Oplodnja kod biljaka, životinja i ljudi je fuzija muških i ženskih reproduktivnih stanica - gameta, uslijed čega nastaje prva stanica novog organizma - zigota. Gnojidba je uobičajena za većinu biljaka. 3. Kako dolazi do oplodnje kod cvjetnica? Jedan od njih se spaja sa jezgrom jajeta, što rezultira zigotom sa diploidnim skupom hromozoma. Spajanje jezgra sperme sa jezgrom jajeta je centralni trenutak oplodnje u biljkama.
1) prodiranje sperme u jajnu stanicu 2) fuzija haploidnih jezgara obe gamete sa formiranjem diploidne ćelije zigote 3) aktivacija njene fragmentacije i dalji razvoj. Haploidno jezgro polenovog zrna podijeljeno je na dva jezgra - vegetativno i generativno. Iz nje se naknadno razvija embrion sjemena - buduća biljka. Ćelije takvog endosperma sadrže zalihe hranjivih tvari neophodnih za razvoj biljnog embrija. Ovaj proces se naziva dvostruka oplodnja.
Gnojidba u biljkama je:
Oplodnja se obično naziva stimulacijom jajeta da se razvije kao rezultat kariogamije. Oplodnja je nepovratan proces – jaje koje se jednom oplodi ne može se ponovo oploditi. Singamija i kariogamija čine suštinu procesa oplodnje.
Da bi se osigurala oplodnja, neophodno je istovremeno sazrijevanje gameta majčinog i očinskog organizma. U biljkama koje se međusobno oprašuju, sazrijevanje muških i ženskih zametnih stanica možda se neće poklopiti u vremenu, a ova neslaganja služi kao adaptivni mehanizam koji sprječava samooprašivanje.
Ovaj fenomen se naziva pseudogamna oplodnja. Druga faza procesa oplodnje počinje nakon prodiranja jednog, a kod nekih životinja i više spermatozoida u jaje.
Pogledajte šta je “Gnojidba u biljkama” u drugim rječnicima:
Sama oplodnja, odnosno spajanje očevog i majčinog pronukleusa, moguća je tek nakon završetka mejoze. Kod bodljokožaca i koelenterata, spermatozoidi mogu prodrijeti u jaje nakon završetka mejoze. Ova vrsta oplodnje naziva se okruglim crvom. Tokom čina oplodnje, dva haploidna pronukleusa se spajaju u jedno jezgro. Kariogamija dovodi do novog kvalitativnog procesa - razvoja zigota.
Kod izo-, hetero- i mnogih oogamnih nižih biljaka, gamete izlaze iz gametangija u vodu, gdje dolazi do oplodnje.
Ranije se vjerovalo da citoplazma sperme i njene organele ne ulaze u jaje. Gnojidba kod biljaka je u principu slična onoj kod životinja, ali je postojanje gametofita u biljkama dovelo do pojave nekih karakteristika kod njih.
Polenova cijev, koja raste do mikropila, dolazi u kontakt s onim dijelom embrionalne vrećice gdje se nalazi aparat za jaje – jaje i sinergidi. Od dva spermatozoida koja prodiru u embrionsku vrećicu, jedan spermatozoid prodire u jaje i spaja se s haploidnim jezgrom potonjeg.
Kod biljaka, baš kao i kod životinja, spremnost za fuziju muških i ženskih jezgara može biti različita. Uobičajeno, možemo pretpostaviti da biljke imaju dvije vrste gnojidbe: tip Asteraceae, sličan morski jež kod životinja, i vrsta ljiljana, slična vrsti okruglog crva. U prvom slučaju (tip Compositae), jezgro spermatozoida prodire u zrelo jajnu stanicu u stanju nepotpune telofaze, rastvara ljusku jezgre jajeta i ulazi u interfazno stanje.
Nakon oplodnje, kritosjemenjače razvijaju dodatni embrionalni organ - endosperm, koji je nutritivni depo za embrion. Razvoj endosperma počinje drugom oplodnjom. Formiranje tkiva koje hrani embrion je karakteristika biljaka. Kod životinja je ova funkcija dodijeljena rezervnoj hranljive materije jajne ćelije i majčino telo koje hrani embrion kroz placentu.
Međutim, podložan je adaptivnim promjenama ovisno o strukturnim karakteristikama zametnih stanica i biologiji reprodukcije karakterističnoj za svaku vrstu životinja i biljaka.
Oplodnja je povezana sa seksualnom reprodukcijom i prijenosom nasljednih informacija s roditelja na potomstvo. Ako biljka prolazi kroz seksualni proces tokom svog razvojnog ciklusa, tada se javlja i mejoza, odnosno otkriva se promjena nuklearnih faza (vidi Smjenu generacija).
Spajanje gameta sa flagelama koje se razlikuju fiziološki i po veličini naziva se heterogamija, a gamete su ženske (veće) i muške (manje). Ženske gametangije većine oogamnih nižih biljaka nazivaju se oogonije, a muške gametangije anteridija. Sve više biljke su oogamne.
Kod briofita i pteridofita, spermatozoidi oslobođeni iz anteridija plivaju u vodi do otvorenih arhegonija i spajaju se s jajima unutar arhegonije. Kod pteridofita i sjemenskih biljaka, oplodnja se događa na (ili u) izbojcima (gametofitima), koji se u prvim razvijaju nezavisno, a na sporofitima u drugim (vidi Smjenu generacija).
Spermatozoidi dospijevaju do arhegonije, krećući se u tekućini koju proizvodi sama biljka. U sjemenskim biljkama koje imaju spermu, potonji idu do jaja kroz polenove cijevi koje formiraju muški protele. Ovaj neobičan proces, karakterističan samo za angiosperme, prvi je opisao ruski naučnik S. G. Navašin (1898) i nazvao ga dvostruka oplodnja.
Kod nekih životinja, spajanje sperme s jajnom stazom događa se u vanjskom okruženju, kod drugih - unutar ženskog tijela. U tom smislu, pravi se razlika između spoljašnje i unutrašnje oplodnje.
Osim toga, u jajetu dolazi do brzog preuređivanja citoplazmatskih struktura odgovornih za sintezu proteina: procesi sinteze se odmah i višestruko ubrzavaju. Majčinski i očinski hromozomi (nosioci nasljednog materijala) ravnomjerno su raspoređeni po svim stanicama embrija nastalih iz zigota - oplođenog jajeta.
Procesi koji uzrokuju susret i kontakt muških i ženskih reproduktivnih stanica kod životinja nazivaju se osjemenjivanjem. Oplodnja prethodi spajanju gameta – oplodnji. Tokom vanjske oplodnje, spermatozoidi i jajašca se oslobađaju u vodu (tj. spoljašnje okruženje), gdje dolazi do njihovog spajanja. Unutrašnje đubrenje karakteristično je prvenstveno za stanovnike zemlje - mnoge beskičmenjake (. okrugli crvi, pauci i insekti) i svi kopneni kičmenjaci (gmizavci, ptice, sisari).
Prodor spermatozoida uzrokuje da jajna ćelija odvoji svoju oplođu, što sprečava prodor drugih spermatozoida. U citoplazmi jajeta se jezgro sperme povećava i dostiže veličinu jezgra jajeta. Jezgra se zatim zbližavaju i spajaju, što rezultira zigotom. Shodno tome, diploidni skup hromozoma, karakterističan za somatske ćelije većine živih organizama, obnavlja se upravo tokom oplodnje.
Ovo osigurava fuziju jednog spermatozoida sa jezgrom jajne ćelije. Oplodnja kod višećelijskih životinja uključuje fuziju dvije gamete različitih spolova - spermatozoida i jajeta. Kod biljaka se muška gameta nalazi u POLENU, a za većinu viših biljaka OPRAŠIVANJE prethodi oplodnji.
Vanjska oplodnja sprovedeno u okruženje, obično u uslovi vode, gdje završavaju muške i ženske reproduktivne stanice. Primjer je oplodnja kod većine životinja koje žive ili se razmnožavaju u vodi: annelids, školjke, većina riba, bezrepi vodozemci. Muške i ženske gamete koje oslobađaju ovi organizmi ulaze u vodu, gdje se susreću i spajaju – formiranje zigote.
Sa spoljnom oplodnjom susret jajne ćelije i spermatozoida zavisi od raznih faktora okoline, pa kod ove vrste oplodnje organizmi obično formiraju ogroman broj zametnih ćelija. Na primjer, jezerska žaba polaže do 11 hiljada jaja, atlantska haringa oko 200 hiljada jaja, a sunčanica - gotovo 30 miliona.
Unutrašnja oplodnja
Unutrašnja oplodnja- u ženskom genitalnom traktu dolazi do susreta i spajanja gameta. U ovom slučaju, vjerovatnoća oplodnje i preživljavanja zigote je mnogo veća, pa se formira mnogo manje reproduktivnih ćelija (posebno jajašaca). Unutrašnja oplodnja je uobičajena za mnoge vodenih organizama, a na kopnu postaje jedini pouzdan način da se osigura fuzija gameta. Unutrašnjom oplodnjom, zigota dobija priliku da se razvija dok ostaje u majčinom telu
Unutrašnja oplodnja kod mnogih životinja (gmizavaca, ptica) je praćen polaganjem jaja u spoljašnjoj sredini, gde se kroz određeno vreme iz jaja razvijaju mladunci: chicks, bebe kornjače, krokodili itd. Kod većine sisara prolaze zigota i embrion koji je od njega nastao unutrašnji razvoj u ženskim genitalijama. Kod sisara (osim oviparnih - platypus I echidnas) za rast embriona (embriona), u materici se formira takozvano bebino mesto ili placenta. Prisutan je u obliku rudimenata čak i kod torbara. Kroz placentu se uspostavlja veza između krvotoka embrija i ženke. Time se osigurava izmjena plinova u tijelu embrija, njegova ishrana i uklanjanje produkata raspadanja i, naravno, zaštita embriona od nepovoljnih uslova okoline.
Unutrašnja oplodnja kod životinja - proces koji je nastao tokom evolucije kasnije od vanjske oplodnje i mnogo progresivniji morfobiološki fenomen. Isto treba napomenuti i o izgledu posteljice u istoriji razvoja životinjskog svijeta. Osiguravaju reprodukciju zdrave mlade generacije uz značajnu zaštitu, očuvanje (i ekonomičnost) zametnih stanica organizama koji se razmnožavaju i brigu majke za razvoj embrija.
Sa unutrašnjom oplodnjom zigota dobija priliku da se razvija dok ostaje u majčinom telu.
Broj zametnih ćelija koje telo proizvodi zavisi i od stepena brige roditelja za potomstvo. Na primjer, bakalar polaže 10 miliona jaja i nikada se ne vraća na mjesto leženja, afrička riba tilapija, koja nosi jaja u ustima, ne proizvodi više od 100 jaja, a sisari složenog roditeljskog ponašanja koji brinu o svom potomstvu rađaju samo jedan ili nekoliko mladih.
Kod ljudi, kao i kod svih drugih sisara, do oplodnje dolazi u jajovodima, kroz koje se jaje kreće prema maternici. Spermatozoidi prije susreta sa jajetom putuju veliku udaljenost, a samo jedan od njih prodire u jajnu stanicu. Nakon prodiranja spermatozoida, jaje formira debelu ljusku na površini, neprobojnu za druge spermatozoide.
Ako je došlo do oplodnje, jaje završava svoju mejotsku podelu (§ 3.6) i dva haploidna jezgra se spajaju u zigotu, kombinujući genetski materijal očeva i majčinih organizama. Formira se jedinstvena kombinacija genetskog materijala novog organizma.
Jaja većine sisara zadržavaju sposobnost oplodnje ograničeno vrijeme nakon ovulacije, obično ne više od 24 sata. Sperma koja je napustila muškarca reproduktivni sistem, takođe žive veoma kratko. Dakle, kod većine riba spermatozoidi umiru u vodi nakon 1-2 minute u genitalnom traktu zeca žive do 30 sati, kod konja 5-6 dana, a kod ptica do 3 sedmice; Ljudski spermatozoidi u ženinoj vagini umiru nakon 2,5 sata, ali oni koji uspiju doći do materice ostaju održivi dva ili više dana. Postoje i izuzetni slučajevi u prirodi, na primjer, pčelinji spermij zadržava sposobnost oplodnje u spermateci ženki nekoliko godina.
Oplođeno jaje može se razviti u tijelu majke, kao što se događa kod placentnih sisara, ili u vanjskom okruženju, kao kod ptica i gmizavaca. U drugom slučaju, prekriven je posebnim zaštitnim školjkama (jaja ptica i gmizavaca).
Javlja se kod nekih vrsta organizama poseban oblik spolno razmnožavanje - bez oplodnje. Ovaj razvoj se naziva partenogeneza (od grčkog partenos - djevica, genesis - nastanak), ili djevičanski razvoj. U ovom slučaju, organizam kćer se razvija iz neoplođenog jajeta na osnovu genetskog materijala jednog od roditelja, a formiraju se jedinke samo jednog spola. Prirodna partenogeneza omogućava naglo povećanje broja potomaka i postoji u onim populacijama u kojima je kontakt osoba različitog spola otežan. Partenogeneza se javlja kod životinja različitih sistematskih grupa: pčela, lisnih uši, nižih rakova, kamenih guštera, pa čak i nekih ptica (ćurki).
Jedan od glavnih mehanizama koji osigurava oplodnju striktno unutar vrste je korespondencija broja i strukture hromozoma ženskih i muških gameta, kao i hemijski afinitet citoplazme jajne ćelije i jezgra sperme. Čak i ako se strane zametne ćelije ujedine tokom oplodnje, to po pravilu dovodi do abnormalnog razvoja embrija ili do rađanja sterilnih hibrida, odnosno jedinki nesposobnih za rađanje.
1. Šta je oplodnja? Kako to izgleda biološki značaj? Koje faze uključuje proces oplodnje?
Oplodnja je proces spajanja muških i ženskih polnih ćelija. Proces oplodnje sastoji se od nekoliko faza: prodor sperme u jajnu stanicu, spajanje haploidnih jezgara obje gamete kako bi se formirala diploidna zigota i njena aktivacija za daljnji razvoj.
2. Za koje životinje je karakteristična vanjska oplodnja? Interni? Koja je prednost unutrašnja oplodnja ispred spolja?
Tokom vanjske oplodnje, spermatozoidi i jajašca se oslobađaju u vanjsko okruženje, gdje se spajaju. Značajan dio gameta umire zbog nepovoljnih uslova okoline, pa kod životinja sa vanjskom oplodnjom ( koštane ribe, vodozemci, mnogi vodeni beskičmenjaci). veliki broj zametne ćelije. Unutarnja oplodnja se događa u majčinom tijelu; Vjerojatnost susreta muških i ženskih spolnih stanica je mnogo veća nego prilikom vanjske oplodnje, pa ženke proizvode manje jaja. Unutrašnja oplodnja je karakteristična prvenstveno za stanovnike kopna - mnoge beskičmenjake (okrugle gliste, paukove i insekte) i sve kopnene kičmenjake (gmizavce, ptice, sisare). Takođe, sa unutrašnjom oplodnjom, stopa preživljavanja zigota je veća.
3. Kako dolazi do oplodnje kod cvjetnica? Zašto se zove duplo?
Kod biljaka oplodnji prethodi oprašivanje - prenošenje polenovih zrna sa prašnika na žig. Polenovo zrno koje se uhvati za žig tučka ubrzo počinje da klija, formirajući polenovu cijev. Peludna cijev prodire u pulpu stila i jajnika, dostižući ovulu (ovulu). Unutar svake ovule nalazi se embrionalna vrećica koja sadrži sedam ćelija - haploidnu jajnu ćeliju, diploidnu centralnu ćeliju i pet pomoćnih haploidnih ćelija. Pri ulasku u embrionsku vreću kraj polenove cijevi puca, a unutrašnji sadržaj sa dvije muške gamete - spermatozoida se izlijeva. Jedan od spermatozoida se spaja sa jajetom, formirajući zigotu, a drugi se spaja sa centralnom ćelijom embrionalne vrećice. Oba spajanja se dešavaju gotovo istovremeno. Iz zigote se razvija embrion sjemena, koji ima diploidni (2n) set hromozoma, a iz oplođene centralne ćelije razvija se tkivo koje se zove endosperm i ima triploidni (3n) set hromozoma. Dakle, dolazi do dvostruke oplodnje kod cvjetnica (kritosjemenjača).
4. Kako se diploidna partenogeneza razlikuje od haploidne partenogeneze?
5. Koje su prednosti i mane partenogeneze u odnosu na konvencionalne oblike polne reprodukcije?
Partenogeneza vam omogućava da održite brojnost stanovništva u uvjetima u kojima je teško sastajanje pojedinaca različitih spolova - to je jasna prednost partenogeneze. Među nedostacima vrijedi istaknuti genetsku homogenost generacije, jer je jedna jedinka uključena u oplodnju.
6. Ime karakteristične karakteristike, kao i prednosti i nedostatke aseksualne i polne reprodukcije.
Prednosti aseksualna reprodukcija: jedan organizam je uključen i nema potrebe za pronalaženjem partnera. Gotovo svaki pojedinac može ostaviti potomstvo. Nedostaci aseksualne reprodukcije: u većini slučajeva potomci su monotoni i kopija su roditelja. Sve "uspješne" i "neuspješne" kombinacije roditeljskih gena prenose se na sljedeću generaciju. Prednosti polne reprodukcije: potomci su raznoliki, jer svako potomstvo nasljeđuje jedinstvena kombinacija roditeljskih gena i osobina. Nastaju nove „uspešne“ i „neuspešne“ kombinacije gena i osobina. Nedostaci seksualne reprodukcije: dvije jedinke učestvuju i ne može svaka jedinka ostaviti potomstvo potrebni su da bi partneri ispunili određene uslove.
7. Lisne uši proizvode nekoliko partenogenetičkih generacija tokom ljeta, koje se sastoje samo od ženki bez krila. U slučaju prenaseljenosti ili drugih nepovoljnih okolnosti, ženke počinju polagati jaja, iz kojih se razvijaju krilate jedinke oba spola. Kakav biološki značaj ovo ima?
Zbog razvoja generacije sa oba spola, kolonija se može proširiti na druge teritorije ili obnoviti svoj broj u budućnosti.
Broj i veličina zametnih stanica variraju kod različitih životinja. Uočen je sljedeći obrazac: nego manje šanse susret jajne ćelije i sperme veći broj zametne ćelije se formiraju u telu. Na primjer, ribe polažu jaja (jaja) i spermu direktno u vodu (dolazi do vanjske oplodnje), a broj jaja u nekima dostiže enormnu količinu (bakalar polaže oko 10 miliona jaja). Tokom unutrašnje oplodnje, zahvaljujući koordinisanom ponašanju muškarca i žene, muške reproduktivne ćelije ulaze direktno u žensko tijelo. U ovom slučaju, vjerojatnost oplodnje je vrlo visoka, a kao rezultat toga, broj zametnih stanica naglo se smanjuje. Broj proizvedenih zametnih ćelija uvelike je smanjen kod onih roditelja koji brinu o svom potomstvu. Dakle, broj jaja u živorodnim ribama ne prelazi nekoliko stotina, a usamljene ose, koje budućim larvama daju hranu - paralizirane insekte, polažu samo desetak jaja. Mnogi drugi faktori utiču na broj proizvedenih jaja. Konkretno, postoji veza između veličine jaja i njihovog broja – što su jaja veća, to ih je manje (ptica). Proces oplodnje sastoji se od nekoliko faza: prodor spermatozoida u jajnu stanicu, spajanje haploidnih jezgara obje gamete kako bi se formirala diploidna stanica - zigota i njena aktivacija za fragmentaciju i daljnji razvoj. Većina jajašaca životinja mora biti oplođena gotovo odmah nakon ovulacije. Kod većine sisara jaje obično zadržava sposobnost oplodnje 24 sata, a kod ljudi 12-24 sata nakon ovulacije. Spermatozoidi koji se nađu izvan muškog reproduktivnog sistema po pravilu žive veoma dugo. kratko vrijeme. Tako spermatozoidi pastrmke umiru u vodi u roku od 30 sekundi, u genitalnom traktu pilića spermatozoidi žive 30-40 dana, u materici i jajovodima žene 5-8 dana, a u spermatozoidima ženskih pčela spermatozoidi se zadržavaju. sposobnost oplodnje godinu dana ili više. Lokacija jajne ćelije od strane sperme i njihova interakcija osiguravaju posebne supstance - gamons koje proizvode zametne ćelije. Vjeruje se da postoje najmanje dvije vrste gynogamonov- tvari koje luče jajašca (jedna aktivira kretanje spermatozoida, druga ih aglutinira) i dvije vrste androgamon, koje luče muške reproduktivne stanice (jedna paralizira pokretljivost spermatozoida, druga rastvara ljusku jajeta). Do oplodnje dolazi samo pri određenoj koncentraciji sperme ( pirinač. 76). Kod kunića je pokazano da do oplodnje ne dolazi ni kada je u oplodnju ženke uključeno manje od 1000 spermatozoida, tako i kada ih ima više od 100 miliona. To se objašnjava nedovoljnom ili prekomjernom količinom izlučenog hijaluronidaza- enzim.
Koristeći žabu kao primjer, pogledajmo kako se oplodnja događa kod životinja. Neoplođeno jaje je prekriveno nekoliko zaštitnih membrana koje ga štite od spoljni uticaji. Spermatozoidi se aktivno kreću u vodi i pri susretu sa jajnom stazom, uz pomoć hijaluronidaze koju luči akrosom, otapaju njegove membrane i prodiru u ćeliju. Čim jedan spermatozoid prodre u jajnu stanicu, njegove membrane poprimaju svojstva koja sprječavaju prodor drugih spermatozoida, a jajna ćelija se počinje pripremati za diobu.
Eksperimenti pokazuju da za izazivanje fragmentacije jajne ćelije nije potrebno da spermatozoidi prodru u jajnu ćeliju dovoljna je njihova površinska interakcija. Ako koristite mikropipetu da povučete spermu koja je počela da prodire u jajnu ćeliju, može početi fragmentacija. Suprotno tome, ako se spermatozoid unese direktno u jaje mikropipetom, tada neće doći do aktivacije. Kod nekih vrsta, posebno kod svilene bube, nekoliko spermatozoida može prodrijeti u jaje, ali se obično samo jedan od njih spaja s jezgrom jajeta, a ostali umiru.