Activitatea vitală a unui organism viu este imposibilă fără reproducere. Prin reproducere, numărul de indivizi din lumea vegetală crește. Există trei moduri de înmulțire a plantelor - vegetativă, asexuată și sexuală.
Reproducerea sexuală este fundamental diferită de cea vegetativă și asexuată. Procesul sexual din lumea plantelor este extrem de divers și adesea foarte complex, dar se reduce în esență la fuziunea a două celule sexuale (gameți) - masculin și feminin.
Gameții apar în anumite celule sau organe ale plantelor. În unele cazuri, gameții sunt identici ca mărime și formă și ambii au mobilitate datorită prezenței flagelilor (izogamie); uneori sunt ușor diferite între ele ca mărime (heterogamie). Dar mai des - cu așa-numita oogamie - dimensiunile gameților sunt puternic diferite: gametul masculin, numit spermatozoid, este mic și mobil, iar femela - ovulul - este imobil și mare.
Procesul de fuziune a gameților se numește fertilizare. Gameții au un singur set de cromozomi în nucleul lor, iar în celula formată după fuziunea gameților, numită zigot, numărul de cromozomi se dublează. Zigotul germinează și dă naștere unei noi plante individuale.
Procesul sexual are loc la plante la un anumit moment și într-un anumit stadiu al dezvoltării sale, timp în care planta se poate reproduce și pe cale asexuată (cu formare de spori) și vegetativ.
Reproducerea sexuală a apărut în lumea plantelor în timpul procesului de evoluție.
Înmulțirea sexuală a plantelor (înmulțirea prin semințe) se folosește în horticultură la creșterea portaltoiilor (răsadurilor), rar la înmulțirea unor fructe de sâmbure (cais, piersic, uneori cireș) și la scară largă la creșterea unor noi soiuri prin încrucișare.
Fertilizarea are loc în floarea plantei. Florile apar atunci când planta s-a dezvoltat suficient și a ajuns la o anumită perioadă de viață. O floare este un lăstar cu internoduri scurtate, ale cărui frunze s-au schimbat și s-au transformat în părți separate ale florii, atașate de recipient, care este o tulpină scurtată. Floarea are de obicei un pedicel, care este partea inferioară a lăstarului florii.
Este caracteristic plantelor cu semințe că megasporii, formați pe rând în megasporangii, rămân cu ei pe planta mamă; Germinarea megasporilor, dezvoltarea gametofitului feminin și fertilizarea de către gameți masculini care se dezvoltă în microsporul germinativ, într-un fel sau altul transferat în megasporangium sau în frunza care îl produce - megasporofila, au loc și ele. Acum, după fertilizare, dezvoltarea unei noi plante - un sporofit - începe de la zigot și, spre deosebire de ferigi și altele, megasporangiul conservat și modificat se transformă într-o sămânță care conține un embrion și rezerve de nutrienți pentru dezvoltarea sa ulterioară. Această sămânță, despărțită de planta mamă, în cele mai multe cazuri, după o anumită perioadă de repaus (pauză în dezvoltare), germinează într-o nouă plantă. În consecință, pentru răspândirea și înmulțirea plantei, nu este vorba de spori, ca în plantele tipice cu spori, ci de semințe; Nu există reproducere asexuată prin spori, alternanța generațiilor nu este clar exprimată și este relevată doar prin studii morfologice și citologice comparative.
Sporofilele angiospermelor, strâns înghesuite la capetele lăstarilor și în cele mai multe cazuri înconjurate de frunze apicale încă metamorfozate, formează cu ele o floare; îl putem caracteriza ca un lăstar scurt, ale cărui frunze sunt metamorfozate în legătură cu reproducerea sexuală care are loc aici în floare. Sporofilele sunt puternic diferențiate în microsporofile, care produc microspori, și megasporofile, care produc megaspori; la o cunoaștere superficială, se pare că îndeplinesc funcții sexuale. Din cauza estompării alternantei de generații și a reducerii puternice a gametofitelor, care nu duc un stil de viață independent, se ajunge la ideea că însăși planta, sporofitul, se reproduce sexual. Prin urmare, floarea este adesea, dar inexact, numită organ de reproducere sexuală a plantelor, microsporofile - organe de reproducere masculine, megasporofile - organe de reproducere feminine. Din punctul de vedere al morfologiei comparative și al omologării părților individuale ale florii, acest lucru este incorect.
Terminologia părților individuale ale unei flori a fost dezvoltată într-un moment în care omologarea părților florilor cu organele corespunzătoare ale plantelor cu spori superiori nu era discutată (pentru prima dată o astfel de omologare a fost făcută în lucrările remarcabilului botanist german Hofmeister în anii '50 ai secolului trecut). Prin urmare, părțile florii au primit nume speciale, care sunt păstrate prin obicei și în prezent. Microsporofilele se numesc stamine, microsporangii - cuiburi de polen, microspori - particule de praf, megasporofile - carpele, megasporangium - ovul, protal femela - sac embrionar. Frunzele apicale unde înconjoară sporofilele se numesc perianth, cu împărțirea lui în multe plante într-un caliciu exterior, de obicei verde, și o corolă interioară, de obicei mai mare și colorată diferit.
Reproducerea sexuală a angiospermelor
Germinarea polenului. Polenul care se coace în antere arată ca niște boabe minuscule. De aceea a primit numele - boabe de polen. Odată ajuns pe stigma pistilului, boabele de polen începe să germineze și formează un tub lung - tubul de polen.
Treptat, tubul trece printre celulele stigmatului și stilului și ajunge la ovul.
Spre deosebire de polenul plantelor polenizate de insecte, care are diverse țepi și proiecții, polenul plantelor polenizate de vânt este mic, ușor și neted. Cum se ține pe stigma pistilului și nu este suflat de vânt sau aruncat de insectele care se grăbesc în floare? Se dovedește că stigmatizarea pistilului secretă o substanță lipicioasă, zaharoasă, care face ca polenul să se lipească de pistil. De asemenea, se crede că pistilul secretă o anumită substanță care este specifică polenului unei anumite specii de plante și care împiedică dezvoltarea polenului străin.
Nu numai că pistilul influențează germinarea polenului, dar și polenul influențează pistilul. Polenul în germinare eliberează și substanțe speciale care fac ca ovarul și alte părți ale florii să crească în fruct. Prin urmare, la multe plante, creșterea fructelor este mai bună cu cât mai mult polen ajunge pe stigmat.
Structura ovulului și fertilizarea. Deci, în ovarul pistilului există unul sau mai multe ovule. În exterior, ovulul este înconjurat de tegumente care nu se închid într-un loc, formând un pasaj pentru polen. În interiorul ovulului se află un sac embrionar, care conține mai multe celule. Cele mai importante sunt celula centrală și celula ou.
Celulele sexuale se numesc gameți. În consecință, ovulul este gametul feminin, iar spermatozoidul este gametul masculin.
Când tubul de polen pătrunde în sacul embrionar prin canalul de polen, unul dintre spermatozoizi fuzionează cu ovulul. Fuziunea a două celule sexuale - un ovul și un spermatozoid - se numește fertilizare. Ca urmare a fertilizării, se formează un zigot (din grecescul zigot - unit într-o pereche). Al doilea spermatozoid fuzionează cu celula centrală. Se pare că doi spermatozoizi identici se îmbină cu două celule complet diferite. Acest proces are loc numai la plantele cu flori. Acest proces a fost descoperit, descris și explicat de omul de știință rus S.G. Navashin. El a numit-o fertilizare dublă.
Formarea semințelor și a fructelor. După fertilizare, zigotul se divide de multe ori pentru a forma un embrion. În embrion, rădăcina embrionară, tulpina embrionară și mugurele (lăstarul) se disting clar. Dacă au fost multe ovule în ovar, atunci vor fi multe semințe în fruct.
Concomitent cu formarea semințelor, crește și peretele ovarului. Din el se formează fructul sau, mai corect, pereții fructului - pericarpul. În florile cu mai multe pistiluri, ovarele fiecărui pistil cresc. Pot rămâne liberi sau pot crește împreună. La multe plante, alte părți ale florii (măr, căpșuni) participă și ele la formarea fructelor.
Celula centrală, unindu-se cu spermatozoidul, se împarte de mai multe ori și formează endospermul. Endospermul este un țesut special în celulele căruia se acumulează rezervele de substanțe nutritive necesare dezvoltării embrionului. Tegumentul ovulului formează învelișul semințelor, care protejează embrionul de influențele externe.
Pe unele semințe se poate discerne și o urmă de la intrarea polenului în ovul. Pentru a face acest lucru, puteți înmuia sămânța de fasole, iar când se umflă, apăsați ușor cu degetele. O picătură de apă va apărea din gaura mică. Aici era pasajul polenului.
Gametogeneza(din greaca gametul- soție, gameti- sotul si geneză- origine, apariţie) este procesul de formare a celulelor germinale mature.
Deoarece reproducerea sexuală necesită cel mai adesea doi indivizi - o femeie și un bărbat, producând celule sexuale diferite - ouă și spermatozoizi, procesele de formare a acestor gameți trebuie să fie diferite.
Natura procesului depinde în mare măsură dacă are loc într-o celulă vegetală sau animală, deoarece la plante numai mitoza are loc în timpul formării gameților, iar la animale apar atât mitoza, cât și meioza.
Dezvoltarea celulelor germinale la plantelor. La angiosperme, formarea celulelor reproducătoare masculine și feminine are loc în diferite părți ale florii - stamine și, respectiv, pistil.
Înainte de formarea celulelor reproducătoare masculine - microgagetogeneza(din greaca micros- mic) - se întâmplă microsporogeneza, adică formarea de microspori în anterele staminelor. Acest proces este asociat cu diviziunea meiotică a celulei mamă, care are ca rezultat patru microspori haploizi. Microgametogeneza este asociată cu o singură diviziune mitotică a microsporului, producând un gametofit masculin din două celule - un mare vegetativ(sifonogen) și superficial generativ. După divizare, gametofitul masculin devine acoperit cu membrane dense și formează un grăunte de polen. În unele cazuri, chiar și în timpul procesului de maturare a polenului și, uneori, numai după transferul la stigmatizarea pistilului, celula generatoare se împarte mitotic pentru a forma două celule germinale masculine imobile - sperma. După polenizare, din celula vegetativă se formează un tub de polen, prin care spermatozoizii pătrund în ovarul pistilului pentru fertilizare (Fig. 2.55).
Dezvoltarea celulelor germinale feminine la plante se numește megagametogeneza(din greaca megas- mare). Apare în ovarul pistilului, care este precedat de megasporogeneza,în urma cărora se formează patru megaspori din celula mamă a megasporului aflat în nucelul prin diviziune meiotică. Unul dintre megaspori se divide mitotic de trei ori, dând gametofitului feminin - un sac embrionar cu opt nuclee. Odată cu separarea ulterioară a citoplasmelor celulelor fiice, una dintre celulele rezultate devine un ou, pe ale cărui părți se află așa-numitele sinergide, la capătul opus al sacului embrionar se formează trei antipozi, iar în centru , ca urmare a fuziunii a doi nuclei haploizi, se formează o celulă centrală diploidă (Fig. 2.56).
Dezvoltarea celulelor germinale la animalelor. La animale, există două procese de formare a celulelor germinale - spermatogeneza și oogeneza (Fig. 2.57).
Spermatogeneza(din greaca spermatozoizi, spermatozoizi- sămânță și geneza - origine, apariție) este procesul de formare a celulelor germinale masculine mature - spermatozoizi. La om, apare la nivelul testiculelor sau testiculelor și este împărțit în patru perioade: reproducere, creștere, maturare și formare.
ÎN sezonul de împerechere celulele germinale primordiale se divid mitotic, rezultând formarea diploidelor spermatogonie.ÎN perioada de crestere spermatogoniile acumulează nutrienți în citoplasmă, cresc în dimensiune și se transformă în spermatocite primare, sau spermatocite de ordinul I. Abia după aceasta intră în meioză ( perioada de maturare),în urma cărora se formează mai întâi doi spermatocitul secundar, sau spermatocitul de ordinul 2,și apoi - patru celule haploide cu o cantitate destul de mare de citoplasmă - spermatide.ÎN perioada de formareîși pierd aproape toată citoplasma și formează un flagel, transformându-se în spermatozoizi.
sperma, sau vioi,- celule reproductive masculine foarte mici, mobile, cu cap, gât și coadă (Fig. 2.58).
ÎN cap, pe lângă miez, este acrozom- un complex Golgi modificat, care asigura dizolvarea membranelor ovulelor in timpul procesului de fertilizare.
ÎN colul uterin sunt centriolii centrului celular și baza coadă de cal formează microtubuli care susțin direct mișcarea spermatozoizilor. De asemenea, conține mitocondrii, care furnizează spermatozoizilor energie ATP pentru mișcare.
Oogeneza(din greaca ONU- ou și geneză- origine, apariție) este procesul de formare a celulelor germinale feminine mature - ouă. La om, apare în ovare și constă din trei perioade: reproducere, creștere și maturare. Perioadele de reproducere și creștere, similare cu cele din spermatogeneză, apar în timpul dezvoltării intrauterine. În acest caz, celulele diploide sunt formate din celule germinale primare ca urmare a mitozei. oogonie, care apoi se transformă în primar diploid ovocite, sau ovocite de ordinul I. Meioza și citokineza ulterioară care apar în perioada de maturare, sunt caracterizate prin diviziunea neuniformă a citoplasmei celulei mamă, astfel încât în final, la început se obține una ovocit secundar, sau ovocitul de ordinul 2,Și primul corp polar iar apoi din ovocitul secundar - oul, care reține întregul aport de nutrienți, și al doilea corp polar, în timp ce primul corp polar este împărțit în două. Corpurile polare preiau excesul de material genetic.
La om, ouăle sunt produse cu un interval de 28-29 de zile. Ciclul asociat cu maturarea și eliberarea ouălor se numește menstrual.
Ou- o celulă reproductivă feminină mare, care poartă nu numai un set haploid de cromozomi, ci și un aport semnificativ de nutrienți pentru dezvoltarea ulterioară a embrionului (Fig. 2.59).
Oul la mamifere este acoperit cu patru membrane, care reduc probabilitatea de deteriorare de către diverși factori. Diametrul oului la om ajunge la 150-200 de microni, în timp ce la un struț poate fi de câțiva centimetri.
Priviți ciclurile de viață ale plantelor din figurile 97-99. Amintiți-vă din manualul de clasa a VI-a cum se reproduc aceste plante. Care este esența fertilizării duble la angiosperme (plantele cu flori)?
La plante, formarea celulelor germinale și dezvoltarea individuală au loc diferit decât la animale. În regnul vegetal, există o alternanță în ciclul de viață al generațiilor sexuale și asexuate. În plus, la plante, meioza apare nu în timpul formării celulelor germinale, ci în timpul maturării sporilor.
Alternarea generațiilor în plante. Sporofit (din grecescul spor - sămânță și fiton - plantă) este o generație asexuată de plante cu un set dublu de cromozomi. Sporii se formează pe sporofit în timpul meiozei. Din spori se dezvoltă un gametofit (din grecescul gameți - soț și fiton - plantă) - o generație sexuală cu un singur set. Produce gameți în mitoză. După fertilizare, zigotul formează din nou un sporofit. Apoi procesul se repetă. În funcție de tipul de plantă, un organism adult poate fi un gametofit sau un sporofit (Fig. 96).
Orez. 96. Alternarea generațiilor asexuate (sporofite) și sexuale (gametofite) în ciclul de viață al plantelor
La algele verzi, ciclul de viață este dominat de generația sexuală - gametofitul (Fig. 97). Se reproduce asexuat și sexual. La o anumită perioadă, gameți se dezvoltă pe gametofit, diferiți sau identici ca mărime. După fuziunea gameților, se formează un zigot, din care se formează spori ca urmare a meiozei. Ele dau naștere la noi gametofite. În ciclul de viață al algelor verzi, sporofitul este reprezentat de o singură celulă - zigotul.
Orez. 97. Ciclul de viață al algelor verzi (ulotrix)
La mușchi predomină și gametofitul în ciclu (Fig. 98). Se dezvoltă atunci când un spor germinează. Aceasta este o plantă cu frunze, pe lăstarii căreia se formează organele reproducătoare masculine și feminine. Sporofitul - o tulpină subțire cu o capsulă - se dezvoltă pe gametofit și nu este capabil de existență independentă.
Orez. 98. Ciclul de viață al inului de cuc cu mușchi verde
În sporangi, sporii se formează ca urmare a meiozei. După coacere, sporii se revarsă și germinează într-un mediu umed, dând naștere unui fir de ramificare (precreștere). Pe ea, gametofitele se dezvoltă din muguri.
La ferigi, mușchi și coada-calului, dimpotrivă, sporofitul predomină în ciclul de viață (Fig. 99). Sporii se formează pe ea în organe speciale - sporangii ca urmare a meiozei. După coacere, sporii se revarsă și germinează. Când germinarea are loc din spor, se dezvoltă generația sexuală - gametofitul, care este o excrescere mică. În timpul procesului de mitoză, se formează gameți masculini și feminini.
Orez. 99. Ciclul de viață al feriga scut masculin
În prezența apei, are loc fertilizarea și se formează un zigot. Din el se dezvoltă un embrion, apoi o plantă tânără - un sporofit.
Reproducerea și dezvoltarea plantelor cu semințe. La plantele cu semințe, reproducerea are loc prin semințe. Ciclul de viață este dominat de sporofit, iar gametofitul este mult redus în dimensiune (redus), se dezvoltă pe sporofit și este reprezentat doar de câteva celule. Să luăm în considerare dezvoltarea plantelor cu semințe folosind exemplul ciclului de viață al angiospermelor sau al plantelor cu flori.
Orez. 100. Con - organ de reproducere familială a gimnospermelor
O plantă adultă este un sporofit și are un set dublu de cromozomi. Un sporofit se dezvoltă dintr-o sămânță. Organul reproducător este floarea (Fig. 101). O floare dezvoltă un organ feminin, pistilul, și un organ masculin, stamina. În ovarul pistilului se formează 4 spori în ovule ca urmare a meiozei. Diviziunea are loc neuniform - se formează un spor mare și trei mici. Trei spori mici mor, iar unul mare se dezvoltă într-un gametofit feminin. Sporul se divide de trei ori prin mitoză și se formează un sac embrionar cu opt nuclee: 8 nuclei în care sunt repartizați astfel. Mai aproape de intrarea polenului se află un nucleu mare - celula ou; în apropiere sunt două nuclee mai mici - însoțitoare. La polul opus al pungii sunt trei nuclee, iar în centru sunt două nuclee centrale. Toate nucleele au un singur set de cromozomi (n). Astfel, gametofitul feminin la angiosperme este reprezentat de un sac embrionar cu opt nuclee.
Orez. 101. Organe de reproducere a seminţelor plantelor cu flori: 1 - floare; 2 - fructe
În sacii de polen ai staminelor se formează 4 spori mici din celulele sporangiului ca urmare a meiozei. Toți sporii se dezvoltă și dau naștere gametofiților masculini. Fiecare spor se divide prin mitoză și formează o celulă vegetativă și generativă. Celulele vegetative și generative sunt acoperite cu o membrană dublă - se formează un grăunte de polen. Astfel, gametofitul masculin din angiosperme este reprezentat de două celule cu o coajă - un grăunte de polen.
Când un grăunte de polen aterizează pe stigma unei flori, celula vegetativă începe să germineze, formând un tub de polen. Datorită fluxului citoplasmei tubului polen, celula generatoare se deplasează spre deschiderea polenică a sacului embrionar (Fig. 102). Nucleul celulei generatoare se divide prin mitoză și se formează doi spermatozoizi - gameți masculini imobili. Ei intră în sacul embrionar prin pasajul polenului. Un spermatozoid (n) fuzionează cu un ovul (n) pentru a forma un zigot (2n). Embrionul de sămânță se dezvoltă din zigot. Cel de-al doilea spermatozoid (n) fuzionează cu cei doi nuclei ai celulei centrale (2n), rezultând formarea endospermului seminței, în care sunt depozitate substanțele nutritive. Nucleii celulelor endospermelor din angiosperme au un set triplu de cromozomi (3n).
Orez. 102. Ciclul de viață și dubla fertilizare la plantele cu flori: 1 - fuziunea spermatozoizilor cu celula centrală; 2 - fuziunea spermatozoizilor cu ovulul; 3 - coaja de seminte; 4 - embrion (2n); 5 - endosperm (3n)
Procesul de fuziune a spermatozoizilor cu un ovul și o celulă centrală se numește fertilizare dublă. A fost descoperit în 1898 de omul de știință rus Serghei Gavrilovici Navașin (Fig. 103). Ca urmare a fertilizării duble, din ovulul unei flori se formează o sămânță, iar învelișul seminței se formează din tegumentul ovulului. În jurul semințelor, pereții fructului se dezvoltă din ovar sau din alte părți ale florii. Când peretele fructului este deschis sau distrus, sămânța este expusă. În anumite condiții, germinează și din embrionul seminței se dezvoltă o nouă plantă, un sporofit.
Orez. 103. Serghei Gavrilovici Navashin (1857 - 1930)
Deci, la plante de la mai jos la mai mare, există o creștere treptată a duratei de viață a sporofitului. Începând cu pteridofitele, ciclul de viață este dominat de sporofit, iar gametofitul se reduce treptat la una sau câteva celule.
Exerciții bazate pe materialul acoperit
- Care este particularitatea dezvoltării individuale a plantelor în comparație cu animalele?
- Cum alternează plantele generațiile?
- Care generație predomină în ciclul de viață al algelor, mușchilor, ferigilor și plantelor cu semințe?
- Cum are loc dezvoltarea gametofitelor feminine și masculine în angiosperme sau plante cu flori?
- De ce se numește fertilizare dublă în angiosperme sau plante cu flori?
- Cum se schimbă gametofitul de la plantele inferioare la cele superioare? Explicați ce avantaj îi oferă acest lucru organismului vegetal.
Dezvoltarea celulelor germinale animale, sau gametogeneza, are loc în mai multe etape. În timpul perioadei de reproducere, celulele germinale primordiale se reproduc prin mitoză. În perioada de creștere, fiecare dintre ele crește, atingând o anumită dimensiune. După aceasta, începe procesul de maturare. Ca rezultat, patru spermatozoizi identici sunt formați dintr-o celulă reproductivă masculină primară. În schimb, o celulă germinativă primară feminină produce un singur ou. Cele trei corpuri de ghidare formate în timpul procesului de divizare mor.
La animalele multicelulare, reproducerea are loc în organe speciale - gonade sau gonade (ovare, testicule și gonade hermafrodite) și constă din trei etape principale: 1) reproducerea celulelor germinale primare - gametogonia (spermatogonie și oogonie) printr-o serie de mitoze succesive , 2) creșterea și maturarea acestor celule se numesc acum gametocite (spermatocite și ovocite), care, ca și gametogonium, au un set complet (în mare parte diploid) de cromozomi. În acest moment, are loc principalul eveniment al gametogenezei la animale - divizarea gametocitelor prin meioză, ducând la reducerea (înjumătățirea) a numărului de cromozomi din aceste celule și transformarea lor în celule haploide. - spermatide și ootide; 3) formarea spermatozoizilor (sau spermatozoizilor) și a ovulelor; în acest caz, ouăle sunt îmbrăcate cu o serie de membrane germinale, iar spermatozoizii dobândesc flageli care le asigură mobilitatea. La femelele din multe specii de animale, meioza și formarea ouălor sunt finalizate după ce spermatozoizii au pătruns în citoplasma ovocitului, dar înainte de fuziunea nucleelor spermatozoizilor și a oului.
La plante, gametogeneza separat de meioză și începe în celule haploide – în spori (la plantele superioare – microspori și megaspori). Generația sexuală a plantei se dezvoltă din spori - gametofitul haploid. , în organele genitale ale căror - gametangia (masculin - anteridii, feminine - arhegonie) G apare prin mitoze.Excepția este gimnosperme și angiosperme, în care spermatogeneza are loc direct în microsporul germinativ - celula polenică. La toate plantele cu spori inferiori și superiori, germinarea în anteridii este diviziunea celulară repetată, ceea ce are ca rezultat formarea unui număr mare de spermatozoizi mobili mici. G. în arhegonie - formarea unui, două sau mai multe ouă. La gimnosperme și angiosperme, reproducerea masculină constă în divizarea (prin mitoză) a nucleului celulei polenului în generativ și vegetativ și în divizarea ulterioară (tot prin mitoză) a nucleului generator în două celule de spermatozoizi. Această diviziune are loc în tubul de polen în germinare. Germinarea feminină în angiosperme este separarea unei celule ou prin mitoză într-un sac embrionar cu 8 nuclee. Principala diferență dintre ginecologia la animale și plante: la animale combină transformarea celulelor din diploid în haploid și formarea gameților haploizi; la plante, germinația se reduce la formarea gameților din celulele haploide.
Reproducerea sexuală a plantelor cu semințe- înmulțirea prin semințe de origine normală (nu apomictă). Indivizii noi care rezultă au genotipuri diferite de organismele părinte.
Plantele experimentează o schimbare regulată a fazelor nucleare (haploid și diploid). Plantele cu flori, cele mai comune de pe Pământ, merită o atenție deosebită. În ciclul de viață al plantelor superioare, are loc o schimbare de două generații: gametofitul și sporofitul. Gametofit - o mică plantă din generația sexuală pe care se formează organele de reproducere care produc gameți. Pe ea se dezvoltă atât gameți feminini, cât și masculini. În plantele cu semințe, gametofitele și-au pierdut practic capacitatea de a exista independent. Generația predominantă este sporofit (majoritatea celulelor sunt diploide), de obicei o plantă mare cu frunze, care există de o perioadă destul de lungă. Sporofitul se formează după fuziunea gameților haploizi masculin și feminin.
Floarea este principalul organ de reproducere al plantelor cu flori angiosperme. O floare poate fi considerată atât un sporofit, un organ de reproducere asexuată (deoarece produce microspori și megaspori), cât și un gametofit - un organ de reproducere sexuală (deoarece gameții masculini - spermatozoizi - se dezvoltă din microspori, iar gameții feminini - ouă -). din megaspori).
Dezvoltarea boabelor de polen are loc în cuiburile de polen - microsporangii antere - în două etape.
Etapa unu - microsporogeneza țesutul sporogen se divide prin mitoză, formând celule microspore - microsporocite (2n). Microsporocitele se divid prin meioză, formându-se microspori (n). Fiecare celulă mamă produce patru microspori (tetradă de microspori).
Etapa a doua – microgametogeneza – dezvoltarea microgametofitului. Fiecare microspor (n) se divide prin mitoză, formând microgametofit– gametofit masculin, sau boabe de polen. În primul rând, se realizează procesul de reproducere asexuată a sporofitului, pentru care se folosesc spori mici. Apoi, în interiorul sacului de polen, se formează un gametofit masculin microscopic dintr-un spor germinativ (divizabil), care este deja o nouă generație sexuală.
Dezvoltarea sacului embrionar are loc în ovul (megasporangium) în două etape. Prima etapă este megasporogeneza - dezvoltarea megasporilor. Celulele sporogene (2n) se divid prin mitoză, formând celule megaspore - megasporocite (2n). Megasporocitele se divid prin meioză, formându-se megaspori (n). Fiecare celulă mamă produce patru megaspori. În megagametofit se dezvoltă doar unul dintre microspori (de obicei cel inferior), restul degenerează. A doua etapă este metagametogeneza – dezvoltarea megagametofitului (sac embrionar). Cel rămas dintre cei patru megaspori (n) se împarte secvenţial în trei mitoze fără citokineză (doar nucleii se divid). La polii sacului embrionar se formează patru nuclei - sac embrionar cu opt nuclee.
Două nuclee din poli se deplasează spre centru și se contopesc, formând nuclee centrale (secundari) (2n). Nucleii care rămân la poli se transformă în celule: antipozi (n), ou(n), sinergide (n). Se formează un megagametofit (sac embrionar).
Este necesar să se acorde atenție faptului că la plantele superioare (spre deosebire de animale), procesul de formare a celulelor germinale se realizează prin mitoză. Toate animalele pluricelulare și oamenii folosesc meioza în acest scop. Gametofitul masculin din plantele cu flori este alcătuit din 3 celule, unul dintre spermatozoizi fertilizând ovulul sacului embrionar, iar celălalt fecundând ovulul central. Se intampla" dubla fertilizare».
Rezultatul reproducerii sexuale a gametofitului unei plante cu flori este formarea unui zigot diploid și a unei celule triploide mari. Împărțirea lor prin mitoză duce în cele din urmă la formarea embrionului și a endospermului semințelor (rezerve de nutrienți). Semințele reprezintă o etapă importantă în dezvoltarea unei noi generații de sporofiți.
Uvertebratelor celulele reproducătoare feminine se formează în gonade - ovare, iar cele masculine - în testicule. În gonade se formează gameții haploizi din celulele diploide originale.
Formarea spermatozoizilor maturi în organism mamifereîncepe cu debutul pubertății și ouă - în perioada prenatală de dezvoltare a corpului feminin.
Există mai multe etape în dezvoltarea celulelor germinale. Prima etapă de dezvoltare a celulelor germinale se numește reproducere. Această etapă se caracterizează prin diviziunea celulelor diploide prin mitoză. În acest caz, din fiecare celulă mamă se formează două celule diploide fiice. Datorită mitozei, numărul de celule crește.
Apoi vine etapa de creștere. În această perioadă, dimensiunea celulelor crește. Celulele sunt intr-o stare de interfaza. Ei sintetizează proteine, carbohidrați, lipide, ATP și cromozomi dubli.
În timpul etapei de maturare, celulele se divid prin meioză. Numărul de cromozomi este redus la jumătate și din fiecare celulă diploidă se formează patru celule fiice haploide a 1000-a.
La bărbați, toate celulele formate ca urmare a meiozei sunt identice și complete. La femele, o singură celulă - oul - acumulează o cantitate mare de nutrienți necesari dezvoltării viitorului embrion; celelalte trei celule mici mor ulterior.
Dezvoltarea celulelor germinale se încheie cu o perioadă de formare, în care se formează gameți - spermatozoizi și ouă.
Formarea celulelor germinale în angiosperme are loc într-un mod unic. Gameții sunt produși în stamine și pistiluri. Anterele staminei conțin multe celule diploide, fiecare dintre ele împărțită prin meioză.Ca urmare, din fiecare celulă diploidă se formează patru celule haploide, care se transformă în boabe de polen.Procesul de formare a polenului nu se termină aici. Nucleul haploid al fiecărui grăunte de polen este împărțit prin mitoză, care formează două celule haploide - generative și vegetative. Celula generatoare se divide din nou prin mitoză, rezultând doi spermatozoizi haploizi. Spermatozoizii sunt gameți masculini, sunt imobili pentru că nu au flageli și sunt transportați în ovul prin tubul polen.
Astfel, un grăunte de polen matur conține trei celule: o celulă vegetativă, sau celulă tubului polen, și doi spermatozoizi.
Ovarul conține ovulul, în care se formează celula reproductivă feminină. În ovul, se formează patru celule haploide dintr-o celulă diploidă ca urmare a meiozei. Trei celule mor, iar cea rămasă se divide de trei ori prin mitoză. Aceasta produce opt celule haploide care formează sacul embrionar. Una dintre ele se transformă într-un ou, două celule se unesc și formează o celulă diploidă - nucleul secundar al sacului embrionar. Cele cinci celule rămase joacă un rol de susținere, formând peretele sacului embrionar.
La om, o celulă reproductivă matură (gamet) este un spermatozoid la un bărbat, un ovul (ou) la o femeie. Înainte ca gameții să fuzioneze pentru a forma un zigot, aceste celule sexuale trebuie să se formeze, să se maturizeze și apoi să se întâlnească. Celulele germinale umane sunt similare ca structură cu gameții majorității animalelor. Diferența fundamentală dintre gameți și alte celule ale corpului, numite celule somatice, este că un gamet conține doar jumătate din numărul de cromozomi al unei celule somatice. În celulele germinale umane sunt 23. În timpul procesului de fertilizare, fiecare celulă germinală aduce la zigot cei 23 de cromozomi ai săi, iar astfel zigotul are 46 de cromozomi, adică. setul lor dublu, așa cum este inerent tuturor celulelor somatice umane. Deși sunt similare în principalele lor caracteristici structurale cu celulele somatice, sperma și ovulul sunt în același timp foarte specializate pentru rolul lor în reproducere. Spermatozoidul este o celulă mică și foarte mobilă. Ovulul, dimpotrivă, este imobil și mult mai mare (de aproape 100.000 de ori) decât spermatozoizii. Majoritatea volumului său este alcătuit din citoplasmă, care conține rezerve de nutrienți necesare embrionului în perioada inițială de dezvoltare. Pentru fertilizare, ovulul și sperma trebuie să ajungă la maturitate. Mai mult, ovulul trebuie fertilizat în 12 ore după părăsirea ovarului, altfel moare. Sperma umană trăiește mai mult, aproximativ o zi. Mișcându-se rapid cu ajutorul cozii în formă de bici, spermatozoizii ajung în canalul conectat la uter - trompele uterine, unde ovulul intră din ovar. Acest lucru durează de obicei mai puțin de o oră după copulație. Se crede că fertilizarea are loc în treimea superioară a trompei uterine. În ciuda faptului că ejaculatul conține în mod normal milioane de spermatozoizi, doar unul pătrunde în ovul, activând un lanț de procese care duc la dezvoltarea embrionului. Datorită faptului că întregul spermatozoid pătrunde în ovul, bărbatul aduce descendenților, pe lângă materialul nuclear, o anumită cantitate de material citoplasmatic, inclusiv centrozomul - o structură mică necesară diviziunii celulare a zigotului. Spermatozoizii determină și sexul urmașilor. Punctul culminant al fertilizării este considerat a fi momentul fuziunii nucleului spermatozoidului cu nucleul ovulului.
Fertilizarea la angiosperme este precedată de micro- și megasporogeneza, precum și polenizarea.
Microsporogeneza are loc în anterele staminelor.În acest caz, celulele diploide ale țesutului educațional al anterei ca urmare a meiozei se transformă în 4 microspori haploizi. După ceva timp, microsporii începe diviziunea mitotică și se transformă într-un gametofit masculin - un grăunte de polen. Granulele de polen sunt acoperite la exterior doua membrane: exina si intina.
Exine– învelișul superior este mai gros și saturat cu sporolenină, o substanță asemănătoare grăsimii. Acest lucru permite polenului să reziste la temperaturi semnificative și influențe chimice. Exina conține pori germinali, care sunt închiși cu „dopuri” până la polenizare.
Intina contine celuloza si este elastic. Un grăunte de polen conține două celule: vegetativă și generativă.
Megasporogeneza are loc în ovul. Ca urmare a meiozei, din celula mamă a nucelului se formează 4 megaspori, din care rămâne doar unul. Acest megaspor crește puternic și împinge țesuturile nucelului spre tegumente, formând sacul embrionar. Nucleul sacului embrionar se divide de 3 ori prin mitoză. După prima diviziune, cele două nuclee fiice se mută la poli diferiți: chalazal și micropylar (situat mai aproape de tubul polen), și acolo sunt împărțiți de două ori. Astfel, există patru nuclee la fiecare pol. Trei nuclei de la fiecare pol sunt izolați în celule separate, iar cei doi rămași se deplasează în centru și fuzionează, formând un nucleu diploid secundar. La polul micropilar există două sinergide și o celulă mai mare - oul. Antipozii sunt situati la polul chalazal. Astfel, un sac embrionar matur conține 8 celule
Polenizare presupune transferul polenului de la stamine la stigmat.
Fertilizare. Boabele de polen care aterizează cumva pe stigmat germinează. Germinarea polenului începe cu umflarea boabelor și formarea unui tub de polen din celula vegetativă. Tubul de polen sparge coaja în locul său mai subțire - așa-numitul deschidere. Vârful tubului polenic secretă substanțe speciale care înmoaie țesuturile stigmatului și stilului. Pe măsură ce tubul polenic crește, acesta devine nucleul unei celule vegetative și al unei celule generative, care se împarte și formează doi spermatozoizi. Prin micropilul ovulului, tubul de polen pătrunde în sacul embrionar, unde se rupe și conținutul său este turnat în interior.
Unul dintre spermatozoizi fuzionează cu ovulul pentru a forma un zigot, care apoi dă naștere embrionului seminței. Al doilea spermatozoid fuzionează cu nucleul central, rezultând formarea unui nucleu triploid, care apoi se dezvoltă în endosperm triploid.
Astfel, endospermul la angiosperme este triploid şi secundar, deoarece format după fertilizare.
Tot acest proces se numește fertilizare dublă. A fost descris pentru prima dată de omul de știință rus S.G. Navashin. (1898).
Morfologia gameților și tipurile de gametogamie
Izogamie, heterogamie și oogamie
Morfologia gameților diferitelor specii este destul de diversă, în timp ce gameții produși pot diferi în setul de cromozomi (dacă specia este heterogametică), dimensiune și mobilitate (capacitatea de a se mișca independent), în timp ce dimorfismul gametic la diferite specii variază mult - de la absență. de dimorfism sub formă de izogamie până la manifestarea sa extremă sub formă de oogamie.
Izogamie
Dacă gameții care fuzionează nu diferă morfologic unul de celălalt ca mărime, structură și setul de cromozomi, atunci aceștia se numesc izogameți sau gameți asexuați. Astfel de gameți sunt mobili, pot purta flageli sau pot fi ameboizi. Izogamia este tipică pentru multe alge.
Anizogamie (heterogamie)
Gameții capabili de fuziune variază în mărime, microgameții mobili poartă flageli, macrogameții pot fi fie mobili (multe alge), fie imobili (macrogameții multor protiști nu au flageli).
Oogamie
Spermatozoizi și ovul.
Gameții unei specii biologice capabile de fuziune diferă brusc în dimensiune și mobilitate în două tipuri: gameți masculini mici și gameți feminini imobili mari - ouă. Diferența de mărime a gameților se datorează faptului că ouăle conțin o cantitate suficientă de nutrienți pentru a asigura primele diviziuni ale zigotului în timpul dezvoltării sale în embrion.
Gameți masculini - spermatozoizii animalelor și multor plante sunt mobili și poartă de obicei unul sau mai mulți flageli, cu excepția gameților masculini ai plantelor cu semințe lipsite de flageli - spermatozoizi, care sunt livrați în ou în timpul germinării tubului polenic, precum și fără flageli. sperma (sperma) de nematozi și artropode.
Deși spermatozoizii poartă mitocondrii, în oogamie numai ADN-ul nuclear este transmis de la gametul masculin la zigot; ADN-ul mitocondrial (și în cazul plantelor, ADN-ul plastid) este de obicei moștenit de zigot numai din ou.
Literatură
Vezi si
Fundația Wikimedia. 2010.
Vedeți ce este „Gametul masculin” în alte dicționare:
Bărbați - obțineți un cupon activ Yulmart pe Academician sau cumpărați bărbați la un preț mic la reducere la Yulmart
Gamet. Acesta este numele dat în botanică acelor celule ale organismelor vegetale inferioare care servesc pentru reproducerea sexuală. Structura lor este foarte diversă. Procesul sexual constă tocmai în fuziunea glandelor.Dacă glandele care fuzionează nu diferă unele de altele ... ... Enciclopedia lui Brockhaus și Efron
Acesta este numele dat în botanică acelor celule ale organismelor vegetale inferioare care servesc pentru reproducerea sexuală. Structura lor este foarte diversă. Procesul sexual consta tocmai in fuziunea glandelor.Daca glandele care fuzioneaza nu se deosebesc unele de altele ca structura...
Andromonoecie monoecie masculină- Andromonoecy, masculin monoecy * andramonaecy, masculin adnadomnasc * andromonoecy fenomenul când un gamet separat formează atât flori bisexuale, cât și staminate... Genetica. Dicţionar enciclopedic
ANDROGAMET- gamet masculin sau microgamet... Dicţionar de termeni botanici
MALARIE- MALARIA, din italianul malarie, aer stricat, intermitent, intermitent, febră de mlaștină (malaria, febris intermittens, paludisme francez). Sub acest nume se unește un grup de oameni strâns înrudiți... ... Marea Enciclopedie Medicală
FERTILIZARE, procesul cheie al REPRODUCERII sexuale, cand in urma fuziunii GAMETELOR (celule sexuale) masculine si feminine se formeaza un ZIGOT. Zigotul conține informații genetice (CROMOZOMI) de la ambii părinți (vezi MOȘTENIRE). tu...... Dicționar enciclopedic științific și tehnic
Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron
Constă în fuziunea a două celule sexuale, masculin și feminin. Celula care apare prin această fuziune produce o nouă plantă. În timp ce esența rămâne neschimbată, procesul de fertilizare are loc diferit la diferite plante; la fel de diferit..... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron
Ramura botanicii care se ocupă de clasificarea naturală a plantelor. Specimenele cu multe caracteristici similare sunt grupate în grupuri numite specii. Crinii tigru sunt un tip, crinii albi sunt altul etc. Specii asemănătoare între ele, la rândul lor... ... Enciclopedia lui Collier
- (maro, Phaeophyceae s. Fucoideae s. Melanophyceae) o serie de alge (vezi), colorate maro; aceasta din urma depinde de faptul ca celulele acestor alge contin pigmentul feofila, format din clorofila verde (vezi) si ficafeina maro... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron
