К бесполому размножению относится двойное оплодотворение у растений
Обновлено: 04.07.2024
❖ Способы размножения растений:
■ бесполое;
■ половое.
Бесполое размножение растений
Бесполое размножение — древнейшая форма размножения, осуществляющаяся без участия половых клеток (гамет) и характеризующаяся отсутствием полового процесса.
■ У растений бесполое размножение может осуществляться наряду с половым размножением.
❖ Основные способы бесполого размножения растений:
■ вегетативное размножение (характерно для большинства групп растений, а у некоторых семенных растений — малины, земляники, ивы и др. оно преобладает над половым);
■ размножение спорами, или споруляция (водоросли, мхи, хвощи, плауны,папоротники);
■ размножение делением клетки, или шизогония (у некоторых водорослей).
Вегетативное размножение — способ бесполого размножения растений с помощью вегетативных органов — корня, стебля, листа или видоизмененных побегов, из которых в благоприятных условиях формируются полноценные дочерние особи.
■ Вегетативное размножение возможно только при наличии у растения свойства регенерации, т.е. способности возрождать себя из части.
■ Вегетативно могут размножаться одноклеточные (водоросли) и многоклеточные, гаплоидные и диплоидные растения.
❖ Способы вегетативного размножения низших растений:
■ делением клетки (одноклеточные водоросли);
■ делением таллома на фрагменты;
■ фрагментами колонии.
❖ Способы вегетативного размножения высших растений:
■ луковицами или клубнелуковицами (лук, чеснок, тюльпаны, нарциссы);
■ стеблевыми и корневыми клубнями (картофель, георгины);
■ усами (земляника, костяника);
■ корневищами (многие травянистые растения);
■ черенками (виноград, смородина, крыжовник, ива);
■ делением кустов материнского растения (флоксы, пион);
■ отводками (крыжовник,.виноград, лещина);
■ листьями (каланхоэ Дегремона);
■ прививкой черенка или почки (многие сортовые деревья);
■ клонированием.
Прививка — пересадка черенка или почки привоя на подвой (укорененный сеянец) с последующим их срастанием (яблоня, груша).
Привой — часть (черенок или почка) одного растения, пересаженная на другое.
Подвой — растение, на которое пересаживают привой другого растения.
Черенок — искусственно отделенный участок вегетативного органа растения (корня, стебля, листа), используемый с целью его укоренения.
Отводок — укоренившийся боковой побег (обычно нижняя ветка), отделенный от материнского растения с целью вегетативного размножения.
Споруляния (или спорогония) — способ бесполого размножения организмов посредством спор.
■ Споруляция характерна для большинства водорослей и высших споровых растений (см. ниже).
Споровые растения — растения, которые могут распространяться (расселяться) при помощи спор, образующихся как половым, так и бесполым путем.
К споровым растениям относятся водоросли и часть высших растений: мхи, плауны, хвощи, папоротники. Высшие споровые растения обитают во влажных местах (обычно под пологом леса или на болотах) или на полях с кислыми почвами.
■В цикле развития высших споровых растений чередуются спорофит (бесполое поколение) и гаметофит (половое поколение — заросток).
Спора — особая клетка, обычно покрытая защитной оболочкой, служащая для переживания неблагоприятных условий и бесполого размножения путем расселения организмов. В благоприятных условиях спора способна прорасти в новый организм.
■ Споры многих водных растений могут активно перемещаться в водной среде благодаря особым двигательным жгутикам (такие споры называют зооспорами).
■ Споры наземных растений меньше семян, легки и свободно переносятся ветром.
Мейоспоры — гаплоидные клетки, образующиеся в спорангиях высших растений в результате мейоза и обычно (за исключением семенных растений) выполняющие функцию расселения.
■ У семенных растений мейоспоры являются необходимым этапом жизненного цикла; они не выпадают из спорангия (семязачатка), в котором происходит формирование заростка.
Равноспоровые высшие растения — растения, у которых образуется множество мейоспор примерно одного размера (хвощи, плауны, папоротники).
Разноспоровые высшие растения — растения, у которых образуются мейоспоры двух видов: 4 мегаспоры и множество микроспор (голосеменные и покрытосеменные).
Мегаспора (или макроспора) — крупная гаплоидная спора у разноспоровых растений, дающая начало женскому заростку (женскому гаметофиту). У споровых растений выпадают на почву, у семенных остаются в мегаспорангии, при этом из четырех мегаспор одна развивается, а три отмирают.
Микроспора — мелкая гаплоидная спора у разноспоровых растений, из которой формируется пыльца (незрелый мужской га-метофит).
❖ Места образования спор у споровых растений:
■ у некоторых водорослей — из вегетативной клетки или зиготы;
■ у мхов — в спорангиях, находящихся в специальных коробочках;
■ у папоротников — в спорангиях, собранных в сорусы на вайях (листостеблях);
■ у хвощей и плаунов — в спорангиях на спорофиллах, собранных в спороносные колоски;
■ у равноспоровых высших растений (и грибов) — в специальных тканях и органах — спорангиях;
■ у разноспоровых высших растений: мегаспоры — в мегаспорангиях, микроспоры — в микроспорангиях.
Спорангий — мешковидный орган бесполого размножения высших растений (и грибов), в котором путем мейоза образуются споры. Спорангии могут располагаться либо одиночно, либо группами, образуя сорусы.
Спорофилл — видоизмененный (часто лишенный хлорофилла) лист растений, на котором образуются спорангии.
Мегаспорангий (или макроспорангий) — орган бесполого размножения высших разноспоровых растений, в котором путем мейоза образуются мегаспоры. У высших споровых он имеет шаровидную форму с однослойной стенкой.
Мегаспорофилл — видоизмененный лист или подобный ему орган у растений, на котором образуются мегаспорангии (у голосеменных — чешуя шишки).
Микроспорангий — орган бесполого размножения высших разноспоровых растений, в котором путем мейоза образуются микроспоры. У высших споровых имеет шаровидную форму с однослойной стенкой, у голосеменных также однослойный, у покрытосеменных преобразован в гнездо пыльника с четырехслойной стенкой.
Микроспорофилл — видоизмененный лист у растений, на котором образуются микроспорангии (у покрытосеменных гомологичен тычинке).
Сорусы — группа спорангиев на вайях (листостеблях) папоротников, покрытая общим покрывальцем — индузием.
❖ Что формируется из спор:
■ у равноспоровых растений — раздельнополый или обоеполый заросток (гаметофит);
■ у разноспоровых растений: из мегаспор — женский заросток (женский гаметофит), из микроспор — мужской заросток (мужской гаметофит).
Шизогония (или множественное деление) — способ бесполого размножения организмов посредством многократного митотического деления ядра исходной материнской клетки, после чего эта клетка распадается на соответствующее число одноядерных дочерних клеток.
■ Шизогония встречается у некоторых одноклеточных водорослей (примеры: эвглена, хламидомонада) и протестов (пример: малярийный плазмодий).
Половое размножение растений
Половое размножение — размножение на основе полового процесса, в котором, как правило, участвуют две особи, причем новый организм развивается из зиготы, образующейся в результате оплодотворения — слияния родительских половых клеток (гамет).
Половое размножение присуще практически всем растениям кроме некоторых групп водорослей (например, хлореллы).
В жизненном цикле высших наземных растений наблюдается закономерное чередование полового и бесполого .поколений.
Половое поколение — стадия в сложном жизненном цикле, представленная особями (гаметофитами), в организмах которых образуются гаметы.
Бесполое поколение — стадия в сложном жизненном цикле, представленная особями (спорофитами), в организме которых образуются споры.
Гаметы — половые (репродуктивные) клетки с гаплоидным набором хромосом, обеспечивающие передачу наследственной информации от родителей потомкам.
❖ Гаметы растений:
■ мужские — сперматозоиды и спермии,
■ женские-яйцеклетки.
Сперматозоид — зрелая подвижная мужская половая клетка у мхов, папоротников, хвощей, плаунов.
Спермин — зрелая, не имеющая хвостика и поэтому не обладающая подвижностью мужская половая клетка у голосеменных и покрытосеменных растений, достигающая яйцеклетки с помощью пыльцевой трубки.
Яйцеклетка — зрелая женская половая клетка.
Гаметангии — специальные многоклеточные органы полового размножения высших растений, в которых развиваются гаметы.
Заросток — половое поколение (гаметофит) у высших споровых растений. У споровых растений заростки развиваются из спор, выпадающих из спорангия на почву; они имеют вид цельной или расчлененной зеленой пластинки, нити или клубенька размером от нескольких мм до 3-5 см и снабжены ризоидами; живут самостоятельно и образуют мужские (антеридии) и/или женские (архегонии) органы полового размножения. У семейных растений споры не выпадают из спорангиев, и заростки развиваются из спор внутри спорангиев. После слияния мужской и женской гамет заросток дает начало новому растению.
■ Мужской заросток у семенных растений — пыльца (не имеет антеридиев).
■ Женский заросток у голосеменных растений — первичный эндосперм с двумя архегониями, у покрытосеменных — восьмиядерный зародышевый мешок (без архегониев).
❖ Семенные растения растения, размножающиеся при помощи семян.
Классификация семенных растений:
■ голосеменные;
■ покрытосеменные (или цветковые).
Шишка — орган семенного размножения голосеменных (обычно хвойных) растений. Различают пыльниковые (мужские) шишки, в которых формируется пыльца, и семенные (женские) шишки, на которых после оплодотворения яйцеклеток из семязачатков образуются семена.
Цветок — основной орган размножения покрытосеменных (цветковых) растений (см. статью «Органы высших растений«
Мужские гаметангии (органы полового размножения) растений: антеридий, андроцей.
Антеридий — мужской орган полового размножения растений, в котором образуются мужские гаметы (сперматозоиды). У водорослей он одноклеточный, у высших растений (мхов, хвощей, плаунов, папоротников) — многоклеточный. Имеется у растений, возможность размножения которых зависит от наличия в окружающей среде капельножидкой воды.
Андроцей — мужской орган полового размножения цветковых растений, представляющий собой совокупность тычинок, находящихся на одном цветке, в которых развиваются пыльцевые зерна.
