Биология

Оплодотворение

Процесс слияния гамет получил название оплодотворения. В результате оплодотворения ядра яйцеклетки и сперматозоида сливаются образуя зиготу – первую клетку нового организма.

По месту прохождения оплодотворения различают два его типа:

Внешнее оплодотворение происходит вне организма самки, обычно в водной среде. Оно характерно для рыб, земноводных, большинствамоллюсков, некоторых червей (Рис. 1).

Рис. 1. Представители внешнего оплодотворения (Источник)

Практически всем наземным и некоторым водным видам живым организмам свойственно внутреннее оплодотворение, при котором «встреча» сперматозоида и яйцеклетки происходит в половых путях самки.

У млекопитающих (Рис. 2) оплодотворение происходит в яйцеводах самки.

Рис. 2. Представители внутреннего оплодотворения (Источник)

Двигающаяся по направлению к матке яйцеклетка встречается там со сперматозоидами, причем их контакту способствуют особые химические вещества, выделяемые яйцеклеткой. Эти вещества активируют сперматозоиды и позволяют им «опознать» яйцеклетку. При контакте с яйцеклеткой акросома сперматозоида разрушается, при этом находившийся в ней фермент гиалуронидаза начинает растворять оболочку яйцеклетки (Рис. 3.).

Рис. 3. Оплодотворение млекопитающих (Источник)

Однако количества гиалуронидазы, выделяемого одним сперматозоидом, для этого недостаточно; необходимо, чтобы фермент выделился из тысяч сперматозоидов. Только в этом случае один из них сможет проникнуть в яйцеклетку. Как только проникновение произошло, вокруг яйцеклетки формируется особая прочная оболочка, препятствующая попаданию в нее других сперматозоидов. Проникновение сперматозоида служит стимулом для завершения второго деления мейоза, и ооцит второго порядка превращается в зрелое яйцо, при этом образуется полярное тельце, которое быстро дегенерирует, а хвост сперматозоида рассасывается в цитоплазме яйца (Рис. 4).

Рис. 4. Завершение второго деления мейоза (Источник)

Ядро сперматозоида в цитоплазме яйцеклетки увеличивается примерно до размера ядра яйцеклетки. Ядра двигаются навстречу друг другу и сливаются (Рис. 5).

Рис. 5. Слияние ядер сперматозоида и яйцеклетки (Источник)

Таким образом, в образовавшейся клетке – зиготе – восстанавливается диплоидный набор хромосом и начинается ее дробление.

У человека для оплодотворения необходим только один сперматозоид, но оплодотворение возможно лишь в том случае, когда в половые пути женщины попадает одновременно около 300 миллионов сперматозоидов. Даже если их будет 2 миллиона, то оплодотворения не произойдет. Сперматозоидам приходится проходить долгий и трудный путь по матке и яйцеводу. Далеко не всем сперматозоидам удается его преодолеть. Если сопоставить размеры сперматозоида и человека, то последнему, чтобы пройти путь, аналогичный пути сперматозоида, необходимо будет пробежать 10 км. Кроме того, по яйцеводу сперматозоиды движутся навстречу току жидкости, что создает для них дополнительные препятствия. Наконец, для выделения достаточного количества гиалуронидазы, растворяющей оболочку яйцеклетки, также необходимо множество сперматозоидов.

Двойное оплодотворение

Особый вид оплодотворения, который характеризует наиболее многочисленную и процветающую группу растений – покрытосеменные. Он получил название двойного оплодотворения.

В пыльниках тычинок из материнских клеток в результате мейоза образуются гаплоидные микроспоры. Каждая микроспора делится, образуя две также гаплоидные клетки – вегетативную и генеративную, которые формируют пыльцевое зерно. Пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками (Рис. 6).

Рис. 6. Пыльцевое зерно (Источник)

Пыльцевое зерно представляет собой мужской гаметофит. В завязи из материнской клетки в результате мейоза образуется четыре гаплоидные мегаспоры, три из них отмирают, а одна продолжает делиться, формируя зародышевый мешок с несколькими гаплоидными клетками, одна из которых является яйцеклеткой (Рис. 7).

Рис. 7. Оплодотворение растений (Источник)

Две гаплоидные клетки сливаются, образуя центральную диплоидную клетку, зародышевый мешок является женским гаметофитом.  При попадании пыльцевого зерна на рыльце пестика вегетативная клетка прорастает, образуя пыльцевую трубку, которая в своем росте стремится к завязи. Генеративная клетка перемещается в пыльцевую трубку, делится, образуя два неподвижных спермия. После того как пыльцевая трубка прорастает в семязачаток, один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку и образуется диплоидная зигота. Другой спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка. Таким образом, у покрытосеменных растений при оплодотворении происходит два слияния, то есть двойное оплодотворение (Рис. 8).

Рис. 8. Двойное оплодотворение (Источник)

В результате первого слияния возникает зигота, из которой развивается диплоидный зародыш семени, а в результате второго слияния – триплоидная центральная клетка. Из триплоидной центральной клетки затем формируется эндосперм (запасающая питательная ткань), за счет которого питается развивающийся зародыш нового растения.

Заключение

Мы рассмотрели этапы и виды оплодотворения, увидели, что половое размножение способствует перекомбинации родительских генов и разнообразию потомства.

 

Список литературы

1. Беляев Д.К. Общая биология. Базовый уровень. – 11 издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Общая биология, 10-11 класс.-  М.: Дрофа, 2005.
3. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Dic.academic.ru (Источник).
2. Mama.ladycity.ru (Источник).
3. Cribs.me (Источник).

 

Домашнее задание

1. Какой процесс называется оплодотворением?
2. Какой набор хромосом имеет зигота?
3. Почему у покрытосеменных растений процесс оплодотворения называется двойным?