Число хромосом и молекул днк в микроспоре вегетативной и генеративной клетках покрытосеменного

Обновлено: 05.10.2024

Цели занятия: повторение и обобщение материала по разделу “Жизненные циклы растений”; обучение решению задач части С5 ЕГЭ по жизненным циклам растений разных отделов.

Форма занятия: лекционно-практическая.

Оборудование: проектор, слайды, набор карточек с задачами.

Понятие о жизненном цикле растений

В жизненном цикле растений происходит чередование бесполого и полового размножения и связанное с этим чередований поколений.

Гаплоидный (n) растительный организм, образующий гаметы, называется гаметофитом (n). Он представляет половое поколение. Гаметы формируются в половых органах путём митоза: сперматозоиды (n) - в антеридиях (n), яйцеклетки (n) – в архегониях (n) .

Гаметофиты бывают обоеполые (на нём развиваются антеридии и архегонии) и раздельнополые (антеридии и архегонии развиваются на разных растениях).

После слияния гамет (n) образуется зигота с диплоидным набором хромосом (2n), а из неё развивается путём митоза бесполое поколение – спорофит (2n). В специальных органах - спорангиях (2n) спорофита (2n) после мейоза образуются гаплоидные споры (n), при делении которых митозом развиваются новые гаметофиты (n).

Жизненный цикл зелёных водорослей

В жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит (n), то есть клетки их слоевища гаплоидны (n). При наступлении неблагоприятных условий (похолодание, пересыхание водоёма) происходит половое размножение – образуются гаметы (n), которые попарно сливаются в зиготу (2n). Зигота (2n), покрытая оболочкой зимует, после чего при наступлении благоприятных условий делится мейозом с образованием гаплоидных спор (n), из которых развиваются новые особи (n). (Демонстрация слайдов).

Схема 1. Жизненный цикл зелёных водорослей. (Приложение)

Задача 1. Какой набор хромосом характерен для клеток слоевища улотрикса и для его гамет? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.

1. В клетках слоевища гаплоидный набор хромосом (n), они развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.

2. В гаметах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток слоевища с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.

Задача 2. Какой набор хромосом характерен для зиготы и для спор зелёных водорослей? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.

1. В зиготе диплоидный набор хромосом (2n), она образуется при слиянии гамет с гаплоидным набором хромосом (n).

2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.

Жизненный цикл мхов (кукушкин лён)

У мхов в цикле развития преобладает половое поколение (n). Листостебельные растения мхов – раздельнополые гаметофиты (n). На мужских растениях (n) формируются антеридии (n) со сперматозоидами (n), на женских (n) – архегонии (n) с яйцеклетками (n). С помощью воды (во время дождя) сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), происходит оплодотворение, возникает зигота (2n). Зигота находится на женском гаметофите (n), она делится митозом и развивается спорофит (2n) – коробочка на ножке. Таким образом, спорофит (2n) у мхов живёт за счёт женского гаметофита (n).

В коробочке спорофита (2n) путём мейоза образуются споры (n). Мхи – разноспоровые растения, различают микроспоры – мужские и макроспоры – женские. Из спор (n) путём митоза развиваются сначала предростки, а затем взрослые растения (n). (Демонстрация слайдов).

Схема 2. Жизненный цикл мха (кукушкин лён)

Задача 3. Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.

1. В гаметах мха кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из антеридиев (n) и архегониев (n) мужского и женского гаметофитов с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.

2. В спорах гаплоидный набор хромосом (n), они образуются из клеток спорофита - коробочки на ножке с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.

Задача 4. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и коробочки на ножке кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.

1. В клетках листьев кукушкина льна гаплоидный набор хромосом (n), они, как и всё растение, развиваются из споры с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.

2. В клетках коробочки на ножке диплоидный набор хромосом (2n), она развивается из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.

Жизненный цикл папоротников

У папоротников (также хвощей, плаунов) в жизненном цикле преобладает спорофит (2n). На нижней стороне листьев растения (2n) развиваются спорангии (2n), в которых путём мейоза образуются споры (n). Из споры (n), попавшей во влажную почву, прорастает заросток (n) – обоеполый гаметофит. На его нижней стороне развиваются антеридии (n) и архегонии (n), а в них путём митоза образуются сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). С капельками росы или дождевой воды сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), образуется зигота (2n), а из нее – зародыш нового растения (2n). (Демонстрация слайдов).

Схема 3. Жизненный цикл папоротников

Задача 5. Какой хромосомный набор характерен для листьев (вай) и заростка папоротника? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

1. В клетках листьев папоротника диплоидный набор хромосом (2n), так они, как и всё растение, развиваются из зиготы с диплоидным набором хромосом (2n) путём митоза.

2. В клетках заростка гаплоидный набор хромосом (n), так как заросток образуется из гаплоидной споры (n) путём митоза.

Жизненный цикл голосеменных растений (сосна)

Листостебельное растение голосеменных растений – спорофит (2n), на котором развиваются женские и мужские шишки (2n).

На чешуйках женских шишек расположены семязачатки – мегаспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются 4 мегаспоры (n), 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – эндосперм (n) с двумя архегониями (n). В архегониях образуются 2 яйцеклетки (n), одна погибает.