Тычинка — это мужская часть цветка, состоящая из пыльника (образованного двумя пыльцевыми мешками, соединенными связником) и тычиночной нити, микроспорофилл покрытосеменного растения. Каждый пыльцевой мешок тычинки состоит из двух гнезд пыльника -микроспорангиев, где происходит микроспорогенез и образуются микроспоры, в дальнейшем развивающиеся в пыльцу (мужской заросток — гаметофит). При созревании пыльцы гнезда вскрываются и освобождают пыльцу.
Стенки гнезда пыльника выполняют защитную (наружный слой — эпидерма), механическую (промежуточный фиброзный слой, разрывающий пыльник при созревании пыльцы) и запасающую (внутренний, выстилающий слой — тапетум) функции.
❖ Женские гаметангии (органы полового размножения) растений:
■ у низших растений — оогонии:
■ у высших растений (кроме покрытосеменных) — архегонии;
■ у покрытосеменных — зародышевые мешки; в этом случае яйцеклетку сопровождают две клетки-спутницы (синергиды), играющие в процессе оплодотворения вспомогательную роль.
Оогоний — женский, обычно одноклеточный, орган полового размножения у низших растений (водорослей) и некоторых гринов, внутри которого образуется одна или несколько яйцеклеток.
Архегоний — женский орган полового размножения у мхов, хвощей, плаунов, папоротников и голосеменных растений, в когором образуются яйцеклетки (отсутствует у покрытосеменных). Состоит из расширенного брюшка, где формируется яйцеклетка, и узкой шейки, имеющей канал, по которому сперматозоид проникает в брюшко, где происходит оплодотворение.
Зародышевый мешок — женский заросток (гаметофит) покрытосеменного растения, расположенный в центральной части семяпочки, внутри которого образуется яйцеклетка и происходит двойное оплодотворение (см. ниже).
Пестик — основная, центральная часть цветка, образованная одним или несколькими плодолистиками и состоящая из завязи, столбика и рыльца. Столбик выносит рыльце для опыления, рыльце улавливает пыльцу, завязь покрывает семязачатки и преобразуется в плод. В цветке может быть один пестик (яблоня, огурец), или несколько (земляника, малина).
Гинецей — совокупность плодолистиков (мегаспорофилл), состоящих один или много пестиков (женских органов полового размножения цветковых растений) цветка, несущих семязачатки (семяпочки).
Семязачаток (семяпочка) — сложная многоклеточная структура у семенных растений, представляющая собой видоизмененный и окруженный несколькими оболочками спорангий семенных растений, в котором образуются споры, формируется женский заросток (гаметофит) и происходит оплодотворение, после которого, и процессе развития зародыша, семязачаток превращается в семя.
■ Семязачаток включает зародышевый мешок, несколько окружающих его оболочек и внутренние структуры завязи.
■ У голосеменных растений семязачатки прикрепляются с помощью семяножки к семенным чешуям женских шишек и лежат на них открыто, у покрытосеменных растений семязачаток находится на внутренней поверхности завязи пестика.
У высших семенных растений наблюдается только один тип полового процесса — оогамия; кроме того, у них в результате сочетания бесполого размножения с половым образуются особые зачатки — семена, при помощи которых происходит расселение растений.
Оогамия — тип полового процесса, при котором в оплодотворении участвуют разные гаметы — крупная неподвижная женская яйцеклетка и мелкий мужской сперматозоид или спермий, перемещающийся к яйцеклетке.
Половые поколения растений
В жизненном цикле высших наземных растений закономерно чередуются половое и бесполое поколения (см., например, схемы). Опыление растений
❖ Опыление — перенос пыльцы из пыльников тычинок на рыльце пестика цветка; характерно для семенных растений. Происходит с помощью ветра или насекомых, а также человека (в селекционных или производственных целях).
❖ Способы опыления:
■ самоопыление — происходит в одном обоеполом цветке и нс зависит от погодных условий и посредников (пример: ячмень);
■ перекрестное опыление: пыльца переносится на рыльце пестика другого цветка того же или другого растения (примеры: рожь, кукуруза). Перекрестное опыление растений повышает уровень гетерозиготности потомства, что позволяет лучше адаптироваться к постоянному изменению условий среды.
Двойное оплодотворение у растений
❖ Двойное оплодотворение — половой процесс у цветковых растений, при котором один из двух спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй — с центральным ядром зародышевого мешка.
Особенности процесса двойного оплодотворения: после попадания на рыльце пестика в пыльцевом зерне образуется пыльцевая трубка с двумя спермиями которая через пыльцевход входит в семязачаток, находящийся на внутренней поверхности завязи пестика. После этого ядро трубки разрушается, а ее кончик при соприкосновении с оболочкой зародышевого мешка разрывается, освобождая мужские гаметы. Спермии проникают внутрь зародышевого мешка. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с диплоидной центральной клеткой, образуя триплоидную клетку, из которой формируется питательная ткань — эндосперм.
Дальнейшее развитие:
■ из зиготы развивается зародыш семени (две или одна семядоля, зародышевый побег с почечкой и зародышевый корешок);
■ эндосперм в процессе развития семян растений расходуется на рост семядолей;
■ из покровов семязачатка развивается семенная кожура; от пыльцевхода на ней остается отверстие — семявход;
■ из стенок завязи пестика развивается плод.
Суть двойного оплодотворения у цветковых растений заключается в том, что в нём участвуют два спермия. Один из них оплодотворяет яйцеклетку, и образуется зигота. Второй спермий сливается с центральной клеткой, из которой развивается запасающая ткань (эндосперм).
Мужской гаметофит (пыльцевое зерно) образуется в пыльцевых камерах пыльников тычинки из микроспоры. Пыльцевое зерно состоит из двух гаплоидных клеток: вегетативной и генеративной, покрытых оболочкой.
Образование женского гаметофита (зародышевого мешка) происходит в завязи пестика в семязачатке из мегаспоры. В состав зародышевого мешка входит семь клеток: гаплоидная яйцеклетка, центральная диплоидная клетка и пять вспомогательных гаплоидных клеток.
При попадании пыльцевого зерна на рыльце пестика начинается деление вегетативной клетки и образуется пыльцевая трубка. Пыльцевая трубка прорастает через столбик пестика и проникает в семязачаток через пыльцевход.
Генеративная клетка пыльцевого зерна делится и образует два спермия. По пыльцевой трубке спермии проникают в семязачаток. Один спермий сливается с яйцеклеткой и образует диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с центральной клеткой и образует триплоидную клетку.
Зигота делится, и развивается в зародыш нового растения. Из триплоидной клетки формируется эндосперм. Стенки семязачатка становятся семенной кожурой. Таким образом, семязачаток становится семенем.
В предыдущем уроке мы начали знакомиться с важным свойством всех живых существ – размножением. В течение эволюции сформировалось несколько форм размножения. Сегодня мы остановимся подробнее на каждой вариации размножения, составим их описание и выявим отличительные черты.
План урока:
Бесполое размножение
Выделяют два ключевых вида размножения: половое и бесполое. Выделены они по типу деления клетки: митоз – бесполое и мейоз – половое.
Разберем детальнее бесполое размножение организмов.Оно считается самым древнейшим.
Бесполое размножение считается способом воспроизведения аналогичных существ с участием исключительно одного родительского индивида, создания гамет не осуществляется.
Можно выделить ряд видов бесполого размножения.
Дадим характеристику и выявим сущность всякой формы бесполого размножения.
Размножение делением типично существам, состоящих из одной клетки. В данном процессе совершается митотическое разделение ядра, а в последующем в цитоплазме зарождается перетяжка. Дочерние особи, образовавшиеся вследствие размножения делением клетки, приобретают равную долю наследственного материала. Затем индивиды растут и переключаются на дальнейшее дробление.
- Размножение спорами попадается у ряда растений и паразитических простейших. В данном случае возникают споры, которые считаются специализированными клетками, включающими незначительный объем цитоплазмы, ядро и минимальный резерв питательных веществ. При этом пути бесполого размножения из споры создается новый организм.
У водорослей и грибов споры возникают путем митотического деления. Познакомимся с примером спорообразования у хламидомонады.
Для высших споровых растений – мхи, папоротники – характерно образование спор путем мейоза в особых органах – спорангиях.
Более подробно на размножении споровых растений мы останавливались в 6 классе. Вспомнить изученную информацию можно обратившись к уроку 5: Способы размножения растений.
У животных данная форма бесполого размножения присуща для споровиков. Подробнее о размножении этого типа одноклеточных организмов смотрите в 7 классе урок 2: Простейшие.
- Вегетативное размножение – это способ бесполого размножения, при котором новый организм образуется из части материнского. Вегетативное размножение базируется на возможности организмов воссоздавать не хватающие части. Данный процесс массово встречается в природе, особенно у цветковых растений.
Можно выделить несколько способов вегетативного размножения:
- Размножение частями вегетативных органов характерно для покрытосеменных растений. Органами вегетативного размножения считаются листья, стебель, корень.
Помимо этого у растений есть видоизмененные побеги – клубень, луковица, корневище, усы. Все эти части вегетативных органов используются для получения нового организма.
- Одним из видов вегетативного размножения считается фрагментация.
При этом исходная особь делится на несколько частей, и затем каждая часть дополняется до целого организма. Встречается такой способ у плоских и кольчатых червей.
- Одним из способов размножения считается почкование. В данном случае новая особь образуется в виде выроста – почки – на теле материнского организма, а затем отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный, совершенно идентичный организм.Почкованием размножаются представители кишечнополостных – гидры, а также грибов – дрожжи.
При любой форме бесполого размножения наблюдается увеличение численности особей данного вида без повышения их генетического разнообразия. Однако,значение бесполого размножения велико. Вследствие данного типа размножения происходит быстрое увеличение численности, что позволяет многим видам существовать на планете.
Новые особи абсолютно идентичны родительским, что широко применяется человеком при вегетативном размножении культурных растений.
Есть и отрицательные стороны такого способа размножения. Вид, размножающийся только бесполым способом, может процветать довольно долго, но, в конечном счете, он обречен на вымирание. Поэтому многие особи в природе приспосабливаются к разным типам размножения.
Половое размножение
Сущность полового и бесполого размножения различаются. В результате полового размножения образуются особи, получившие генетический материал от двух организмов. Основным признаком данного типа размножения является наличие полового процесса, который заключается в слиянии клеток – гамет.
Различают несколько способов полового размножения.
Наиболее простейшие формы полового размножения осуществляются без участия гамет, но при этом обязательно присутствуют две особи. К таким способам относятся конъюгация и копуляция.
- Своеобразной формой размножения у инфузорий и некоторых бактериальных клеток считается конъюгация.
В процессе конъюгации количество особей не увеличивается, но происходит обновление их наследственного материала. Рассмотрим на примере инфузорий.
- Разновидностью полового процесса у одноклеточных организмов считается копуляция.
В данном случае две особи приобретают половые различия, то есть превращаются в гаметы и полностью сливаются, образуя зиготу. Соответственно из зиготы уже образуется новый организм. Такой тип полового размножения как копуляция встречается у раковинной корненожки, а также некоторых жгутиковых.
Основным способом полового размножения считается развитие новой особи из зиготы, сформировавшейся при слиянии гамет. Здесь также можно выделить несколько видов размножения.
- Наиболее примитивной формой полового размножения считается гермафродитизм. При этом у одной особи имеются и женские и мужские гаметы, поэтому они способны к самооплодотворению.
Гермафродитизм имеет значение для многих организмов, ведущих паразитический образ жизни. Встретить полового партнера для размножения они не могут, так как ведут одиночный образ жизни в теле хозяина. А такой способ позволяет им размножаться самостоятельно.
К гермафродитам относятся многие кишечнополостные, черви, ракообразные, моллюски, некоторые рыбы и пресмыкающиеся, а также большинство растений.
- Партеногенез считается одной из модификаций полового размножения, вследствие которой развитие новой особи происходит из неоплодотворенной яйцеклетки.
Партеногенез наблюдается у различных организмов: насекомых, червей, ракообразных.
- Формой полового размножение считается изогамия, при которой формируются абсолютно одинаковые гаметы. При этом нет деления на мужские и женские. Изогамия характерна для некоторых видов жгутиковых и грибов.
- Часто наблюдается при размножении гетерогамия. Гаметы обладают резкими отличительными чертами, соответственно возможно отметить две их разновидности: сперматозоиды и яйцеклетки. В процессе гетерогамии объединяются половые клетки, что сопровождается зарождением зиготы, дающей начало дочерней особи.
В течение становления природы половое размножение стало преобладающим, так как обладает некоторым превосходством перед другим способом.
Вследствие данного размножения обеспечивается большое разнообразие индивидов, обладающих уникальными наследственными качествами. Преимущественным значением полового размножения для эволюции считается обновление организмов в связи с объединением генетического материала двух родительских особей. Данный факт расширяет адаптивные возможности существ в ситуации модифицирующейся внешней среды, что необходимо в борьбе за существование.
Половые клетки
Мы уже упоминали, что половой процесс исполняется при содействии половых клеток, которые называются гаметы.Эти структуры несхожи по строению и физиологическим свойствам, соответственно различают мужские – сперматозоиды и женские – яйцеклетки.
Половые клетки образуются в особенных органах размножения у водорослей, грибов, высших споровых растений. У многоклеточных животных развитие этих клеток осуществляется в половых железах – яичниках и семенниках.
Процесс образования половых клеток именуется гаметогенез.Выделяют его разновидности: сперматогенез и овогенез.
Сперматогенез – процесс развития мужских половых клеток – сперматозоидов.
Овогенез – процесс развития женских половых клеток – яйцеклеток.
В этих двух процессах развития половых клеток достаточно много сходного, но есть и отличительные признаки.
В ходе развития половых клеток выделяют несколько стадий. Познакомимся с ними на рисунке.
Первые три стадии формирования половых клеток одинаковые: размножение, рост, созревание. При образовании сперматозоидов различают еще этап формирования.
Рассмотрим подробнее все этапы.
1. Стадия размножения начинается с деления начальных половых клеток путем митоза. Исходные клеточные структуры имеют диплоидный набор хромосом. Вследствие протекания данного этапа происходит возрастание числа гамет.
2. Стадия роста обусловливает прекращение деления гамет. В данный момент осуществляется процесс усиленного роста половых клеток. Формирующиеся яйцеклетки приумножаются в объемах порой во много раз. Осуществляется это благодаря сосредоточению в цитоплазме клетки резервных питательных материалов в виде желтка. Габариты незрелых мужских половых клеток увеличиваются незначительно.
3. Стадия созревания сопровождается мейотическим дроблением гамет. Причем из начальных диплоидных клеток создаются четыре гаплоидные клетки.
Данная стадия овогенеза считается заключительной. Вследствие дробления женских половых клеток совершается неравномерное распределение цитоплазмы. При этом формируются одна крупная яйцеклетка, а также три маленькие клетки, именуемые направительными тельцами, которые вскоре погибают. Таким способом в одной зрелой яйцеклетке сохраняется достаточный объем питательных веществ для будущего зародыша. После стадии созревания яйцеклетка готова к оплодотворению.
4. В сперматогенезе различают еще одну стадию – формирования. В данном случае мужские половые клетки приобретают специфические черты строения. В частности, на стадии роста они представляли собой неподвижные клетки. На стадии формирования у них появляется жгутик, необходимый для перемещения.
Остановимся подробнее на особенностях строения и функциях половых клеток.
Яйцеклетка никоим образом не способна проявлять двигательную активность, она постоянно находится на одном месте. Внешне она напоминает шар немного вытянутый. Имеет все стандартные клеточные органоиды. Отличительной чертой строения женской половой клетки являются значительно крупные размеры и наличие питательного материала для созревания зародыша. Яйцеклетка человека, а также других животных, окутана покровом, который исполняет защитные функции.
Сперматозоиды, или живчики, очень мелкие и владеют возможностью к перемещению. В строении мужских половых клеток различают три основные части: головку, шейку, хвостик. На переднем окончании головки размещена акросома, имеющая видоизменённый комплекс Гольджи. В нем расположен специальный фермент, требуемый для растворения покровов яйцеклетки. Основную массу головки занимает ядро. В шейке содержится центриоль и спиральная нить, образованная митохондриями.
После прохождения основных стадий становления половые клетки приобретают свойственное им строение, и они имеют возможность приступать к оплодотворению.
Оплодотворение, его значение
Процесс оплодотворения состоит в соединении женской и мужской клетки с созданием зиготы.
Можно выявить две разновидности оплодотворения: внешнее и внутреннее.
Внешнее оплодотворение характерно для особей, обитающих в воде. Гаметы попадают в водную среду, их соединение проистекает случайно. У таких животных есть специальные протоки, выводящие гаметы из организма наружу.Внешнее оплодотворение признается примитивным, а также ненадежным способом соединения гамет.
Внутреннее оплодотворение характерно для наземных особей, где отсутствуют условия для сохранения и соединения гамет в внешней среде. Такие животные имеют наружные половые органы вследствие переноски сперматозоидов в тело самки, где и проистекает оплодотворение.
Внутреннее оплодотворение повышает шанс встречи гамет и зарождение зиготы в сравнительно неизменных условиях.
Рассмотрим,как происходит оплодотворение у животных.
У млекопитающих и человека сперматозоиды в женских органах передвигаются благодаря собственной подвижности и мышечным сокращениям матки. Мужские гаметы устремляются к яйцеклетке. Стоит одному сперматозоиду проникнуть сквозь мембрану женской гаметы, тут же создается оболочка оплодотворения, не допускающая проникновения в яйцеклетку других живчиков. Далее пара ядер движется навстречу одна к другой, происходит их слияние. Так осуществляется образование зиготы, которая имеет парную комплектацию хромосом –одна – материнская, одна – отцовская.
Отдельно стоит рассмотреть процедуру оплодотворения цветковых растений. Выявлен уникальный способ воспроизведения русским ученым Навашиным С.Г. и именуется двойное оплодотворение.
У высших растений мужской гаметофит зарождается в пыльниках тычинок в качестве гранул пыльцы. Женский гаметофит возникает в зародышевом мешке, размещенном в завязи пестика. Здесь находятся яйцеклетка и центральная клетка. Вспомнить о том, что такое различные гаметофиты можно используя материал 6 класса урок 5 "Размножение растений".
Процесс двойного оплодотворения начинается с опыления. При этом совершается перетаскивание пыльцы из пыльников тычинок на рыльце пестика. Здесь гранула пыльцы прорастает в виде трубки. Она добирается до завязи, а также зародышевого мешка, окончание трубки растрескивается и высвобождает мужские гаметы – спермии. Они проходят в зародышевый мешок, и один оплодотворяет яйцеклетку. Создается зигота, из которой развивается зародыш растительного организма. Еще один спермий объединяется с центральной клеткой, проистекает создание эндосперма – запаса питательных веществ. При протекании процесса наблюдается два слияния и именно поэтому такой тип оплодотворения именуется двойным.
Подводя итог данного урока, можно сказать, что в течение эволюционных преобразований все живые организмы приобретали определенные приспособления для продолжения рода. Процесс размножения приобретал все больше прогрессивных черт. Однако,половое размножение занимает доминирующее положение в природе, несмотря на сложность его осуществления.
Видеоурок способствует формированию представлений о способах опыления цветковых растений, выявляет приспособления к различным способам опыления. Основная цель урока – рассмотреть особенности двойного оплодотворения и его преимущества. В ходе видеоурока подробно рассказывается о процессах микроспорогенеза и макроспорогенеза, их сущности.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Двойное оплодотворение покрытосеменных растений"
Размножение – это одно из обязательных свойств любого живого организма. Оно заключается в увеличении числа особей.
Различают бесполое и половое размножение растений.
Бесполое размножение подразделяют на спорообразование и вегетативное.
Половое размножение происходит при помощи особых половых клеток –гамет.
При бесполом размножении быстро увеличивается численность вида, все потомки имеют абсолютно такой же генотип, что и родительская особь. А также не происходит увеличения генетического разнообразия, которое может оказаться очень полезным при изменении условий существования вида.
По этой причине большинство живых организмов на Земле размножаются половым путём.
Сущность полового размножения заключается в слиянии генетической информации родителей, благодаря чему генетическое разнообразие в потомстве увеличивается.
У покрытосеменных растений половое размножение связано с цветком.
Важные части цветка – это пестик и тычинка. С их участием происходят сложные процессы полового размножения –опыление и оплодотворение.
Но сперва в будущем цветке начинают образовываться половые клетки.
В жизненном цикле цветковых растений наблюдается смена поколений.
У растений выделяют диплоидное поколение – бесполое, или спорофит, и гаплоидное поколение – половое, или гаметофит.
Гаметы образуются в результате митоза, а споры – в результате мейоза. И гаметы, и споры образуются в цветке, поэтому цветок является органом и бесполого, и полового размножения.
Пыльцевое зерно является спорой (микроспорой), а не мужской гаметой, так как в нем самом развиваются мужские гаметы.
У цветковых растений мужские гаметофиты столь малы, что помещаются внутри оболочки пыльцевого зерна и состоят всего лишь из нескольких клеток.
Женский гаметофит цветковых (зародышевый мешок) помещается внутри семяпочки и состоит в наиболее распространённом случае из 7 клеток (содержит 8 – либо 7 после слияния двух ядер в центральной клетке и образования вторичного ядра).
Посмотрим, как образуется мужской гаметофит.
Итак, Микроспорогенез
В субэпидермальной ткани молодого пыльника обособляется специальная спорогенная ткань, называемая археспорием. Каждая первичная археспориальная клетка после ряда делений становится материнской клеткой пыльцы (микроспороцитом), которая проходит все фазы мейоза.
В результате двух мейотических делений возникают четыре гаплоидные микроспоры. Последние лежат четвёрками и называются клеточными тетрадами.
При созревании клеточные тетрады распадаются на отдельные микроспоры с образованием внутренней (интина) и наружной (экзина) оболочек. Наружная оболочка, как правило, грубая, поверхность её либо гладкая, либо шероховатая, приспособленная для переноса пыльцы и прилипания её к рыльцу пестика.
Этим заканчивается микроспорогенез, вслед за образованием одноядерной микроспоры начинается микрогаметогенез.
Первое митотическое деление микроспоры приводит к образованию вегетативной и генеративной клеток. В дальнейшем вегетативная клетка и её ядро не делятся. В ней накапливаются запасные питательные вещества, которые в последующем обеспечивают деление генеративной клетки и рост пыльцевой трубки в столбике пестика.
Генеративная клетка, содержащая меньшее количество цитоплазмы, вновь делится. Это деление может осуществляться ещё в пыльцевом зерне или в процессе его прорастания в пыльцевой трубке. В результате образуются две мужские половые клетки, которые, в отличие от сперматозоидов животных, называются спермиоклетками, или спермиями.
Таким образом, из одной споры (микроспоры) с гаплоидным набором хромосом в результате двух митотических делений образуются три ядра: два из них – спермии и одно – вегетативное. При образовании пыльцевой трубки это вегетативное ядро переходит в пыльцевую трубку.
Процесс деления генеративной клетки и образование спермиев в пыльцевой трубке были впервые подробно изучены российским и советским цитологом и эмбриологом растений Сергеем Гавриловичем Навашиным в 1910 г. на лилейных растениях.
После образования гамет пыльник созревает, и пыльца высыпается. Она несёт только генетическую информацию.
Посмотрим, как происходит мегаспорогенез и мегагаметогенез цветковых.
У покрытосеменных растений женский гаметофит – это зародышевый мешок, который закладывается и развивается внутри семяпочки.
Развитию женского гаметофита у высших покрытосеменных растений предшествует мегаспорогенез.
В субэпидермальном слое молодой семяпочки обособляется археспориальная клетка, чаще она только одна. Клетка археспория растёт, превращаясь в материнскую клетку мегаспоры.
В результате двух делений мейоза материнской клетки мегаспоры образуется тетрада мегаспор. Каждая из клеток тетрады по числу хромосом является гаплоидной. Однако только одна из них продолжает развиваться, остальные три дегенерируют, судьба этих клеток напоминает судьбу редукционных телец при созревании яйцеклеток у животных.
На следующем этапе осуществляется мегагаметогенез. Оставшаяся функционировать мегаспора продолжает расти и затем её ядро претерпевает ряд делений. При этом сама клетка не делится, а делится только ядро.
У разных систематических групп растений число делений ядра мегаспоры может варьировать от одного до трёх. У большинства растений (70 % видов покрытосеменных) этих делений, как правило, в результате возникает восемь наследственно одинаковых ядер, вовремя этих делений ядра занимают полярное положение, четыре из них оказываются лежащими ближе к микропиле (место проникновения спермиев), а четыре других – в противоположном конце зародышевого мешка, называемого халазальным. Дальше эти ядра обособляются в самостоятельные клетки, имеющие значительные количества цитоплазмы.
В дальнейшем от каждой из двух полярных четвёрки ядер к центру отходит по одному ядру, которые сливаются, образуя вторичное (центральное) ядро зародышевого мешка. Затем цитоплазма обособляется вокруг ядер гаметофита, который из ядерной стадии развития переходит в клеточную. Три ядра, оставшиеся вблизи халазального полюса, преобразуются в три клетки (антиподы), которые питают гаметофит. Три ядра вблизи микропиле отделяются клеточными перегородками, образуя отдельные клетки: крупную центральную яйцеклетку и две боковые клетки синергиды. Вся цитоплазма, расположенная между антиподами с одной стороны и клетками яйцевого комплекса с другой (яйцеклетка и две синергиды), называется центральной клеткой. В ней находится диплоидное вторичное (центральное) ядро.
На этом этапе женский гаметофит уже полностью сформирован и состоит из шести гаплоидных клеток (одной яйцеклетки, двух синергид и трёх антипод) и одной диплоидной (центральной). Его строение внешне напоминает мешочек, поэтому женский гаметофит покрытосеменных называется зародышевым мешком.
Пылинка попадает на рыльце пестика, и происходит опыление.
Опыление – это перенос пыльцевых зёрен на рыльце пестика, у голосеменных пыльцевые зерна при опылении попадают непосредственно на семязачаток.
Имеется два основных типа опыления: самоопыление (автогамия) (когда растение опыляется собственной пыльцой) и перекрёстное опыление (аллогамия).
При самоопылении исключён обмен генетической информацией, поскольку пыльцевые зерна попадают на рыльце пестика либо с одной из тычинок этого же цветка, либо с другого цветка, расположенного на том же растении. Это приводит к появлению чистых линий гомозиготных популяций в пределах одного вида, неспособных обмениваться мутировавшими генами, поэтому процессы видообразования в этих популяциях идут самостоятельно.
Перекрёстное опыление – это перенос пыльцы одного растения на рыльце другого. Этот тип опыления встречается более часто, чем самоопыление, между разными особями одного вида происходит обмен аллелями, что приводит к увеличению доли гетерозиготных организмов.
Безусловно, перекрёстное самоопыление имеет большие преимущества по сравнению с самоопылением, поскольку возникшие мутации свободно распространяются в пределах популяции.
Способы опыления у перекрёстноопыляемых цветковых растений весьма разнообразны. Их можно разделить на две группы. Первая: перенос пыльцы осуществляется главным образом насекомыми, а также некоторыми позвоночными (птицами и летучими мышами). Соответственно, различают энтомофилию, орнитофилию и зоофилию. Растения, опыляемые животными, обычно имеют яркоокрашенные крупные цветки. Мелкие цветки, как правило, собраны в соцветия, что зрительно их увеличивает. Для привлечения опылителей служит нектар или большое количество пыльцы, которую опылители охотно поедают.
Вторая группа: пыльца переносится абиотическими факторами – ветром и реже водой, в связи с чем различают анемофилию и гидрофилию.
После попадания пыльцы на рыльце начинается прорастание пыльцевого зерна.
Экзина мужского гаметофита прорывается в области борозды или поры прорастания, и начинает формироваться пыльцевая трубка, которая растёт, проникает в рыльце, через столбик движется по направлению к завязи, где находится семязачаток.
Трубка растёт на кончике. В растущую пыльцевую трубку из пыльцевого зерна перемещается ядро клетки-трубки, а также спермин.
Обычно развитие пыльцевой трубки происходит при уже сформированных семязачатках в завязи. Достигнув завязи, пыльцевая трубка через микропиле проникает внутрь одного из находящихся там семязачатков.
Там пыльцевая трубка направляется к яйцевому аппарату, проникает в одну из синергид и освобождает спермин. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота.
Другой спермий сливается с полярными ядрами центральной клетки, образуя триплоидное ядро (с тройным набором хромосом). Зигота даёт начало зародышу, а из триплоидной центральной клетки образуется ткань эндосперма.
Таким образом оплодотворение, при котором одна мужская гамета сливается с яйцеклеткой, а вторая ― с вторичным ядром, называется двойным оплодотворением.
Механизм оплодотворения цветковых –двойное оплодотворение, открыто отечественным учёным Сергеем Гавриловичем Навашиным в 1898 году.
Таким образом, оплодотворённый семязачаток развивается в семя, из зиготы возникает зародыш, из триплоидной центральной клетки – эндосперм, а из внешней части семязачатка (интегументов) образуется семенная кожура, из стенок завязи цветка – стенки плода.
Эндосперм цветковых полностью отличается от первичного эндосперма голосеменных. У них первичный эндосперм представляет собой гаплоидную вегетативную ткань женского гаметофита, где накапливаются питательные вещества семени.
Эндосперм у покрытосеменных происходит из триплоидной центральной клетки, в образовании которой участвуют вторичное ядро женского гаметофита и ядро спермия.
У одних цветковых (например, злаков) эндосперм сильно разрастается и занимает большую часть семени, оттесняя на периферию маленький зародыш.
У других (к пример у бобовых) весь эндосперм поглощается зародышем и используется его семядолями, которые становятся самыми большими структурами зрелого семени.
Читайте также: