Оплодотворение у плаунов происходит при наличии

Обновлено: 05.07.2024

Деление клеток. Способы размножения организмов. Онтогенез

Предлагаемое пособие представляет собой подробное и полное описание процессов деления клетки, размножения и индивидуального развития организмов. Оно написано в соответствии с примерной программой курса общей биологии и программой для поступающих в вузы. Пособие адресовано учащимся 10–11 классов, изучающим общую биологию, абитуриентам, поступающим на факультеты биологического и медицинского профиля.

Книга будет полезна тем учащимся, которые хотели бы разобраться в сложных процессах воспроизведения клеток и организмов. Пособие не подменяет учебник, а дополняет, поясняет его, систематизирует учебный материал, поможет разобраться в том, что осталось не совсем понятным после изучения темы. В пособии на доступном уровне подробно рассматриваются вопросы, которые вызывают наибольшие затруднения у учащихся. Это жизненный цикл клетки, митоз и мейоз, особенности образования половых клеток у растений и животных; размножение и эмбриональное развитие животных; жизненные циклы растений всех изучаемых в школе типов. Рисунки и схемы, сопровождающие текст, облегчат понимание и усвоение учебного материала.

После каждой темы даны вопросы для самопроверки и задания различного уровня сложности. Любой ученик, ознакомившись с приведенным в пособии теоретическим материалом и ответивший на предлагаемые вопросы, может считать, что он вполне освоил данную тему.

Пособие будет полезным при подготовке к выпускным и вступительным экзаменам.

Пособие будет интересно и учителям биологии.

Желаем всем успешной работы с предлагаемым учебным пособием и надеемся, что книга окажет помощь в овладении биологическими знаниями.

1. Жизненный цикл клетки

Непрерывность жизни на Земле обеспечивается размножением организмов — одним из важнейших проявлений жизни. Размножение обеспечивает передачу наследственной информации, преемственность поколений, увеличение численности организмов. Индивидуальное развитие организмов — онтогенез — охватывает все этапы развития особи от момента образования оплодотворенной яйцеклетки — зиготы до старения и естественной смерти.

Рис. 1. Клеточный цикл: А — интерфаза; Б — деление клетки

В основе размножения лежит деление клеток. Период жизнедеятельности клетки от момента ее возникновения до момента ее деления на две дочерние называется клеточным циклом. В этот период происходит ряд событий, обеспечивающих рост, развитие и размножение клетки.

Длительность клеточных циклов в разных тканях даже у одного и того же организма различна и широко варьирует. Она может быть меньше одного часа в дробящихся клетках эмбрионов позвоночных животных, а может составлять и целый год, как, например, в клетках печени взрослого человека. Клеточный цикл состоит из интерфазы и деления.

Продолжительность клеточного цикла в клетках различных тканей

Интерфаза — это фаза жизненного цикла между двумя делениями клетки. Она характеризуется активными процессами обмена веществ, синтезом белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, накоплением клеткой питательных веществ, увеличением количества всех его органелл, ростом и увеличением объема.

В интерфазе различают три последовательные фазы: предсинтетическую — G, синтетическую — S и пост-синтетическую — G₂.

Предсинтетическая фаза G, характеризуется интенсивными процессами обмена веществ. В этот период клетка активно синтезирует органические вещества, в ней увеличивается количество всех органоидов: хлоропластов, митохондрий, лизосом, вакуолей с клеточным соком и т. д. Увеличивается в размерах эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи. В ядре активно синтезируются все виды РНК, в ядрышке образуются и собираются рибосомы. Происходит интенсивный рост клетки.

Синтетическая фаза S наступает в середине интерфазы и характеризуется удвоением ДНК — редупликацией. В результате в клетке образуется удвоенное количество молекул ДНК. До начала S-фазы каждой хромосоме соответствует одна молекула ДНК, а после редупликации одна хромосома состоит уже из двух ДНК.

Далее клетка вступает в непродолжительную пост-синтетическую фазу G₂. Здесь также продолжается интенсивный биосинтез веществ, увеличивается энергетический запас клетки за счет синтеза АТФ. В это время удваиваются центриоли клеточного центра. Клетка подготавливается к делению.

Продолжительность интерфазы зависит от типа клеток и в среднем составляет не менее 90 % от общего времени клеточного цикла. Это время чаще всего зависит от фазы G, длительность которой варьирует в очень широких пределах. Она может практически отсутствовать, когда клетки быстро делятся, например при дроблении зиготы. Но может составлять очень большую величину — практически всю жизнь организма. Так, например, нервные клетки взрослого человека находятся в фазе G, интерфазы всю жизнь и более не делятся.

Интерфаза заканчивается, и клетка вступает в следующий период клеточного цикла — в стадию деления.

1. Назовите основные периоды клеточного цикла.

2. Что такое интерфаза? Какие процессы протекают в этот период?

3. На какие фазы подразделяется интерфаза? Охарактеризуйте процессы, протекающие в каждую из этих фаз.

4. В какой период интерфазы происходит главное событие в клетке? Почему его считают основным?

5. Сравните данные, приведенные в таблице, и сделайте вывод о длительности клеточного цикла. От чего он зависит?

6. Общая масса всех молекул ДНК в соматической клетке человека составляет 6 х 10 -9 мг. Чему равна масса всех молекул ДНК в предсинтетический период и в постсинтетический период? За счет чего она изменилась?

2. Хромосомный набор клетки

Важная роль в клеточном цикле принадлежит хромосомам. Хромосомы — носители наследственной информации клетки и организма, содержащиеся в ядре. Они не только осуществляют регуляцию всех обменных процессов в клетке, но и обеспечивают передачу наследственной информации от одного поколения клеток и организмов другому. Число хромосом соответствует числу молекул ДНК в клетке. Увеличение числа многих органоидов не требует точного контроля. Все содержимое клетки при делении распределяется более или менее равномерно между двумя дочерними клетками. Исключением являются хромосомы и молекулы ДНК: они должны удвоиться и совершенно точно распределиться между вновь образуемыми клетками.

Изучение хромосом эукариотических клеток показало, что они состоят из молекул ДНК и белка. Комплекс ДНК с белком называется хроматином. В прокариотной клетке содержится только одна кольцевая молекула ДНК, не связанная с белками. Поэтому, строго говоря, ее нельзя назвать хромосомой. Это нуклеоид.

Если бы удалось растянуть нить ДНК каждой хромосомы, то ее длина значительно превысила бы размер ядра. Важную роль в упаковке гигантских молекул ДНК играют ядерные белки — гистоны. Последние исследования структуры хромосом показали, что каждая молекула ДНК соединяется с группами ядерных белков, образуя множество повторяющихся структур — нуклеосом (рис. 2). Нуклеосомы являются структурными единицами хроматина, они плотно упакованы вместе и образуют единую структуру в виде спирали толщиной 36 нм.

Рис. 2. Строение интерфазной хромосомы: А — электронная фотография хроматиновых нитей; Б — нуклеосома, состоящая из белков — гистонов, вокруг которых располагается спирально закрученная молекула ДНК

Плауны — наиболее древние из высших растений, преобладают в тропическом и субтропическом поясах, реже встречаются в умеренных широтах, — прежде всего во влажных сосновых лесах.

1. Имеют побеги с придаточными корнями.

2. Выделяется два типа побегов: горизонтальные стелющиеся и множественные вертикальные со спороносными колосками.

3. Листья относительно мелкие, это явление называется микрофилия.

4. Стебель густо покрыт листьями.

Жизненный цикл плауна булавовидного

1. Преобладает спорофит, в котором внутри колосков развиваются спорангии со спорами.

2. Споры прорастают и дают бесцветный заросток (гаметофит).

3. Заросток живет под землей и получает питание от гифов гриба. Развитие идет чрезвычайно долго, в течение 15-20 лет. Именно поэтому плауны считаются редкими растениями и подлежат охране.

4. Заросток обоеполый (как у папоротника щитовника), на нем при наличии воды идет оплодотворение. Некоторые плауновидные, например, селягинелла, являются разноспоровыми растениями (имеют разнополые заростки).

5. Из зиготы развивается новый спорофит — взрослый плаун.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда - курсы ЕГЭ по биологии

Отличия мхов от водорослей:
Имеются органы (стебель, листья) и ткани (механические, проводящие, покровные).

Отличия мхов от остальных высших растений:
1) Вместо корней – ризоиды.
2) Плохо развиты ткани, особенно механические и проводящие, из-за этого все мхи являются небольшими травами.
3) В жизненном цикле преобладает гаметофит, а спорофит небольшой (коробочка на ножке). У остальных высших растений – наоборот, преобладает спорофит, а гаметофит с ходом эволюции редуцируется. Мхи, таким образом, являются тупиковой ветьвью эволюции растений.

Из споры мха развивается зеленая нить (предросток, протонема), напоминающая зеленую водоросль. Из почек на предростке вырастает гаметофит – растение со стеблем и листьями. На верхушке гаметофита образуются гаметы, оплодотворение происходит в водной среде. Из зиготы вырастает спорофит (коробочка на ножке), он получает питание от гаметофита. В спорофите образуются споры.

Представители мхов: кукушкин лён, сфагнум.

Сфагнум (белый, торфяной мох). Ризоидов нет, вода впитывается мертвыми водозапасающими клетками белого цвета. Эффективно накапливает воду, вызывает заболачивание леса. Содержит антисептик (карболовую кислоту), поэтому не гниет, превращается в торф

Спорофит папоротников состоит из стебля, листьев и корней. Стебель обычно представляет собой короткое корневище, от которого отходят придаточные корни. Листья папоротников (вайи) произошли путем уплощения ветвей, растут верхушкой, совмещают функции фотосинтеза и спороношения. На нижней их стороне образуются скопления спорангиев (сорусы); внутри каждого спорангия происходит мейоз и образуются гаплоидные споры.

Во влажных условиях споры прорастают в заросток (гаплоидный гаметофит). Это зеленая пластинка, способная к фотосинтезу, прикрепленная к почве одноклеточными ризоидами. Она не имеет кутикулы, поэтому может жить только во влажной среде. На нижней стороне заростка образуются сперматозоиды и яйцеклетки. Из зиготы вырастает спорофит, который сначала развивается за счет заростка, но вскоре переходит на самостоятельное питание, а заросток отмирает.

Папоротниковидные известны с карбона, но, в отличие от появившихся примерно тогда же хвощей и плаунов, папоротники и в настоящее время насчитывают 12 тысяч видов, широко распространены и представлены многими жизненными формами:

по всему миру растут многолетние травянистые папоротники (щитовник, кочедыжник, орляк)
в тропиках встречаются плавающие формы, лианы, эпифиты и древовидные папоротники, достигающие до 25 м в высоту.

Гигантские древовидные хвощи и плауны образовали каменноугольные леса. Современные хвощи и плауны – многолетние травянистые растения с хорошо развитым корневищем. Органом спороношения хвощей и плаунов является спороносный колосок, в котором путем мейоза образуются гаплоидные споры. Спора прорастает в заросток – гаметофит, не нем образуются гаметы, при их слиянии образуется зигота, из которой вырастает спорофит.

Хвощ полевой имеет мощное корневище и членистый стебель. Фотосинтез осуществляется главным и боковыми побегами, листья маленькие, буроватые, не фотосинтезируют. У хвоща полевого образуются надземные побеги двух видов: весенние – бурые, спороносные, отмирают после спороношения, и летние – зеленые, вегетативные, отмирают к осени. Заросток хвощей – зеленая многократно ветвящаяся пластинка.

Плаун булавовидный растет в хвойных лесах. Стебель дихотомически ветвится, от него в почву отходят придаточные корни, а наверх – ветви. Стебель и ветви покрыты мелкими чешуевидными зелеными листьями. Заростки плаунов созревают за 10-15 лет, питаются гетеротрофно – либо за счет питательных веществ, запасенных в споре, либо за счет сожительства с почвенными грибами.

Понятие беременности подразумевает оплодотворение яйцеклетки, с чего зарождается новая жизнь в женских репродуктивных органах. Как до зачатия, так и в последующем в процесс развития плода постепенно задействуются все органы и системы женщины, создавая благоприятные условия для вынашивания.

Зам. заведующей эмбриологией, к.б.н.

Статья проверена заведующей эмбриологической лабораторией, кандидатом биологических наук Апрышко Валентиной Петровной.

Условия оплодотворения
Стадии оплодотворения
Особенности процесса оплодотворения

Нет времени читать?

Данная статья не может быть использована для постановки диагноза, назначения лечения и не заменяет прием врача.

Условия оплодотворения

Стадии оплодотворения

Процесс оплодотворения, управляемый гипоталамусом, проходит несколько этапов до формирования полноценного эмбриона:

Стадии оплодотворения

Эмбрион проходит в своем развитии несколько стадий:

дробление — двигаясь по фаллопиевым трубам с помощью эпителиальных ресничек, зигота попадает в матку, где начинается митотическое деление, при котором увеличивается численность клеток зиготы (бластомеры), но уменьшаются их размеры. Деление может быть синхронным, когда клетки делятся одновременно и асинхронным. Бластомеры одинаковы, не связаны друг с другом, удерживаются блестящей оболочкой, в случае повреждения которой, эмбрион распадется на отдельные клетки или группы. В таких случаях изредка могут формироваться два или больше независимых идентичных эмбрионов, дающих начало развитию однояйцевых близнецов. Продолжительность процесса – до трех суток;
дифференциация — у эмбриона появляется эмбриобласт (внутренний слой, клеточная масса) и трофобласт (наружный слой), обеспечивающий контакт между организмом матери и зародышем;
морула — когда зигота прекращает деление, наступает стадия морулы – раннее развитие зародыша;
бластула — когда в зародыше появляется полость, пузырь, он становится бластулой – окончательная стадия деления плодного яйца;
гаструла (гаструляция) — у эмбриона образуются зародышевые пласты (листки) в виде эктодермы (наружного листка) и эндодермы (внутреннего листка);
нейрула — у зародыша формируется нервная пластинка, замыкающаяся в нервную трубку;
органогенез — завершающий этап процесса оплодотворения яйцеклетки, на котором образуются ткани и железы, впоследствии из них формируются органы и системы плода.

Как происходит имплантация эмбриона в эндометрий

Этапы имплантации

После оплодотворения яйцеклетки на 7–10 день наступает очередь важнейшего процесса – имплантации, если он не произойдет, то случится выкидыш еще до того, как факт беременности будет установлен.

Для надежного закрепления в эндометрии, трофобласт выбрасывает своеобразные отростки с питательной жидкостью, которые погружает в маточный слой. К этому времени прогестерон уже подготовил эндометрий к внедрению бластоцисты: слой стал достаточно толстым, чтобы окружить имплантированный эмбрион со всех сторон. В свою очередь трофобласт выделяет хорионический гонадотропин, стимулирующий желтое тело к продуцированию прогестерона и предотвращая наступление месячных. Если по каким-то причинам транспортировка зиготы в полость матки нарушена, то зародыш прикрепится в фаллопиевой трубе, то есть наступит внематочная беременность.

По религиозным и социальным представлениям после того, как сперматозоид оплодотворит яйцеклетку, начинается новая человеческая жизнь. Даже более 50% атеистов в России поддерживают данную версию, около 65% верующих, примерно 50% мужчин, 74% женщин.

Особенности процесса оплодотворения

Упрощенно схему оплодотворения яйцеклетки можно представить следующим образом. При естественном интимном контакте мужская семенная жидкость проникает во влагалище, среда которого в силу повышенного рН губительна для большинства сперматозоидов. Но наиболее жизнеспособные сперматозоиды попадают по цервикальному каналу в шейку, затем – в матку.

Мнение врача

Двигаясь против направления тока жидкости, сперматозоиды попадают в фаллопиевы трубы. Поскольку жидкость в трубах течет от яичника к матке, то спермии продвигаются от матки к половой железе. В трубе (в ампулярной части) уже находится яйцеклетка, вышедшая из фолликула, где и происходит оплодотворение, а именно, слияние ядер половых клеток мужчины и женщины. На этом этапе закладывается геном будущего ребенка. В некоторых случаях половая клетка может быть оплодотворена несколькими спермиями (полиспермия), что, как правило, обусловливает нежизнеспособность зиготы. Если процесса оплодотворения не происходит, то эндометрий (функциональный слой) отторгается и вместе с погибшей яйцеклеткой выводится наружу в виде менструации.

Врач репродуктолог, акушер-гинеколог

При использовании ВРТ половые клетки и эмбрион проходят те же этапы развития, кроме непосредственно слияния двух гамет, которое осуществляется в лабораторных условиях. Эмбрион также развивается в пробирке в стерильных условиях, пока не достигнет стадии имплантации.

Этапы естественного оплодотворения

У вас есть вопросы? Проконсультируйтесь с нашими опытными врачами и эмбриологами.

Читайте также: