре.

Отличительные черты покрытосеменных растений

Большая приспособленность к произрастанию в разных условиях.
Двойное оплодотворение, позволяющее иметь запас веществ, необходимых для нормального прорастания семян.
Наличие триплоидного эндосперма.
Образование семяпочек внутри завязи, при котором стенки пестика защищают их от повреждений.
Развитие плода покрытосеменных растений из завязи.
Нахождение семени внутри плода, стенки которого являются его защитой.
Наличие цветка дает возможность опылять растения насекомым.

Благодаря перечисленным признакам покрытосеменные растения занимают господствующее положение в мире.

Особенность оплодотворения покрытосеменных растений

Она вытекает из того, что эти растения имеют двойное оплодотворение. Уникальная особенность представлена явлением, называемым ксениями. Его смысл заключается в том, что пыльца напрямую влияет на свойства и признаки эндосперма. Для примера возьмем кукурузу.

Она бывает с желтыми и белыми семенами. Их цвет зависит от оттенка эндосперма. При опылении женских цветков белозерной кукурузы пыльцой желтозерного сорта ее окраска все равно будет желтой, хотя развитие эндосперма происходит на растении с белыми зернами.

Какую роль играют цветковые растения?

Эти растения насчитывают 13 000 родов и 250 000 видов. Они получили широкое распространение по всему миру. Цветковые растения – это ключевые компоненты биосферы, производящие органические вещества, связывающие углекислоту и выделяющие кислород. Пастбищные цепи питания начинаются именно с них. Многие разновидности цветковых растений человек использует в пищу. Из них строят жилища и изготавливают различные хозяйственные материалы.

Не обходится без них и медицина. Отдельные виды покрытосеменных растений являются господствующими на планете, им отводится решающая роль в формировании покрова растительности и создании основной части наземной фитомассы. В конечном итоге именно этими растениями определяется возможность самого существования человека на земле как вида биологического.

fb.ru

§36. Оплодотворение

1. Что такое оплодотворение? Каково его биологическое значение? Какие этапы включает процесс оплодотворения?

Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток (гамет), в результате которого формируется зигота. В ядре зиготы все хромосомы становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна является отцовской, другая – материнской. Следовательно, оплодотворение приводит к восстановлению диплоидного набора хромосом и объединению в зиготе наследственной информации родительских особей.

Процесс оплодотворения включает несколько этапов:

● Проникновение сперматозоида в яйцеклетку, что вызывает у яйцеклетки отслоение оболочки оплодотворения, препятствующей проникновению других сперматозоидов.

● Слияние гаплоидных ядер обеих гамет с образованием диплоидной зиготы: ядро сперматозоида увеличивается и достигает размеров ядра яйцеклетки, затем ядра сближаются и сливаются, в результате образуется зигота.

● Активация зиготы к дальнейшему развитию.

2. Для каких животных характерно наружное оплодотворение? Внутреннее? В чём заключается преимущество внутреннего оплодотворения перед наружным?

Наружное оплодотворение характерно для большинства организмов, постоянно обитающих (или только размножающихся) в водной среде – костных рыб, амфибий, многих водных беспозвоночных. Внутреннее оплодотворение характерно прежде всего для обитателей суши – многих беспозвоночных (например, круглых червей, пауков, насекомых) и всех наземных позвоночных (рептилий, птиц, млекопитающих). Этот тип оплодотворения наблюдается и у некоторых водных животных, например, у хрящевых рыб и головоногих моллюсков.

При наружном оплодотворении половые клетки выводятся в воду (т.е. во внешнюю среду), где и происходит их слияние. Значительная часть гамет погибает от неблагоприятных условий среды, поэтому животным с наружным типом оплодотворения необходимо продуцировать большое количество половых клеток. Внутреннее оплодотворение происходит в материнском организме, для этого сперматозоиды вводятся в половые пути самки. Вероятность встречи мужских и женских гамет гораздо выше, чем при наружном оплодотворении, поэтому у животных со внутренним оплодотворением формируется меньшее количество половых клеток.

3. Как происходит оплодотворение у цветковых растений? Почему оно называется двойным?

У цветковых растений оплодотворению предшествует опыление – перенос пыльцевых зёрен с тычинок на рыльце пестика. Пыльцевое зерно вскоре начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку, которая достигает семязачатка (семяпочки).

Внутри каждого семязачатка содержится зародышевый мешок, содержащий семь клеток – гаплоидную яйцеклетку, диплоидную центральную клетку, а также пять вспомогательных гаплоидных клеток. При входе в зародышевый мешок конец пыльцевой трубки лопается, и из неё изливается внутреннее содержимое с двумя мужскими гаметами – спермиями.

Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а другой – с центральной клеткой зародышевого мешка. Таким образом, почти одновременно осуществляются два слияния половых клеток, из-за чего оплодотворение у цветковых растений называется двойным.

В дальнейшем из зиготы развивается зародыш семени, имеющий диплоидный набор хромосом, а из оплодотворённой центральной клетки – эндосперм, клетки которого имеют триплоидный набор хромосом. В эндосперме откладываются питательные вещества, необходимые зародышу. После оплодотворения каждый семязачаток превращается в семя, а в результате разрастания завязи формируется плод.

Процесс двойного оплодотворения у покрытосеменных растений был открыт русским учёным С. Г. Навашиным в 1898 г. В результате двойного оплодотворения происходит формирование не только зародыша, но и питательной ткани (эндосперма), что ускоряет весь процесс развития семени.

4. Чем диплоидный партеногенез отличается от гаплоидного?

Партеногенез характеризуется развитием новых организмов из неоплодотворённых яйцеклеток. При гаплоидном партеногенезе организм развивается из обычной гаплоидной яйцеклетки. Такая форма партеногенеза наблюдается у пчёл, паразитических ос, муравьёв. При диплоидном партеногенезе у самок формируются «нестандартные» диплоидные яйцеклетки, из которых без оплодотворения развивается диплоидное потомство. Диплоидный партеногенез происходит, например, у тлей, дафний, некоторых ящериц.

5. В чём заключаются преимущества и недостатки партеногенеза перед обычными формами полового размножения?

Важное преимущество партеногенеза – отсутствие необходимости в поиске партнёра. Это помогает поддерживать численность популяции в условиях, когда затруднена встреча особей разного пола, либо в условиях интенсивного истребления организмов (например, тлей – хищными насекомыми, дафний – рыбами).

У ряда насекомых, например пчёл, способность к размножению как путём гаплоидного партеногенеза, так и с оплодотворением, лежит в основе формирования различных каст организмов. Такой механизм размножения позволяет регулировать численность потомков мужского и женского пола.

Главный недостаток партеногенеза – низкое генетическое разнообразие дочерних особей, что ограничивает возможности их адаптации к условиям окружающей среды.

6. Назовите отличительные особенности, а также преимущества и недостатки бесполого и полового размножения.

Отличительные особенности бесполого размножения:

● Происходит без участия гамет.

● Во всех случаях участвует только один родительский организм.

Отличительные особенности полового размножения:

● Происходит с участием гамет.

● В большинстве случаев участвуют две родительские особи (исключения – самооплодотворение у некоторых гермафродитных видов и партеногенез).

Основные преимущества бесполого размножения:

● Нет необходимости в поиске партнёра, практически любая особь может оставить потомство.

● "Удачные" сочетания генов и признаков передаются следующему поколению. Эта особенность широко используется человеком, например, для получения однородного потомства культурных растений (потомки сохраняют все сортовые качества).

Основное преимущество полового размножения:

● Генетическое разнообразие потомства, что повышает возможность организмов приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды и имеет первостепенное значение в эволюции живой природы.

Основные недостатки бесполого размножения:

● В большинстве случаев (кроме способа, при котором формированию спор предшествует мейоз) потомство генетически идентично родителю, что снижает адаптивные возможности организмов.

● Все "неудачные" сочетания родительских генов и признаков (в ряде случаев – и вредные мутации) передаются следующему поколению.

Основные недостатки полового размножения:

● Потомство может оставить не каждая особь, необходимы определённые условия для встречи партнеров, образования родительских пар, выведения потомства.

● У отдельных особей могут возникать "неудачные" (неподходящие для данных условий среды) сочетания родительских генов и признаков, проявляться вредные мутации, возникшие в половых клетках родителей (например, синдром Дауна у человека).

7*. Тли производят за лето несколько партеногенетических поколений, состоящих только из бескрылых самок. При перенаселении или других неблагоприятных обстоятельствах самки начинают откладывать яйца, из которых развиваются крылатые особи обоих полов. Какое это имеет биологическое значение?

Появление разнополого потомства обусловливает высокое генетическое разнообразие особей следующего поколения (по сравнению с предшествующими партеногенетическими поколениями), что повышает адаптивные возможности организмов. Наличие крыльев способствует расселению особей в новые местообитания. Всё это увеличивает шансы на выживание.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

< Предыдущая Следующая >

dashkov.by

В чем биологическое значение оплодотворения у растений: особенности и описание

Размножение – это способность организмов воспроизводить себе подобных. Репродукция является одним из ключевых признаков всего живого, поэтому необходимо понимать, в чем биологическое значение оплодотворения. Этот вопрос сегодня изучен на высоком уровне начиная с основных этапов и заканчивая молекулярными и генетическими механизмами.

Что такое оплодотворение

Оплодотворение – это закономерный биологический процесс слияния двух половых клеток: мужской и женской. Мужские гаметы называются сперматозоидами, а женские – яйцеклетками.

Последующим этапом после слияния половых клеток становится образование зиготы, которую можно считать новым живым организмом. Зигота начинает делиться митозом, увеличивая количество составляющих ее клеток. Из зиготы развивается зародыш.

Существует большое количество типов яйцеклеток и способов дробления. Все они зависят от таксономической принадлежности рассматриваемого живого организма, а также степени его эволюционного развития.

Каково биологическое значение оплодотворения

Размножение является основным приспособлением для продолжения рода. От репродуктивных способностей особей рассматриваемого вида зависит его будущее, поэтому у разных животных и растений есть свои способы адаптации для улучшения качества всего процесса.

Например, волки и львицы всегда защищают свое потомство от потенциальных хищников. Это увеличивает выживаемость детенышей и гарантирует в дальнейшем их приспособленность к условиям жизни. Рыбы откладывают большое количество икринок, потому что шанс внешнего оплодотворения в водной среде достаточно низок. В итоге из тысяч потенциальных мальков развиваются лишь несколько сотен.

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что две половые клетки от разных организмов сливаются и образуют зиготу, которая несет генетические признаки обоих родителей. Это объясняет непохожесть родственников друг на друга. И это хорошо, потому что изменение генофонда любой популяции – это эволюционный приспособительный механизм. Потомки, поколение за поколением, становятся лучше по сравнению с их родителями. В условиях постепенной смены окружающей среды (изменения климата, появление новых внешних факторов) приспособительные навыки всегда уместны.

А в чем биологическое значение оплодотворения на биохимическом уровне? Давайте рассмотрим:

Это окончательное формирование яйцеклетки.
Это определение пола будущего зародыша за счет соответствующих генов, принесенных мужскими гаметами.
И, наконец, оплодотворение играет роль в восстановлении диплоидного набора хромосом, так как половые клетки по отдельности гаплоидны.

Размножение цветковых растений

Растения по сравнению с животными имеют некоторые репродуктивные особенности. Отдельного внимания требуют представители покрытосеменных, для которых характерно двойное оплодотворение (открыто русским ученым Навашиным в 1898 году).

Структурами, детерминирующими половую принадлежность у цветковых растений, являются тычинки и пестики. В тычинках созревает пыльца, которая состоит из большого количество зерен. Одно зерно вмещает две клетки: вегетативную и генеративную. Пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками, и наружная всегда имеет какие-либо выросты и углубления.

Пестик представляет собой структуру грушевидной формы, состоящую из рыльца, столбика и завязи. В завязи формируются один или несколько семязачатков, внутри которых будут созревать женские половые клетки.

При попадании пыльцевого зерна на рыльце пестика, вегетативная клетка начинает формировать пыльцевую трубу. Этот канал имеет относительно большую длину и заканчивается у микропиле семязачатка. Генеративная клетка при этом делится митозом и образует два спермия, которые по пыльцевой трубе и попадают в ткань семязачатка.

Зачем же два спермия? В чем биологическое значение оплодотворения у растений отличается от такого же процесса у животных? Дело в том, что зародышевый мешок семязачатка представлен семью клетками, среди которых есть гаплоидная женская гамета и диплоидная центральная клетка. Обе будут сливаться с пришедшими спермиями, образуя зиготу и эндосперм, соответственно.

Биологическое значение двойного оплодотворения у растений

Формирование семени – важная особенность репродукции у покрытосеменных. Для полного созревания в почве ему необходимо большое количество питательных веществ, среди которых будут различные ферменты, углеводы и другие органические/неорганические компоненты.

Эндосперм у покрытосеменных триплоидный, так как диплоидная центральная клетка зародышевого мешка слилась с гаплоидным спермием. Вот в чем биологическое значение оплодотворения у растений: тройной набор хромосом способствует высокой скорости увеличения массы ткани эндосперма. В результате семя получает много питательных веществ и запасы энергии для прорастания.

Типы семян

В зависимости от дальнейшей судьбы эндосперма, выделяют два основных вида семян:

Семена однодольных растений. У них отчетливо виден хорошо развитый эндосперм, который занимает больший объем. Семядоля редуцирована и представлена в виде щитка. Характерен данный тип семян для всех представителей злаковых.
Семена двудольных растений. Здесь эндосперм либо отсутствует, либо остается в виде небольших скоплений ткани на периферии. Питательную функцию у таких семян выполняют две большие семядоли. Примеры растений: горох, бобы, помидоры, огурцы, картофель.

Выводы

Конечно, называть такое оплодотворение двойным будет ошибочно, так как мы теперь знаем основные признаки и функции данного процесса. При слиянии центральной клетки со спермием не происходит формирование зиготы, а полученный генетический набор становится тройным. Все-таки семя не состоит из двух самостоятельных зародышей.

Однако биологическое значение двойного оплодотворения действительно велико. Семена при прорастании требуют большое количество органических и неорганических веществ, и данная проблема решается путем образования триплоидного эндосперма.

fb.ru

Оплодотворение. Наружное, двойное оплодотворение

Вспомните!

Какой набор хромосом имеет зигота?

Диплоидный двойной набор

Для каких животных характерно наружное оплодотворение?

Ланцетниковые, рыбы, земноводные

У каких организмов существует двойное оплодотворение?

Растения отдела Покрытосеменные (или Цветковые).

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое оплодотворение?

Процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением их генетического материала, называют оплодотворением.

2. Какие типы оплодотворения вы знаете?

Существует два основных типа оплодотворения — наружное (внешнее) и внутреннее.

3. В чём заключается процесс двойного оплодотворения?

В результате опыления – переноса пыльцы из пыльников на рыльце пестика, пыльцевое зерно – пылинка, начинает прорастать. При участии вегетативной клетки формируется пыльцевая трубка, по которой движется генеративная клетка. Она дает начало двум мужским гаметам спермиям. Спермий – безжгутиковый сперматозоид, не способный к активному движению. Пыльцевая трубка продвигается вниз к завязи и врастает в зародышевый мешок в области пыльцевхода. После этого кончика трубки разрывается и два спермия попадает внутрь зародышевого мешка. Одни из них сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а другой – с центральным ядром, формируя триплоидное ядро центральной клетки. Из зиготы развивается зародыш с диплоидным набором хромосом, из триплоидной клетки – эндосперм (питательная ткань семени). Из покровов семязачатка закладывается кожура семени, а из стенок завязи – околоплодник. Таким образом, цветок – это укороченный спороносный побег, служащий для образования спор и гамет, для опыления и оплодотворения, после которого образуются плоды и семена.

4. Каково значение искусственного оплодотворения в растениеводстве и животноводстве?

Искусственное оплодотво¬рение — один из ведущих методов селекции, с помощью которого создано преобладающее большинство высококачественных сортов культурных растений и пород домашних животных. Оно используется для разведения племенного скота в крупном мясо-молочном животноводстве, коневодстве, свиноводстве, птицеводстве и др. Искусственное оплодотворение (опыле¬ние) широко используется в растениеводстве для выведения новых сортов растений. На искусственном оплодотворении основано размножение ценных про¬ходных рыб, у которых в естественных условиях далеко не вся икра оказыва¬ется оплодотворенной и огромная часть её погибает. Например, на Амуре во время осеннего нереста кеты потеря икры составляет в среднем до 40%. В конце XIX в. русский рыбовод В. П. Врасский предложил «су¬хой» способ оплодотворения икры. Он основан на том, что в воде спермии быст¬ро теряют подвижность, в итоге часть икры остаётся неоплодотворенной. При использовании метода Врасского икру выпускают в ёмкость, куда затем отцежи¬вают молоки самцов. Содержимое ёмкости осторожно перемешивают так, чтобы молоки равномерно распределились среди икринок и вероятность оплодотворе¬ния стала наибольшей, и только после этого наливают воду. Оплодотворённую та-ким путём икру закладывают в специальные ёмкости с проточной водой, в которых икринки развиваются под постоянным контролем специалистов. Впоследствии мальков выпускают в реку, по которой они скатываются в море.

Подумайте! Вспомните!

1. Как вы считаете, в чём преимущество двойного оплодотворения у покрытосеменных растений по сравнению с оплодотворением у голосеменных?

2. Достаточно ли знать, что в размножении участвует только одна особь, чтобы сделать вывод о том, что это размножение — бесполое?

Нет, есть вариант полового размножения – партеногенез, развития из неоплодотворенной яйцеклетки. Это половое, но однополое размножение, возникшее в процессе эволюции организмов у раздельнополых форм.

3. Объясните, почему при экстракорпоральном оплодотворении часто рождаются близнецы.

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) – вид ВРТ (вспомогательные репродуктивные технологии), который предусматривает прохождение процесса оплодотворения яйцеклетки и начальных этапов развития эмбриона в лабораторных условиях. Через несколько дней в матку женщины подсаживают полностью жизнеспособные эмбрионы. Дальнейшее вынашивание происходит аналогично естественному зачатию. Для большей вероятность приживания эмбрионов подсаживают несколько, чтобы увеличить шанс на беременность.

4. Организуйте и проведите дискуссию «Экстракорпоральное оплодотворение: за и против».

resheba.com

21. Оплодотворение. Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень

21. Оплодотворение

Вспомните!

Какой набор хромосом имеет зигота?

Для каких животных характерно наружное оплодотворение?

У каких организмов существует двойное оплодотворение?

Для осуществления полового размножения организму недостаточно просто сформировать половые клетки – гаметы, надо обеспечить возможность их встречи. Процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением их генетического материала, называют оплодотворением. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка – зигота, активация и дальнейшее развитие которой приводит к формированию нового организма. При слиянии половых клеток разных особей осуществляется перекрёстное оплодотворение, а при объединении гамет, продуцируемых одним организмом, – самооплодотворение.

Существует два основных типа оплодотворения – наружное (внешнее) и внутреннее.

Наружное оплодотворение. При наружном оплодотворении половые клетки сливаются вне организма самки. Например, рыбы мечут икру (яйцеклетки) и молоку (сперму) прямо в воду, где происходит наружное оплодотворение. Подобным образом осуществляется размножение у земноводных, многих моллюсков и некоторых червей. При наружном оплодотворении встреча яйцеклетки и сперматозоида зависит от самых разных факторов внешней среды, поэтому при таком типе оплодотворения организмы обычно образуют огромное количество половых клеток. Например, озёрная лягушка откладывает до 11 тыс. яиц, атлантическая сельдь вымётывает около 200 тыс. икринок, а рыба-луна – почти 30 млн.

Внутреннее оплодотворение. При внутреннем оплодотворении встреча гамет и их слияние происходит в половых путях самки. Благодаря согласованному поведению самца и самки и наличию специальных совокупительных органов мужские половые клетки поступают непосредственно в женский организм. Так происходит оплодотворение у всех наземных и некоторых водных животных. В этом случае вероятность успешного оплодотворения высока, поэтому половых клеток у таких особей гораздо меньше.

Количество половых клеток, которые образует организм, зависит также от степени заботы родителей о потомстве. Например, треска вымётывает 10 млн икринок и никогда не возвращается к месту кладки, африканская рыбка тиляпия, вынашивающая икру во рту, – не более 100 икринок, а млекопитающие, обладающие сложным родительским поведением, обеспечивающим заботу о потомстве, рождают всего одного или нескольких детёнышей.

У человека, как и у всех остальных млекопитающих, оплодотворение происходит в яйцеводах, по которым яйцеклетка движется по направлению к матке. Сперматозоиды преодолевают огромное расстояние до встречи с яйцеклеткой, и лишь один из них проникает в яйцеклетку. После проникновения сперматозоида яйцеклетка формирует на поверхности толстую оболочку, непроницаемую для остальных сперматозоидов.

Если оплодотворение произошло, яйцеклетка завершает своё мейотическое деление (§ 20) и два гаплоидных ядра сливаются в зиготе, объединяя генетический материал отцовского и материнского организмов. Образуется уникальная комбинация генетического материала нового организма.

Яйцеклетки большинства млекопитающих сохраняют способность к оплодотворению в течение ограниченного времени после овуляции, как правило, не более 24 часов. Сперматозоиды, покинувшие мужскую половую систему, живут тоже очень недолго. Так, у большинства рыб сперматозоиды погибают в воде уже спустя 1–2 минуты, в половых путях кролика живут до 30 часов, у лошадей 5–6 суток, а у птиц до 3 недель. Сперматозоиды человека во влагалище женщины гибнут спустя 2,5 часа, но те, которые успевают добраться до матки, сохраняют жизнеспособность в течение двух и более суток. Существуют в природе и исключительные случаи, например сперматозоиды пчёл сохраняют способность к оплодотворению в семяприёмнике самок в течение нескольких лет.

Оплодотворённая яйцеклетка может развиваться в теле материнского организма, как это происходит у плацентарных млекопитающих, или во внешней среде, как у птиц и пресмыкающихся. Во втором случае она покрывается специальными защитными оболочками (яйца птиц и пресмыкающихся).

У некоторых видов организмов встречается особая форма полового размножения – без оплодотворения. Такое развитие называют партеногенезом (от греч. partenos – девственница, genesis – возникновение) или девственным развитием. В этом случае дочерний организм развивается из неоплодотворённой яйцеклетки на основе генетического материала одного из родителей, и образуются особи только одного пола. Естественный партеногенез даёт возможность резкого увеличения численности потомства и существует в тех популяциях, где контакт разнополых особей затруднён. Партеногенез встречается у животных разных систематических групп: у пчёл, тлей, низших ракообразных, скальных ящериц и даже у некоторых птиц (индеек).

Одним из главных механизмов, который обеспечивает оплодотворение строго внутри вида, является соответствие числа и строения хромосом женских и мужских гамет, а также химическое сродство цитоплазмы яйцеклетки и ядра сперматозоида. Даже если чужеродные половые клетки и соединяются при оплодотворении, это, как правило, приводит к ненормальному развитию зародыша или к рождению стерильных гибридов, т. е. особей, неспособных к деторождению.

Двойное оплодотворение. Особый тип оплодотворения характерен для цветковых растений. Он был открыт в конце XIX в. русским учёным Сергеем Гавриловичем Навашиным и получил название двойного оплодотворения (рис. 67).

Во время опыления пыльца попадает на рыльце пестика. Пыльцевое зерно (мужской гаметофит) состоит всего из двух клеток. Генеративная клетка делится, образуя два неподвижных спермия, а вегетативная клетка, прорастая внутрь пестика, формирует пыльцевую трубку. В завязи пестика развивается женский гаметофит – зародышевый мешок с восемью гаплоидными ядрами. Два из них сливаются, формируя центральное диплоидное ядро. В результате дальнейшего деления цитоплазмы зародышевого мешка образуется семь клеток: яйцеклетка, центральная диплоидная клетка и пять вспомогательных.

Рис. 67. Двойное оплодотворение у цветковых растений

После того как пыльцевая трубка прорастает в основание пестика, спермии, находящиеся внутри неё, проникают в зародышевый мешок. Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, – возникает диплоидная зигота; из неё в дальнейшем развивается зародыш. Другой спермий сливается с ядром крупной центральной диплоидной клетки, образуя клетку с тройным хромосомным набором (триплоидную), из которой затем формируется эндосперм – питательная ткань для зародыша. Таким образом, у покрытосеменных растений в оплодотворении участвует два спермия, т. е. осуществляется двойное оплодотворение.

Искусственное оплодотворение. Большое значение в современном сельском хозяйстве имеет искусственное оплодотворение, приём, который широко применяется в селекции при выведении и улучшении пород животных и сортов растений. В животноводстве при помощи искусственного осеменения можно получить многочисленное потомство от одного выдающегося производителя. Сперма таких животных хранится в специальных низкотемпературных условиях и сохраняет жизнеспособность в течение долгого времени (десятки лет).

Искусственное опыление в растениеводстве позволяет осуществлять определённое, заранее запланированное скрещивание и получать сорта растений с необходимым сочетанием родительских свойств.

В современной медицине при лечении бесплодия используется искусственное оплодотворение спермой донора и экстракорпоральное (внетелесное) оплодотворение – метод, разработанный впервые в 1978 г. и известный под названием «ребёнок из пробирки». Этот метод заключается в оплодотворении яйцеклеток вне организма и последующем переносе их назад в матку для продолжения нормального развития.

К 2010 г. с помощью экстракорпорального оплодотворения было зачато уже около 4 млн детей. Однако использование донорской спермы, донорских яйцеклеток и даже суррогатных матерей порождает целый ряд этических и социальных проблем. Многие люди, опираясь на религиозные и моральные соображения, выступают против любых вмешательств в размножение человека, в том числе против экстракорпорального и искусственного оплодотворения.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое оплодотворение?

2. Какие типы оплодотворения вы знаете?

3. В чём заключается процесс двойного оплодотворения?

4. Каково значение искусственного оплодотворения в растениеводстве и животноводстве?

Подумайте! Выполните!

2. Достаточно ли знать, что в размножении участвует только одна особь, чтобы сделать вывод о том, что это размножение – бесполое?

3. Объясните, почему при экстракорпоральном оплодотворении часто рождаются близнецы.

4. Организуйте и проведите дискуссию «Экстракорпоральное оплодотворение: за и против».

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Повторите и вспомните!

Растения

Опыление. Двойному оплодотворению у цветковых растений предшествует опыление – перенос пыльцы (пыльцевых зёрен) на рыльце пестика. Опыление осуществляется различными способами. Если пыльца цветка попадает на рыльце пестика этого же цветка, происходит самоопыление. Перенос пыльцы на рыльце пестика другого цветка называют перекрёстным опылением.

Самоопыление характерно для небольшого числа цветковых растений. Учёные считают, что самоопыление возникло вторично, когда какие-то обстоятельства стали препятствовать осуществлению перекрёстного опыления. Биологически самоопыление менее выгодно, поскольку при этом не происходит обмен генетической информации между различными особями вида.

Перекрёстное опыление распространено у покрытосеменных растений гораздо шире, чем самоопыление. Биологически перекрёстное опыление более благоприятно, чем самоопыление, потому что оно даёт возможность объединять генетическую информацию разных особей. Появляются потомки, отличающиеся от родительских особей. Это способствует приспособлению вида к изменяющимся условиям обитания.

Перекрёстное опыление может осуществляться различными способами. Условно их можно разделить на две группы: абиотическое опыление (при помощи ветра или воды) и биотическое (при помощи животных). В роли опылителей могут выступать разные животные: насекомые, птицы, млекопитающие.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

bio.wikireading.ru

ОСОБЕННОСТИ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ РАСТЕНИЯ

1) участвуют два спермия А) покрытосеменные

2) участвует один спермий Б) голосеменные

3) образуется триплоидный эндосперм

4) яйцеклетки развиваются в женских шишках

5) спермий сливается с центральной диплоиднойклеткой зародышевого мешка

6. Установите соответствие между признаком растений и отделом, для которого этот признак характерен.

ПРИЗНАКИ ОТДЕЛЫ

1) размножаются с помощью семян А) Голосеменные

2) размножаются с помощью спор Б) Моховидные

3) корневая система хорошо развита

4) корневая система отсутствует

5) представителями отдела являются кукушкинлен и сфагнум

6) представителями отдела являютсялиственница, кипарис и можжевельник

7. Установите соответствие между функцией растительного организма и органом, который её выполняет.

ФУНКЦИИ ОРГАНЫ РАСТЕНИЯ

1) всасывание воды и минеральных А) кореньвеществ Б) лист

2) фотосинтез

3) закрепление растения в почве

4) транспирация

5) поглощение углекислого газа

8. Для растений семейства паслёновых характерно наличие

А) цветка пятичленного типаБ) цветка трёхчленного типа

В) плодов: ягода и коробочкаГ) плодов: костянка и семянка

Д) ядовитых веществ в различных органах

Е) клубеньковых бактерий на корнях

(Запишите выбранные буквы в алфавитном

порядке.)

9. Растения семейства лилейных можно узнать по 1) цветкам трёхчленного типа с простым околоцветником

2) цветкам пятичленного типа с двойным околоцветником

3) видоизменённым подземным побегам в виде луковиц и корневищ

4) видоизменённым наземным побегам в виде усов и лазающих стеблей

5) образованию плодов – ягода или коробочка

6) образованию плодов – орех или стручок

10. По каким признакам грибы можно отличить от животных:

А)питаются готовыми органическими веществами

Б)имеют клеточное строениеВ)растут в течении всей жизни

Г)имеют тело, состоящее из нитей-гифовД)всасывают питательные вещества поверхностью телаЕ)имеют ограниченный рост

11.

12. Установите соответствие между характеристикой гриба и группой, к

которой его относят.

ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУППА ГРИБОВ

А) образует плодовые тела 1)шляпочные

Б) образует на концах гифов головки со спорами 2) плесневые

В) развивается на пищевых продуктах

Г) используется для получения антибиотиков

Д) вступает в симбиоз с корнями растений

13. Установите последовательность стадий развития папоротника, начиная с

прорастания споры.

А) развитие заростка и образование гамет

Б) образование зиготы

В) развитие взрослого растения (спорофит)

Г) образование спорангиев со спорами

Д) прорастание споры

14. Установите соответствие между грибом и группой организмов, к которой

его относят.

ГРИБ ГРУППА

А) трутовик 1)паразиты

Б) пеницилл 2)сапротрофы

В) фитофтора

Г) мукор

Д) головня

15. Установите последовательность этапов эволюции растений.

А) возникновение псилофитов

Б) появление многоклеточных водорослей

В) появление голосеменных

Г) возникновение папоротниковидных

Д) возникновение покрытосеменных

Е) появление одноклеточных водорослей

16. Установите соответствие между признаком растения и отделом, для

которого он характерен.

ПРИЗНАК ОТДЕЛ РАСТЕНИЙ

А) наличие генеративных органов – цветков 1) Покрытосеменные

Б) отсутствие плодов 2)Папоротниковидные

В) размножение спорами

Г) образование пыльцы

Д) оплодотворение происходит на заростке

Е) оплодотворение не зависит от наличия воды

17. Грибы образуют микоризу с корнями

1) папоротника

2) хвоща

3) сосны

4) мха

5) дуба

6) берёзы

18. Установите соответствие между признаком растения и отделом, к

которому оно относится.

ПРИЗНАК РАСТЕНИЯ ОТДЕЛ

А) образование плодов 1) Папоротниковидные

Б) половое поколение представлено заростком 2) Покрытосеменные

В) размножение спорами

Г) процесс оплодотворения зависит от наличия

воды

Д) наличие цветка

Е) двойное оплодотворение

19. Установите последовательность процессов оплодотворения цветковых

растений.

А) образование зиготы

Б) прорастание вегетативной клетки в пыльцевую трубку

В) перемещение спермиев к пыльцевходу

Г) соединение спермия с яйцеклеткой

20. Установите соответствие между признаком организма и царством, к

которому он относится.

ПРИЗНАК ОРГАНИЗМА ЦАРСТВО

A) оболочка клеток содержит хитин 1) Грибы

Б) клетки содержат хлоропласты 2)Растения

В) в клетках накапливается гликоген

Г) размножаются с помощью мицелия

Д) имеют автотрофный тип питания

E) в экосистеме выполняют

роль редуцентов

21. Установите соответствие между признаком растений и отделом, к которому

их относят.

ПРИЗНАК РАСТЕНИЙ ОТДЕЛ

А) не выносят засушливых условий 1) Папоротниковидные

Б) жизненная форма – деревья и кустарники 2) Голосеменные

В) яйцеклетка созревает в семязачатке

Г) образуют мелкую сухую пыльцу

Д) в цикле развития присутствует заросток

Часть С

С1.С какой целью при пересадке рассады капусты прищипывают кончик корня?

С2. Почему систематики выделяют грибы в особое царство органического мира

С3. С какой целью проводят побелку стволов и крупных ветвей плодовых деревьев?

С4. Какие признаки характерны для царства растений?

С5. К каким последствиям может привести внесение в почву избытка минеральных удобрений?

С6. Почему на лесных тропинках растения отсутствуют или

сильно разрежены?

С7. В чём сходство и различие плодов растений семейств

Мотыльковые (Бобовые) и Крестоцветные (Капустные)?

С 8. Объясните, по каким тканям и как осуществляется транспорт веществ у

покрытосеменных растений.

С9. В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза.

Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните.

С 10. Каковы характерные признаки царства грибов?

С 11. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.

1. Пресноводные водоросли состоят из разнообразных тканей. 2. В их

клетках наряду с фотосинтезом происходит хемосинтез. 3. Они образуют

органические вещества из неорганических. 4. Как и цветковые растения,

водоросли поглощают воду и минеральные соли с помощью корней. 5.

Морскую водоросль – ламинарию человек употребляет в пищу.

С 12. Объясните, какую роль играют животные в жизни цветковых растений

С 13. Семена сибирской сосны называют кедровыми орешками. Объясните,

справедливо ли такое название с научной точки зрения.

С14.Поясните, почему у многих водных растений корневые волоски на корне отсутствуют.

С15.Некоторые овощные растения в средней полосе России размножают

семенами, а томаты всегда рассадой. Почему?

С 16. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.

1. Клетки грибов имеют клеточную стенку, состоящую из целлюлозы.

2. В клетках грибов пластиды отсутствуют. 3. В клетках грибов синтез

АТФ осуществляется в митохондриях и пластидах. 4. У грибов в клетках

запасаетсся гликоген. 5. Способ питания грибов – автотрофный.

С 17. Чем отличается семя сосны от споры папоротника и в чём их сходство?

С18. Объясните, какой вред растениям наносят кислотные дожди.

С19. По каким признакам отличают царство грибов от царства животных?

С20. Почему на лесных тропинках растения отсутствуют или

сильно разрежены?

С 21.В чём сходство и различие плодов растений семейств

Мотыльковые (Бобовые) и Крестоцветные (Капустные)?

С22.Назовите особенности строения и жизнедеятельности лишайников и

укажите их роль в природе.

С23. Какие агрономические мероприятия позволяют защитить растения от

болезней, вызываемых бактериями?

С24. В чём преимущество семенного размножения перед споровым? Назовите не менее 3-х признаков

С25. С какой целью рыхлят почву при выращивании растений?

С26. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, объясните их.

1. Грибы занимают особое положение в системе органического мира, их нельзя отнести ни к царству растений, ни к царству животных, хотя имеются некоторые черты сходства с ними. 2. Все грибы – многоклеточные организмы, основу тела которых составляет мицелий, или грибница. 3. По типу питания грибы гетеротрофы, но среди них встречаются автотрофы, сапротрофы, хищники, паразиты. 4. Как и растения, грибы имеют прочные клеточные стенки, состоящие из целлюлозы. 5. Грибы неподвижны и растут в течение всей жизни.

С27. Назовите не менее 3-х особенностей наземных растений, которые позволили им первыми освоить сушу. Ответ обоснуйте.

С28. Что объединяет и в чём отличие биологических объектов, изображённых на рисунке?

С29. Какие признаки характерны для моховидных растений?

С30. Какой вред приносит гриб – трутовик березе?

С31. Какая часть листа обозначена на рисунке буквой А и из каких структур она состоит? Какие функции выполняют эти структуры

С32. В чём проявляется усложнение папоротников по сравнению с мхами? Приведите не менее трёх признаков.

С33. В чем выражается приспособленность цветковых растений к совместному проживанию в лесном сообществе? Укажите не менее 3-х признаков.

С34. Почему для выращивания бобовых растений не требуетсяподкормка

азотными удобрениями?

С 35. Почему лишайники выделяют в отдельную группу? Каковы особенности их строения и жизнедеятельности?

С36. Почему растения (продуценты) считают начальным звеном круговорота

веществ и превращения энергии в экосистеме?

С37. Почему клубень считают видоизменённым подземным побегом?

Приведите не менее 3-х доказательств.

С38. В небольших помещениях с обилием комнатных растений ночью

концентрация кислорода уменьшается. Объясните почему.

С39. Опишите особенности царства Растения. Приведите не менее 4-х

признаков

С40. В чем проявляются эволюционные изменения покрытосеменных растений по сравнению с папоротниковидными? Укажите не менее 4-х изменений.

С41. Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев цветкового растения. Объясните результат в каждом случае.

stydopedia.ru

Двойное оплодотворение у цветковых растений

Вопросы внутри параграфа: Какие преимущества имеют покрытосеменные перед голосеменными?

Стр. 90. Вопросы и задания после §

1. Что представляет собой гаметофит у разных групп высших растений?

У высших растений половые клетки формируются на гаметофите – гаплоидном поколении, развивающемся из споры. У мхов (сфагнум, кукушкин лен) гаметофит представлен листостебельным растением, у папоротников и семенных растений гаметофит слабо развит и недолговечен. Так, у папоротников, из споры вырастает заросток. Заросток не расчленен на органы, имеет ризоид (примитивные корневые волоски), позднее на нем формируются половые клетки. У моховидных и папоротниковидных половое размножение тесно связано с водой: только при наличии воды сперматозоиды продвигаются к яйцеклетке. У семенных гаметофит сильно редуцирован, например, семенные растения, имеют раздельнополые гаметофиты, которые развиваются из разных спор. Микроспоры дают начало мужскому гаметофиту, мегаспоры – женскому. У цветковых растений мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном, созревающим в пыльнике тычинки, и формируются из микроспор. При созревании в пыльцевом зерне образуются две клетки – генеративная и вегетативная. Женский гаметофит, развивающийся из мегаспоры, представляю собой зародышевый мешок, расположенный внутри семязачатка. В нем происходит ряд делений – в результате образуется шесть гаплоидных клеток, среди которых яйцеклетка и одно двойное центральное ядро.

2. Объясните значение терминов «спорофит», «двойное оплодотворение».

Спорофит – это диплоидное поколение высших растений, образующееся при объединении генетических материалов женской и мужской гамет. На спорофите образуются споры. Двойное оплодотворение – это тип оплодотворения высших цветковых растений, в котором участвуют два спермия, один с которых оплодотворяет яйцеклетку, второй - диплоидное центральное яро.

3. Как осуществляется процесс двойного оплодотворения у цветковых растений?

4. Какую роль играет двойное оплодотворение в размножении цветковых растений?

Благодаря двойному оплодотворению зародыш цветкового растения получает запас питательных веществ, которые расходуют при прорастании. Околоплодник защищает семена и способствует лучшему их прорастанию. Биологический смысл двойного оплодотворения весьма велик. В отличие от голосеменных, триплоидный эндосперм образуется лишь в случае оплодотворения. С учетом гигантского числа поколений этим достигается существенная экономия энергетических ресурсов. Увеличение уровня плоидности эндосперма до 3n способствует более быстрому росту ткани по сравнению с диплоидными тканями спорофита

5. Почему гаметофит называют половым поколением, а спорофит – бесполым в жизненном цикле разных групп высших растений?

Гаметофит – это гаплоидная многоклеточная стадия в жизненном цикле растений и водорослей, развивающаяся из спор и производящая половые клетки (гаметы), а споры образуются в результате репродуктивного деления (мейоза) и всегда гаплоидны, то есть содержат одинарный гаплоидный набор хромосом. Спорофит – это диплоидное поколение высших растений, образующееся при объединении генетических материалов женской и мужской гамет.