У зв'язку з цим розрізняють зовнішнє та внутрішнє запліднення.

При зовнішньому заплідненні сперматозоїди та яйцеклітини виводяться у воду (тобто у зовнішнє середовище), де і відбувається їх злиття.

Значна частина гамет гине від несприятливих умов середовища, тому у тварин із зовнішнім типом запліднення (кісткових риб, амфібій, багатьох водних безхребетних) виробляється велика кількість статевих клітин.

Наприклад, тріска. викидає близько 10 млн ікринок, а риба-місяць - До 300 млн.

Внутрішнє запліднення відбувається в материнському організмі, для цього сперматозоїди вводяться у статеві шляхи самки. Імовірність зустрічі чоловічих і жіночих гамет набагато вища, ніж при зовнішньому заплідненні, тому у самок формується менша кількість яйцеклітин.

Внутрішнє запліднення характерне насамперед для мешканців суші – багатьох безхребетних. (.круглих черв'яків, павуків і комах) та всіх наземних хребетних (Рептилій, птахів, ссавців).

Цей тип запліднення спостерігається і в деяких водних тварин, наприклад, хрящових риб і головоногих молюсків.

Процес запліднення складається з кількох етапів: проникнення сперматозоїда в яйцеклітину, злиття гаплоїдних ядер обох гамет з утворенням диплоїдної зиготи та її активації до подальшого розвитку.

Проникнення сперматозоїда викликає у яйцеклітини відшарування оболонки запліднення, що перешкоджає проникненню інших сперматозоїдів. У цитоплазмі яйцеклітини ядро ​​сперматозоїда збільшується і досягає розмірів ядра яйцеклітини.

Потім ядра зближуються і зливаються, у результаті утворюється зигота. У ядрі зиготи всі хромосоми знову стають парними: у кожній парі гомологічних хромосом одна батьківська, інша — материнська.

Отже, диплоїдний набір хромосом, характерний для соматичних клітин більшості живих організмів, відновлюється саме за запліднення.

Особливості запліднення рослин. Розглянемо процес запліднення з прикладу квіткових (покритонасінних) рослин.

Вони запліднення передує запилення — перенесення пилкових зерен з тичинок на рильце маточка. Пилкове зерно, що потрапило на приймочку маточка, незабаром починає проростати, утворюючи пилкову трубку (рис. 82).

Пилкова трубка пронизує м'якоть стовпчика і зав'язі, досягаючи сім'язачатки (насінини).

Усередині кожного сім'язачатка міститься зародковий мішок, що містить сім клітин - гаплоїдну яйцеклітину, диплоїдну центральну клітину, а також п'ять допоміжних гаплоїдних клітин. При вході в зародковий мішок кінець пилкової трубки лопається, і з неї виливається внутрішній вміст із двома чоловічими гаметами - спермнями.

Один із сперміїв зливається з яйцеклітиною, утворюючи зиготу, а інший - із центральною клітиною зародкового мішка. Обидва злиття відбуваються майже одночасно.

З зиготи розвивається зародок насіння, що має диплоїдний (2д) набір хромосом, а з заплідненої центральної клітини - тканина, яка називається ендоспермом і має триплоїдний (3д) набір хромосом.

В ендоспермі відкладаються поживні речовини, необхідні зародку.

Після запліднення кожен із сім'язачатків перетворюється на насіння, а в результаті розростання зав'язі формується плід.

Таким чином, у квіткових (покритонасінних) рослин відбувається подвійне запліднення. Цей процес було відкрито російським ученим З. Р. Наваши-ним в 1898 р.Через війну подвійного запліднення відбувається формування як зародка, а й живильної тканини (ендосперму), що прискорює весь процес розвитку насіння.

Партеногенез є особливою формою статевого розмноження, при якому зародок розвивається з незаплідненої яйцеклітини. Ця форма розмноження характерна головним чином для видів, що мають короткий життєвий цикл.

Партеногенез може бути гаплоїдним та диплоїдним. При гаплоїдному партеногенезі новий організм розвивається з гаплоїдної. д) яйцеклітини.

Наприклад, у бджіл, паразитичних ос, мурах в результаті партеногенезу з'являються гаплоїдні самці, тоді як із запліднених яєць - диплоїдні самки, що призводить до виникнення різних каст організмів.

Такий механізм розмноження у громадських комах дозволяє регулювати чисельність нащадків чоловічої та жіночої статі.

У попелиць, дафній, деяких ящірок спостерігається д і п л о і д і й партеногенез, при якому самки формують «нестандартні» диплоїдні (2д) яйцеклітини. З таких яйцеклітин без запліднення розвивається диплоїдне потомство. Це допомагає підтримувати чисельність популяції за умов, коли зустріч особин різної статі утруднена.

У сприятливих умовах дафній не відбувається мейоз, а формуються диплоїдні яйцеклітини, які розвиваються без запліднення і дають початок самкам. У скельних ящірок перед мейозом відбувається подвоєння числа хромосом у клітинах статевих залоз.

Далі тетраплоїдні (4/?) клітини проходять мейоз, і в результаті утворюються диплоїдні яйцеклітини, які без запліднення дають початок новому поколінню, що складається тільки із самок.Встановлено існування природного партеногенезу деяких видів птахів.

Наприклад, в однієї з порід індичок багато яєць розвиваються партеногенетично, причому з них з'являються тільки самці.

Порівняння особливостей безстатевого та статевого розмноження. Порівняльна характеристика безстатевого та статевого розмноження наведена у таблиці 6.

Таблиця 6. Особливості безстатевого та статевого розмноження

1. Що таке запліднення? Яке його біологічне значення? Які етапи включає процес запліднення?

2. Для яких тварин характерне зовнішнє запліднення? Внутрішнє? У чому полягає перевага внутрішнього запліднення перед зовнішнім?

3. Як відбувається запліднення у квіткових рослин? Чому воно називається подвійним?

4. Чим диплоїдний партеногенез відрізняється від гаплоїдного?

5.У чому полягають переваги та недоліки партеногенезу перед звичайними формами статевого розмноження?

6. Назвіть відмінні риси, а також переваги та недоліки безстатевого та статевого розмноження.

7. Попелиці виробляють за літо кілька партеногенетичних поколінь, що складаються лише з безкрилих самок. При перенаселенні чи інших несприятливих обставинах самки починають відкладати яйця, з яких розвиваються крилаті особини обох статей. Яке це має біологічне значення?

Біологія: навч. для 10-го кл. установ заг. середовищ, освіти з русявий. яз. навч. /Н. Д. Лісов [та ін]; за ред. н. Д. Лісова. - 3-тє вид., Перероб. - Мінськ: Народна освіта, 2014. - 270 с.: іл.

Запліднення

Запліднення — процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин (гамет), у результаті якого утворюється запліднена яйцеклітина (зигота), тобто. із двох гаплоїдних гамет утворюється одна диплоїдна клітина (зигота).

Розрізняють такі види запліднення:

1. зовнішнє, коли статеві клітини зливаються поза організмом;
2. внутрішнє, коли статеві клітини зливаються всередині статевих шляхів особини;
3. перехресне, коли поєднуються статеві клітини різних особин;
4. самозапліднення - при злитті гамет, що продукуються одним і тим самим організмом;
5. моноспермію;
6. поліспермію.

Моноспермія або поліспермія – все залежить від кількості сперматозоїдів, що запліднюють одну яйцеклітину.

Для більшості видів тварин, що мешкають або розмножуються у воді, властиве зовнішнє перехресне запліднення, яке здійснюється на кшталт моноспермії.

Переважна більшість наземних тварин та деякі водні види мають внутрішнє перехресне запліднення, причому для частини птахів та рептилій характерна поліспермія.

Самозапліднення зустрічається серед гермафродітів, та й то у виняткових випадках.

У людини процес запліднення відбувається в матковій трубі, куди після овуляції потрапляє ооцит II порядку і можуть бути численні сперматозоїди.

При контакті з яйцеклітиною акросома сперматозоїда виділяє ферменти, що руйнують оболонки яйцеклітини та забезпечують проникнення сперматозоїду всередину.

Після проникнення сперматозоїда яйцеклітина формує на поверхні товсту непроникну оболонку запліднення, що перешкоджає поліспермії.

Проникнення сперматозоїда стимулює ооцит II порядку до подальшого поділу. Він здійснює анафазу і телофазу II мейотичного поділу і стає зрілим яйцем.

У квіткових рослин, крім злиття гаплоїдних гамет - одного зі сперміїв з яйцеклітиною та утворення диплоїдної зиготи, з якої розвивається зародок насіння, відбувається злиття другого спермію з диплоїдною вторинною клітиною та формування триплоїдних клітин, з яких утворюється ендосперм. подвійним заплідненням.

Для деяких груп організмів характерні типи статевого розмноження (без запліднення), одна з яких називається партеногенез - Розвиток організму з незаплідненої яйцеклітини.Характерний для багатьох громадських комах (мурах, бджіл, термітів), а також для коловороток, дафній і навіть деяких рептилій. Зустрічається і у рослин (кульбаба).

Гаметогенез. Будова статевих клітин та запліднення Біологія

Гаметогенез. Будова статевих клітин та запліднення

Це процес утворення та формування статевих клітин. Розрізняють процес формування яйцеклітин оогенез та процес формування сперматозоїдів – сперматогенез.

У ссавців початкові статеві клітини виділяються серед соматичних дуже рано на ембріональній стадії розвитку та мають диплоїдний набір хромосом. Вони мігрують до місця закладання статевої залози. У яєчниках розвиваються жіночі статеві клітини, у насінниках – чоловічі. Вони проходять ряд послідовних стадій: розмноження, дозрівання та формування.

Стадія розмноження

Шляхом мітозу діляться первинні статеві клітини, які потрапили до статевих залоз. Утворюється велика кількість оогоній у яєчниках та сперматогоній у насінниках. Мають диплоїдний набір хромосом.

Оогонії перестають ділитися ще ембріональному періоді самки. Потім більшість із них дегенерує.

Сперматогонії розташовані в насіннєвому канальці під сполучнотканинною оболонкою.

Стадія зростання

Клітини припиняють поділ та ростуть. Вони називаються ооцитами та сперматоцитами першого порядку. Клітини у цей період накопичують велику кількість речовин, збільшують кількість цитоплазми, розміри ядра.

Сперматоцити І порядку розташовані ближче до просвіту сім'яника.

Стадія дозрівання

У цій стадії відбуваються два послідовні поділи мейозу. Диплоїдні клітини стають гаплоїдними.

Після першого поділу мейозу виходять один ооцит та одне полярне тільце (полоцит) До ооциту другого порядку відходить майже вся цитоплазма.

Після другого поділу з полярного тільця утворюються оотиди, які майже не мають цитоплазми і швидко гинуть.

Яйцеклітина має майже всю цитоплазму.

Після першого поділу мейозу утворюються сперматоцити другого порядку. Всі клітини мають рівномірно розподілену між ними цитоплазму.

Стадія формування

На цій стадії в яйцеклітині відбувається формування частини зовнішніх оболонок та дозрівання.

У сперматогенезі відбувається перетворення сперматид на сперматозоїди. сперміогенезом.При цьому ядро ​​ущільнюється, хромосоми конденсуються, стають інертними.

Апарат Гольджі притискається до ядра, ущільнюється і перетворюється на вакуоль. Ця вакуоль містить ферменти, здатні розчиняти оболонку яйцеклітин, міжклітинну речовину, і називається акросомою.

З другої центріолі починає рости джгутик.

Розташовані зрілі сперматозоїди у просвіті насіннєвих канальців.

Оогенез та сперматогенез у квіткових рослин

Оогенез відбувається у процесі формування насіннєвого зачатку, для формування зародкового мішка.

Сперматогенез відбувається у пилковому зерні.

Будова статевих клітин

Будова статевих клітин

Статеві клітини переносять генетичну інформацію від батьківських організмів нащадкам. Гамети мають гаплоїдний набір хромосом. Їх характерний низький рівень процесів обміну речовин проти соматичними клітинами.

Яйцеклітини тварин

Мають великі розміри в порівнянні з чоловічими гаметами, певний запас речовин жовток. Жовток має у складі білки, жири, вуглеводи, мінеральні речовини.

За кількістю жовтка розрізняють: багатожовтні яйцеклітини (у членистоногих, більшості риб, плазунів, птахів), із середньою кількістю жовтка (у амфібій, осетрових риб), маложовтні (у більшості черв'яків, молюсків, голкошкірих), практично безжовткових ссавців).

Від кількості запасних поживних речовин у цитоплазмі залежить розміри яйцеклітини. Розміри яйцеклітини плацентарних ссавців від 50 до 180 мкм, людини – 90 мкм, страусів (без оболонок) – 80 мм, з оболонками – понад 150 мм.

У процесі формування жовтка визначається полярність.

Полюс, де відкладається жовток, називається вегетативним, а протилежний, зі зміщеним ядром – анімальним.

Можуть бути покриті різноманітними оболонками. Первинні оболонки мають яйцеклітини всіх тварин. У ссавців утворені виростами фолікулярних клітин та яйцеклітини.

Побічні оболонки є лише в деяких тварин (у комах) і формуються в яєчнику. Мають мікрополе (вхід для сперматозоїда). У деяких тварин після запліднення утворюються залозами яйцеводи третинні оболонки.

У птахів це шкаралупна, підшкаралупна оболонки та білок.

Сперматозоїди тварин

Розміри – від 10 до 800 мкм завдовжки, іноді більше. Мають джгутики, за допомогою яких пересуваються. Будова їх подібна до будови джгутиків клітин еукаріотів.

Сперматозоїди ссавців складаються з короткої головки, шийки, короткого проміжного відділу та джгутика. У головці міститься ядро.

На передньому кінці розташована акросома, яка формується з комплексу Гольджі. Вона забезпечує проникнення сперматозоїда в яйцеклітину, активацію її (перехід до стану розвитку).

У проміжному відділі знаходяться центріолі, оточені мітохондріями, які постачають енергію джгутику.

Джгутики характерні для сперматозоїдів хордових тварин, зелених і бурих водоростей, папоротей, хвощів, плаунів, мохів і т. п. Не мають джгутиків чоловічі статеві клітини покритонасінних, більшість голонасінних, червоних водоростей, грибів та деяких тварин.

Запліднення

Це процес злиття чоловічої та жіночої гамет з утворенням зиготи. Сперматозоїди атакують яйцеклітину, при контакті з акросомою викликають її активацію, тобто виводять із стану спокою. Властивості оболонки яйцеклітини змінюються. Вглиб її проникає один сперматозоїд. Він відкидає джгутик.

Оболонки стають непроникними для інших сперматозоїдів. Іноді проникає кілька сперматозоїдів, але з ядром яйцеклітини зливається лише ядро ​​одного з них. Інші сперматозоїди гинуть. Іноді ядра обох статевих клітин тривалий час не зливаються (у грибів, деяких круглих черв'яків).

Зливаються вони перед дробленням.

У тварин розрізняють зовнішнє та внутрішнє запліднення.

Зовнішнє запліднення

Зовнішнє запліднення характерно переважно для мешканців водойм.Це запліднення, яке відбувається поза статевою системою самки.

Зустрічається у багатощетинкових черв'яків, голкошкірих, деяких ракоподібних, двостулкових молюсків, ланцетників, кісткових риб, земноводних.

Характерно іноді деяких наземних тварин – дощових черв'яків, деяких павукоподібних та інших.

Внутрішнє запліднення

Внутрішнє запліднення відбувається у статевих шляхах самки. Характерно переважно для тварин, мешканців суші: плоских хробаків, круглих хробаків, багатоніжок, комах, молюсків, плазунів, птахів, ссавців. Іноді зустрічається у жителів водойм – деяких ракоподібних, хрящових риб тощо.

Необхідною умовою для запліднення водоростей та вищих спорових рослин є волога, вода. У ній пересуваються сперматозоїди.

Не залежить від вологи запліднення у насіннєвих рослин (голосонасінних та покритонасінних). Запліднення передує запилення. Для покритонасінних рослин характерне подвійне запліднення.

Запліднення дозволяє збільшити спадкову мінливість (комбінативна мінливість), оскільки зливаються половинні набори хромосом чоловічої та жіночої гамет. Утворення ендосперму з потрійним набором хромосом спричиняє інтенсифікацію процесів біосинтезу, синтезу білків, що дозволяє значно покращити запасання поживних речовин у насінні.

Розмноження та індивідуальний розвиток організмів

Особливості зовнішнього та внутрішнього запліднення у тварин

При статевому розмноженні два батьки передають гени своєму потомству, що призводить до поєднання успадкованих рис. Ці гени передаються через процес, який називають заплідненням.

Під час запліднення чоловічі та жіночі статеві клітини зливаються і утворюють одну клітину, яку називають зиготою. Зигота росте і розвивається за допомогою мітозу в повністю функціонує новий організм.

Існує два способи, за допомогою яких може відбуватися запліднення.

Перший спосіб - це зовнішнє запліднення (яйцеклітина запліднюється поза тілом), а другий - внутрішнє запліднення (яйцеклітина запліднюється у репродуктивному тракті самки).

У той час як запліднення необхідне для організмів, які розмножуються статевим шляхом, особи, які розмножуються безстатевим шляхом, не потребують запліднення.

Ці організми виробляють генетично ідентичні копії себе за допомогою бінарного поділу, брунькування, фрагментації, партеногенезу чи інших форм безстатевого розмноження.

Статеві клітини

У тварин статеве розмноження включає злиття двох різних гамет, що утворюють зиготу. Гамети виробляються типом поділу клітин, званим мейозом.

Гамети гаплоїдні (містять лише один набір хромосом), тоді як зигота диплоїдна (містить два набори хромосом). У більшості випадків чоловіча гамета (сперматозоїд) є рухомою і зазвичай має джгутик.

З іншого боку, жіноча гамета (яйцеклітина) є не рухомою та відносно великою в порівнянні з чоловічою.

У людей гамети виробляються у чоловічих та жіночих гонадах. Чоловічі гонади – це яєчка, а жіночі гонади – яєчники. Гонади також виробляє статеві гормони, які необхідні розвитку первинних і вторинних репродуктивних органів прокуратури та структур.

Зовнішнє запліднення

Зовнішнє запліднення відбувається головним чином у вологих середовищах і вимагає, щоб самець і самка випускали або передавали свої гамети в навколишнє середовище (зазвичай воду). Цей процес також називається нерестом.

Перевага зовнішнього запліднення у тому, що це призводить до виробництва великої кількості нащадків.

Один із недоліків полягає в тому, що екологічні небезпеки, такі як хижаки, значно зменшують можливість дожити до зрілого віку.

Амфібії, риби та корали є прикладами організмів, які відтворюються за допомогою зовнішнього запліднення. Тварини, які розмножуються в такий спосіб, зазвичай не дбають про своє потомство після нересту.

Деякі нерестові тварини забезпечують різний ступінь захисту та догляду за яйцями після запліднення. Одні ховають яйця в піску, інші переносять їх у мішечках чи роті.

Ця додаткова турбота збільшує шанси нащадків на виживання.

Внутрішнє запліднення

Внутрішнє запліднення відбувається при злитті статевих клітин (гамет) самця та самки всередині репродуктивного тракту самки. Тварини, які використовують внутрішнє запліднення, спеціалізуються на захисті яйця, що розвивається. Наприклад, рептилії та птиці відкладають запліднені яйця, які покриті захисною оболонкою, стійкою до втрати води та пошкоджень.

Ссавці, за винятком монотремів, зробили крок на щабель вище, дозволяючи ембріону розвиватися в утробі матері. Такий додатковий захист збільшує шанси на виживання, бо мати забезпечує ембріон усім, що йому потрібне для нормального розвитку.Фактично, більшість матерів-ссавців продовжують піклуватися про своїх дитинчат протягом кількох років після народження.

Самець чи самка

Не всі тварини суворо поділяються на самців і самок. Тварини, такі як морські анемони, можуть мати як чоловічі, і жіночі репродуктивні структури; Вони відомі як гермафродити. Деякі гермафродити здатні до самозапліднення, але більшість потребує партеру для розмноження.

Оскільки обидві залучені сторони стають заплідненими, цей процес подвоює кількість потомства, що з'явиться світ. Гермафродитизм - гарне вирішення проблеми нестачі потенційних статевих партнерів. Іншим рішенням є здатність міняти стать від самця до самки (протендрі) або від самки до самця (протогінія).

Певні види риб, наприклад, губанові можуть змінюватися від самки до самця у процесі переходу у доросле життя.

Як відбувається запліднення

ТЕМА 5. ІНДИВІДУАЛЬНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ

§ 21. Як відбувається запліднення

Терміни та поняття: гаметангій; оогоній; антеридій; архегоній; запилення; подвійне запліднення.

Що таке запліднення. Запліднення – основна форма статевого процесу, при якій відбувається злиття жіночої та чоловічої гамет, внаслідок чого утворюється зигота – перша клітина нового організму (згадайте, яка ще форма статевого процесу характерна для одноклітинних істот).

При цьому диплоїдне ядро ​​зиготи формується з двох гаплоїдних ядер гамет, а її цитоплазма майже повністю утворюється з цитоплазми яйцеклітини.

Запліднення властиве всім багатоклітинним організмам, які мають справжній статевий процес (згадайте, відбувається статевий процес у партеногенетичних організмів), а також деяким одноклітинним, у яких статевий процес відбувається у вигляді копуляції (згадайте, у яких видів найпростіших спостерігається цей процес).

Запліднення у нижчих рослин. Статевий процес у рослинному світі дуже різноманітний і часто дуже складний, і завжди зводиться до злиття чоловічої та жіночої статевих клітин. Процес копуляції притаманний усім вищим рослинам (за винятком партеногенетичних видів), деяким одноклітинним та всім багатоклітинним водоростям.

У багатоклітинних водоростей гамети утворюються у статевих органах, які прийнято називати гаметангіями (від грец. гаметі та ангеніон-судина). У одноклітинних організмів, скажімо, у водорості хламідомонаді, не можуть утворюватись справжні статеві органи (подумайте чому). Тому вона сама стає нібито гаметангієм.

При цьому клітина втрачає джгутики і в ній відбувається ряд послідовних мітозів, які призводять до утворення від двох до восьми джгутикових гамет (див. рис. 6). Зовні вони однакові, але з фізіологічним властивостями діляться дві групи.

В одну групу входять гамети, які називають гамети «-», до другої — гамети, які називають гамети « + ». Вони виходять із материнської клітини та копулюють один з одним. Зливатись можуть тільки клітини з протилежними властивостями.

В результаті копуляції утворюється зигота без джгутиків, у якій відбувається мейоз, наслідком якого є поява чотирьох нових хламідомонад (згадайте, як називають тип мейозу, протікає у одноклітинних організмів, і чим він відрізняється від мейозу багатоклітинних).

У складніших організованих багатоклітинних водоростях гамети утворюються в спеціальних клітинах, яких вже можна вважати статевими органами.

Дрібні рухливі гамети – чоловічі. Вони розвиваються у чоловічих статевих органах – антеридіях (від грец. антерос – квітучий).

Зазвичай запліднення у водоростей відбувається у воді, але в деяких видів, наприклад, у вольвоксу, яйцеклітина залишається в оогонії, де і запліднюється чоловічою гаметою.

Запліднення у вищих рослин У всіх вищих рослин гамети чітко розрізняються на вигляд і діляться на чоловічі та жіночі.

Чоловічими статевими органами, так само, як і у водоростей, є антеридії.

У насіннєвих рослин чоловічі гамети нерухомі, розвиваються в пилкових зернах, їх, як ви пам'ятаєте, називають сперміями. спорових рослин.

Вони ще є в голонасінних, але в покритонасінних повністю редуковані.Тому в останніх розвиток яйцеклітини відбувається у зародковому мішку.

Запліднення у мохоподібних відбувається у воді: сперматозоїди, що вийшли з антеридіїв, підпливають до архегоніїв, що відкрилися, і там зливаються з яйцеклітиною, даючи початок спорофіту.

У папоротеподібних статевий процес проходить на заростках (гаметофітах) у водному середовищі. Для одних видів характерні лише двостатеві заростки, для інших - або жіночі, або чоловічі. У насіннєвих рослин вони тільки двостатеві.

Запліднення у насіннєвих рослин відбувається завдяки запиленню — перенесенню пилкових зерен у пилкову камеру сім'язачатка (у голонасінних) або на рильці маточка (у покритонасінних). Нерухомі спермії покритонасінних дістаються яйцеклітини, що знаходиться всередині зародкового мішка, за допомогою пилкової трубки, яка представляє гобою виріст цитоплазми чоловічих заростків.

Подвійне запліднення у квіткових рослин: а - поздовжній розріз маточки; б - проростання пильного зерна; в - проникнення пилкової трубки в зародковий мішок; г - проникнення двох сперміїв у зародковий мішок; д - зародковий мішок після запліднення; 1 - проростаюче пилкове зерно; 2 - пилкова трубка; З - зав'язь; 4 - зрілий зародковий мішок; 5 - спермії; 6 - яйцеклітина; 7 - полярні ядра, що утворюють полярне тіло; 8 - зигота; 9 – триплоїдне ядро ​​ендосперму.

У квіткових рослин пилкова трубка проростає між клітинами маточка і входить у порожнину зав'язі, вростаючи в зародковий мішок (рис. 84). З пилкової трубки виходять дві спермії.

Один із них зливається з яйцеклітиною, утворюючи диплоїдну зиготу, інший — із центральною диплоїдною клітиною зародкового мішка, яка в результаті стає триплоїдною.З зиготи розвивається зародок, та якщо з центральної клітини — ендосперм (від грец.

ендон — усередині та сперматос) — поживна речовина, якою харчується зародок у ході свого розвитку. Зародок та ендосперм разом утворюють насіння.

Таким чином, запліднення у квіткових рослин це досить своєрідний процес, який отримав назву подвійного запліднення. Такий тип статевого процесу не трапляється в жодній іншій групі живих організмів. Його в перших описав у 1898р. професор Київського університету Сергій Гаврилович Навашин (1857–1930).

Запліднення у грибів. Способи запліднення грибів, як у жодній іншій групі живих організмів, дуже різноманітні. Для кожної великої систематичної групи грибів характерні особливості статевого процесу. Це може бути і копуляція невеликих статевих клітин, злиття цілих статевих органів і навіть міцеліїв (по суті, цілих організмів).

Ось як виглядає статевий процес у найбільш високоорганізованих грибів — базидіоміцетів, до яких відносять більшість шапкових грибів (рис. 85). Спочатку зі суперечок розвиваються гаплоїдні короткоживучі «+» і «-» міцелії.

Потім протилежні за знаками міцелії зливаються один з одним, утворюючи довготривалий диплоїдний міцелій. З нього формуються плодові тіла, які знову продукують суперечки.

При цьому ядра в диплоїдних міцеліях не зливаються, а просто зближуються один з одним (згадайте, як збудовано тіло та клітини грибів).

Запліднення у тварин. Запліднення у тварин проходить за єдиним планом і є злиттям яйцеклітини і сперматозоїда. При цьому внесок сперматозоїда в майбутню зиготу — лише його генетичний матеріал (гаплоїдний набір хромосом), який міститься в ядрі.У момент зіткнення сперматозоїда з яйцеклітиною передня частина сперматозоїда перетворюється

Мал. 85. Таким чином відбувається запліднення у життєвому циклі шапкових грибів: 1 – дозрівання суперечок; 2 - вихід суперечка; 3 — злиття двох короткоживучих гаплоїдних міцеліїв у диплоїдний, клітини якого складаються з двох ядер; 4 - диплоїдний міцелій; 5 - молоде плодове тіло; 6 - зріле плодове тіло.

на трубочку, крізь яку виділяється вміст сперматозоїда. По суті, це лише ядро ​​зі спадковим матеріалом.

Відразу після контакту сперматозоїда з яйцеклітиною на її поверхні утворюється щільна оболонка, яка не дозволяє іншим сперматозоїдам проникнути в яйцеклітину. Відразу відбувається перебудова цитоплазми.

Тільки після цього спадковий матеріал сперматозоїда, що потрапив у яйцеклітину, поєднується з генетичним матеріалом яйцеклітини. Таким чином утворюється зигота.

Місце проникнення сперматозоїда до яйцеклітини може згодом визначити розташування органів майбутнього організму. Відомо, що у земноводних та частина яйцеклітини, до якої входить сперматозоїд, у ході розвитку перетворюється на передню частину тіла.

Запліднення - основна форма статевого процесу, характерна для всіх організмів, які розмножуються статевим шляхом або одноклітинних організмів, яким властива копуляція.

При цьому дві гаплоїдні, найчастіше жіночі та чоловічі гамети зливаються і дають початок зиготі — першій клітині багатоклітинного організму. У представників трьох царств еукаріотів — рослин, тварин і грибів статевий процес має свої особливості.

У квіткових рослин, зокрема, відбувається у вигляді подвійного запліднення.

Біологія та медицина

Число та розміри статевих клітин різні у різних тварин. Спостерігається така закономірність: що менше ймовірність зустрічі яйцеклітини і сперматозоїда, то більше статевих клітин утворюється в організмі.

Наприклад, риби кидають ікру (яйцеклітини) і сперму прямо у воду (відбувається зовнішнє запліднення), і кількість ікринок у деяких з них досягає величезної величини (тріска викидає близько 10 млн. ікринок). При внутрішньому заплідненні завдяки узгодженій поведінці самця та самки чоловічі статеві клітини надходять безпосередньо до жіночого організму.

І тут ймовірність запліднення дуже висока як наслідок, кількість статевих клітин різко зменшується. Дуже сильно зменшено кількість вироблених статевих клітин у батьків, які піклуються про нащадків.

Так, кількість ікринок у живородячих риб не перевищує кількох сотень, а поодинокі оси, що забезпечують майбутніх личинок кормом – паралізованими комахами, відкладають лише близько десяти яєць. На кількість яйцеклітин, що виробляються, впливає безліч інших факторів. Зокрема, існує залежність між розмірами яєць та їх кількістю – чим більші яйця, тим їх менше (птахи).

Процес запліднення складається з кількох етапів: проникнення сперматозоїда в яйце, злиття гаплоїдних ядер обох гамет з утворенням диплоїдної клітини – зиготи та активації її до дроблення та подальшого розвитку. Яйця більшості тварин мають бути запліднені майже одразу після овуляції.

Більшість ссавців яйце зазвичай зберігає здатність до запліднення протягом 24 год, а в людини – 12-24 год після овуляції. Сперматозоїди, що опинилися поза чоловічою статевою системою, зазвичай живуть дуже короткий час.

Так, сперматозоїди форелі гинуть у воді вже через 30 с, у статевих шляхах курей сперматозоїди живуть 30-40 днів, в матці та яйцеводах жінки – 5-8 днів, а в сім'яні самок бджіл сперматозоїди зберігають здатність до запліднення на протязі.

Знаходження яйцеклітини сперматозоїдом та їх взаємодія забезпечується спеціальними речовинами – гамонами, що виробляються статевими клітинами. Припускають, що існують принаймні два типи гіногамонів - речовин, що виділяються яйцеклітинами (один активує рух сперматозоїдів, інший аглютинує їх), і два типи андрогамонів, що виділяються чоловічими статевими клітинами (один паралізує рухливість сперматозоїдів, інший розчиняє оболонку яйця). Запліднення відбувається лише за певної концентрації сперматозоїдів (рис. 76). На кроликах було показано, що не відбувається запліднення як у тому випадку, коли в заплідненні самки бере участь менше 1000 сперматозоїдів, так і в тому, коли їх понад 100 млн. Це пояснюють недостатньою або надмірною кількістю гіалуронідази, що виділяється – ферменту.

На прикладі жаби розглянемо, як відбувається запліднення у тварин. Непліднена ікринка покрита кількома захисними оболонками, що оберігають її від зовнішніх впливів.

Сперматозоїди активно пересуваються у воді і при зустрічі з яйцеклітиною за допомогою гіалуронідази, що виділяється акросомою, розчиняють її оболонки та проникають усередину клітини.

Як тільки один сперматозоїд проникне в яйцеклітину, її оболонки набувають властивостей, що перешкоджають проникненню інших сперматозоїдів, а яйце починає готуватися до поділу.

Експерименти показують, що для спонукання яйця до дроблення зовсім не обов'язково проникнення сперматозоїда в яйцеклітину, достатньо їхньої поверхневої взаємодії. Якщо мікропіпеткою відтягнути сперматозоїд, що почав проникати всередину яйцеклітини, то може початися дроблення.

І навпаки, якщо мікропіпеткою ввести сперматозоїд відразу всередину яйця, активації не відбудеться.

У деяких видів, зокрема у шовковичного шовкопряда, в яйцеклітину можуть проникнути кілька сперматозоїдів, але зливається з ядром яйцеклітини в нормі тільки один з них, інші гинуть.

В експериментах із тутовим шовкопрядом Б.Л. Астауров показав, що, нагріваючи яйця метеликів у певний момент їх розвитку, можна досягти загибелі материнського ядра. У разі досить часто відбувається злиття ядер двох сперміїв, утворюється диплоидное ядро, що й починає ділення.

Отримане у таких дослідах потомство успадковує виключно батьківські ознаки, як і раніше, що з матері зародок отримав величезну масу цитоплазми. Розвиток зародка за рахунок батьківського спадкового матеріалу без участі ядра яйцеклітини зветься андрогенезом (грец. andros – чоловік). Ці експерименти Б.Л.

Астаурова та її співробітників мали велике значення розуміння ролі ядра у передачі спадкових властивостей організму.

Посилання:

• Місце мейозу у життєвому циклі організмів
• Оплодотворення у тварин.

Запліднення | Учеба-Легко.РФ - найбільший портал з навчання

Запліднення - Це процес злиття статевих клітин. Внаслідок запліднення утворюється диплоїдна клітина — зигота, це початковий етап розвитку нового організму. запліднення передує виділення статевих продуктів, тобто осіменіння.Існує два типи запліднення:

1) зовнішнє. Статеві продукти виділяються у зовнішнє середовище (у багатьох прісноводних та морських тварин);

2) внутрішнє. Самець виділяє статеві продукти у статеві шляхи самки (у ссавців, людини).

Запліднення складається із трьох послідовних стадій: зближення гамет, активації яйцеклітини, злиття гамет (сингамії), акросомної реакції.

Зближення гамет

Обумовлено сукупністю факторів, що підвищують ймовірність зустрічі гамет: статевою активністю самців і самок, скоординованою в часі, відповідною статевою поведінкою, надмірною продукцією сперматозоїдів, великими розмірами яйцеклітин.

Провідний фактор - виділення гаметами гамонів (специфічних речовин, що сприяють зближенню та злиттю статевих клітин).

Яйцеклітина виділяєгіногамони, які зумовлюють спрямований рух до неї сперматозоїдів (хемотаксис), а сперматозоїди виділяють андрогамони.

Для ссавців також важлива тривалість перебування гамет у статевих шляхах самки. Це необхідно для того, щоб сперматозоїди набули здатність до запліднення (відбувається так звана капацитація, тобто здатність до акросомної реакції).

Акросомна реакція

Акросомна реакція - це викид протеолітичних ферментів (головним чином, гіалуронідази), які містяться в акросомі сперматозоїда. Під їх впливом відбувається розчинення оболонок яйцеклітини у місці найбільшого скупчення сперматозоїдів.

Зовні виявляється ділянка цитоплазми яйцеклітини (так званий горбок запліднення), до якого прикріплюється лише один із сперматозоїдів.

Після цього плазматичні мембрани яйцеклітини та сперматозоїда зливаються, утворюється цитоплазматичний місток, зливаються цитоплазми обох статевих клітин.

Далі в цитоплазму яйцеклітини проникають ядро ​​і центріоль сперматозоїда, яке мембрана вбудовується в мембрану яйцеклітини. Хвостова частина сперматозоїда відокремлюється і розсмоктується, не граючи будь-якої істотної ролі в подальшому розвитку зародка.

Активація яйцеклітини

Активація яйцеклітини відбувається закономірно внаслідок контакту її зі сперматозоїдом. Має місцекортикальна реакціяція, Що захищає яйцеклітину від поліспермії, тобто.

проникнення до неї більше одного сперматозоїда. Вона полягає в тому, що відбуваються відшарування та затвердіння жовткової оболонки під впливом специфічних ферментів, що виділяються з кортикальних гранул.

У яйцеклітині змінюється обмін речовин, підвищується потреба у кисні, починається активний синтез поживних речовин. Завершується активація яйцеклітини початком трансляційного етапу біосинтезу білка (оскільки м-РНК, т-РНК, рибосоми та енергія у вигляді макроергів були запасені ще в овогенезі).

Злиття гамет

У більшості ссавців на момент зустрічі яйцеклітини зі сперматозоїдом вона знаходиться в метафазі II, оскільки процес мейозу в ній заблокований за допомогою специфічного фактора. У трьох пологів ссавців (коней, собак та лисиць) блок здійснюється на стадії діакінезу.

Цей блок знімається лише після того, як у яйцеклітину проникає ядро ​​сперматозоїда. У той час як в яйцеклітині завершується мейоз, ядро ​​сперматозоїда, що проник у неї, набуває іншого вигляду - спочатку інтерфазного, а потім і профазного ядра.

Ядро сперматозоїда перетворюється на чоловічий пронуклеус: у ньому подвоюється кількість ДНК, набір хромосом у ньому відповідає n2c (містить гаплоїдний набір редуплікованих хромосом).

Після завершення мейозу ядро ​​перетворюється на жіночий про-нуклеус і також містить кількість спадкового матеріалу, що відповідає n2c.

Обидва пронуклеуси роблять складні переміщення всередині майбутньої зиготи, зближуються і зливаються, утворюючи синкаріон (містить диплоїдний набір хромосом) із загальною метафазною пластинкою. Потім формується загальна мембрана, виникає зигота. Перший мітотичний поділ зиготи призводить до утворення двох перших клітин зародка (бластомерів), кожна з яких несе набір диплоїдний набір хромосом 2n2c.

Джерело: н. З. Курбатова, Є.Г. А. Козлова "Конспект лекцій із загальної біології"