Оплодотворение – биология

Биология – Оплодотворение

Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка – зигота, это начальный этап развития нового организма. Оплодотворению предшествует выделение половых продуктов, т. е. осеменение. Существует два типа осеменения:

1) наружное. Половые продукты выделяются во внешнюю среду;

2) внутреннее. Самец выделяет половые продукты в половые пути самки.

Оплодотворение состоит из трех последовательных стадий: сближения гамет, активации яйцеклетки, слияния гамет (сингамии), акросомной реакции.

Сближение гамет

Обусловлено совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи гамет: половой активностью самцов и самок, избыточной продукцией сперматозоидов, крупными размерами яйцеклеток, выделение гаметами гамонов (специфических веществ, способствующих сближению и слиянию половых клеток). Яйцеклетка выделяет гиногамоны, которые обусловливают направленное движение к ней сперматозоидов (хемотаксис), а сперматозоиды выделяют андрога-моны.

Акросомная реакция – это выброс протеолитических ферментов, которые содержатся в акросоме сперматозоида. Под их влиянием происходит растворение оболочек яйцеклетки в месте наибольшего скопления сперматозоидов. Снаружи оказывается участок цитоплазмы яйцеклетки, к которому прикрепляется только один из сперматозоидов.

После этого плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуется цитоплазматический мостик, сливаются цитоплазмы обеих половых клеток. Далее в цитоплазму яйцеклетки проникают ядро и цен-триоль сперматозоида, а его мембрана встраивается в мембрану яйцеклетки.

Хвостовая часть сперматозоида отделяется и рассасывается.

Активация яйцеклетки происходит в результате контакта ее со сперматозоидом. Имеет место кортикальная реакция, защищающая яйцеклетку от полиспермии.

В яйцеклетке изменяется обмен веществ. Завершается активация яйцеклетки началом трансляционного этапа биосинтеза белка.

Слияние гамет

В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро проникшего в нее сперматозоида приобретает другой вид – сначала интерфазного, а затем и профазного ядра. Ядро сперматозоида превращается в мужской пронуклеус: в нем удваивается количество ДНК, набор хромосом в нем соответствует n2c (содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом).

После завершения мейоза ядро превращается в женский пронуклеус и также содержит количество наследственного материала, соответствующее n2c.

Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения внутри будущей зиготы, сближаются и сливаются, образуя синкарион (содержит диплоидный набор хромосом) с общей метафазной пластинкой. Затем формируется общая мембрана, возникает зигота. Первое ми-тотическое деление зиготы приводит к образованию двух первых клеток зародыша (бластомеров), каждая из которых несет диплоидный набор хромосом 2n2c.

Источник: https://cribs.me/biologiya/oplodotvorenie

§ 36. Оплодотворение

Осеменение и оплодотворение у животных. Процессы, обусловливающие встречу и контакт мужских и женских половых клеток животных, называются осеменением.

Осеменение предшествует слиянию гамет — оплодотворению. У одних животных слияние сперматозоида с яйцеклеткой происходит во внешней среде, у других — внутри организма самки.

В связи с этим различают наружное и внутреннее оплодотворение.

При наружном оплодотворении сперматозоиды и яйцеклетки выводятся в воду (т. е. во внешнюю среду), где и происходит их слияние.

Значительная часть гамет погибает от неблагоприятных условий среды, поэтому у животных с наружным типом оплодотворения (костных рыб, амфибий, многих водных беспозвоночных) вырабатывается большое количество половых клеток.

Например, треска. выметывает около 10 млн икринок, а рыба-луна — до 300 млн.

Внутреннее оплодотворение происходит в материнском организме, для этого сперматозоиды вводятся в половые пути самки. Вероятность встречи мужских и женских гамет гораздо выше, чем при наружном оплодотворении, поэтому у самок формируется меньшее количество яйцеклеток.

Внутреннее оплодотворение характерно прежде всего для обитателей суши — многих беспозвоночных (.круглых червей, пауков и насекомых) и всех наземных позвоночных (рептилий, птиц, млекопитающих).

Этот тип оплодотворения наблюдается и у некоторых водных животных, например у хрящевых рыб и головоногих моллюсков.

Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов: проникновения сперматозоида в яйцеклетку, слияния гаплоидных ядер обеих гамет с образованием диплоидной зиготы и ее активации к дальнейшему развитию.

Проникновение сперматозоида вызывает у яйцеклетки отслоение оболочки оплодотворения, препятствующей проникновению других сперматозоидов. В цитоплазме яйцеклетки ядро сперматозоида увеличивается и достигает размеров ядра яйцеклетки.

Затем ядра сближаются и сливаются, в результате образуется зигота. В ядре зиготы все хромосомы вновь становятся парными: в каждой паре гомологичных хромосом одна является отцовской, другая — материнской.

Следовательно, диплоидный набор хромосом, характерный для соматических клеток большинства живых организмов, восстанавливается именно при оплодотворении.

Особенности оплодотворения у растений. Рассмотрим процесс оплодотворения на примере цветковых (покрытосеменных) растений.

У них оплодотворению предшествует опыление — перенос пыльцевых зерен с тычинок на рыльце пестика. Пыльцевое зерно, попавшее на рыльце пестика, вскоре начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку (рис. 82).

Пыльцевая трубка пронизывает мякоть столбика и завязи, достигая семязачатка (семяпочки).

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

Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а другой — с центральной клеткой зародышевого мешка. Оба слияния происходят почти одновременно.

Из зиготы развивается зародыш семени, имеющий диплоидный (2п) набор хромосом, а из оплодотворенной центральной клетки — ткань, называемая эндоспермом и имеющая триплоидный (3п) набор хромосом.

В эндосперме откладываются питательные вещества, необходимые зародышу.

После оплодотворения каждый из семязачатков превращается в семя, а в результате разрастания завязи формируется плод.

Таким образом, у цветковых (покрытосеменных) растений происходит двойное оплодотворение. Этот процесс был открыт русским ученым С. Г. Наваши-ным в 1898 г. В результате двойного оплодотворения происходит формирование не только зародыша, но и питательной ткани (эндосперма), что ускоряет весь процесс развития семени.

Партеногенез представляет собой особую форму полового размножения, при котором зародыш развивается из неоплодотворенной яйцеклетки. Эта форма размножения характерна главным образом для видов, обладающих коротким жизненным циклом.

Партеногенез может быть гаплоидным и диплоидным. При гаплоидном партеногенезе новый организм развивается из гаплоидной (1 п) яйцеклетки.

Например, у пчел, паразитических ос, муравьев в результате партеногенеза появляются гаплоидные самцы, в то время как из оплодотворенных яиц — диплоидные самки, что приводит к возникновению различных каст организмов.

Такой механизм размножения у общественных насекомых позволяет регулировать численность потомков мужского и женского пола.

У тлей, дафний, некоторых ящериц наблюдается д и п л о и д и ы й партеногенез, при котором самки формируют «нестандартные» диплоидные (2п) яйцеклетки. Из таких яйцеклеток без оплодотворения развивается диплоидное потомство. Это помогает поддерживать численность популяции в условиях, когда встреча особей разного пола затруднена.

В благоприятных условиях у дафний не происходит мейоз, а формируются диплоидные яйцеклетки, которые развиваются без оплодотворения и дают начало самкам. У скальных ящериц перед мейозом происходит удвоение числа хромосом в клетках половых желез.

Далее тетраплоидные (4/?) клетки проходят мейоз, и в результате образуются диплоидные яйцеклетки, которые без оплодотворения дают начало новому поколению, состоящему только из самок. Установлено существование естественного партеногенеза у некоторых видов птиц.

Например, у одной из пород индеек многие яйца развиваются партеногенетически, причем из них появляются только самцы.

Сравнение особенностей бесполого и полового размножения. Сравнительная характеристика бесполого и полового размножения приведена в таблице 6.

Таблица 6. Особенности бесполого и полового размножения

Бесполое размножение	Половое размножение
Происходит без участия гамет	Происходит с участием гамет
Участвует один организм	Участвуют две родительские особи (за исключением партеногенеза и самооплодотворения)
Нет необходимости в поиске партнера. Практически любая особь может оставить потомство	Потомство может оставить не каждая особь, необходимы определенные условия для встречи партнеров, образования родительских пар, выведения потомства
В большинстве случаев потомство однообразное, является копией родителя. Все ч.удачные:/ и s.неудачные:^ сочетания родительских генов переходят в следующее поколение	Потомство разнообразное, т. к. кададый потомок наследует уникальную комбинацию родительских генов и признаков. Возникают новые ч.удачные:/ и ч.неудачные:/ сочетания генов и признаков

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

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

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

4. Чем диплоидный партеногенез отличается от гаплоидного?

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

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

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

Биология: учеб. для 10-го кл. учреждений общ. сред, образования с рус. яз. обуч. / Н. Д. Лисов [и др.]; под ред. Н. Д. Лисова. — 3-е изд., перераб. — Минск : Народная асвета, 2014. — 270 с.: ил.

Источник: https://botana.cc/uchebnik/biologiya/10/by001/p036.html

Оплодотворение

Оплодотворение — процесс слияния мужской и женской половых клеток (гамет), в результате которого образуется оплодотворенная яйцеклетка (зигота), т.е. из двух гаплоидных гамет образуется одна диплоидная клетка (зигота).

Различают следующие виды оплодотворения:

наружное, когда половые клетки сливаются вне организма;
внутреннее, когда половые клетки сливаются внутри половых путей особи;
перекрестное, когда объединяются половые клетки разных особей;
самооплодотворение — при слиянии гамет, продуцируемых одним и тем же организмом;
моноспермию;
полиспермию.

Моноспермия или полиспермия — все зависит от числа сперматозоидов, оплодотворяющих одну яйцеклетку.

Для большинства видов животных, обитающих или размножающихся в воде, свойственно наружное перекрестное оплодотворение, которое осуществляется по типу моноспермии.

Подавляющее большинство наземных животных и некоторые водные виды имеют внутреннее перекрестное оплодотворение, причем для части птиц и рептилий характерна полиспермия.

Самооплодотворение встречается среди гермафродитов, да и то в исключительных случаях.

У человека процесс оплодотворения происходит в маточной трубе, куда после овуляции попадает ооцит II порядка и могут находиться многочисленные сперматозоиды.

При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоида выделяет ферменты, разрушающие оболочки яйцеклетки и обеспечивающие проникновение сперматозоида внутрь.

После проникновения сперматозоида яйцеклетка формирует на поверхности толстую непроницаемую оболочку оплодотворения, препятствующую полиспермии.

Проникновение сперматозоида стимулирует ооцит II порядка к дальнейшему делению. Он осуществляет анафазу и телофазу II мейотического деления и становится зрелым яйцом. В результате в цитоплазме яйцеклетки оказывается два гаплоидных ядра, называемых мужским и женским пронуклеусами, которые сливаются с образованием диплоидного ядра — зиготы.

У цветковых растений, кроме слияния гаплоидных гамет — одного из спермиев с яйцеклеткой и образования диплоидной зиготы, из которой развивается зародыш семени, происходит слияние второго спермия с диплоидной вторичной клеткой и формирование триплоидных клеток, из которых образуется эндосперм. Этот процесс называется двойным оплодотворением.

Для некоторых групп организмов характерны типы полового размножения (без оплодотворения), один из которых называется партеногенез — развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Характерен для многих общественных насекомых (муравьев, пчел, термитов), а также для коловраток, дафний и даже некоторых рептилий. Встречается и у растений (одуванчик).

Источник: http://jbio.ru/oplodotvorenie

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение | Биология

Гаметогенез. Строение половых клеток и оплодотворение

Это процесс образования и формирования половых клеток. Различают процесс формирования яйцеклеток – оогенез и процесс формирования сперматозоидов – сперматогенез.

У млекопитающих первоначальные половые клетки выделяются среди соматических очень рано на эмбриональной стадии развития и имеют диплоидный набор хромосом. Они мигрируют к месту закладки половой железы. В яичниках развиваются женские половые клетки, в семенниках – мужские. Они проходят ряд последовательных стадий: размножения, созревания и формирования.

Стадия размножения

Путем митоза делятся первичные половые клетки, которые попали в половые железы. Образуется большое количество оогоний в яичниках и сперматогоний в семенниках. Имеют диплоидный набор хромосом.

Оогонии перестают делиться еще в эмбриональном периоде самки. Потом большинство из них дегенерирует.

Сперматогонии расположены в семенном канальце под соединительнотканной оболочкой.

Стадия роста

Клетки прекращают деление и растут. Они называются ооцитами и сперматоцитами первого порядка. Клетки в этот период накапливают большое количество веществ, увеличивают количество цитоплазмы, размеры ядра.

Сперматоциты I порядка расположены ближе к просвету семенника.

Стадия созревания

В этой стадии происходят два последовательных деления мейоза. Диплоидные клетки становятся гаплоидными.

После первого деления мейоза получаются один ооцит и одно полярное тельце (полоцит). К ооциту второго порядка отходит почти вся цитоплазма.

После второго деления из полярного тельца получаются оотиды, которые почти не имеют цитоплазмы и быстро гибнут. После второго деления из ооцита образуется яйцеклетка и второе полярное тельце.

Полярное тельце быстро разрушается. Яйцеклетка имеет почти всю цитоплазму.

После первого деления мейоза образуются сперматоциты второго порядка. Все клетки имеют равномерно распределенную между ними цитоплазму. После второго деления получаются четыре сперматиды с равным количеством цитоплазмы.

Стадия формирования

На этой стадии в яйцеклетке происходит формирование части внешних оболочек и созревание.

В сперматогенезе происходит преобразование сперматид в сперматозоиды. Этот процесс называется спермиогенезом. При этом ядро уплотняется, хромосомы конденсируются, становятся инертными. Перемещаются органеллы.

Аппарат Гольджи прижимается к ядру, уплотняется и превращается в вакуоль. Эта вакуоль содержит ферменты, способные растворять оболочку яйцеклеток, межклеточное вещество, и называется акросомой. Одна из центриолей приближается к ядру, вторая – к периферии.

Из второй центриоли начинает расти жгутик. В виде спирального чехлика вокруг основания жгутика расположены митохондрии. Они поставляют энергию для движения. Остальные все органеллы и цитоплазма исчезают. Зрелый сперматозоид почти не имеет цитоплазмы.

Расположены зрелые сперматозоиды в просвете семенных канальцев.

Оогенез и сперматогенез у цветочных растений

Оогенез происходит в процессе формирования семенного зачатка, при формировании зародышевого мешка.

Сперматогенез происходит в пыльцевом зерне.

Строение половых клеток

Половые клетки переносят генетическую информацию от родительских организмов потомкам. Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом. Для них характерен низкий уровень процессов обмена веществ по сравнению с соматическими клетками.

Яйцеклетки животных

Имеют большие размеры по сравнению с мужскими гаметами, определенный запас веществ – желток. Желток имеет в составе белки, жиры, углеводы, минеральные вещества.

По количеству желтка различают: многожелтковые яйцеклетки (у членистоногих, большинства рыб, пресмыкающих, птиц), со средним количеством желтка (у амфибий, осетровых рыб), маложелтковые (у большинства червей, моллюсков, иглокожих), практически безжелтковые (у некоторых беспозвоночных, плацентарных млекопитающих).

От количества запасных питательных веществ в цитоплазме зависят размеры яйцеклетки. Размеры яйцеклетки плацентарных млекопитающих от 50 до 180 мкм, человека – 90 мкм, страусов (без оболочек) – 80 мм, с оболочками – более 150 мм.

В процессе формирования желтка определяется полярность.

Полюс, где откладывается желток, называется вегетативным, а противоположный, со смещенным ядром – анимальным.

Могут быть покрыты разнообразными оболочками. Первичные оболочки имеют яйцеклетки всех животных. У млекопитающих образованы выростами фолликулярных клеток и яйцеклетки.

Вторичные оболочки есть лишь у некоторых животных (у насекомых) и формируются в яичнике. Имеют микрополе (вход для сперматозоида). У некоторых животных после оплодотворения образуются железами яйцевода третичные оболочки.

У птиц это скарлупная, подскарлупная оболочки и белок.

Сперматозоиды животных

Размеры – от 10 до 800 мкм длиной, иногда больше. Имеют жгутики, с помощью которых передвигаются. Строение их подобно строению жгутиков клеток эукариот.

Сперматозоиды млекопитающих состоят из короткой головки, шейки, короткого промежуточного отдела и жгутика. В головке содержится ядро.

На переднем ее конце расположена акросома, которая формируется из комплекса Гольджи. Она обеспечивает проникновение сперматозоида в яйцеклетку, активацию ее (переход к состоянию развития).

В промежуточном отделе находятся центриоли, окруженные митохондриями, которые поставляют энергию жгутику.

Жгутики характерны для сперматозоидов хордовых животных, зеленых и бурых водорослей, папоротников, хвощей, плаунов, мхов и т. п. Не имеют жгутиков мужские половые клетки покрытосеменных, большинство голосеменных, красных водорослей, грибов и некоторых животных.

Оплодотворение

Это процесс слияния мужской и женской гамет с образованием зиготы. Сперматозоиды атакуют яйцеклетку, при контакте с акросомой вызывают ее активацию, то есть выводят из состояния покоя. Свойства оболочки яйцеклетки изменяются. Вглубь нее проникает один сперматозоид. Он отбрасывает жгутик.

Оболочки становятся непроницаемыми для других сперматозоидов. Иногда проникает несколько сперматозоидов, но с ядром яйцеклетки сливается лишь ядро одного из них. Остальные сперматозоиды гибнут. Иногда ядра обеих половых клеток продолжительное время не сливаются (у грибов, некоторых круглых чер-вей).

Сливаются они перед дроблением.

У животных различают внешнее и внутреннее оплодотворение.

Внешнее оплодотворение

Внешнее оплодотворение характерно преимущественно для жителей водоемов. Это оплодотворение, которое происходит вне половой системы самки.

Встречается у многощетинковых червей, иглокожих, некоторых ракообразных, двухстворчатых моллюсков, ланцетников, костных рыб, земноводных.

Характерно иногда для некоторых наземных животных – дождевых червей, некоторых паукообразных и др.

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит в половых путях самки. Характерно преимущественно для животных, жителей суши: плоских червей, круглых червей, многоножек, насекомых, моллюсков, пресмыкающих, птиц, млекопитающих. Иногда встречается у жителей водоемов – некоторых ракообразных, хрящевых рыб и т. п.

Необходимым условием для оплодотворения водорослей и высших споровых растений является влага, вода. В ней передвигаются сперматозоиды.

Не зависит от влаги оплодотворение у семенных растений (голосеменных и покрытосеменных). Оплодотворению предшествует опыление. Для покрытосеменных растений характерно двойное оплодотворение.

Оплодотворение позволяет увеличить наследственную изменчивость (комбинативная изменчивость), поскольку сливаются половинные наборы хромосом мужской и женской гамет. Образование эндосперма с тройным набором хромосом служит причиной интенсификации процессов биосинтеза, синтеза белков, что позволяет значительно улучшить запасание питательных веществ в семени.

Размножение и индивидуальное развитие организмов

Источник: https://xn—-9sbecybtxb6o.xn--p1ai/obshchaya-biologiya/gametogenez-stroenie-polovyh-kletok-i-oplodotvorenie/

Особенности внешнего и внутреннего оплодотворения у животных

При половом размножении два родителя передают гены своему потомству, что приводит сочетанию унаследованных черт. Эти гены передаются через процесс, называемый оплодотворением.

Во время оплодотворения мужские и женские половые клетки сливаются и образовывают одну клетку, называемую зиготой. Зигота растет и развивается посредством митозом в полностью функционирующий новый организм.

Существует два способа, с помощью которых может происходить оплодотворение.

Первый способ — это внешнее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется вне тела), а второй — внутреннее оплодотворение (яйцеклетка оплодотворяется в репродуктивном тракте самки).

В то время как оплодотворение необходимо для организмов, которые размножаются половым путем, особи, размножающиеся бесполым путем не нуждаются оплодотворении.

Эти организмы производят генетически идентичные копии самих себя посредством бинарного деления, почкования, фрагментации, партеногенеза или других форм бесполого размножения.

Половые клетки

У животных половое размножение включает слияние двух разных гамет, образующих зиготу. Гаметы производятся типом деления клеток, называемым мейозом.

Гаметы гаплоидны (содержат только один набор хромосом ), тогда как зигота диплоидна (содержит два набора хромосом). В большинстве случаев мужская гамета (сперматозоид) является подвижной и обычно имеет жгутик.

С другой стороны, женская гамета (яйцеклетка) является не подвижной и относительно большой по сравнению с мужской.

У людей гаметы производятся в мужских и женских гонадах. Мужские гонады — это яички, а женские гонады — яичники. Гонады также вырабатывает половые гормоны, которые необходимы для развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.

Внешнее оплодотворение

Внешнее оплодотворение происходит главным образом во влажных средах и требует, чтобы самец и самка выпускали или передавали свои гаметы в окружающую их среду (обычно воду). Этот процесс также называется нерестом.

Преимущество внешнего оплодотворения заключается в том, что оно приводит к производству большого количества потомков.

Один из недостатков заключается в том, что экологические опасности, такие как хищники, значительно уменьшают вероятность дожить до зрелого возраста.

Амфибии, рыбы и кораллы являются примерами организмов, которые воспроизводятся с помощью внешнего оплодотворения. Животные, размножающиеся таким способом, обычно не заботятся о своем потомстве после нереста.

Некоторые нерестовые животные обеспечивают различную степень защиты и ухода за яйцами после оплодотворения. Одни прячут яйца в песке, а другие переносят их в мешочках или во рту.

Эта дополнительная забота увеличивает шансы потомства на выживание.

Внутреннее оплодотворение

Внутреннее оплодотворение происходит при слиянии половых клеток (гамет) самца и самки внутри репродуктивного тракта самки. Животные, которые используют внутреннее оплодотворение, специализируются на защите развивающегося яйца. Например, рептилии и птицы откладывают оплодотворенные яйца, которые покрыты защитной оболочкой, устойчивой к потере воды и повреждениям.

Млекопитающие, за исключением монотремов, шагнули на ступень выше, позволяя эмбриону развиваться в утробе матери. Такая дополнительная защита увеличивает шансы на выживание, потому что мать обеспечивает эмбрион всем, что ему необходимо для нормального развития. Фактически, большинство матерей-млекопитающих продолжают заботиться о своих детенышах в течение нескольких лет после рождения.

Самец или самка

Важно отметить, что не все животные строго делятся на самцов и самок. Животные, такие как морские анемоны, могут иметь как мужские, так и женские репродуктивные структуры; Они известны как гермафродиты. Некоторые гермафродиты способны к самооплодотворению, но большинство нуждается в партере для размножения.

Поскольку обе вовлеченные стороны становятся оплодотворенными, этот процесс удваивает количество потомства, которое появится на свет. Гермафродитизм — хорошее решение проблемы нехватки потенциальных половых партнеров. Другим решением является способность менять пол от самца к самке (протэндри) или от самки к самцу (протогиния).

Определенные виды рыб, например, губановые могут изменяться от самки к самцу в процессе перехода во взрослую жизнь.

Источник: https://natworld.info/raznoe-o-prirode/osobennosti-vneshnego-i-vnutrennego-oplodotvorenija-u-zhivotnyh

Как происходит оплодотворение

ТЕМА 5. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

§ 21. Как происходит оплодотворение

Термины и понятия: гаметангій; оогоній; антеридій; архегоній; опыление; двойное оплодотворение.

Что такое оплодотворение. Оплодотворение — основная форма полового процесса, при которой происходит слияние женской и мужской гамет, в результате чего образуется зигота — первая клетка нового организма (вспомните, какая еще форма полового процесса характерна для одноклеточных существ).

При этом диплоидные ядро зиготы формируется из двух гаплоїдних ядер гамет, а ее цитоплазма почти полностью образуется из цитоплазмы яйцеклетки.

Оплодотворение свойственно всем багатоклітинним организмам, у которых есть настоящий половой процесс (вспомните, происходит половой процесс в партеногенетичних организмов), а также некоторым одноклеточным, у которых половой процесс происходит в виде копуляції (вспомните, в каких видов простейших наблюдается этот процесс).

Оплодотворение у низших растений. Половой процесс в растительном мире очень разнообразен и часто очень сложен, и всегда сводится к слиянию мужской и женской половых клеток. Процесс копуляції присущий всем высшим растениям (за исключением партеногенетичних видов), некоторым одноклеточным и всем багатоклітинним водорослям.

У многоклеточных водорослей гаметы образуются в половых органах, которые принято называть гаметангіями (от греч. гамете и ангеніон—сосуд). У одноклеточных организмов, скажем, в водоросли хламідомонади, не могут образовываться настоящие половые органы (подумайте почему). Поэтому она сама становится якобы гаметангієм.

При этом клетка теряет жгутики и в ней происходит ряд последовательных митозов, которые приводят к образованию от двух до восьми жгутиковых гамет (см. рис. 6). Внешне они одинаковые, но по физиологическим свойствам делятся на две группы.

В одну группу входят гаметы, которые принято называть гаметы «-», ко второй — гаметы, которые называют гаметы « + ». Они выходят из материнской клетки и копулюють друг с другом. Сливаться могут только клетки с противоположными свойствами.

В результате копуляції образуется зигота без жгутиков, в которой происходит мейоз, следствием которого является появление четырех новых хламідомонад (вспомните, как называют тип мейоза, протекает у одноклеточных организмов, и чем он отличается от мейоза многоклеточных).

В сложнее организованных многоклеточных водорослей гаметы образуются в специальных клетках, которых уже можно считать половыми органами. Большие неподвижные, лишенные жгутиков гаметы — женские. Они образуются в женских органах оогоніях (от греч. оон и гоун — потомок).

Мелкие подвижные гаметы — мужские. Они развиваются в мужских половых органах — антеридіях (от греч. антерос — цветущий).

Обычно оплодотворение у водорослей происходит в воде, но у некоторых видов, например у вольвоксу, яйцеклетка остается в оогонії, где и оплодотворяется мужской гаметой.

Оплодотворение у высших растений. У всех высших растений гаметы четко различаются по внешнему виду и делятся на мужские и женские. Образуются они в гаметангіях, которые у высших растений, в отличие от водорослей, многоклеточные.

Мужскими половыми органами, так же, как и у водорослей, есть антеридії. В антеридіях мохообразных и папоротникообразных образуется множество сперматозоидов. Как и сперматозоиды животных, они имеют жгутики и двигаются.

У семенных растений мужские гаметы неподвижны, развиваются в пыльцевых зернах, их, как вы помните, называют спермиями. Женские половые органы высших растений — архегонії (от греч. архе — начало и гоун). У них формируется только одна яйцеклетка. Архегонії характерные для низших споровых растений.

Они еще есть в голосеменных, но в покрытосемянных полностью редуцированы. Поэтому в последних развитие яйцеклетки происходит в зародышевом мешке.

Оплодотворение у мохообразных происходит в воде: сперматозоиды, которые вышли из антеридіїв, подплывают к архегоніїв, что открылись, и там сливаются с яйцеклеткой, давая начало спорофіту.

У папоротникообразных половой процесс проходит на заростках (гаметофітах) в водной среде. Для одних видов характерны только обоеполые заростки, для других — или женские, или мужские. У семенных растений они только обоеполые.

Оплодотворение у семенных растений происходит благодаря опылению — переносу пыльцевых зерен в пыльцевую камеру сім'язачатка (у голосеменных) или на рыльце пестика (у покрытосеменных). Неподвижные спермии покрытосеменных достаются яйцеклетки, что находится внутри зародышевого мешка, с помощью пыльцевой трубки, которая представляет гобоя вырост цитоплазмы мужских заростків.

Рис. 84.

Двойное оплодотворение у цветковых растений: а — продольный разрез пестика; б — прорастание пильного зерна; в — проникновение пыльцевой трубки в зародышевый мешок; г — проникновение двух спермиев в зародышевый мешок; д — зародышевый мешок после оплодотворения; 1 — проростаюче пилкове зерно; 2 — пыльцевая трубка; З — завязь; 4 — зрелый зародышевый мешок; 5 — спермии; 6 — яйцеклетка; 7 — полярные ядра, образуют полярное тело; 8 — зигота; 9 — триплоїдне ядро эндосперма.

У цветковых растений пыльцевая трубка прорастает между клетками пестика и входит в полость завязи, врастая в зародышевый мешок (рис. 84). Из пыльцевой трубки выходят два спермии.

Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя диплоїдну зиготу, другой — с центральной диплоїдною клеткой зародышевого мешка, которая в результате становится триплоїдною. Из зиготы развивается зародыш, а из центральной клетки — эндосперм (от греч.

ендон — внутри и сперматос) — питательное вещество, которым питается зародыш в ходе своего развития. Зародыш и эндосперм вместе образуют семя.

Таким образом, оплодотворение у цветковых растений — это достаточно своеобразный процесс, который получил название двойного оплодотворения. Такой тип полового процесса не случается ни в одной другой группе живых организмов. Его в первых описал в 1898р. профессор Киевского университета Сергей Гаврилович Навашин (1857-1930).

Оплодотворения у грибов. Способы оплодотворения у грибов, как в никакой другой группе живых организмов, очень разнообразны. Для каждой большой систематической группы грибов характерны свои особенности полового процесса. Это может быть и копуляция небольших половых клеток, слияние целых половых органов, и даже мицелиев (по сути, целых организмов).

Вот как выглядит половой процесс у наиболее высокоорганизованных грибов — базидиомицетов в к которым относят большинство шапочных грибов (рис. 85). Сначала из спор развиваются гаплоидные короткоживущие «+» и «-» мицелии.

Затем противоположные по знакам мицелии сливаются друг с другом, образуя долгоживущий диплоидный мицелий. Из него формируются плодовые тела, которые снова продуцируют споры.

При этом ядра в диплоидных міцеліях не сливаются, а просто сближаются друг с другом (вспомните, как построены тело и клетки грибов).

Оплодотворение у животных. Оплодотворение у животных проходит по единому плану и представляет собой слияние яйцеклетки и сперматозоида. При этом вклад сперматозоида в будущую зиготу — только его генетический материал (гаплоидный набор хромосом), который содержится в ядре. В момент соприкосновения сперматозоида с яйцеклеткой передняя часть сперматозоида превращается

Рис. 85. Таким образом происходит оплодотворения в жизненном цикле шапочных грибов: 1 — созревание спор; 2 — выход спор; 3 — слияние двух короткоживущих гаплоїдних мицелиев в диплоидный, клетки которого состоят из двух ядер; 4 — диплоидный мицелий; 5 — молодое плодовое тело; 6 — зрелое плодовое тело.

на трубочку, сквозь которую выделяется содержимое сперматозоида. По сути, это только ядро с наследственным материалом.

Сразу после контакта сперматозоида с яйцеклеткой на ее поверхности образуется плотная оболочка, которая не позволяет другим сперматозоидам проникнуть в яйцеклетку. Сразу же происходит перестройка цитоплазмы.

Только после этого наследственный материал сперматозоида, попавшего в яйцеклетку, сочетается с генетическим материалом яйцеклетки. Таким образом образуется зигота.

Место проникновения сперматозоида в яйцеклетку может впоследствии определить расположение органов будущего организма. Известно, что в земноводных та часть яйцеклетки, в которую входит сперматозоид, в ходе развития превращается в переднюю часть тела.

Оплодотворение — основная форма полового процесса, характерный для всех организмов, которые размножаются половым путем или одноклеточных организмов, которым свойственна копуляция.

При этом две гаплоидные, чаще всего женская и мужская гаметы сливаются и дают начало зиготі — первой клетке багатоклітинного организма. У представителей трех царств эукариот — растений, животных и грибов половой процесс имеет свои особенности.

У цветковых растений, в частности, он происходит в виде двойного оплодотворения.

Источник: http://schooled.ru/textbook/biology/11klas/21.html

Биология и медицина

Число и размеры половых клеток различны у разных животных. Наблюдается такая закономерность: чем меньше вероятность встречи яйцеклетки и сперматозоида, тем большее число половых клеток образуется в организме.

Например, рыбы мечут икру (яйцеклетки) и сперму прямо в воду (происходит наружное осеменение), и количество икринок у некоторых из них достигает громадной величины (треска выметывает около 10 млн. икринок). При внутреннем оплодотворении благодаря согласованному поведению самца и самки мужские половые клетки поступают непосредственно в женский организм.

В этом случае вероятность оплодотворения очень высока и, как следствие, количество половых клеток резко уменьшается. Очень сильно уменьшено число производимых половых клеток у тех родителей, которые заботятся о потомках.

Так, число икринок у живородящих рыб не превышает нескольких сотен, а одиночные осы, обеспечивающие будущих личинок кормом – парализованными насекомыми, откладывают всего около десяти яиц. На количество производимых яйцеклеток влияет множество других факторов. В частности, существует зависимость между размерами яиц и их количеством – чем крупнее яйца, тем их меньше (птицы).

Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов: проникновения сперматозоида в яйцо, слияния гаплоидных ядер обеих гамет с образованием диплоидной клетки – зиготы и активации ее к дроблению и дальнейшему развитию. Яйца большинства животных должны быть оплодотворены почти сразу после овуляции.

У большинства млекопитающих яйцо обычно сохраняет способность к оплодотворению на протяжении 24 ч, а у человека – 12-24 ч после овуляции. Сперматозоиды, оказавшиеся вне мужской половой системы, как правило, живут очень короткое время.

Так, сперматозоиды форели погибают в воде уже через 30 с, в половых путях кур сперматозоиды живут 30-40 дней, в матке и яйцеводах женщины – 5-8 дней, а в семяприемнике самок пчел сперматозоиды сохраняют способность к оплодотворению на протяжении года и более.

Нахождение яйцеклетки сперматозоидом и их взаимодействие обеспечивается специальными веществами – гамонами , вырабатываемыми половыми клетками. Предполагают, что существуют по крайней мере два типа гиногамонов – веществ, выделяемых яйцеклетками (один активирует движение сперматозоидов, другой агглютинирует их), и два типа андрогамонов , выделяемых мужскими половыми клетками (один парализует подвижность сперматозоидов, другой растворяет оболочку яйца). Оплодотворение происходит лишь при определенной концентрации сперматозоидов ( рис. 76 ). На кроликах было показано, что не происходит оплодотворения как в том случае, когда в осеменении самки участвует менее 1000 сперматозоидов, так и в том, когда их больше 100 млн. Это объясняют недостаточным или избыточным количеством выделяемой гиалуронидазы – фермента.

На примере лягушки рассмотрим, как происходит оплодотворение у животных. Неоплодотворенная икринка покрыта несколькими защитными оболочками, предохраняющими ее от внешних воздействий.

Сперматозоиды активно передвигаются в воде и при встрече с яйцеклеткой с помощью гиалуронидазы, выделяемой акросомой, растворяют ее оболочки и проникают внутрь клетки.

Как только один сперматозоид проникнет в яйцеклетку, ее оболочки приобретают свойства, препятствующие проникновению других сперматозоидов, а яйцо начинает готовиться к делению.

Эксперименты показывают, что для побуждения яйца к дроблению совсем не обязательно проникновение сперматозоида в яйцеклетку, достаточно их поверхностного взаимодействия. Если микропипеткой оттянуть начавший проникать внутрь яйцеклетки сперматозоид, то может начаться дробление.

И наоборот, если микропипеткой ввести сперматозоид сразу внутрь яйца, то активации не произойдет.

У некоторых видов, в частности у тутового шелкопряда, в яйцеклетку могут проникнуть несколько сперматозоидов, но сливается с ядром яйцеклетки в норме только один из них, остальные погибают.

В экспериментах с тутовым шелкопрядом Б.Л. Астауров показал, что, нагревая яйца бабочек в определенный момент их развития, можно добиться гибели материнского ядра. В таком случае довольно часто происходит слияние ядер двух спермиев, образуется диплоидное ядро, которое и приступает к делению.

Полученное в таких опытах потомство наследует исключительно отцовские признаки, несмотря на то, что от матери зародыш получил огромную массу цитоплазмы. Развитие зародыша за счет отцовского наследственного материала без участия ядра яйцеклетки носит название андрогенеза (греч. andros – мужчина). Эти эксперименты Б.Л.

Астаурова и его сотрудников имели большое значение для понимания роли ядра в передаче наследственных свойств организма.

Ссылки:

Место мейоза в жизненном цикле организмов
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЖИВОТНЫХ

Источник: http://medbiol.ru/medbiol/biology_sk/0005134e.htm

Оплодотворение | Учеба-Легко.РФ – крупнейший портал по учебе

Оплодотворение — это процесс слияния половых клеток. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка — зигота, это начальный этап развития нового организма. Оплодотворению предшествует выделение половых продуктов, т. е. осеменение. Существует два типа осеменения:

1) наружное. Половые продукты выделяются во внешнюю среду (у многих пресноводных и морских животных);

2) внутреннее. Самец выделяет половые продукты в половые пути самки (у млекопитающих, человека).

Сближение гамет

Oбусловлено совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи гамет: половой активностью самцов и самок, скоординированной во времени, соответствующим половым поведением, избыточной продукцией сперматозоидов, крупными размерами яйцеклеток.

Ведущий фактор — выделение гаметами гамонов (специфических веществ, способствующих сближению и слиянию половых клеток).

Яйцеклетка выделяетгиногамоны, которые обусловливают направленное движение к ней сперматозоидов (хемотаксис), а сперматозоиды выделяют андрогамоны.

Для млекопитающих также важна длительность пребывания гамет в половых путях самки. Это необходимо для того, чтобы сперматозоиды приобрели оплодотворяющую способность (происходит так называемая капацитация, т. е. способность к акросомной реакции).

Акросомная реакция

Акросомная реакция — это выброс протеолитических ферментов (главным образом, гиалуронидазы), которые содержатся в акросоме сперматозоида. Под их влиянием происходит растворение оболочек яйцеклетки в месте наибольшего скопления сперматозоидов.

Снаружи оказывается участок цитоплазмы яйцеклетки (так называемый бугорок оплодотворения), к которому прикрепляется только один из сперматозоидов.

После этого плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуется цитоплазматический мостик, сливаются цитоплазмы обеих половых клеток.

Далее в цитоплазму яйцеклетки проникают ядро и центриоль сперматозоида, а его мембрана встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида отделяется и рассасывается, не играя какой-либо существенной роли в дальнейшем развитии зародыша.

Активация яйцеклетки

Активация яйцеклетки происходит закономерно в результате контакта ее со сперматозоидом. Имеет местокортикальная реакция, защищающая яйцеклетку от полиспермии, т. е.

проникновения в нее более одного сперматозоида. Она заключается в том, что происходят отслойка и затвердевание желточной оболочки под влиянием специфических ферментов, выделяющихся из кортикальных гранул.

В яйцеклетке изменяется обмен веществ, повышается потребность в кислороде, начинается активный синтез питательных веществ. Завершается активация яйцеклетки началом трансляционного этапа биосинтеза белка (так как м-РНК, т-РНК, рибосомы и энергия в виде макроэргов были запасены еще в овогенезе).

Слияние гамет

У большинства млекопитающих на момент встречи яйцеклетки со сперматозоидом она находится в метафазе II, так как процесс мейоза в ней заблокирован с помощью специфического фактора. У трех родов млекопитающих (лошадей, собак и лисиц) блок осуществляется на стадии диакинеза.

Этот блок снимается только после того, как в яйцеклетку проникает ядро сперматозоида. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро проникшего в нее сперматозоида приобретает другой вид — сначала интерфазного, а затем и профазного ядра.

Ядро сперматозоида превращается в мужской пронуклеус: в нем удваивается количество ДНК, набор хромосом в нем соответствует n2c (содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом).

После завершения мейоза ядро превращается в женский про-нуклеус и также содержит количество наследственного материала, соответствующее n2c.

Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения внутри будущей зиготы, сближаются и сливаются, образуя синкарион (содержит диплоидный набор хромосом) с общей метафазной пластинкой. Затем формируется общая мембрана, возникает зигота. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух первых клеток зародыша (бластомеров), каждая из которых несет диплоидный набор хромосом 2n2c.

Источник: Н. С. Курбатова, Е. А. Козлова “Конспект лекций по общей биологии”

Источник: http://uclg.ru/education/biologiya/10_klass/razmnojenie_i_razvitie_organizma/razmnojenie_organizmov/lecture_oplodotvorenie.html