На чешуйках мужских шишек располагаются пыльцевые мешки – микроспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются микроспоры (n), из них развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной) и двух воздушных камер.

Пыльцевые зёрна (n) (пыльца) ветром переносятся на женские шишки, где митозом из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n). Один спермий погибает, а второй участвует в оплодотворении, образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n).

В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (n).

Схема 4. Жизненный цикл голосеменных растений (сосна)

Задача 6. Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

1. В клетках пыльцевого зерна гаплоидный набор хромосом (n), так как оно образуется из гаплоидной микроспоры (n) путём митоза.

2. В спермиях гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из генеративной клетки пыльцевого зерна с гаплоидным набором хромосом (n) путём митоза.

Задача 7. Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

1. В мегаспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток семязачатка (мегаспорангия) с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.

2. В клетках эндосперма гаплоидный набор хромосом (n), так как эндосперм формируется из гаплоидных мегаспор (n) путём митоза.

Жизненный цикл покрытосеменных растений

Покрытосеменные растения являются спорофитами (2n). Органом их полового размножения является цветок.

В завязи пестиков цветка находятся семязачатки – мегаспорангии (2n), где происходит мейоз и образуются 4 мегаспоры (n), 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – зародышевый мешок из 8 клеток (n), одна из них – яйцеклетка (n), а две сливаются в одну – крупную (центральную) клетку с диплоидным набором хромосом (2n).

В микроспорангиях (2n) пыльников тычинок путём мейоза образуются микроспоры (n), из которых развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной).

После опыления из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n) и центральной клетке (2n) . Один спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n). Второй спермий (n) сливается центральной клеткой (2n) с образованием триплоидного эндосперма (3n). Такое оплодотворение у покрытосеменных растений называется двойным.

В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (3n).

Схема 5. Жизненный цикл покрытосеменных растений

Задача 8. Какой хромосомный набор характерен для микроспоры, которая образуется в пыльнике, и клеток эндосперма семени цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.

1. В микроспорах гаплоидный набор хромосом (n), так как они образуются из клеток микроспорангиев с диплоидным набором хромосом (2n) путём мейоза.

2. В клетках эндосперма триплоидный набор хромосом (3n), так как эндосперм образуется при слиянии гаплоидного спермия (n) с диплоидной центральной клеткой (2n).

1. В процессе эволюции растений происходила постепенная редукция гаметофита и развитие спорофита.

2. В гаметах растений гаплоидный набор (n) хромосом, они образуются путём митоза.

3. В спорах растений гаплоидный набор (n) хромосом, они образуются путём мейоза.

1. Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор растения мха кукушкина льна? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления они образуются.

Споры образуются при мейотическом делении диплоидной материнской клетки спор. Споры гаплоидные. Гаметы образуются на гаметофите путем митоза. Гаметы гаплоидные.

2. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и коробочки на ножке (спорогона) у мха кукушкина льна? Объясните, в результате какого деления и из каких исходных клеток образуются эти органы.

1) Клетки листьев - это часть гаметофита. Гаметофит образуется из споры путем митоза. Спора, а следовательно и гаметофит, имеют одинарный набор хромосом.
2) Коробочка на ножке - это спорофит. Он образуется из зиготы путем митоза. Зигота, а следовательно и спорофит, имеют двойной набор хромосом.

3. Какой хромосомный набор характерен для клеток чешуек мужской шишки и микроспоры ели? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

1) в клетках чешуек мужских шишек набор хромосом – 2n (диплоидный), в микроспоре – n (гаплоидный);
2) мужские шишки развиваются из клеток спорофита путем митоза;
3) микроспоры образуются из клеток спорангия в мужских шишках в результате мейоза

4. Какой хромосомный набор характерен для клеток спорофита и клеток заростка папоротника? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления они образуются.

1) Клетки спорофита папоротника диплоидные (2n), образуются из диплоидной зиготы митозом.
2) Клетки заростка гаплоидные (n), образуются из гаплоидной споры митозом.

5. Какой хромосомный набор характерен для яйцеклетки и спермия цветкового растения? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления они образуются.

1) хромосомный набор яйцеклетки и спермия гаплоидный (n);
2) яйцеклетка образуется в результате митоза гаплоидной мегаспоры, спермий – в результате митоза гаплоидной генеративной клетки.

6. У зеленой водоросли улотрикса преобладающим поколением является гаметофит. Какой хромосомный набор имеют клетки взрослого организма и спорофита? Объясните, чем представлен спорофит, из каких исходных клеток и в результате какого процесса образуются взрослый организм и спорофит.

1) хромосомный набор в клетках взрослого организма – n (гаплоидный), спорофита – 2n (диплоидный);
2) взрослый организм образуется из гаплоидной споры путем митоза;
3) спорофит – это зигота, образуется при слиянии гамет в процессе оплодотворения

7. Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки?

1) клетки пыльцевого зерна имеют одинарный набор хромосом (n), образуются из гаплоидной споры митозом;
2) спермии сосны имеют одинарный набор хромосом (n), развиваются из генеративной клетки пыльцевого зерна митозом

8. Какой хромосомный набор характерен для клеток взрослого растения и споры сфагнума? Объясните, из каких клеток и в результате какого деления они образуются.

1) хромосомный набор в клетках взрослого растения сфагнума гаплоидный (n);
2) хромосомный набор споры гаплоидный (n);
3) клетки взрослого растения образуются из гаплоидной споры при делении митозом;
4) спора образуется при делении мейозом клеток спорангия

9. Какой хромосомный набор характерен для клеток эндосперма семени, яйцеклетки и корня цветкового растения? Ответ поясните.

1) в клетках эндосперма семени триплоидный набор хромосом, он образуется при слиянии двух ядер центральной клетки (2n) и одного спермия (n);
2) в яйцеклетке гаплоидный набор хромосом (n), так как яйцеклетка образуется при делении митозом гаплоидной мегаспоры;
3) клетки корня имеют диплоидный набор хромосом (2n), как и все соматические клетки цветкового растения

10. У хламидомонады преобладающим поколением является гаметофит. Определите хромосомный набор споры и гамет хламидомонады. Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки при половом размножении.

1) хромосомный набор споры – гаплоидный (n), споры образуются из диплоидной зиготы путем мейоза;
2) хромосомный набор гамет – гаплоидный (n), гаметы образуются из клетки взрослого организма (гаметофита) путем митоза

11. Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

1) набор хромосом вегетативной и генеративной клеток гаплоидный (n), они образуются путем митоза при прорастании гаплоидной споры;
2) хромосомный набор спермиев гаплоидный (n), они образуются из генеративной клетки путем митоза

12. Какой хромосомный набор содержат клетки зародыша и эндосперма семени диплоидного цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

1) Клетки зародыша имеют диплоидный набор хромосом. Они получились из зиготы путем митоза.
2) Клетки эндосперма имеют триплоидный набор хромосом. Они получились путем митоза из клетки, образовавшейся при слиянии центральной диплоидной клетки и спермия.

13. Какой хромосомный набор характерен для клеток чешуй женских шишек и макроспоры (женской споры) ели? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются клетки шишки и макроспора ели.

1) в клетках чешуй женских шишек диплоидный набор хромосом – 2n;
2) в макроспоре гаплоидный набор хромосом – n;
3) женские шишки развиваются из зиготы (диплоидных клеток спорофита, взрослого растения) в результате митоза;
4) макроспора образуется из клетки (спорогенной клетки) семязачатка в женской шишке в результате мейоза

14. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и спор папоротника? Объясните, из какой исходной клетки и в результате какого деления формируются клетки этих органов.

1) в клетках листа папоротника диплоидный набор хромосом – 2n;
2) лист папоротника развивается из зиготы (зародыша) путем митоза
3) в споре папоротника гаплоидный набор хромосом – n;
4) споры образуются из клеток спорангия в результате редукционного деления (мейоза)

15. В чем различие строения семени и споры у цветковых растений? Укажите, что развивается из споры и семени в жизненном цикле этих растений.

1) спора – одна клетка, а семя – многоклеточная структура (орган), состоящая из семенной кожуры, зародыша и эндосперма;
2) из спор образуются женский и мужской гаметофиты (зародышевый мешок и пыльцевое зерно);
3) из семени развивается новое растение (спорофит).

16. Какой хромосомный набор характерен для клеток заростка и клеток корневища щитовника мужского? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

1) клетки заростка папоротника имеют n (гаплоидный) набор хромосом;
2) заросток – гаметофит, развивается из гаплоидной споры в результате деления митозом;
3) клетки корневища папоротника имеют 2n (диплоидный) набор хромосом;
4) корневище (как и все взрослое растение) развивается из диплоидной зиготы (клеток зародыша) в результате деления митозом.

17. Определите число хромосом (n) и число молекул ДНК (с) в заростке папоротника перед началом образования сперматозоидов и перед первым делением зиготы. Ответ обоснуйте.

1) число хромосом перед началом образования сперматозоидов (митозом) – n, число молекул ДНК – 2c;
2) это наблюдается потому, что заросток (гаметофит) гаплоидный, а число молекул ДНК перед делением удваивается;
3) число хромосом перед первым делением зиготы – 2n, число молекул ДНК – 4c;
4) это наблюдается потому, что зигота диплоидна, а число молекул ДНК перед делением удваивается.

18. Определите число хромосом (n) и число молекул ДНК (с) при формировании пыльцевого зерна сосны перед началом деления материнской клетки микроспор и каждой клетки тетрады микроспор. Ответ обоснуйте.

1) число хромосом перед началом деления материнской клетки микроспор – 2n, число молекул ДНК – 4с;
2) это наблюдается потому, что клетка относится к спорофиту (диплоидна), а число молекул ДНК перед делением удваивается;
3) число хромосом в каждой клетке тетрады микроспор – n, число молекул ДНК – с;
4) это наблюдается потому, что тетрада микроспор образуется из диплоидной материнской клетки микроспор в результате мейоза.

19. Определите число хромосом (n) и число молекул ДНК (с) при образовании споры кукушкина льна в начале деления спорогония и после первого деления. Ответ обоснуйте.

1) число хромосом перед началом деления спорогония – 2n, число молекул ДНК – 4с;
2) это наблюдается потому, что спорогоний относится к спорофиту (диплоиден), а число молекул ДНК перед делением удваивается;
3) число хромосом после первого деления спорогония (мейозом) – n, число молекул ДНК – 2с;
4) это наблюдается потому, что спорогоний делится мейозом, после первого (редукционного) деления число хромосом и число молекул ДНК уменьшается вдвое, хромосомы двухроматидные.

20. Какой хромосомный набор (n) характерен для макроспоры, из которой в дальнейшем формируется восьмиядерный зародышевый мешок, и яйцеклетки цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются макроспора и яйцеклетка.

1) набор хромосом макроспоры гаплоидный – n;
2) макроспора образуется из диплоидной клетки (материнской клетки макроспоры) семязачатка (макроспорангия) путем мейоза;
3) набор хромосом яйцеклетки тоже гаплоидный – n;
4) яйцеклетка образуется из гаплоидной макроспоры путем митоза.

21. Какой хромосомный набор (n) характерен для гамет (яйцеклетки и сперматозоидов) и спор хвоща полевого? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

1) набор хромосом в гаметах гаплоидный – n;
2) гаметы образуются из гаплоидных клеток заростка (гаметофита) в результате митоза;
3) набор хромосом в спорах также гаплоидный – n;
4) споры образуются из диплоидных клеток спорангия в результате мейоза.

22. Какие клетки и каким способом деления образуются в тычинках покрытосеменных растений из материнских клеток спор? Каким клеткам и в результате какого деления дают начало образовавшиеся клетки?

1) Из материнских клеток спор пыльцевого мешка образуются микроспоры.
2) Они образуются путём мейоза
3) Они дают начало мужским гаметофитам — пыльцевым зёрнам, образующимся в результате митоза микроспор.

23. Какими способами деления, и в каких органах растения образуются споры мха Кукушкин лён и его гаметы. В результате какого процесса образуется спорофит мха?

1) Споры мха кукушкин лён образуются в результате мейоза материнских клеток спорангия.
2) Гаметы образуются на гаметофитах в антеридиях и архегониях путём митоза.
3) Спорофит образуется в результате оплодотворения яйцеклетки на женском растении мха.

24. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их. (1) Процесс формирования половых клеток у цветковых растений подразделяется на два этапа — спорогенез и гаметогенез. (2) Споры образуются у растений путём митотического деления материнских клеток спор. (3) Процесс образования микроспор или пыльцевых зерен у растений называют микроспорогенезом, а процесс образования мегаспор — макроспорогенезом. (4) Из микроспоры в результате мейоза образуются вегетативное и генеративное ядра. (5) Генеративное ядро делится митозом и образует два спермия. (6) Макроспора в результате двойного митотического деления образует восьмиядерный зародышевый мешок. (7) Зародышевый мешок — это женский гаметофит цветкового растения.

2) Споры растений образуются путём мейоза.
4) Вегетативное и генеративное ядра образуются в результате митотического деления микроспоры.
6) Из макроспоры образуется зародышевый мешок в результате трёх митотических делений.

25. У хламидомонады преобладающим поколением является гаметофит. Определите хромосомный набор взрослого организма и его гамет. Из каких исходных клеток развиваются взрослые особи и гаметы? В результате какого деления формируются гаметы?

1) хромосомный набор взрослого организма – n (гаплоидный);
2) хромосомный набор гамет – n (гаплоидный);
3) взрослый организм развивается из гаплоидной споры;
4) гаметы образуются из клетки взрослого организма;
5) гаметы образуются путём митоза

26. Какой хромосомный набор характерен для микроспоры и спермия цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

1) клетки микроспоры имеют гаплоидный набор (n);
2) клетки спермия имеют гаплоидный набор хромосом (n);
3) микроспора образуется из диплоидных клеток спорангия (клеток спорогенной ткани);
4) микроспора образуется в результате мейоза;
5) спермий образуется из генеративной клетки пыльцевого зерна (споры);
6) спермий образуется в результате митоза

27. Все представленные на рисунках 1–4 объекты относятся к одной стадии жизненных циклов растений различных отделов. Как называют эту стадию?

28. Какие клетки в схеме размножения улотрикса обозначены цифрами 1, 2, 3? Какой набор хромосом они имеют, из каких клеток и в результате какого процесса они образуются?

1) цифрой 1 обозначен гаметофит – взрослое растение, имеет гаплоидный набор хромосом, образуется из спор путем митотических делений;
2) цифрой 2 обозначена зигота, она диплоидна, образуется при слиянии гамет;
3) цифрой 3 образуются гаметы, они гаплоидны, образуются в результате митоза на гаметофите

29. Рассмотрите рисунок жизненного цикла хламидомонады и укажите названия стадий, обозначенных цифрами 1 и 2. В результате какого деления образовались клетки, обозначенные цифрой 1? Чем представлены гаметофит и спорофит этой зеленой водоросли?

1) 1 – стадия бесполого размножения, 2 – стадия зиготы
2) Клетки, обозначенные цифрой 1 (споры), образовались в результате мейоза
3) У хламидомонады гаметофитом является само растение, а спорофитом является зигота

30. Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и спор хвоща полевого? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

1) в клетках зародыша набор хромосом – 2n (диплоидный), в спорах – n (гаплоидный);
2) зародыш развивается из зиготы в результате митоза;
3) споры образуются из клеток спорангия в результате мейоза

31. Какой хромосомный набор характерен для клеток спорогона (коробочки на ножке) и спор сфагнума? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

1) в клетках спорогона (коробочке на ножке) диплоидный набор хромосом (2n);
2) в спорах сфагнума гаплоидный набор хромосом (n);
3) спорогон (коробочка на ножке) развивается из зиготы;
4) клетки спорогона развиваются в результате митоза;
5) споры развиваются из клеток спорогенной ткани (спорангия, спорофита);
6) споры образуются в результате мейоза

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

. Микроспорогенез и формирование мужского гаметофита у покрытосеменных .

Микроспорогенез или образование мужского гаметофита. Взрослая тычинка состоит из пыльника, связника и тычиночной нити, которая одета эпидермой. Тычинка образуется из бугорка конуса нарастания цветоносного побега, который сначала однороден, а затем дифференцируется. Постепенно в двух участках каждого пыльцевого мешка начинается заложение гнезд пыльника; выделяется археспориальная клетка, а она делится, образуя париетальную и спорогенную клетки.

Париетальные клетки дают субэпидермальный фиброзный слой и выстилающий – тапетум, обеспечивающий спорогенную ткань питательными веществами. Цитоплазма густая, вязкая, клетки крупные.

Спорогенные клетки, делясь мейозом, дают клетки микроспор, в дальнейшем дифференцирующихся в пыльцу.

Ядро микроспоры делится на вегетативное и генеративное ядра.

Вегетативное - крупное, содержащее жирное масло и крахмал.

Генеративное - мельче, с хроматином.

Генеративное может делиться еще в пыльнике, образуя два спермия - (сложноцветные, злаки, маревые, гвоздичные), или же в пыльцевой трубке (орхидные, норичниковые).

Следовательно, зрелые пыльцевые зерна могут быть двух- и трехъядерные, покрыты спородермой, состоящей из экзины и интины Экзина - утолщенная слоистая оболочка, с выростами в виде шипиков, бугорков и т.д. Состоит из вещества - полленина, клетчатки, пропитанной кутиноподобными веществами, маслом с каротиноидами.

Интина состоит из пектиновых веществ.

Экзина имеет поры. Форма и характер поверхности экзины - диагностический признак.

Вскрывание пыльников обусловлено, в основном, сокращением клеток эпидермы при подсыхании.

Мегаспорогенез и формирование женского гаметофита у покрытосеменных.

Мегаспорогенез или формирование женского гаметофита. Семяпочки развиваются на внутренних стенках завязи и являются мегаспорангиями, заключенными в интегументы. Закладываются в виде бугорков на плаценте (место прикрепления семяпочки). Главная масса семяпочки - эмбриональные клетки, образующиеся из бугорков, формирующие нуцеллус (питательная и защитная ткань зародышевого мешка). Нуцеллус покрыт интегументами , оставляющими узкий канал в виде пыльцевхода (микропиле). Часть семяпочки, противоположная пыльцевходу – халаза.

Количество семяпочек в завязи неодинаково (слива, вишня - 1-2; злаки - 1; мак - много), соответственно этому неодинаково и число семян.

Форма зародышевого мешка разнообразна: овальный ,прямой, изогнутый и т.п. В цитоплазме зародышевого мешка имеются лейкопласты, хондриосомы, крахмальные зерна, капли масла и т.д.

Семязачаток – это небольшое образование, которое располагается в завязи пестика. Число семязачатков в завязи пестика может быть от одного (пшеница, ячмень, слива, подсолнечник) до нескольких тысяч (мак) и миллионов (орхидные). В семязачатке происходят процессы формирования мегаспор, женского гаметофита и процесс оплодотворения. После оплодотворения он развивается в семя.

Сформированный семязачаток представляет собой многоклеточное образование. К плаценте он прикрепляется семяножкой – фуникулюсом.

Снаружи семязачаток покрыт одним-двумя покровами – интегуметами. На верхушке интегументы не смыкаются, образуя таким образом канал – микропиле (пыльцевход) .

Под интегументами расположен многоклеточный нуцеллус , или ядро семязачатка (гомологичен мегаспорангию).

Конец семязачатка, противоположный микропиле, называют халазой . На уровне халазы происходит слияние нуцеллуса и интегументов (рис. 13).

Рис. 13. Строение сформированного семязачатка:

1 , 2 – внутренний и наружный интегументы; 3 – яйцеклетка; 4 – зародышевый мешок; 5 – нуцеллус; 6 – халаза; 7 – антиподы; 8 – вторичное ядро; 9 – синергиды; 10 – семяножка;

11 – плацента; 12 – проводящий пучок; 13 – пыльцевход (микропиле)

Особенности строения зрелого семени во многом определяются типом образовавшего его семязачатка. В зависимости от ориентации, взаимного расположения частей и степени изогнутости нуцеллуса различают пять основных типов семязачатков (рис. 14):

Рис. 14. Основные типы семязачатков:

1 – ортотропный; 2 – анатропный; 3 – гемитропный; 4 – кампилотропный;

5 – амфитропный

1) ортотропный (прямой) – микропиле и семяножка находятся на противоположных концах оси семязачатка (гречишные, ореховые);

2) анатропный (обратный, обращенный) – нуцеллус повернут по отношению к прямой оси на 180°, поэтому микропиле и семяножка расположены рядом (самый распространенный тип семязачатка);

3) гемитропный (полуповернутый) – семязачаток повернут на 90°, в результате микропиле и нуцеллус расположены по отношению к семяножке под углом 90° (некоторые первоцветные, норичниковые);

4) кампилотропный (односторонне изогнутый) – нуцеллус изогнут только микропилярным концом, фуникулюс и микропиле расположены рядом (бобовые, мальвовые);

5) амфитропный (двусторонне изогнутый) – нуцеллус изогнут с двух сторон, в виде подковы, микропиле и фуникулюс расположены рядом (тутовые, ладанниковые).

Мегаспорогенез – это процесс формирования мегаспор в нуцеллусе семязачатка.В нуцеллусе вблизи микропиле обособляется, увеличивается одна (реже несколько) клета археспория. Эта клетка становится материнской клеткой мегаспор, она имеет диплоидный набор хромосом (2n). Материнская клетка однократно делится мейозом , в результате возникает тетрада гаплоидных мегаспор (четыре по 1n). Мегаспоры располагаются линейно от микропиле к халазе (рис. 15).

Рис. 15. Развитие зародышевого мешка (схема):

1 – материнская клетка; 2 – тетрада мегаспор; 3 – одна развитая мегаспора и три отмирающие; 4 – двухъядерный мешок; 5 – четырехъядерный мешок; 6 – восьмиядерный мешок; 7 – развитый зародышевый мешок; с – синергиды; я – яйцеклетка;

п – полярные ядра; а – антиподы; м – три неразвитые мегаспоры; мз – мейоз;

Мегагаметогенез – это процесс формирования женского гаметофита, которым является восьмиядерный зародышевый мешок. Одна из четырех мегаспор, которая находится ближе к халазе, делится быстрее. Поэтому остальные три мегаспоры подавляются в развитии, т. е. дегенерируют.

Единственная мегаспора увеличивается, разрастается, ее ядро трехкратно делится митозом . В результате в сильно растянутой клетке мегаспоры формируется восемь ядер, которые располагаются по четыре на халазальном и микропилярном полюсах. Далее происходит дифференцировка ядер: от полюсов к центру отходит по одному ядру. Эти ядра называют полярными . Оставшиеся ядра обособляются в клетки. На микропилярном полюсе центральная крупная клетка преобразуется в яйцеклетку , две рядом расположенные боковые клетки – в синергиды . Яйцеклетка с синергидами образует яйцевой аппарат . На противоположном халазальном полюсе три клетки образуют группу антипод . В центре два полярных ядра сливаются, в результате образуется вторичное (центральное) ядро зародышевого мешка (см. рис. 13).

Таким образом, единственная мегаспора , прорастая внутри семязачатка, образует женский гаметофит – зародышевый мешок. Он включает:

а) яйцевой аппарат состоит из яйцеклетки и двух синергид; они расположены на микропилярном полюсе семязачатка;

б) три антиподы – расположены на халазальном полюсе семязачатка; яйцеклетка, синергиды и антиподы являются гаплоидными (1n);

в) вторичное (центральное) ядро зародышевого мешка – образовано при слиянии двух полярных ядер; оно диплоидное (2n).

Оплодотворение. После опыления начинается прорастание пыльцы. Липкая и неровная поверхность рыльца способствует удержанию большого числа пыльцевых зерен. Кроме того, если партнеры совместимы, рыльце выделяет специальный энзим, стимулирующий прорастание пыльцы. Прорастает несколько пыльцевых зерен. От индивидуальной скорости роста зависит успех той или иной пыльцы. В пыльцевую трубку переходят два спермия и вегетативное ядро, которое располагается у растущего конца трубки. Трубка входит в семяпочку через микропиле, конец ее лопается и содержимое изливается в полость зародышевого мешка. Один спермий сливается с гаплоидной яйцеклеткой, другой с диплоидной вторичной клеткой.

Обычно в зародышевый мешок проникает одна пыльцевая трубка, если семяпочек много, то несколько выполняют свое назначение.

Из диплоидной зиготы развивается зародыш семени, из триплоидной - эндосперм. Описанный универсальный для покрытосеменных процесс - двойное оплодотворение , открыт Сергеем Гавриловичем Навашиным в 1898 году.

От голосеменных отличия:

1) гибридный, триплоидный эндосперм;

2) два (а не один) спермий.

3) время от опыления до оплодотворения - 1-2 дня.

Смена ядерных фаз и чередование поколений . Женский гаметофит - зародышевый мешок.

Мужской гаметофит - пыльца.

Обыкновенный тип двойного оплодотворения - амфимиксис . Но у некоторых растений зародыш развивается из неоплодотворенных элементов. Отклонения от нормального хода оплодотворения - апомиксис . Различают:

1. Партеногенез –развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки;

2. Апогамия - развитие зародыша из антиподы или синергиды;

3. Апоспория - зародыш развивается из клетки нуцеллуса или интегумента.

После оплодотворения начинается деление оплодотворенных элементов внутри зародышевого мешка. Триплоидная зигота образует эндосперм, раньше зародыша. Зародыш развивается из зиготы. Может быть и перисперм - из нуцеллуса (вне зародышевого мешка). Интегументы становятся кожурой семени.

Зародыш, эндосперм, перисперм и кожура образуют семя .

Различают 4 типа семян.

1. Зародыш занимает всю полость зародышевого мешка, вытесняя весь эндосперм и перисперм. Питательные вещества - в семядолях (бобовые, тыквенные, розоцветные, сложноцветные).

2. Зародыш занимает меньшую часть семени, большая принадлежит эндосперму. Перисперма не образуется (злаки, пасленовые, зонтичные).

3. Есть только перисперм. Эндосперм полностью потреблен зародышем в процессе формирования (гвоздичные, маревые).

4.Сохраняется эндо- и перисперм - редкий тип семян (черный перец, лотос).

При образовании зародыша зигота делится на две клетки, образуя

1) подвесок или суспензор,

2) собственно зародыш.

Подвесок погружает зародыш в эндосперм, нередко выполняет функции присоски.

Зародыш состоит из зародышевого корешка, стебелька, к верхней части которого прикрепляются семядоли - первые листья растения. Стебелек ниже семядолей - гипокотиль, выше - эпикотиль; верхушка стебля - почечка.

Задание 27 № 11500 Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев цветкового растения. Объясните результат в каждом случае.

Пояснение. 1) в клетках зародыша семени диплоидный набор хромосом — 2n, так как зародыш развивается из зиготы — оплодотворённой яйцеклетки;

2) в клетках эндосперма семени триплоидный набор хромосом — 3n, так как образуется при слиянии двух ядер центральной клетки семязачатка (2n) и одного спермия (n);

3) клетки листьев цветкового растения имеют диплоидный набор хромосом — 2n, так как взрослое растение развивается из зародыша.

Задание 27 № 12073 Какой хромосомный набор характерен для ядер клеток эпидермиса листа и восьмиядерного зародышевого мешка семязачатка цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки. Пояснение. 1. Эпидермис листа имеет диплоидный набор хромосом. Взрослое растение является спорофитом.

2. Все клетки зародышевого мешка гаплоидны, но в центре находится диплоидное ядро(образуется в результате слияния двух ядер) — это уже не восьмиядерный, а семиклеточный зародышевый мешок. Это гаметофит.

3. Спорофит образуется из клеток зародыша семени путем митотического деления. Гаметофит образуется путем митотического деления из гаплоидной споры.

Задание 27 № 18711 Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Пояснение. 1) набор хромосом вегетативной и генеративной клеток — n;

2) вегетативная и генеративная клетки пыльцы образуются путём митоза при прорастании гаплоидной споры;

3) хромосомный набор спермиев — n;

4) спермии образуются из генеративной клетки путём митоза.

Задание 27 № 20388 В соматических клетках овса 42 хромосомы. Определите хромосомный набор и количество молекул ДНК перед началом мейоза I и в метафазе мейоза II. Ответ поясните.

Пояснение. 42 = 2 n — соматическая клетка, 21 = n — гамета, n — количество хромосом, с — количество молекул ДНК.

Перед началом мейоза I в интерфазе происходит репликация (удвоение) ДНК, клетка имеет диплоидный набор хромосом, но с удвоенными ДНК — 2 n 4 c , значит, клетки семязачатка в этот период имеют 42 хромосомы и 84 молекулы ДНК.

В конце мейоза I произошло редукционное деление (в каждую клетку отошло по одной хромосоме из пары гомологичных хромосом), после этого каждая клетка имеет имеет хромосомный набор 1 n 2 c . В метафазе мейоза II хромосомы выстраиваются по экватору клетки, хромосомный набор не изменяется, значит, в клетках в эту фазу 21 хромосома и 42 молекулы ДНК.

1) способы деления клеток при образовании микроспор из спорогенной ткани;

2) способы деления при образовании вегетативной и генеративной клеток покрытосеменного растения;

3) число хромосом и молекул ДНК в микроспоре, вегетативной и генеративной клетках покрытосеменного растения (выразить формулой). Пояснение. Элементы ответа.

1) Микроспоры образуются в результате мейоза.

2) Вегетативная и генеративная клетки образуются в результате митоза.

3) Во всех указанных клетках гаплоидный набор хромосом и ДНК – nc

Задание 27 № 21340 Какой хромосомный набор характерен для клеток восьмиядерного зародышевого мешка и зародышевой почечки семени пшеницы. Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

Задание 27 № 21705 Определите число (n) хромосом и количество ДНК (с) у спор, заростка, половых клеток и спорофита папоротника. В результате какого деления образуются эти клетки и стадии развития?

Задание 27 № 22016 В соматической клетке кукурузы 20 хромосом. Определить набор хромосом в клетке верхушки растения и в ядре пыльцевого зерна.

Задание 27 № 22023 Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен 28. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в клетках кончика корня в метафазе и конце телофазы митоза. Объясните все полученные результаты.

Задания 27 проверяют умения применять знания по цитологии при решении задач с использованием таблицы генетического кода, определять хромосомный набор клеток гаметофита и спорофита у растений, число хромосом и молекул ДНК в разных фазах деления клетки. От выпускника требуется решать задачи на заданную тему, обосновывать ход решения и объяснять полученные результаты.

Для решения задач по цитологии необходимо очень хорошо понимать биологический смысл всех процессов, протекающих в клетке (метаболизм, деление), последовательность их этапов и фаз. А также знать особенности строения нуклеиновых кислот, их свойства и функции; свойства генетического кода, уметь пользоваться таблицей генетического кода. Ещё очень важно правильно оформлять решение задачи, отвечать на все вопросы и комментировать полученные результаты.

Задание с тремя элементами ответа

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (правильный ответ должен содержать следующие позиции)	Баллы
Элементы ответа: 1) 2) 3)
Ответ включает в себя все названные выше элементы и не содержит биологических ошибок	3
Ответ включает в себя два из названных выше элементов, которые не содержат биологических ошибок	2
Ответ включает в себя один из названных выше элементов, который не содержит биологических ошибок	1
Ответ неправильный	0
Максимальный балл	3

Задание с четырьмя элементами ответа

Для решения задач с использованием таблицы генетического кода необходимо помнить следующие правила и принципы:

Смысловая и транскрибируемая цепи ДНК антипараллельны.
Смысловая цепь начинается с 5´- конца, а транскрибируемая – с 3 ´- конца
Кодоны и антикодоны принято писать с 5 ´- конца на 3 ´- конец.
В таблице генетического кода кодоны записаны с 5 ´- конца на 3 ´- конец.
Транскрипция идёт в направлении 3 ´ → 5´, а трансляция в направлении 5 ´ → 3 ´.
В молекулярной биологии принято писать смысловую цепь ДНК сверху, а транскрибируемую цепь под ней.

Для решения задач по определению числа хромосом, молекул ДНК в разных фазах деления клетки необходимо помнить, что:

Для решения задач по определению хромосомного набора клеток гаметофита и спорофита у растений необходимо помнить, что:

У растений споры и гаметы гаплоидны.
Споры образуются в результате мейоза, а гаметы – в результате митоза.
У водорослей и мхов в жизненном цикле преобладает гаметофит (половое поколение), а у папоротников, хвоща, плаунов, голосеменных и покрытосеменных – спорофит (бесполое поколение). У бурых водорослей преобладает спорофит.
Зигота делится путём митоза и даёт начало всем тканям и органам растения.
У семенных растений мегаспоры (макроспоры) образуются из клеток семязачатка в результате мейоза; клетки зародышевого мешка образуются из макроспоры путём митоза.
У голосеменных эндосперм гаплоидный и образуется до оплодотворения, у покрытосеменных – 3n, образуется в результате слияния спермия (n) и центральной клетки (2n).
Пыльцевое зерно состоит из двух клеток – вегетативной и генеративной; за счёт вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка, генеративная делится митозом, в результате образуются два спермия.
У покрытосеменных оба спермия участвуют в оплодотворении, у голосеменных в оплодотворении принимает участие один спермий, а другой погибает.

Рассмотрим примеры решения задач по цитологии.

Пример 1.

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):

5´ − АЦАТГЦЦАГГЦТАТТЦЦАГЦ −3´

3´ − ТГТАЦГГТЦЦГАТААГГТЦГ −5´

Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

По таблице генетического кода определяем аминокислотный состав белка, начиная с кодона АУГ.

Белок: Мет – Про – Гли – Тир – Сер – Сер.

Пример 2.

Гаплоидный набор хромосом цесарки составляет 38. Сколько хромосом и молекул ДНК содержится в клетках кожи перед делением, в анафазе и телофазе митоза? Ответ поясните.

В задаче рассматривается непрямое деление клетки – митоз. Таким способом делятся соматические клетки, которые имеют диплоидный набор хромосом. Обязательно необходимо указать конкретное число хромосом и молекул ДНК!

Клетки кожи цесарки – это соматические клетки, =>, они имеют диплоидный набор хромосом (2n) – 38 × 2 = 76 (хромосом).
Перед митозом в синтетическом периоде (S) происходит самоудвоение молекул ДНК, =>, клетки имеют набор 2n4c: 76 хромосом и 152 молекулы ДНК.
В анафазе митоза к противоположным полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды, которые становятся самостоятельными хромосомами, =>, клетки кожи содержат 2n2c (у каждого полюса клетки): 76 хромосом и 76 молекул ДНК (у каждого полюса клетки) ИЛИ в анафазе в клетке содержатся 152 хромосомы и 152 молекулы ДНК.
В телофазе митоза образуются две дочерние клетки с диплоидным набором хромосом 2n2c: 76 хромосом и 76 молекул ДНК.

Пример 3.

Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Читайте также: