Оплодотворение цветка — Kid-mama

Перед оплодотворением у цветковых растений должно произойти опыление, то есть  перенос пыльцы с тычинки одного цветка на рыльце пестика другого. Опыление у растений может происходить ветром, водой, птицами и животными, однако, основными переносчиками пыльцы с цветка на цветок являются насекомые.

Существует перекрестное опыление, когда пыльца с одного цветка попадает на рыльце пестика другого, и самоопыление, если пыльца попадает на пестик своего же цветка. Самоопыление распространено в природе реже, чем перекрестное, так как  перекрестное опыление благодаря комбинации генов от двух родителей, дает более жизнеспособное потомство.

Благодаря эволюции, у растений выработались способы предотвращения самоопыления — наличие  однополых цветков, разные сроки созревания пыльцы и рыльца пестика в обоеполых цветках, особенности строения цветка, например, расположение пыльников тычинок и рыльца пестика на разной высоте и т.д. Широко распространена также самонесовместимость, или стерильность цветка по отношению к своей пыльце, при которой самоопыление невозможно.

Еще один вариант опыления — искусственное опыление, при котором человек переносит пыльцу с одного цветка на другой. Оно проводится для выведения новых сортов растений, и , иногда для спасения редких и исчезающих видов.

Как же происходит оплодотворение цветка?

Пыльца — это мужской гаметофит. В пыльцевом зерне пыльника тычинки происходит формирование  спермиев — мужских половых клеток. (гамет). Происходит это благодаря нескольким делениям материнской клетки — споры, с помощью мейоза и последующего митоза. В результате в пыльцевом зерне образуется три клетки — одна большая, вегетативная, и две маленькие, генеративные. Сверху пыльцевое зерно покрыто двойной оболочкой.

Яйцеклетка — женская гамета — развивается в зародышевом мешке семязачатка.

У покрытосеменных семязачатки находятся внутри завязи пестика, и тем самым защищены от неблагоприятных условий среды, в отличие от голосеменных, у которых семязачатки располагаются снаружи и непосредственно улавливают пыльцу. Семязачаток (семяпочка) — это видоизмененный спорангий. Перед опылением одна из его центральных клеток многократно делится — мейозом и несколькими митозами, в результате чего образуется одна большая клетка с восемью гаплоидными ядрами — это и есть зародышевый мешок  — женский гаметофит. Вскоре ядра зародышевого мешка окружаются небольшим слоем цитоплазмы и отделяются друг от друга, образуя отдельные клетки. Одна из них, самая большая — яйцеклетка. Она располагается у полюса зародышевого мешка. Напротив нее находится клетка с двумя ядрами, которые сливаются в одно ядро ( так называемое центральное ядро). Остальные 5 клеток располагаются у разных полюсов зародышевого мешка — две — рядом с яйцеклеткой, и три — у противоположного полюса.

После того, как пылинка попадает на рыльце пестика, в ней сразу образуются два спермия, а сама пылинка набухает и начинает врастать внутрь пестика образуя пыльцевую трубку. Спермии перемещаются в конец пыльцевой трубки. Пройдя через ткани рыльца и столбика пестика, пыльцевая трубка проникает в завязь,  подходит к семязачатку и врастает в него. Далее пыльцевая трубка прорастает в зародышевый мешок, где один из спермиев соединяется (сливается) с яйцеклеткой, образуя зиготу. Из зиготы в последующем развивается зародыш растения. Другой спермий подходит к  центральныму ядру и сливается с ним. При этом образуется трехядерная клетка, которая начинает быстро делиться, образуя эндосперм — питательную ткань семени.

Такой процесс слияния двух спермиев с двумя клетами — яйцеклеткой и центральным ядром  получил название двойного оплодотворения. Двойное оплодотворение встречается только у цветковых растений, благодаря ему зародыш получает очень ценную питательную ткань.

Несмотря на то, что сам процесс слияния спермиев с яйцеклеткой и центральным ядром протекает быстро,  15-20 минут, прорастание пыльцевой трубки может длиться несколько месяцев.

Например, от момента опыления до самого оплодотворения, у дуба проходит 12-14 месяцев, у орешника — до 4 месяцев, у хлопчатника — до 30 часов. У большинства же растений этот процесс занимает 1-2 дня.

kid-mama.ru

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ

Оплодотворение– это процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет).

Женская половая клетка (гамета) называется яйцеклеткой. Яйцеклетки образуются в семязачатках завязи пестика. Пестик– это женский орган размножения.

Мужская половая клетка

(гамета) называется спермием. Спермии образуются в пыльниках тычинок. Тычинка– это мужской орган размножения.

В пыльниках тычинок находится пыльца.

Пыльцасостоит из пыльцевых зерен. Пыльцевое зерно– это одна пилинка. Пыльцевое зерно содержит 2 клетки — вегетативную и генеративную.

Вегетативная — это клетка, которая образует пыльцевую трубку.

Генеративная— это клетка, которая образует два спермия. Спермии – это мужские половые клетки.

