Оплодотворение и его значение – биология

Биологическое значение оплодотворения

Оплодотворение и его значение - биология

ГАМЕТОГЕНЕЗ. ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

План

Сперматогенез

Овогенез

Оплодотворение

Гаметогенез и оплодотворение у цветковых растений

Биологическое значение оплодотворения

Процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза, яйцеклетки – овогенеза.

Клетки зачаткового эпителия половых желез последовательно делятся путем митоза и мейоза. Образующиеся гаметы имеют гаплоидный набор хромосом и содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма.

Сперматогенез

Сперматогенез –это образование мужских половых клеток (сперматозоидов) у животных и человека, происходящих в семенниках в 4 периода.

Семенник имеет несколько слоев или зон:

наружный слой (размножение) – состоит из первичных половых клеток – сперматогоний (незрелые половые клетки), которые делятся путем митоза. В результате увеличивается количество клеток и размеры семенника

после наступления половой зрелости некоторые сперматогонии перемещаются в следующую зону роста, расположенную ближе к просвету канальца, происходит мейотическая интерфаза, образуются первичные сперматоциты (I порядка).

– развитие мужских гамет называется периодом созревания. Происходит мейоз. Это два деления подряд, между которыми синтез ДНК не происходит. В результате 1-ого мейоза образуется две вторичных сперматоциты (II порядка). В результате 2-го деления мейоза образуются 4 сперматиды. Сперматиды перемещаются в зону формирования, где из них формируются сперматозоиды ( 4 недели).

У человека сперматогенез начинается в период полового созревания, срок формирования сперматозоида – три месяца, т.е. каждые три месяца сперматозоиды обновляются. Сперматогенез происходит непрерывно и синхронно в миллионах клеток.

Овогенез

Овогенез –процесс развития яйцеклеток, во время которого клетки яичника – овогонии – превращаются в яйцеклетки.

В отличие от образования сперматозоидов, которое происходит только после достижения половой зрелости, процесс образования яйцеклеток у человека начинается еще в эмбриональном периоде и течет прерывисто.

У зародыша полностью осуществляются фазы размножения и роста, и начинается фаза созревания.

К моменту рождения девочки в ее яичниках находятся сотни тысяч овоцитов 1-го порядка, остановившихся, «застывших» на стадии диплотены профазы 1 мейоза.

В период полового созревания мейоз возобновится: примерно каждый месяц под действием половых гормонов один из овоцитов 1-го порядка (редко два) будет доходить до метафазы 2 мейоза и овулировать на этой стадии. Мейоз может пройти до конца только при условии оплодотворения, проникновения сперматозоида, если оплодотворение не происходит, овоцит 2-го порядка погибает и выводится из организма.

Овогенез происходит в три периода.

Период размножения – первичные половые клетки овогонии интенсивно делятся митозом. У млекопитающих и человека этот период заканчивается к рождению. Сформировавшиеся к этому времени первичные овоциты сохраняются без изменения многие годы.

Период роста начинается с наступлением половой зрелости. Периодически отдельные первичные овоциты вступают в период роста клетки. Увеличиваются в размерах. В них накапливаются желток, жир. Каждый овоцит окружается фолликулярными клетками, обеспечивающими питание. (Происходит мейотическая интерфаза.)

Период созревания. В результате первого неравного деления мейоза образуется одна крупная клетка – вторичный овоцит (II) и маленькая клетка – первичный полоцит.

При втором неравном делении мейоза из вторичного овоцита образуется одна крупная яйцеклетка и мелкая клетка вторичный полоцит. Первичный полоцит делится на 2 маленькие клетки – 2 вторичных полоцита.

Таким образом в результате мейоза образуется одна яйцеклетка (крупная) и 3 вторичных полоцита, которые вскоре погибают.

Оплодотворение

Оплодотворение – это соединение двух гамет, в результате которого образуется оплодотворенное яйцо – зигота – начальная стадия развития нового организма. Зигота содержит материнскую и отцовскую гаметы.

Сущность оплодотворения состоит во внесении сперматозоидом отцовских хромосом. Сперматозоид оказывает стимулирующее влияние, вызывающее начало развития яйцеклетки.

Оплодотворению предшествует осеменение. Осеменение может быть наружным и внутренним. Наружное осеменение характерно для животных, обитающих в воде. Яйцеклетки и сперматозоиды выделяются в воду, и там происходит их слияние.

Внутреннее осеменение характерно для животных, обитающих на суше. Сперматозоиды во время полового акта вводятся в половые пути самки. Встреча гамет осуществляется в верхних отделах маточных труб.

При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоиды выделяет фермент растворяющий оболочку яйцеклетки. В этом месте из цитоплазмы яйцеклетки образуется воспринимающий бугорок.

Он захватывает ядро, центриоли, митохондрий сперматозоида и увлекает внутрь яйцеклетки. Ядра обеих гамет сливаются, образуется диплоидное ядро клетки зиготы. Затем происходит обмен веществ в зиготе.

Она готовится к дальнейшему развитию.

Гаметогенез и оплодотворение у цветковых растений

Цветок – орган семенного размножения. В пыльнике тычинок образуются гаплоидные микроспоры – пыльцевые зерна.

Гаплоидное зерно пыльцевого зерна делится на два ядра: вегетативное и генеративное. В это время пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, прорастает по направлению к завязи, образуя пыльцевую трубку.

В завязи пестика находится зародышевый мешок с несколькими сколькими гаплоидными клетками, одна из которых – яйцеклетка. В пыльцевой трубке генеративное ядро делится еще раз, образуя два спермия. Один из них сливается с ядром яйцеклетки, и в результате образуется зигота с диплоидным набором хромосом.

Из нее развивается диплоидный зародыш семени – будущее растение. Другой спермий сливается с двумя ядрами центральных клеток. В результате возникает триплоидный эндосперм, т.е. содержащий три набора хромосом. В клетках такого эндосперма содержится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша растения.

Этот процесс называют двойным оплодотворением. Двойное оплодотворение было открыто известным русским ботаником С.Г.Навашиным.

Биологическое значение оплодотворения

Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии женской и мужской половых клеток образуется новый организм, несущий в себе признаки и матери и отца.

При образовании половых клеток в мейозе возникают гаметы с разным сочетанием хромосом, поэтому образующиеся после оплодотворения новые организмы могут сочетать в себе признаки обоих родителей в самых различных комбинациях.

В результате этого происходит увеличение наследственного разнообразия организмов.

2 вариант Лекции

Сперматогенез

Сперматогенез – образование мужских половых клеток (сперматозоидов) – происходит в стенках извитых канальцев семенника. Этот процесс условно делят на четыре периода.

1-й период – размножение. Наружный слой клеток семенных канальцев имеет диплоидный набор хромосом. Эти клетки делятся митозом. Их число увеличивается. Образовавшиеся клетки называют сперматогониями. Они имеют округлую форму и крупное ядро.

2-й период – период роста. Сперматогонии перемещаются в зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Клетки увеличиваются в размерах и их называют сперматоцитами I порядка.

3-й период – созревание. В этом периоде происходит два мейотических деления. Каждый сперматоцит I порядка в результате первого мейотического деления образует два сперматоцита II порядка с гаплоидным набором хромосом. После второго мейотического деления из сперматоцитов II порядка образуются по две сперматиды, представляющие собой овальные клетки небольших размеров.

В 4-м периоде формирования сперматиды перемещаются ближе к просвету канальца. Из сперматид формируются сперматозоиды, имеющие определенное строение. Хвосты сперматозоидов направлены в просвет канальца. Таким образом, из одного сперматогония формируется четыре сперматозоида (рис. 63).

Овогенез

Процесс развития женских половых клеток (яйцеклеток), во время которого клетки яичника – овогонии – превращаются в яйцеклетки, называется овогенезом. В овогенезе выделяют 3 периода: размножение, рост и созревание.

1-й период – размножение – заканчивается до рождения. Клетки зачаткового эпителия делятся митозом, и образуются овогонии.

Во 2-ом периоде – роста – образуются овоциты 1-го порядка, которые до полового созревания остаются на стадии профазы первого мейотического деления. Овоциты I порядка на этой стадии могут оставаться очень долго (десятки лет). С наступлением половой зрелости каждый месяц один из овоцитов I порядка увеличивается, окружается фолликулярными клетками, обеспечивающими питание.

Наступает 3-й период – созревание. Овоцит I порядка заканчивает первое мейотическое деление, и образуется 1 овоцит II порядка и полярное (редукционное) тельце.

Второе мейотическое деление идет до стадии метафазы, но не продолжается дальше до тех пор, пока овоцит не соединится со сперматозоидом. Это происходит в яйцеводах.

Овоцит II порядка заканчивает второе деление мейоза, образует овотиду – крупную клетку и второе полярное тельце.

Таким образом, из 1 овогонии образуются 1 овотида и 3 полярных тельца. Редукционные тельца разрушаются. Период формирования отсутствует.

Вопросы для самоконтроля

1. Как называют процесс формирования женских половых клеток?

2. Где происходит овогенез?

3. Сколько периодов выделяют в овогенезе?

4. Каким делением сопровождается образование овогонии?

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s31509t2.html

3.1 Общая характеристика процесса оплодотворения и его биологическое значение

Начальным этапом в развитии нового организма, как правило, является оплодотворение. Под оплодотворением понимают совокупность процессов приводящих к слиянию мужской и женской половых клеток (сингамия). Оплодотворение завершается объединением ядер половых клеток (кариогамия). При оплодотворении образуется качественно новая клетка – зигота (одноклеточный организм).

Каково биологическое значение процесса оплодотворения?

Во-первых, при оплодотворении происходит восстановление диплоидного набора хромосом, характерного для данного вида животных.

Во – вторых, при оплодотворении происходит активация яйцеклетки. Как это надо понимать? До оплодотворения яйцеклетка в отношении обмена веществ находится в состоянии депрессии. Метаболические процессы протекают на низком уровне.

Кроме того, у большинства животных яйцеклетка не завершает своего развития.

Например, у млекопитающих развитие яйцеклетки останавливается на стадии метафазы второго деления созревания, у асцидий, некоторых моллюсков – на стадии метафазы первого деления созревания, у аскариды – до первого созревания.

Только у морского ежа яйцеклетка успевает полностью завершить оогенез. Вот такие яйцеклетки, содержащие в себе все, что необходимо для развития зародыша и находящиеся в покоящемся состоянии ожидают толчка извне, для того, чтобы выйти из анабитического состояния и стать на путь развития. Таким толчком и является оплодотворение.

В – третьих, объединение отцовских и материнских генов, приводит к созданию генетического многообразия организмов, что служит материалом для естественного отбора и эволюции вида.

Оплодотворению предшествует осеменение. Под осеменением понимают процесс выделения семенной жидкости во внешнюю среду, либо в половые пути самки. В связи с этим различают осеменение наружное и внутреннее.

У большинства животных, обитающих в воде (многие беспозвоночные, большинство рыб, бесхвостые амфибии) осеменение наружное. При наружном осеменении яйцеклетки и сперматозоиды выбрасываются в воду, где и происходит оплодотворение.

У всех животных, размножающихся на суше, а не в почве осеменение

Внутреннее. Такой способ характерен и некоторым животным, обитающим в воде, например акуловым рыбам. При внутреннем осеменении самец при помощи совокупительного органа вводит сперму непосредственно в половые пути самки, где и происходит оплодотворение.

Читайте также:  Терморегуляция при разных условиях среды - биология

Кроме наружного и внутреннего осеменения встречается наружно- внутреннее осеменение. Этот способ осеменения распространен среди членистоногих, обитающих в почве и аналогичных субстратах, а также среди некоторых позвоночных (тритонов, саламандр и др.).

У некоторых пиявок наблюдается кожное осеменение, при котором сперматозоиды прикрепляются к гиподерме тела и проникают в матку.

Источник: http://bio.bobrodobro.ru/9492

Генетическая сущность оплодотворения. Нарушения оплодотворения, нерегулярные типы оплодотворения

Оплодотворение представляет собой процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой, в результате чего возникает диплоидная зигота; каждая пара хромосом в ней представлена одной отцовской и другой материнской.

Сущность оплодотворения заключается в восстановлении диплоидного набора хромосом и в объединении наследственного материала обоих родителей, в результате чего потомство, соединяющее в себе полезные признаки отца и матери, более жизнеспособно.

Нарушение оплодотворения, его последствия.

Оплодотворение – одно из звеньев биологического существования вида. Этому предшествует длительная и сложная подготовка двух особей, во время которой они подвергаются разнообразной действия окружающей среды, что отрицательно повлиять на процесс оплодотворения.

Яйцеклетка и сперматозоид имеют ограниченную продолжительность жизни и еще меньшую продолжительность способности к оплодотворению. Так, у млекопитающих, и у человека частности, освобождена из яичника яйцеклетка сохраняет способность к оплодотворению в течение 24 ч. Нарушение этого временного срока неизбежно приведет к потере способности к оплодотворению.

Сперматозоиды мужчины в половых путях женщины остаются подвижными более 4 суток, но оплодотворяющей способность они теряют уже через 1 – 2 суток. С увеличением длительности во времени незащищенные клетки испытывают негативного влияния различных факторов.

Последние могут вызывать нарушения восходящего состояния генофонда гамет, что неизбежно приведет к незапрограммированным отклонениям развития зиготы с соответствующими последствиями для вида в целом.

Скорость движения сперматозоидов, в обычных условиях составляет 1,5-3 мм / мин. Разное отклонение от такого поступательного перемещение вызывает потерю способности к оплодотворению. К этому приводит также изменение рН среды влагалища, воспалительные явления и др.

В эякуляте мужчины в среднем содержится 350 млн сперматозоидов, способных к оплодотворению. Если количество сперматозоидов меньше 150 млн (или меньше 60 млн в 1 мл), то вероятность оплодотворения резко снижается.

Итак, чрезмерная концентрация сперматозоидов в эякуляте имеет исключительное значение в механизме оплодотворения.

Нарушение оплодотворения возникает при патологических изменениях морфологии сперматозоидов. На биологическую полноценность гамет существенно влияет срок пребывания их в половых путях женщины. Так, перезревания сперматозоидов и яйцеклеток в женском половом тракте при различных причинах обусловливает рост частоты хромосомных аберраций в абортированных плодах.

Нерегулярные типы полового размножения.

