Конспект уроку: Запліднення

1. Як відбувається гаметогенез?

2.Які є джерела комбінативної мінливості?

3. Що таке акросома?

4. Які особливості ізогамії, гетерогамії та овогамії?

5. Які рослини називають однодомними та дводомними?

6. Які відомі пристосування рослин до різних способів запилення?

7. Що таке слань?

8. Яка будова пилкового зерна та насінного зачатку?

Під час вивчення цієї теми ви дізнаєтесь про способи запліднення в живих істот

Запліднення

Запліднення - процес злиття чоловічої й жіночої статевих клітин, так званих гамет із утворенням заплідненої клітини, тобто зиготи, із котрої розвивається новий організм.

Після процесу запліднення розвиток уже нового організму розпочинається послідовними поділами зиготи із подальшою поступовою диференціацією клітин, тканин і органів.

Запліднення в різноманітних груп живих істот

Процес запліднення в тварин буває зовнішнім й внутрішнім. За процесу зовнішнього запліднення відбувається наступне: статеві клітини зливаються поза статевими органами, здебільшого у навколишньому середовищі. Характерне воно для більшості водних видів (наприклад, багатощетинкові черви, річкові раки, двостулкові молюски, ланцетники, голкошкірі, переважна кількість кісткових риб й земноводних) й окремих наземних або ґрунтових тварин (дощових червів). Пов'язане це із тим, що поза організмом на статеві клітини несприятливо впливають неоднакові екологічні фактори (пересихання, висока або низька температура, ультрафіолетові промені т.п.). А водне середовище певним чином згладжує дані негативні впливи. Окрім того, вода сприяє пересуванню рухливих чоловічих гамет. Яйцеклітини виділяють в довкілля характерні речовини, котрі приваблюють сперматозоїди лише відповідного біологічного виду, це запобігає міжвидовим схрещуванням.

В мешканця дна Тихого океану багатощетинкового черва палоло статеві клітини у особин обох статей завжди дозрівають одночасно у певну фазу Місяця. Так, гамети котрі лиш у задній частині тіла, що відривається від передньої й спливає у поверхневі шари. Гамети там виводяться в воду. В передньої частини черва, яка залишилася неподалік дна, регенерує задній кінець. Та через деякий період тварина знову стає готовою до подальшого розмноження.

В річкових раків самці з допомогою видозмінених черевних кінцівок поміщають спермії, тобто безджутикові чоловічі гамети, які оточені захисними оболонками, на тіло самки біля її статевих отворів. Згодом з даних отворів виділяються яйцеклітини й своєрідна речовина, яка розчинює оболонку капсули з сперміями; після даного здійснюється зовнішнє запліднення.

Заплідненню нерідко передує своєрідна шлюбна поведінка, й для будь-якого виду. В водних червоподібних істот, наприклад, немертин, десятки особин різноманітної статі одного виду збираються докупи у оточений слизом клубок. Всередину клубка виділяються чоловічі й жіночі статеві клітини: саме тут відбуваються запліднення й початок ембріонального розвитку.

Щодо шлюбної поведінки значної кількості риб та жаб («співи» жаб, «танці» риб т.п.) вам відомо із курсу біології для 8-го класу. Вона завершується нерестом.

Внутрішнє запліднення здійснюється у органах жіночої статевої системи. Воно властиве більшості наземних тварин (комахи, черевоногі молюски, плазуни, птахи й ссавці), також багатьом мешканцям товщі грунту і водойм (хрящовим рибам, плоским та круглим червам). В даний спосіб гамети уникають негативного впливу умов довкілля, росте ймовірність запліднення. Процес внутрішнього запліднення нерідко забезпечують своєрідні органи парування, з допомогою котрих статеві клітини потрапляють у органи жіночої статевої системи. У акул, так наприклад, цю функцію здійснюють внутрішні потовщені промені черевних плавців самців.

Сперматозоїд проникає у яйцеклітину здебільшого дякуючи ферментам, що виділяє акросома, рідко - через своєрідний отвір у її оболонці. При цьому об'єднуються плазматичні мембрани обох гамет.

Контакту сперматозоїда й яйцеклітини передує їх взаємовпізнавання: запліднення тільки можливе тільки тоді, коли чоловіча і жіноча гамети належать одному видові організмів. Біологічно активні речовини яйцеклітини стимулюють розрив акросоми сперматозоїда, так звану акросомну реакцію). В результаті даного виділяються ферменти, які забезпечують проникність оболонки яйцеклітини для чоловічої гамети.

Після потрапляння сперматозоїда усередину яйцеклітини оболонка її стає непроникною для всіх інших сперматозоїдів, ядра цих обох гамет зливаються. Таким чином формується зигота.

В заплідненій яйцеклітині активуються процеси обміну і розпочинається дроблення.

Особливості запліднення в рослин

Найскладніший процес запліднення в покритонасінних, його звуть подвійним. Подвійне запліднення у покритонасінних або квіткових рослин відкрито в 1898 році професором Київського університету ім. Святого Володимира (тепер - імені Тараса Шевченка) C.Г. Навашиним.

Пилкове зерно потрапляє на приймочку маточки, далі під впливом біологічно активних її речовин набрякає й проростає пилковою трубкою. Всі біологічно активні речовини залозистих клітин приймочки взаємодіють з сполуками зовнішньої оболонки даного пилкового зерна, розпізнаючи його. Все це забезпечує проростання пилку тільки власного виду рослини.

До пилкової трубки із пилкового зерна переходять 3 гаплоїдні клітини - велика вегетативна й дві мілкіших - спермії. Вегетативна клітина приймає участь в рості пилкової трубки, котра через характерний отвір у оболонках насінного зачатка або пилковхід проникає в зародковий мішок. На полюсах мішка розміщено 6 гаплоїдних клітин: на одному - досить великих яйцеклітина й 2 менші супутні, на іншому - 3 однакові. В центрі розташована клітина із двома гаплоїдними ядрами, що зливаються, формуючи вторинне диплоїдне ядро. Один зі сперміїв зливається із яйцеклітиною, внаслідок чого з'являється диплоїдна зигота, із котрої згодом зародок. Другий спермій зливається із диплоїдним ядром в центрі зародкового мішка. із утвореної триплоїдної клітини у подальшому розвивається своєрідна зародкова тканина - ендосперм (з грец. ендон - всередині й сперма - сім'яна рідина). Всі поживні речовини клітин ендосперму потрібні для живлення зародка.

Подвійне запліднення квіткових рослин - по суті, два неоднакові процеси, адже тільки з заплідненої яйцеклітини розвивається зародок. Злиття другого спермія із ядром центральної диплоїдної клітини заплідненням можна назвати тільки умовно, адже із виниклої триплоїдної клітини розвивається не новий організм, а лише тканина, що забезпечує зародок всіма поживними речовинами.

Біологічне значення запліднення

При формуванні статевих клітин їх плоїдність вдвічі зменшується, в момент запліднення - відновлюється. Окрім того, перехресне запліднення являється одним з джерел комбінативної мінливості: у заплідненій яйцеклітині в кожній парі гомологічних хромосом одна - батьківська, інша - материнська. Саме так, половину спадкового матеріалу клітин майбутня особина одержує від батька, а половину - від матері. Саме тому нащадки генетично відмінні від будь-якого із батьків. Винятком являється лиш самозаплідні організми і представники чистих ліній.

Біологічне значення запліднення заключається в відновленні хромосомного набору, який притаманний особинам певного виду, і являється одним з джерел комбінативної мінливості.

Розглянемо біологічне значення процесу подвійного запліднення в покритонасінних рослин. Формування триплоїдної клітини, із котрої згодом розвивається ендосперм, супроводжується кратним зростанням вмісту ДНК в ядрі. За певну одиницю часу у триплоїдній клітині синтезується втричі більше білкових молекул порівняно із гаплоїдною. Саме тому зародок в покритонасінних, який має більший запас поживних речовин, розвивається швидше порівняно із голонасінними, в котрих ендосперм видовжений час залишається гаплоїдним.

1. Яке біологічне значення запліднення?

2. Які форми запліднення відомі у тварин?

3. Які механізми спрямовані на унеможливлення запліднення яйцеклітини тварин одного виду сперматозоїдами іншого?

4. Які процеси відбуваються під час проникнення Сперматозоїда до яйцеклітини?

5. Яке значення подвійного запліднення у покритонасінних рослин?

- прочитати параграф,

- дати відповідь на запитання,

- інше.

За підручником Біологія 11 клас (Балан П.)