В процессе опыления пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, прорастает и образует пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка движется через рыльце, столбик в завязь. В завязи пестика находятся семязачатки (зачатки семени). Из них будет развиваться семя. Строение семязачатка: оболочки семязачатка, зародышевый мешок, основная яйцеклетка с двойным набором хромосом, центральная яйцеклетка с одинарным набором хромосом.

Хромосомы содержат гены и отвечают за хранение и передачу наследственной информации.

Пыльцевая трубка переносит 2 спермия к семязачаткам и прорастает в семязачаток через пыльцевой вход. Спермии имеют одинарный набор хромосом.

Первый спермий оплодотворяет основную яйцеклетку и хромосомный набор становится двойным.

В результате образуется оплодотворенная яйцеклетка, которая называется – зигота. Из основной яйцеклетки и первого спермия образуется зародыш нового растения. Строение зародыша нового растения: зародышевый корешок, зародышевый стебелек, зародышевые листья и почки.

Второй спермий оплодотворяет центральную яйцеклетку и хромосомный набор становится тройным.

В результате образуется эндосперм. Эндосперм– это запас питательных веществ, которые необходимы для прорастания зародыша семени.

Из оболочек семязачатка образуется семенная кожура. Из стенок завязи пестика образуется околоплодник.

Такое оплодотворение двух яйцеклеток двумя спермиями называется двойным. Оно было открыто русским ученным Навашиным С.Г. В 1898 году. Таким образом, образуется плод, который состоит из семени и околоплодника.


Похожие статьи:

poznayka.org

Муниципальный центр оценки качества образования задания для школьной олимпиады по биологии в 2009-2010 учебном году

Управление образования администрации муниципального района «Ровеньский район» Белгородской области

Муниципальный центр оценки качества образования

Задания для школьной олимпиады по биологии

в 2009-2010 учебном году

10 класс

Задание 1. Задание включает 30 вопросов, к каждому из них предложено 4 варианта ответа. На каждый вопрос выберите только один ответ, который вы считаете наиболее полным и правильным.

1.Источником энергии для развивающегося зародыша у цветковых растений служит:

а) гаплоадный эндосперм;

б) гапетум, выстилающий слой;

в) свет, проникающей через покров семени;

г) триплоидный эндосперм.

2.В процессе эволюционного развития растений первые голосеменные появились вслед за древними:

а) моховидными; б) папоротниковидными;

в) покрытосеменными; г) водорослями.

3.Семязачаток семенных папоротников располагался на:

а) корне; б) стебле; в) листе; г) цветоложе.

4.Яйцеклетка в семязачатке завязи цветка оплодотворяется:

а) пыльцевым зерном;

б) вегетативным ядром пыльцевого зерна;

в) генеративным ядром пыльцевого зерна;

г) одним из спермиев, образовавшихся при делении генеративного ядра.

5. Объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха, называют:

а) резервным объемом вдоха; б) дыхательным объемом;

в) резервным объемом выдоха; г) остаточным объемом.

6.Лимфа по лимфатическим сосудам проводится от тканей и органов непосредственно в:

а) венозное русло большого круга кровообращения;

б) артериальное русло большого круга кровообращения;

в) венозное русло малого круга кровообращения;

г) артериальное русло малого круга кровообращения.

7.Высшим подкорковым центром вегетативной нервной системы является:

а) метаталамус; б) эпиталамус; в) таламус; г) гипоталамус.

8. Поперечно-полосатое волокна свойственны мышечным тканям, которые обеспечивают:

а) повороты глазного яблока; б) сжатие стенок лимфатических сосудов;

в) сужение зрачка; г) расширение зрачка.

9. Из нижеприведенных анатомических структур гомологичной крылу летучих мышей является:

а) спинной плавник акулы; б) рука человека;

в) брюшной плавник рыбы; г) крыло бабочки.

10. Цифрами 7, 8, 9 и 10 на рисунке соответственно обозначены:

а) правый желудочек; левый желудочек; нижняя полая вена; верхняя полая вена;

б) правое предсердие; левое предсердие; нижняя полая вена; верхняя полая вена;

в) правое предсердие; левое предсердие; верхняя полая вена; нижняя полая вена;

г) левый желудочек; правый желудочек; нижняя полая вена; верхняя полая вена

11. Генетический код — это

а) набор клеточных генов;

б) нуклеотидная последовательность гена;

в) генетическая экспрессия;

г) закон соответствия между последовательностью нуклеотидов и последо­вательностью аминокислот.

12.Из различных типов клеток наилучшую возможность для изучения лизосом могла бы предоставить:

а) мышечная клетка; б) нервная клетка;

в) фагоцитирующая белая кровяная клетка; г) клетка листа растения.

13.Большое количество рибосом наблюдается в клетках, специализи­рующихся в образовании:

а) липидов; б) полисахаридов; в) белков; г) глюкозы.

14.Кочан, который образуется у форм и сортов культурной капусты, представляет собой пример метаморфоза:

а) корня; б) стебля; в) листьев; г) почки.

15.Морские коньки плавают в вертикальном положении в основном при помощи колебаний:

а) хвостового плавника; б) брюшного плавника;

в) анального плавника; г) спинного плавника.

16. На рисунке изображены осет­ровые рыбы. Севрюга представлена под номером:а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

17.Нерв, обеспечивающий поворот глазного яблока у человека:

а) тройничный; б) блоковый; в) лицевой; г) зрительный.

18. Нити митотического веретена представляют собой:

а) микрофиламенты; б) целлюлозные волокна;

в) промежуточные филаменты; г) микротрубочки.

19. В ингерфазном ядре отсутствуют:

а) микротрубочки; б) хроматин; в) ядерные поры; г) ДНК-полимеразы.

20. В синтезе АТФ не участвует такая структура клетки, как:

а) цитоплазма; б) ядро; в) митохондрии; г) хлоропласты.

21. В природных условиях естественными носителями возбудителя чумы являются: а) птицы; б) грызуны; в) копытные; г) человек.

22. У хордовых полость тела

а) первичная; б) вторичная; в) смешанная; г) отсутствует совсем.

23. Всегда имеют гроздевидное строение такие железы млекопитающих, как:

а) потовые; б) сальные; в) млечные; г) пахучие.

24. Многощетинковые черви (полихеты):

а) раздельнополы;

б) гермафродиты;

в) изменяют свой пол в течение жизни;

г) бесполы, так как могут размножаться путем отрыва части тела.

25. Органами зрения у пауков являются:

а) 1 пара фасеточных глаз;

б) 4 пары простых глаз;

в) 1 пара фасеточных и 2 пары простых глаз;

г) 1 пара фасеточных и 3 парк простых глаз.

26. Учёный, открывший группы крови у человека, резус-антиген, обна­руживший в человеческих эритроцитах антигены:

а) Карл Ландштейнер; в) Эдуард Дженнер;

б) Александр Флеминг; г) Луи Пастер.

27. Конечной реакцией в разложении целлюлозы в рубце жвачных является:

а) метаногенез;

б) гидролиз целлюлозы;

в) брожение;

г) сульфидогенез.

28. Грибы, включаясь в круговорот веществ в биосфере

а) разлагают органические вещества;

б) уменьшают запасы неорганических веществ;

в) участвуют в первичном синтезе органических веществ;

г) участвуют в накоплении кислорода в атмосфере

29. В экосистеме хвойного леса к консументам 2 порядка относят

а) ель обыкновенную;

б) лесных мышей;

в) таежных клещей;

г) почвенных бактерий

30. Животные, участвуя в круговороте веществ в биосфере

а) используют кислород атмосферы;

б) способствуют накоплению кислорода в атмосфере;

в) синтезируют на свету органические вещества из неорганических;

г) способствуют образованию торфа

Задание 2. Задание включает 10 вопросовтестовых заданий с одним вариантом ответа из четырех возможных, но требующих предварительного множественного выбора. Максимальное количество баллов, которое можно набрать за данную часть, определяется из расчета: 2 балла за каждое тестовое задание. Индексы выбранных ответов внесите в матрицуответов.

1. Метелка встречается у:

I. винограда; II. сирени; III. бузины; IV. таволги; V. калины

а) I, II, IV б) I, III,V в) I, II, IV ,V г) I, II, III, IV, V

2. У папоротников отсутствуют:

I. сложный лист; II. корневище; III. короткий главный корень;

IV. придаточные корни; V. боковые корни.

а) I, II, III б) I, III в) I, II,V г) I, II, III, IV, V

3. Корни могут выполнять функции:

I. поглощения воды и минеральных веществ; II. синтеза гормонов, аминокислот и алкалоидов; III. вегетативного размножения; IV. образования почек; V. образования листьев.

а) I, II, III, IV б) I, III в) I, II,V г) I, III, IV, V

4. Среди паукообразных развитие с метаморфозом характерно для:

I. пауков; II. клещей; III. скорпионов; IV. сенокосцев; V. солыг

а) I, III, IV б) II в) I, IV г) I, III, IV, V

5. Хорда сохраняется в течение всей жизни у:

I. ланцетника; II. акулы; III. миноги; IV. осетра; V. окуня.

а) I, IV б) II, IV в) I, III, IV г) I, III, IV,V

6. Нерестится только один раз в жизни:

I. севрюга; II. горбуша; III. сардина; IV. речной угорь; V. красноперка.

а) II, IV б) II, III в) I, IV г) I, III, IV, V

7. Функции промежуточного мозга:

I. регуляции работы сердца; II. терморегуляция; III. регуляция обмена веществ; IV. регуляция мочеиспускания; V. регуляция работы желез внутренней секреции.

а) I, III, IV, V б) II, V в) I, IV г) II, III,V

8. Развитие мужского пола особи может определяться

I. наличием У хромосомы; II. соотношение Х и У хромосом; III. отсутствием половых хромосом; IV. наличием лишь одной непарной хромосомы;

V. температурой окружающей среды.

а) I, II, III, IV, V б) II, V в) I, II, IV г) II, III,V

9.Бактерии вызывают заболевания:

I. возвратный тиф; II. сыпной тиф; III. малярия; IV. туляремия; V. гепатит.

а) I, III, IV, V б) II, III,V в) I, IV г) I, II, IV

10.К хищникам, как правило, охотящимся из засады, относятся:

I. рысь; II. волк; III. медведь; IV. гепард; V. ягуар.

а) I, III, V б) II, III в) I, III, IV г) I, II, IV

Задание 3. Участникам предлагаются тестовые задания в виде суждений, с каждым из которых следует либо согласиться, либо отклонить. В матрице ответов конкурсанты должны указать вариант ответа «да» или «нет». Максимальное количество баллов, которое можно набрать определяется из расчета: 1 балл за правильный ответ на каждое суждение.

1. Цветки пасленовых собраны в соцветия зонтик.

2. Мутация в гене глобина может привести к анемии.

3. У лещины (лесного ореха) семя до прорастания защищено околоплодником.

4. Крахмальные зерна — это лейкопласты с накопленным в них крахмалом.

5. У фасоли обыкновенной семядоли выполняют только запасающую и защитную функции.

6. После оплодотворения семязачатки превращаются в семена, а завязь в плод.

7. У ресничных червей нет анального отверстия.

8. Змеи обнаруживают свою добычу в темноте с помощью слуха.

9. Зубы акул являются видоизмененными плакоидными чешуями.

10. Самой крупной хищной рыбой является китовая акула.

11. У всех представителей отряда пресмыкающихся сердце трехкамерное.

12. У домашних животных головной мозг, как правило, больше, чем у их диких предков.

13. Температура тела млекопитающих может опускаться ниже нуля градусов Цельсия.

14. Головной мозг человека формируется пятью долями.

15. В желудочно-кишечном тракте человека все белки перевариваются полностью.

Задание 4.Задания на установление соответствия.

1.Установите соответствие между функциями спин­ного мозга и примерами нервной деятельности челове­ка.

ПРИМЕРЫ НЕРВНОЙ ФУНКЦИИ СПИННОГО МОЗГА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1) коленный рефлекс; А. рефлекторная

2) передача нервного импульса Б. проводниковая

из спинного мозга в головной;

3) разгибание конечностей;

4) отдергивание руки от горячего предмета;

5) передача нервного импульса из мозга к мыш­цам конечностей.

Запишите получившуюся последовательность букв

2. Установите соответствие между строением и функциямивеществ и их видами.

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ВЕЩЕСТВА

1) состоят из остатков молекул глицирина А) липиды

и жирных кислот Б) белки

2) состоят из остатков молекул аминокислот

3) защищают организм от переохлаждения

4) защищают организм от чужеродных веществ

5) относятся к полимерам

6) не являются полимерами

Запишите получившуюся последовательность букв

3. Установите соответствие между процессами пищеварения и отделами пищеварительного канала, в которых они протекают.

ПРОЦЕССЫ ПИЩЕВАРЕНИЯ ОТДЕЛЫ

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО

КАНАЛА

1) обработка пищевой массы желчью А) желудок

2) всасывание основной части воды Б) тонкая кишка

3) начало расщепления белков и некоторых В) толстая кишка

видов жиров

4) интенсивное всасывание питательных веществ ворсинками

5) расщепление клетчатки

6) завершение расщепления белков, углеводов, жиров

Запишите получившуюся последовательность букв

Решения школьного этапа олимпиады по биологии

10 класс

Задание 1.

Задание

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ответ

г

в

в

г

б

а

г

а

б

г

Задание

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Ответ

г

в

в

г

г

г

б

г

а

б

Задание

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Ответ

б

б

б

а

б

а

г

а

г

а

Сумма: 30 баллов

Рекомендации к оцениванию: каждый правильный ответ теста оценивается в 1 балл.

Задание 2.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

г

б

а

б

в

а

г

в

г

а

Сумма: 20 баллов

Рекомендации к оцениванию: каждый правильный ответ теста оценивается в 2 балла.

Задание 3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

нет

да

нет

да

нет

нет

да

нет

да

нет

нет

нет

да

да

нет

Рекомендации к оцениванию:1 балл за правильный ответ на каждое суждение.

Задание 4

1. АБААБ

2. АБАББА

3. БВАБВБ

Рекомендации к оцениванию: максимально 5 баллов за правильный ответ.

textarchive.ru

Двойное оплодотворение | Биология

В процессе эволюции растительного мира у цветковых растений (и только у них) появилось такое явление как двойное оплодотворение, в результате которого образуется семя. У голосеменных растений также образуются семена, но двойного оплодотворения нет. Оплодотворению предшествует опыление, т. е. перенос пыльцы с тычинок одного цветка на пестик чаще всего другого цветка. При двойном оплодотворении в семязачаток проникают два спермия, один из которых сливается с яйцеклеткой, а второй — с крупной центральной клеткой.

Пыльцевые зерна разных цветковых растений имеют различную форму. При этом чаще всего поверхность пыльцевых зерен шероховатая, что позволяет им удерживаться на теле насекомых-опылителей и потом на рыльце пестика. Кроме того, рыльцем выделяется липкая жидкость, удерживающая пыльцу. На рыльце пестика пыльцевое зерно образует пыльцевую трубку, которая растет между клетками рыльца и столбика пестика, после чего врастает в полость завязи пестика.

В полости завязи может находиться один семязачаток, несколько или множество. Их количество зависит от вида растения. Семязачатки по-другому называются семяпочками. Если в завязи несколько семязачатков, то каждый из них опыляется своим пыльцевым зерном (содержащимися в нем спермиями), т. е. в таком случае через пестик будет прорастать несколько пыльцевых трубок.

Семязачатки отрастают от внутренней поверхности стенок завязи в полость завязи. Семязачаток состоит из покрова и ткани центральной части, где образуются восемь гаплоидных клеток (имеющих одинарный набор хромосом). Две из этих клеток сливаются, в результате образуется крупная центральная клетка, у которой восстанавливается двойной набор хромосом.

У семязачатка со стороны, противоположной месту прикрепления к завязи, находится пыльцевход, представляющий собой небольшое отверстие, ведущее к центральной части семязачатка.

В кончике растущей пыльцевой трубки находятся два спермия. У спермиев в отличие от сперматозоидов нет хвостика, и поэтому спермии неподвижны. Когда трубка врастает в семязачаток через пыльцевход, то один спермий сливается с одной из гаплоидных клеток, которая играет роль яйцеклетки. В результате этого оплодотворения образуется зигота с двойным набором хромосом. В последствии из нее развивается зародыш семени.

Второй спермий сливается с центральной клеткой. В результате этого оплодотворения в последствии образуется так называемый эндосперм. Для него характерен тройной набор хромосом, что уникально, так как клетки тела покрытосеменных и многих других организмов имеют двойной набор хромосом.

Эндосперм представляет собой ткань, содержащую запас питательных веществ. Эти вещества зародыш использует в процессе развития семени или при прорастании семени. В первом случае вместо эндосперма в зрелом семени основную массу занимают органы зародыша (чаще всего крупные семядоли), во втором случае — эндосперм остается.

При созревании семени покровы семязачатка превращаются в семенную кожуру.

biology.su

Оплодотворение цветка — Энциклопедия по биологии

Из завязи цветка плод, а из семяпочек семена образуются после того, как произойдет опыление и оплодотворение. Пыльца, попавшая на рыльце пестика в результате опыления, удерживается на нем, так как его покровы имеют неровности и выступы, а на поверхности рыльца выделяется липкая жидкость. Форма и размеры пыльцы у разных растений неодинаковы. Каждая пылинка состоит из двух клеток: большой и маленькой. На рыльце пестика пыльца прорастает. Из большой клетки образуется длинная пыльцевая трубка, которая по тканям столбика дорастает до завязи и далее до семяпочки. Из маленькой клетки к этому моменту образуются два спермия, которые спускаются в пыльцевую трубку.

Семяпочка одета особым покровом, в котором имеется небольшой канал — пыльцевход, в который и проникает пыльцевая трубка, несущая спермин. Внутри семяпочки развивается зародышевый мешок — образование, характерное только для цветковых растений (рис. 30, Б). Самая крупная клетка зародышевого мешка — яйцеклетка — находится против пыльцевхода. В центре зародышевого мешка располагается еще одна очень важная клетка — вторичная. Пыльцевая трубка через пыльцевход семяпочки входит в зародышевый мешок, лопается, и один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой — со вторичной клеткой. Этот процесс называется двойным оплодотворением и был открыт С. Г. Навашиным в 1898 г.

Рис. 30. Цветок, завязь и плод вишни. А — цветок вишни в про-дольном разрезе; Б — пестик в продольном разрезе; В — плод: 1 — цветоножка, 2 — цветоложе, 3 — чашечка, 4 — венчик, 5 — тычинки, 6 — пестик, 7 — рыльце, 8 — столбик, 9 — завязь, 10 — семя¬почка, 11—зародышевый мешок, 12 — яйцеклетка, 13 — вторичная клетка, 14 — проросшая пылинка, 15 — пыльцевая трубка, 16 — спермин

Оплодотворенная яйцеклетка многократно делится, и из нее формируется многоклеточный зародыш. Вторичная клетка, слившаяся со сперм нем, тоже делится, образуя множество клеток, в которых накапливаются запасы питательных веществ, необходимых для развития зародыша и будущего проростка. Эта ткань называется эндоспермом.

В результате оплодотворения из яйцеклетки возникает зародыш, из вторичной клетки — эндосперм, из семяпочки — семя. Завязь цветка разрастается и превращается в плод.

biologiya.net

Биология для студентов — 37. Двойное оплодотворение

Уникальная особенность цветковых растений — двойное оплодотворение.

В завязь покрытосеменных растений проникает два спермия, один из них сливается с яйцеклеткой, дав начало диплоидному зародышу. Другой соединяется с центральной диплоидной клеткой. Образуется триплоидная клетка, из которой возникнет эндосперм— питательный материал для развивающегося зародыша. Этот процесс, характерный для всех покрытосеменных, открыт в конце прошлого века С.Г. Навашиным и получил название двойного оплодотворения. Значение двойного оплодотворения, по- видимому, заключается в том, что обеспечивается активное развитие питательной ткани уже после оплодотворения. Поэтому семяпочка у покрытосеменных не запасает питательных веществ впрок и, следовательно, развивается гораздо быстрее, чем у многих других растений, например, у голосеменных.

У цветковых растений имеется ряд особенностей образования половых клеток и оплодотворения. Оплодотворению у них предшествует образование сильно редуцированного гаплоидного поколения — гаметофитов. После оплодотворения прорастание пыльцы цветковых растений начинается с разбухания зерна и образования пыльцевой трубки, которая прорывает спородерму в более тонком ее месте — так называемой апертуре. Кончик пыльцевой трубки выделяет специальные вещества, размягчающие ткани рыльца и столбика, в которые внедряется пыльцевая трубка. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходят ядро вегетативной клетки и оба спермия. В огромном большинстве случаев пыльцевая трубка проникает в мегаспорангий через микропиле семязачатка, реже — иным образом. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевая трубка разрывается, и ее содержимое изливается внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, и образуется диплоидная зигота, дающая затем начало зародышу. Второй спермий сливается со вторичным ядром, располагающимся в центре зародышевого мешка, что приводит к образованию триплоидного ядра, развивающегося затем в триплоидный эндосперм. Весь этот процесс получил название двойного оплодотворения. Прочие клетки зародышевого мешка – антиподы и синергиды в оплодотворении не участвуют и довольно быстро разрушаются.

Как и у других высших растений, при мейозе у цветковых образуются споры. Микроспоры (мужские споры) образуются в пыльниках, из них формируются пыльцевые зерна (мужские гаметофиты). Зрелое пыльцевое зерно состоит из трех клеток:

  • вегетативной (или клетки, пыльцевой трубки),
  • двух спермиев (лишенные жгутика сперматозоиды).

Мегаспоры (женские споры) формируются в семяпочках внутри завязи пестика.

Биологический смысл двойного оплодотворения весьма велик. В отличие от голосеменных, где довольно мощный гаплоидный эндосперм развивается независимо от процесса оплодотворения, у покрытосеменных триплоидный эндосперм образуется лишь в случае оплодотворения. С учетом гигантского числа поколений этим достигается существенная экономия энергетических ресурсов. Увеличение же уровня плоидности эндосперма до 3n, по-видимому, способствует более быстрому росту этой полиплоидной ткани по сравнению с диплоидными тканями спорофита.

Взаимодействие пыльцевой трубки гаметофита с тканями спорофита — сложный процесс, регулируемый химическими веществами. Так, выяснилось, что если промыть пыльцу дистиллированной водой, она теряет способность к прорастанию. Если сконцентрировать полученный раствор и обработать концентратом пыльцу, она вновь станет полноценной. После прорастания рост пыльцевой трубки контролируется тканями пестика. Например, у хлопчатника рост трубки до яйцеклетки занимает 12-18 ч, но уже через 6 ч можно установить, к какой семяпочке направляется пыльцевая трубка: в этой семяпочке начинается разрушение особой клетки — синергиды. Как растение направляет рост трубки в нужную сторону и каким образом синергида узнает о ее приближении, пока еще не известно.

Во многих случаях у цветковых растений существует «запрет» на самоопыление: спорофит «узнает» своего мужского гаметофита и не разрешает ему участвовать в оплодотворении. В некоторых случаях при этом собственная пыльца не прорастает на рыльце пестика. В большинстве же случаев рост пыльцевой трубки начинается, но затем останавливается, и она не достигает яйцеклетки. Например, у первоцвета весеннего еще Ч.Дарвин обнаружил две формы цветков — длинностолбиковые (с длинным столбиком и короткими тычинками) и короткостолбиковые (столбик короткий, тычиночные нити длинные). У короткостолбиковых растений пыльца почти вдвое крупнее, а клетки сосочков рыльца мелкие. Все эти признаки контролируются группой тесно сцепленных генов.

Опыление эффективно только при переносе пыльцы с одной формы на другую. За распознавание своей пыльцы отвечают молекулы-рецепторы, представляющие собой сложные комплексы белков с углеводами. У нормальных растений рецепторы появляются на рыльце за день до открытия цветка. Если раскрыть бутон и нанести на него собственную пыльцу за два дня до распускания, то оплодотворение произойдет, а если за один день до распускания — то нет.

Интересно, что в некоторых случаях самонесовместимость пыльцы у растений определяется серией множественных аллелей одного гена, сходно с несовместимостью при пересадках тканей у животных. Эти аллели обозначаются буквой S, и число их в популяции может достигать десятков и даже сотен. Если, например, генотип производящего яйцеклетки растения — s1s2, а производящего пыльцу — s2s3, то прорастать при перекрестном опылении будут только 50% пылинок — те, что несут аллель s3. При наличии десятков аллелей большая часть пыльцы при перекрестном опылении нормально прорастает, а самоопыление полностью предотвращается.

vseobiology.ru

Оплодотворение яйцеклетки и процесс зачатия во времени

Оплодотворение яйцеклетки называют героической историей одного сперматозоида. Да это и впрямь целая история для микроскопического мира.

Зачатие — величайшее таинство, в котором до сих пор есть неразгаданное — до конца не изучены все механизмы.

 Содержание:

  1. Процессы, предшествующие оплодотворению
    • Движение мужских половых клеток
    • Овуляция
    • Транспорт яйцеклетки в трубу
  2. Процесс оплодотворения яйцеклетки
    • Слияние гамет
    • Формирование генома
  3. Время оплодотворения яйцеклетки

Процессы, предшествующие оплодотворению

Встрече гамет (женской и мужской) предшествует множество событий:

  • Созревание ооцита (будущей зрелой яйцеклетки) и спермия – сперматозоида.
  • Овуляция – процесс, при котором женская половая клетка покидает фолликул яичника (место, в котором происходило созревание).
  • Эякуляция – выброс половых мужских клеток с семенной жидкостью в половые пути женщины и преодоление пути, которое влечет за собой большие потери.
  • Капатация (активация) сперматозоидов.

Движение мужских половых клеток

Во время полового акта примерно 300 млн сперматозоидов попадают во влагалище. Все, кроме одного, самого активного и жизнестойкого хвостатого «везунчика», погибнут по пути к яйцеклетке. Потери колоссальные, но так продиктовала природа:

  • Практически сразу после соития миллионы сперматозоидов вытекают вместе со спермальной жидкостью.
  • Миллионы погибают в кислой среде влагалища.
  • Потери будут при прохождении цервикального канала шейки матки под действием цервикальной слизи.
  • Некоторые сперматозоиды застрянут в складках слизистой шейки (они станут запасной группой, которая будет стремиться к ооциту, если первая группа не встретится с яйцеклеткой).

Оплодотворение яйцеклетки возможно только после овуляции. Если половой акт совершается до выхода яйцеклетки, то застрявшие сперматозоиды могут дождаться овуляции уже в организме женщины. Длина их жизни варьирует в диапазоне от 24 до 168 часов (до 7 суток). То есть забеременеть можно, если соитие было до и после овуляции. Используя эту информацию можно спланировать пол будущего малыша.

Соприкосновение со слабощелочной средой слизи шеечного канала приводит к возрастанию двигательной активности сперматозоидов. После чего они движутся быстрее.

Внутри матки сперматозоидам передвигаться помогают мышечные сокращения. Однако клетки иммунной системы женщины, ошибочно принимая сперматозоиды за инородные тела, уничтожают тысячи спермиев. Выжившие сперматозоиды движутся в маточные трубы. Одна половина направляется в пустую фаллопиеву трубу, вторая попадает в маточную трубу, содержащую неоплодотворенную яйцеклетку.

Передвигаясь по трубе, спермии движутся против тока жидкости и некоторые запутываются среди ворсинок слизистой оболочки. В верхних отделах полового тракта под действием биохимических веществ запускаются реакции, благодаря которым происходит капатация сперматозоидов. Мембрана, покрывающая головку спермия, изменяется. Сперматозоиды обретают способность к оплодотворению и становятся гиперактивными.

Овуляция

За две недели до менструации, независимо от продолжительности цикла, происходит овуляция. Если цикл составляет 27–28 дней, то выход из фолликула происходит ориентировочно в середине цикла. Длительность менструальных циклов у женщин варьирует и может достигать 45 дней и более. Поэтому при подсчете дня овуляции правильнее ориентироваться на предполагаемое начало новых месячных и отсчитывать от этой даты 14 дней.

Овуляция происходит как маленький взрыв. Фолликул, наполненный жидкостью, в которой «дозревал» ооцит, лопается. А яйцеклетка, вместе с фолликулярным содержимым, оказывается в брюшной полости. Но при этом она «не теряется».

Транспорт яйцеклетки в трубу

Яичник накрыт бахромками фаллопиевой трубы, которые благодаря реснитчатому эпителию на внутренней поверхности направляют яйцеклетку – указывают ей нужное направление – к входу. Реснички эпителия активизируются под действием гормонов – эстрогенов, выделяемых яичником после овуляции. Их движения слаженные и однонаправленные. На этом этапе яйцеклетку окружают кумулюсные клетки, формирующие лучистый венец. Во время оплодотворения яйцеклетки сперматозоиду придется преодолевать этот слой, чтобы добраться до наружного слоя женской половой клетки.

Процесс оплодотворения яйцеклетки

Слияние гамет

Оплодотворение яйцеклетки осуществляется в ампуле маточной трубы, расположенной ближе к яичнику. Этого места достигают лишь несколько десятков спермиев. Они преодолевают лучистый венец и достигают блестящей оболочки – наружного слоя яйцеклетки. Затем прикрепляются к специализированным рецепторам на ее поверхности и начинают выделять протеолитические ферменты, позволяющие «растворить» белковую оболочку и пройти через защитный слой. Под защитной оболочкой находится внутренняя мембрана яйцеклетки, и лишь тонкий слой жидкости отделяет сперматозоид от нее.

Преодолев последнее препятствие, спермий, который первым достиг внутренней оболочки, прикрепляется к ней. В течение нескольких минут мембраны сперматозоида и яйцеклетки сливаются. Яйцеклетка «принимает» спермий внутрь. Это событие влечет за собой цепочку биохимических реакций, вызывающих изменения в оболочке. Сперматозоиды больше не могут прикрепляться к ней. Затем оплодотворенная яйцеклетка выделяет вещества, отталкивающие другие сперматозоиды и становится непроницаемой для них.

Формирование генома при оплодотворении

Внутри яйцеклетки развертывается плотно упакованный генетический материал отца. Вокруг него образуется оболочка – пронуклеус или предшественник ядра. Внутри пронуклеуса генетический материал перестраивается в 23 хромосомы. Материнский генетический материал под действием процесса оплодотворения яйцеклетки завершает свое формирование.

Микротрубочки – паутинообразные нити приближают оба предшественника ядра друг к другу после их пологого формирования. Два набора хромосом объединяются и образуют уникальный генетический код, определяющий сотни характеристик организма (цвет кожи, форму носа и др.). Процесс оплодотворения яйцеклетки – завершен. Впереди –  путь по фаллопиевой трубе в матку, хетчинг, имплантация и дальнейшее развитие эмбриона в течение 9 месяцев, роды.

Сроки оплодотворения яйцеклетки

Время оплодотворения яйцеклетки состоит из нескольких понятий, характеризующих возможность зачатия. Поэтому временные характеристики приводим в таблице.

Таблица 1.

Сроки оплодотворения яйцеклетки

Время выхода яйцеклетки – овуляция

За две недели до начала предполагаемой менструации.
Время, в течение которого яйцеклетка может быть оплодотворена

12–24 часа после овуляции, это время еще называется «окном фертильности». После этого она погибает

Время может сокращаться в зависимости от возраста женщины, вредных привычек и других факторов

Время от семяизвержения до оплодотворения яйцеклетки

1–2 часа, если соитие произошло после овуляции. Указанный временной диапазон необходим сперматозоиду, чтобы преодолеть путь в 17–20 см с массой преград

До 7 суток, если половой акт был до овуляции. Сперматозоиды с Y-хромосомой более быстрые и живут 1–2 дня, с X-хромосомой – медленные, но продолжительность их жизни составляет 7 суток

Оплодотворение яйцеклетки не всегда равносильно беременности. Потому как для того, чтобы беременность могла начаться, эмбриону нужно прикрепиться и имплантироваться в матку.


Биохимическая беременность


Успешное развитие эмбриона зависит от сформированного генома. Зародыш с неправильным набором хромосом чаще всего погибает до или после имплантации и выходит вместе с менструальными выделениями. А женщина и не знает, что короткий промежуток времени «была беременна». Для нее это была всего лишь задержка.

Искусственное оплодотворение

Современная вспомогательная репродуктивная медицина шагнула далеко вперед. Часто при неблагоприятно складывающихся обстоятельствах, называемым бесплодием, семейные пары обращаются к репродуктологам. В их силах миновать различные препятствия и провести оплодотворение искусственным путем в эмбриологической лаборатории и перенести зародыш в матку для дальнейшего его развития.

Среди этих методов:

  • ИКСИ – введение сперматозоида в женскую половую клетку при помощи инъекции.

И это далеко не все возможности репродуктивной медицины. Сегодня широко используется криоконсервация для длительного хранения эмбрионов, яйцеклеток, спермы. Существуют банки спермы для пар, которые не могут зачать ребенка из-за мужского бесплодия. Есть возможность проведения предимплантационного скрининга (оценивается качество сформированного генома у эмбриона). Существующие программы суррогатного материнства позволяют иметь детей женщине, которая не может по разным причинам выносить ребенка сама.

Статьи по теме:

Имплантация эмбриона: ощущения, признаки и симптомы

Как алкоголь влияет на зачатие?

Ановуляторный цикл

Чем занимается эмбриолог

Яйцеклетка зрелая, перезрелая, старая?

Бывает ли две овуляции в одном цикле?

Очередность овуляции — тайна природы

Планирование пола ребенка по овуляции

Сколько времени требуется яйцеклетке для транспорта в полость матки? Смотрите видео

Процесс оплодотворения яйцеклетки

stanumamoy.com.ua