Классификация нерегулярных типов полового размножения. К нерегулярным типам полового размножения можно отнести партеногенетическое, гиногенетическое и андрогенетическое размножение животных и растений (рис. 27). Партеногенез — это развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки.

Явление естественного партеногенеза свойственно низшим ракообразным, коловраткам, перепончатокрылым (пчелам, осам) и др. Известен он также у птиц (индейки). Партеногенез можно стимулировать искусственно, вызывая активацию неоплодотворенных яиц путем воздействия различными агентами. Различают партеногенез соматический, или диплоидный, и генеративный, или гаплоидный.

При соматическом партеногенезе яйцеклетка не претерпевает редукционного деления или если и претерпевает, то два гаплоидных ядра, сливаясь вместе, восстанавливают диплоидный набор хромосом (автокариогамия) ; таким образом в клетках тканей зародыша сохраняется диплоидный набор хромосом. При генеративном партеногенезе зародыш развивается из гаплоидной яйцеклетки.

Например, у медоносной пчелы (Apis mellifera) трутни развиваются из неоплодотворенных гаплоидных яиц путем партеногенеза.

Партеногенез у растений очень часто называют апомиксисом. Поскольку апомиксис широко распространен в растительном мире и имеет большое значение при изучении наследования, рассмотрим его особенности. Наиболее распространенным типом апомиктического размножения является тип пар- теногенетического образования зародыша из яйцеклетки. При этом чаще встречается диплоидный апомиксис (без мейоза).

Наследственная информация и при образовании эндосперма, и при образовании зародыша получается только от Различные типы полового размножения: 1 — нормальное оплодотворение; 2 — партеногенез: 3 — гиногенез; 4 — андрогеиез. матери. У некоторых апомиктов для формирования полноценных семян необходима псевдогамия —- активация зародышевого мешка пыльцевой трубкой.

При этом один спермий из трубки, достигая зародышевого мешка, разрушается, а другой сливается с центральным ядром и участвует только в образовании ткани эндосперма (виды из родов Potentilla, Rubus и др.). Наследование здесь происходит несколько отлично от предыдущего случая. Зародыш наследует признаки только по материнской линии, а эндосперм — и материнские и отцовские. Гиногенез.

Очень сходно с партеногенезом гиногенетическое размножение. В отличие от партеногенеза при гиногенезе участвуют сперматозоиды как стимуляторы развития яйцеклетки (псевдогамия), но оплодотворения (кариогамии) в этом случае не происходит; развитие зародыша осуществляется исключительно за счет женского ядра (рис. 27, 3).

Гиногенез обнаружен у круглых червей, живородящей рыбки Molliensia formosa, у серебряного карася (Platypoecilus) и у некоторых растений—■ лютика (Ranunculus auricomus), мятлика (род Роа pratensis) и др.

Гиногенетическое развитие можно вызвать искусственно, если перед оплодотворением сперму или пыльцу облучить рентгеновыми лучами, обработать химическими веществами или подвергнуть действию высокой температуры. При этом разрушается ядро мужской гаметы и теряется способность к кариогамии, но сохраняется способность к активации яйца.

Явление гиногенетического размножения имеет большое значение для изучения наследственности, так как при этом потомство получает наследственную информацию только от матери.

Таким образом, при бесполом размножении, партеногенезе и гиногенезе потомство должно быть сходно только с материнским организмом. Андрогенез. Прямой противоположностью гиногенеза является андрогенез.

При андрогенезе развитие яйца осуществляется только за счет мужских ядер и материнской цитоплазмы (рис. 27, 4). Андрогенез может иметь место в тех случаях, когда материнское ядро почему-либо погибает до момента оплодотворения.

Если в яйцеклетку попадает один сперматозоид, то развивающийся зародыш с гаплоидным набором хромосом оказывается нежизнеспособным или маложизнеспособным. Жизнеспособность андрогенных зигот нормализуется, если восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Как было уже показано, в тех случаях, когда происходит полиспермия у животных и в яйцеклетку одновременно проникает несколько сперматозоидов, возможно слияние двух отцовских пронуклеусов и образование диплоидного ядра.

Развитие андрогенных особей до взрослого состояния наблюдалось лишь у тутового шелкопряда (Bombyx mori) и паразитической осы (Habrobracon juglandis). Андрогенетическое размножение, как исключение, обнаружено и у некоторых растений (табак, кукуруза и др.).

Источник: https://studopedya.ru/1-95792.html

В чем биологическое значение оплодотворения у растений: особенности и описание

Образование 10 августа 2017

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

Что такое оплодотворение

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

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

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

Каково биологическое значение оплодотворения

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

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

Биологическое значение оплодотворения заключается в том, что две половые клетки от разных организмов сливаются и образуют зиготу, которая несет генетические признаки обоих родителей. Это объясняет непохожесть родственников друг на друга.

И это хорошо, потому что изменение генофонда любой популяции – это эволюционный приспособительный механизм. Потомки, поколение за поколением, становятся лучше по сравнению с их родителями.

В условиях постепенной смены окружающей среды (изменения климата, появление новых внешних факторов) приспособительные навыки всегда уместны.

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

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

Видео по теме

Размножение цветковых растений

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

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

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

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

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

Биологическое значение двойного оплодотворения у растений

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

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

Читайте также:  Анатомия и физиология человека - биология

Типы семян

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

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

Выводы

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

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

Источник: fb.ruОбразование
В чем биологическое значение естественного отбора? Примеры у животных и растений

Естественный отбор является одним из основных процессов эволюции живых организмов. В чем биологическое значение естественного отбора? Какими механизмами для его осуществления владеет природа?Возникновение теор…

Новости и общество
Биологические ресурсы Баренцева моря: характеристика, особенности и описание

Баренцево море расположено в прибрежной части Северного Ледовитого океана и омывает Норвегию и Россию. Свое название оно получило в 1853 году от Виллема Баренца, который был голландским мореплавателем. Изучение этого …

Образование
В чем отличие оплодотворения от опыления: особенности и характерные черты процессов

Опыление и оплодотворение являются важнейшими процессами, которые обеспечивают генеративное размножение семенных растений. В чем отличие оплодотворения от опыления, кратко будет рассмотрено в нашей статье. Их роль в п…

Духовное развитие
В чем заключается значение имени Инга

Инга – имя древнескандинавское. В переводе на русский язык обозначает «зимняя». Обладательницы этого имени – женщины загадочные и непростые. Они всегда имеют свое мнение по всем вопросам и непременно…

Духовное развитие
В чем заключается значение имени Альбина

Наверняка многим интересно значение имени Альбина. На латинском языке оно означает «белая» и «чистая». Если углубиться в историю, то в римской империи женские имена представляли собой формы род…

Духовное развитие
В чем заключается значение имени Давид?

Имя Давид означает “святой”, “праведный”, “царь”, “псалмопевец”. История и происхождение имени Давид уходит своими корнями в древние времена. Согласно священному писанию, мальчик-пастух Давид стал царем Израиля. Согла…

Закон
ОРД. Что такое и в чем ее значение?

Для расследования преступления большое значение имеет ОРД. Что такое важное представляет собой этот вид деятельности? Ответить на данный вопрос довольно просто, если рассмотреть все составляющие ее элементы по отдельн…

Компьютеры
Анимация для презентации: в чем ее значение и как ее использовать?

Современный мир — кладезь информации и визуального ее представления. Об этом вам может сказать практически любой работник рекламной сферы. Куда проще покорить сердце потребителя, если представить все сведения о …

Новости и общество
Чем отличается доход от прибыли? В чем отличие дохода от прибыли, их особенности

Мало кто из обычных людей сможет ответить на вопрос о том, чем отличается доход от прибыли. Оба понятия означают приход денежных средств и возможность их инвестирования в дальнейшем. А как соотносятся эти показатели с…

Образование
Кому свойственно оплодотворение внутреннее? В чем преимущество внутреннего оплодотворения?

Кому свойственно внутреннее оплодотворение, в чем суть этого процесса, и каково его биологическое значение? На эти и многие другие вопросы вы сможете ответить, когда познакомитесь с нашей статьей.Что такое пол…

Источник: http://monateka.com/article/242778/

Биологическое значение оплодотворения

Оплодотворение и его значение - биология

• Восстановление диплоидного набора хромосом;

• Зигота содержит новую комбинацию хромосом и генетического материала, отличного от родительского;

• Определение пола (в зависимости от оплодотворения сперматозоидом, несущего Х- или Y-хромосому);

• Проникновение сперматозоида – сигнал для завершения 2-го мейотического деления овоцита;

• Оплодотворение инициирует ряд быстрых митотических делений, называемых делениями дробления.

ТИПЫ ЯЙЦЕКЛЕТОК

Размеры и строение яйцеклеток различных представителей животного мира обусловлены количеством накопленных в цитоплазме питательных веществ, необходимых для формирования и роста зародыша.

Эти питательные вещества содержатся в виде желточных включений (комплекса белков, липидов и углеводов). Количество желтка в цитоплазме яйцеклетки различно в зависимости от условий развития.

Поскольку желток тормозит или даже препятствует делению цитоплазмы, количество и распределение желтка определяет тип делений дробления и образования бластулы.

Таким образом, классификации яйцеклетокосновывается на количестве и характере распределения желточных включений в цитоплазме яйцеклетки.

У различных животных в зависимости от количества питательных веществ в цитоплазме яйцеклетки могут быть (рис.7):

алецитальными – практически не содержат желтка;

олиголецитальными –с малым количеством желтка;

полилецитальными – с большим количеством желтка.

В олиголецитальных яйцеклетках небольшое количество желтка равномерно распределено в цитоплазме; такие яйцеклетки называются изолецитальными.

Полилецитальные яйцеклетки содержат асимметричное скопление желтка у одного из полюсов яйцеклетки, называемого вегетативным, ядро располагается ближе к противоположному анимальному полюсу.

Эта полярность в распределении желтка может быть более умеренной – в мезолецитальных яйцеклетках (у амфибий) или резко выраженной – в телолецитальных яйцеклетках (у рептилий, птиц).

В центролецитальных яйцеклетках желток равномерно распределён по всей цитоплазме, за исключением её периферического слоя (у многих членистоногих).

Рис.7. Типы яйцеклеток

У примитивных хордовых типа ланцетника, которые ведут водный способ существования и имеют стадию личинки – яйцеклетка первично изолецитального типа.

У некоторых рыб и амфибий, с развитием через личиночную стадию, яйцеклетки имеют умеренный запас питательных веществ – это мезолецитальные яйцеклетки.

У рептилий и птиц, развитие которых происходит на суше и для развития требуется большой запас питательных веществ, яйцеклетки крупные, богатые желтком,резко телолецитальные яйцеклетки.

В филогенезе предки высших млекопитающих также имели телолецитальные яйцеклетки, но в связи с переходом на внутриутробное развитие плода, к которому все необходимые вещества поступают из крови матери через плаценту, количество желтка было редуцировано, и яйцеклетка высших млекопитающих, включая яйцеклетку человека, относится к вторично изолецитальному типу.

ДРОБЛЕНИЕ

Дробление– стадия развития зародыша, которая следует за оплодотворением и включает в себя ряд последовательных митотических делений без последующего роста дочерних клеток, называемых делениями дробления.

За время короткой интерфазы происходит в основном только удвоение ДНК. РНК и белки практически не синтезируются (G1 фаза клеточного цикла отсутствует).

Клетки, образующиеся при делениях дробления, называются бластомерами.

Дробление происходит до тех пор, пока бластомеры не достигнут размеров, обычных для соматических клеток данного организма. В результате дробления возникает многоклеточный зародыш – бластула.

У разных видов животных процессы дробления характеризуются рядом видовых особенностей, обусловленных строением яйцеклетки: характер дробления определяется количеством желтка и разным распределением его в цитоплазме яйцеклетки.

Дробление может быть:

полным (голобластическим), когда весь объём ооцита делится на бластомеры;

неполным (меробластическом, частичным), когда делится только часть ооцита, его анимальный полюс, относительно свободный от желтка (характерно для резко телолецитальной яйцеклетки)

Кроме того, дробление может быть:

равномерным – если все бластомеры, образующиеся при дроблении одинаковы;

неравномерным – если бластомеры, образующиеся при дроблении имеют неравные размеры.

Дата добавления: 2017-01-08; просмотров: 1411;

Источник: https://poznayka.org/s80141t1.html

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

Оплодотворение у животных и растений

Половое размножение организмов связано с их морфологической и физиологической половой дифференциацией (половой диморфизм) и половым процессом.

Половой процесс характеризуется системой приспособительных механизмов:

  1. образованием мужских и женских гамет,
  2. их слиянием в процессе оплодотворения (сингамия),
  3. объединением ядер (кариогамия),
  4. синаупсисогомологивдных хромосом в мейозе и перекомбинацией наследственных факторов.
Читайте также:  Отдел моховидные, или мхи. сфагновые мхи - биология

Цикл полового размножения охватывает период от момента формирования половых клеток до их нового воспроизведения в следующем поколении.

Оплодотворением принято называть побуждение яйца к развитию в результате кариогамии. Оплодотворение представляет собой процесс необратимый — оплодотворенное однажды яйцо не может быть оплодотворено вновь. Сингамия и кариогамия составляют сущность процесса оплодотворения.

Однако у некоторых видов воспроизведение нового поколения осуществляется на основе только женской гаметы — яйцеклетки без оплодотворения (девственное размножение). В этом случае половое размножение также заканчивается созреванием гамет.

Оба эти способа размножения могут чередоваться у одного и того же вида.

В процессе оплодотворения осуществляются следующие важные генетические явления, необходимые для существования вида:

  • восстановление диплоидного набора хромосом, а в пределах диплоидного набора — парности гомологичных (материнских и отцовских) хромосом, разошедшихся в мейозе в процессе образования половых клеток у родительских организмов;
  • обеспечение материальной непрерывности между следующими друг за другом поколениями;
  • объединение в одном индивидууме наследственных свойств материнского и отцовского организмов.

Для обеспечения оплодотворения необходимо одновременное созревание гамет материнского и отцовского организма.

У перекрестноопыляющихся растений созревание мужских и женских половых клеток может не совпадать во времени, и это несоответствие служит приспособительным механизмом, препятствующим самоопылению.

Возможно, что несоответствие во времени созревания половых клеток у разных полов одного вида является одним из путей возникновения перекрестного опыления.

Оплодотворение у животных

Процесс оплодотворения у животных можно разделить на несколько фаз.

Первая фаза начинается с того, что сперматозоид либо прикрепляется к любой точке поверхности яйца, либо проникает в нее через микропиле. Момент соприкосновения головки сперматозоида с яйцом является начальным в цепи химических реакций.

Эту фазу называют фазой активации яйца. В норме активацию яйца вызывают сперматозоиды своего вида. В некоторых случаях (у червя Rhabdites monohystera) сперматозоиды могут активировать яйцо, но при этом мужское ядро не сливается с материнским.

Такое явление называют псевдогамным оплодотворением.

Вторая фаза процесса оплодотворения начинается после проникновения в яйцо, одного, а у некоторых животных и нескольких сперматозоидов. Проникший сперматозоид «готовится» к слиянию с женским ядром и последующему митозу: ядро сперматозоида постепенно набухает и приобретает вид интерфазного ядра. Такое ядро называют семенным, или мужским, пронуклеусом.

К моменту соприкосновения сперматозоида с яйцом и проникновения его внутрь ядро яйцеклетки у разных животных может находиться на разных стадиях деления созревания. Ядро яйцеклетки, готовое к слиянию с ядром сперматозоида, называют женским пронуклеусом. Собственно оплодотворение, т. е. слияние отцовского и материнского пронуклеусов, возможно лишь после окончания мейоза.

Проникновение сперматозоида может происходить на стадиях:

  1. ооцита I с покоящимся ядром
  2. ооцита I в стадии метафазы I
  3. ооцита II в стадиях мета — или анафазы II
  4. зрелой яйцеклетки

У иглокожих и кишечнополостных сперматозоид может проникать в яйцеклетку после завершения мейоза. Такое оплодотворение называют оплодотворением типа морского ежа. После проникновения сперматозоида в яйцо его ядро вскоре соединяется с женским ядром; ядро зиготы приступает к первому делению — дроблению яйца.

У бесчерепных (ланцетник) и всех позвоночных проникновение сперматозоида в яйцеклетку происходит, как правило, во время метафазы II.

У асцидий, двустворчатых моллюсков и ряда других животных сперматозоид проникает в яйцеклетку на стадии метафазы I, а у губок, аскарид и некоторых других животных — на стадии ооцит I, т. е. до наступления мейоза.

Этот тип оплодотворения называют типом аскариды. Проникший в цитоплазму яйца сперматозоид «ожидает» в стадии покоя окончания второго мейотического деления яйца.

В акте оплодотворения два гаплоидных пронуклеуса сливаются в одно ядро. Кариогамия дает начало новому качественному процессу — развитию зиготы. Этот момент является кульминационным пунктом процесса полового размножения. В результате кариогамии, гомологичные хромосомы, разошедшиеся в мейозе предыдущего поколения, вновь воссоединяются в одном ядре зиготы.

Для понимания ряда важных генетических явлений необходимо знать, какие элементы сперматозоида проникают в яйцеклетку. Раньше считалось, что цитоплазма сперматозоида и ее органоиды не попадают в яйцеклетку.

В настоящее время все больше накапливается фактов в пользу того, что в цитоплазму яйцеклетки у млекопитающих проникает не только головка (ядро) сперматозоида, но и его шейка и даже хвостовая часть.

Если это подтвердится, то взгляды на роль цитоплазмы мужского организма в передаче его свойств потомству должны быть пересмотрены. Впрочем, генетических данных на этот счет пока нет; известны лишь факты передачи вирусных заболеваний.

Вместе с ядром сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки проникает центриоль, которая через некоторое время образует центросферу, дающую начало веретену дробления.

Приведенное общее описание оплодотворения у животных в деталях может варьировать у разных видов. Вследствие этих изменений процесс оплодотворения у каждого вида может протекать специфично, препятствуя межвидовому скрещиванию.

Оплодотворение у растений

У растений так же, как и у животных, сущность оплодотворения сводится к слиянию двух гаплоидных ядер.

Оплодотворение у растений в принципе сходно с таковым у животных, однако существование у растений гаметофита привело к появлению у них и некоторых особенностей.

Цитологический механизм этого процесса у голосеменных был создан русским ботаником Н. Н. Горожанкиным в 1880 г., а у покрытосеменных — Е. Страсбургером в 1884 г. Е. Страсбургер охарактеризовал оплодотворение у покрытосеменных следующим образом:

  1. процесс оплодотворения включает в себя слияние ядра мужской и женской гамет,
  2. цитоплазма гамет не имеет отношения к оплодотворению,
  3. ядро спермия и ядро яйцеклетки суть настоящие ядра.

Слияние спермия с ядром яйцеклетки и является собственно актом оплодотворения, в результате которого образуется зигота с диплоидным набором хромосом.

Выше было сказано, что микрогаметогенез завершается образованием двух спермиев, которые возникают или в пыльцевом зерне, или в пыльцевой трубке при прорастании пыльцевого зерна.

Время начала прорастания зерен после попадания их на рыльце у разных растений варьирует в зависимости, от внешних условий и состояния рыльца и пестика.

Так, например, у свеклы прорастание пыльцевых зерен начинается через 2 ч, у кок-сагыза — через 5 мин, а у кукурузы, сорго и других растений происходит почти немедленно.

Первым признаком прорастания пыльцевого зерна является увеличение его объема. Обычно из одного пыльцевого зерна образуется одна трубка, но у некоторых растений (мальвовые, тыквенные) из одного зерна образуется несколько трубок, однако полного развития достигает лишь одна из них.

Характер роста пыльцевых трубок определяется наследственными свойствами растений. К.

Корренсом у MeiaridrTum (дрёма) было обнаружено, что при одновременном прорастании на рыльце нескольких пыльцевых зерен скорость роста пыльцевых трубок нередко зависит от их числа: чем больше их, тем медленнее они прорастают, при этом наблюдается конкуренция.

Пыльцевая трубка, дорастая до микропиле, приходит в соприкосновение с той частью зародышевого мешка, где находится яйцевой аппарат — яйцеклетка и синергиды. Впрочем, у некоторых растений пыльцевая трубка подходит к зародышевому мешку через халазальную часть семяпочки.

Передвигающиеся по пыльцевой трубке по мере ее роста два генеративных ядра — спермия после разрыва трубки вместе с ее содержимым попадают внутрь зародышевого мешка. Спермин могут быть округлой, штопорообразной формы, иногда разрыхленные, с видимыми хромосомными нитями и др.

Ядра их в этот момент, как правило, находятся в стадии телофазы. Из двух проникших в зародышевый мешок спермиев один спермий внедряется яйцеклетку и сливается с гаплоидным ядром последней.

Слияние ядра спермия с ядром яйцеклетки является центральным моментом оплодотворения у растений.

Схема двойного оплодотворения у растений

У растений так же, как и у животных, готовность к слиянию мужского и женского ядер может быть различной. Условно можно считать, что у растений имеются два типа оплодотворения: тип сложноцветных, аналогичный типу морского ежа у животных, и тип лилейных, аналогичный типу аскариды.

В первом случае (тип сложноцветных) ядро спермия проникает в зрелую яйцеклетку в состоянии незавершенной телофазы, растворяет оболочку ядра яйцеклетки и переходит в интерфазное состояние. Во втором случае (тип лилейных) спермий проникает в яйцеклетку, находясь на стадии поздней телофазы.

Ядро спермия не проникает в ядро яйцеклетки, а остается лежать рядом с ним. Каждое ядро в дальнейшем начинает подготавливаться к делению обособленно, и объединение их хромосом происходит только на стадии метафазы первого митотического деления зиготы.

В оплодотворенной яйцеклетке — в зиготе восстанавливается диплоидное число хромосом. Из зиготы развивается зародыш семени.

После оплодотворения у покрытосеменных растений развивается дополнительный эмбриональный орган — эндосперм, который представляет собой питательное депо зародыша. Начало развития эндосперма вторым оплодотворением.

Второй спермий пыльцевой трубки, попадая в зародышевый мешок» сливается с диплоидным ядром центральной клетки зародышевого мешка.

При этом образуется набор хромосом: два одинаковых набора хромосом материнского организма и один набор отцовского.

Слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — с ядром центральной клетки называют двойным оплодотворением. Честь этого открытия, сделанного в 1898 г., принадлежит нашему соотечественнику С. Г. Навашину. Триплоидная природа ядер эндосперма впервые была установлена у скерды (Crepis) М. С. Навашиным в 1915 г.

Образование ткани, питающей зародыш, является особенностью растений. У животных эта функция возложена на запасные питательные вещества яйцеклетки и материнский организм, питающий зародыш через плаценту.

Одна из особенностей оплодотворения у растений, вытекающая из наличия у них двойного оплодотворения, представляет собой явление, называемое ксениями. Этот термин был предложен в 1881 г. В. Фоке. Смысл этого явления заключается в прямом влиянии пыльцы на признаки и свойства эндосперма.

Например, имеются сорта кукурузы с желтым эндоспермом (желтые семена) и с белым эндоспермом (белые семена). Если женские цветки белозерного сорта опылить пыльцой желтозерного сорта, то, несмотря на то, что эндосперм развивается на растении белозерного сорта, окраска его будет желтой или бледно-желтой.

Следовательно, ядро спермия способно изменить окраску эндосперма, ибо эта ткань так же как и ткань зародыша, гибридного происхождения.

Таков в самых общих чертах процесс оплодотворения у животных и растений. Однако он подвержен приспособительным изменениям в зависимости от особенностей строения половых клеток и биологии размножения, свойственных каждому виду животных и растений.

Источник: http://www.activestudy.info/oplodotvorenie-u-zhivotnyx-i-rastenij/

Ссылка на основную публикацию