Рассмотри схему двойного оплодотворения у цветковых растений

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Методические матералы содержат план-конспект урока "Двойное оплодотворение у высших цветковых растений" и задания для контроля и коррекции знаний по данной теме.

Вложение	Размер
конспект урока "Двойное оплодотворение у высших цветковых растений"	406 КБ
задания к уроку двойное оплодотворение у высших цветковых растений	45.27 КБ

Предварительный просмотр:

Раздел: Общая биология 10 класс

у высших цветковых

Тип урока: комбинированный (изучение нового материала и первичное закрепление).

Форма урока: школьная лекция с отработкой полученных знаний.

Формы организации познавательной деятельности учащихся: фронтальная, индивидуальная, парная.

Цели урока: Знать:

 особенности микроспорогенеза и микрогаметогенеза, мегаспорогенеза и мегагаметогенеза у высших цветковых растений;

 механизм двойного оплодотворения у высших цветковых растений, его значение;

 устанавливать взаимоотношения двойным оплодотворением и прямым влиянием пыльцы на признаки эндосперма у высших цветковых растений;

 навыками работы с мини-словарём, вести записи тезисов лекции.

Оборудование: блок – предписание на каждый стол;

мини-словарь на каждый стол;

Литература к уроку : Ярыгин В.Н. Биология для поступающих в вузы. – М.: Высшая школа, 2000.

Дидактические условия проведения урока

семязачаток,

спермий,

яйцеклетка,
оплодотворение,
спорангий,
эндосперм,
зигота,
митоз,
мейоз,
диплоидность,
гаплоидность,
доминантный признак,
рецессивный признак,
зародышевый мешок

Эти понятия являются необходимой базой для формирования новых, изучаемых в данной теме понятий:

гаметофит,
спорофит,
мегаспора, мегаспорангий и мегаспорогенез,
микроспора, микроспорангий и микроспорогенез,
микропиле, нуцеллус, интегументы, халаза, синергиды, антиподы,
ксенийность
экзина и интина, спорополленин.

Цель урока: Углубить знания о механизме двойного оплодотворения у высших цветковых растений и установить его значение.

Этап 1: Цель: проверка знаний.
Этап 2: Цель : восстановление опорных знаний.
Этап 3: Цель: ознакомится с механизмом микроспоро- и микрогаметогенеза.
Этап 4: Цель: ознакомится с механизмом мегаспоро- и мегагаметогенеза.
Этап 5: Цель: ознакомится с механизмом двойного оплодотворения и установить связь между ним и прямым влиянием пыльцы на признаки эндосперма у высших цветковых растений.
Этап 6: Цель: определить значение двойного оплодотворения.
Этап 7: Итоги урока . Выполнение тестовых заданий.

В ходе поэтапного изучения и проработки каждого блока урока сформированы прочные знания по теме;
Решение проблемных вопросов способствовало активизации творческого мышления учащихся и позволило объединить воедино все блоки урока;
Закреплены навыки работы со справочными материалами;

Выполнение тестовых заданий позволило выявить пробелы в знаниях.

Оргмомент. Проверка знаний.

Обращает внимание учащихся на тему урока и просит сформулировать цели урока.

Формулирует вопросы, предлагает учащимся ответить на них.

Какое строение имеют яйцеклетки, и какие типы яйцеклеток вам известны?

Дайте определение оплодотворения. Какие способы оплодотворения вам известны?

Формулируют цели урока.

Учащийся готовит ответ у доски с использованием демонстрационного материала.

Пока готовится 1-й учащийся, 2-й отвечает с места.

После ответа 1-го учащегося отвечает 3-й.

Отвечает 4-й учащийся

Актуализация опорных знаний.

Мы с вами определили цели урока: выявить особенности процесса оплодотворения у высших цветковых растений и выяснить значение этого процесса.

(Организуется фронтальная беседа).

- Какой орган покрытосеменных растений выполняет функции бесполого и полового размножения?

- Какие части цветка являются главными?

- Какое строение имеет тычинка, и каково её значение?

/Тычиночная нить, пыльник. В

пыльниках созревает пыльца./

- Какое строение имеет пестик, и каково его значение?

/Рыльце, столбик, завязь.

В завязи формируются семязачатки/

- Какой процесс предшествует образованию семян?

/Опыление и оплодотворение/

Для того чтобы понять механизм оплодотворения у цветковых растений ознакомимся с процессом формирования гамет у них. (Будьте внимательны, после объяснения вам предстоит выполнить самостоятельную работу).

У высших споровых растений большая часть жизненного цикла представлена диплоидной фазой – стадией спорофита /найдите в словаре определение этого понятия/.

Однако гаплоидные клетки, образующиеся в результате мейоза, - микроспоры и мегаспоры, дают начало редуцированному мужскому и женскому гаметофитам , которые гаплоидны. /Организуется работа со словарём/.

В свою очередь, они формируют мужские половые клетки – спермии и женские – яйцеклетки.

Этап III Блок I - Процесс микроспорогенеза и микрогаметогенеза.

I. Организуется работа со словарём. Найдите определения понятий: микроспорогенез, микроспорангий, микроспороцит, микроспора.

Комментарий к схеме: /Лекция учителя с элементами беседы и с демонстрацией таблиц. Работа со словарём./

В пыльцевом мешке содержатся микроспороциты. Каждый микроспороцит претерпевает мейоз и образует четыре пыльцевых зерна.

Непосредственно после мейоза можно видеть тетрады молодых пыльцевых зёрен. У каждого пыльцевого зерна образуется толстая стенка, поверхность которой часто бывает причудливо скульптурирована, причём характер узоров специфичен для вида или рода.

Наружная стенка, или экзина , состоит из спорополленина , одного из самых устойчивых веществ, существующих в природе. И благодаря этому оболочки пыльцевых зёрен могут сохраняться, не изменяясь, на протяжении длительного времени, иногда миллионы лет.

Внутренняя оболочка тонкая – носит название – интина.

Затем ядро микроспоры делится надвое путём митоза, образуя генеративное ядро и вегетативное ядро (или ядро пыльцевой трубки).

После этого содержимое пыльцевого зерна можно рассматривать как эквивалент мужского гаметофита, поскольку из генеративного ядра в дальнейшем образуются мужские гаметы, в результате второго митотического деления.

Этап IV. Блок II - Процесс макроспорогенеза и макрогаметогенеза.

В завязи образуются один или несколько семязачатков; каждый из которых прикреплён к стенке завязи в месте, называемом плацентой, с помощью короткой ножки – фуникулуса (семяножки), по которой к развивающемуся семязачатку поступают питательные вещества и вода.

Главную часть семязачатка составляет нуцеллус , окружённый двумя защитными покровами – интегументами . На одном конце семязачатка слева имеется маленькая пора – микропиле (пыльцевход). Другой его конец, где фуникулус сливается с нуцеллусом и интегументами, называется халазой .

В нуцеллусе, у его микропилярного конца, начинает развиваться одна материнская клетка мегаспоры, известная под названием материнской клетки зародышевого мешка. Эта диплоидная клетка делится путём мейоза и образует тетраду мегаспор, три из которых в дальнейшем дегенерируют, а четвёртая даёт начало зародышевому мешку.

После периода роста ядро мегаспоры делится митозом до трёх раз, в результате чего образуется восемь гаплоидных ядер. Затем эти восемь ядер группируются по четыре. Одна четвёрка – вблизи микропиле – места проникновения спермия, а другая на противоположном конце зародышевого мешка. Из первой четвёрки одно ядро обособляется и даёт начало ядру яйцеклетки, ещё два ядра образуют т.н. синергиды , которые после оплодотворения яйцеклетки разрушаются. Четвёртое ядро мигрирует в центр зародышевого мешка. Из другой четвёрки, отошедших к противоположному концу зародышевого мешка, три образуют клетки – антиподы , а одно ядро также мигрирует в центр, где и сливается с ядром, отошедшим от микропиле. Так образуется диплоидное центральное ядро .

(Прежде чем продолжить лекцию, целесообразно, используя демонстрационный материал «Строение зерновки пшеницы восстановить опорные знания.) Для этого учащимся предлагается ответить на ряд вопросов:

- Из чего развивается плод?

- Как называется плод злаковых?

- Из чего развивается семя?

- Какое строение оно имеет?

- Каково значение каждой части семени?

(После систематизации знаний лекция продолжается).

Признаки организма, заложенные при оплодотворении. Могут быть учтены только после высева семян и выращивания из них растений следующих поколения. В то же время признаки эндосперма можно учесть непосредственно на семенах, завязавшихся в результате опыления в год скрещивания. Это явление – прямое влияние пыльцы на признаки эндосперма – было названо В. Фоке (1881г) ксениями.

Так, если кукурузу белозёрного сорта (белые зёрна – рецессив) опылить пыльцой жёлтозёрного (доминант) сорта, то образуются жёлтые семена, несмотря на то, что они развиваются на растениях белозёрного сорта.

Наиболее яркий пример ксенийности – наличие в одном початке кукурузы по-разному окрашенных зерновок (результат расщепления).

Долгое время механизм ксений был непонятным. Ответ на этот, мучивший учёных вопрос, смог дать русский учёный – цитолог и эмбриолог растений.

/Учащиеся работают с криптограммой (см. приложение) в малых группах или парах. По окончании работы проводится проверка./

(После выступления учащегося продолжается лекция.)

Этап V. Блок III – Двойное оплодотворение.

Оплодотворение у растений состоит из следующих этапов.

После попадания пыльцевого зерна, эпидермальные клетки рыльца выделяют раствор сахарозы, которая стимулирует прорастание пыльцы. Пыльцевое зёрно набухает и всё его содержимое, одетое наружной оболочкой (экзиной), начинает выпячиваться через поры, образуется пыльцевая трубка, которая проникает вглубь столбика по направлению к завязи.

При прорастании на рыльце пестика нескольких пыльцевых трубок лишь одна из них достигает зародышевого зерна и проникает через микропиле. При соприкосновении конца пыльцевой трубки с синергидами она разрывается, а синергиды разрушаются. Два спермия вместе с содержимым пыльцевой трубки попадает внутрь зародышевого мешка. Один из них сливается с гаплоидным ядром яйцеклетки, в результате чего образуется зигота, дающая начало зародышу.

1-й спермий(n) + яйцеклетка (n) зигота (2n) митоз мноклет.

В данном случае имеет место гетерогамия (или анизогамия), поскольку количество цитоплазмы, вносимое в зиготу яйцеклеткой, значительно больше того, которое поступает со спермием. Тем не менее, с цитоплазмой спермия у некоторых растений могут передаваться и пластиды.

Второй спермий, проникший в зародышевый мешок, сливается с центральным диплоидным ядром. Так возникает триплоидное ядро, дающее начало питательной ткани – триплоидному эндосперму.

2-й спермий (n) + центральная триплоидная эндосперм

клетка (2n) клетка (3n) (3n)

Антиподы также разрушаются и ли дегенерируют.

- В чём же причины ксенийности?

/Ожидаемый ответ. Если спермии пыльцевого зерна имеют диплоидный аллель гена, контролирующего определённый признак эндосперма (например, окраску), то развитие соответствующего признака будет определяться этим аллелем после слияния ядра спермия центрального ядра зародышевого мешка, из которого и образуется эндосперм, т.е. эндосперм имеет гибридное происхождение./

Этап VI. Блок IV – Значение двойного оплодотворения.

(По завершении самостоятельной работы перед учащимися предлагается проблемные вопросы.)

Вопрос 1: - Как вы думаете, в чём заключается значение двойного оплодотворения?

Вопрос 2: - Найдите связь между двойным оплодотворением и господствующим положением покрытосеменных растений.

/Ожидаемый ответ. Значение заключается в том, что обеспечивается активное развитие питательной ткани уже после оплодотворения. Поэтому семяпочка у покрытосеменных не запасает питательных веществ впрок и, следовательно, развивается гораздо быстрее, чем у многих других растений, например, голосеменных. Этим и объясняется господствующее положение покрытосеменных растений на Земле./

Опыление и оплодотворение растений. Половое размножение

Половое размножение характерно для большинства растений, за исключением некоторых водорослей.

Опыление — это перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Различают перекрестное опыление и самоопыление (рис.1).

Рис.1 Виды опыления цветковых растений

При самоопылении происходит перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика в пределах одного и того же цветка.

В природе самоопыление происходит редко, зачастую еще в бутонах, до раскрытия цветка (пшеница, горох, фасоль, фиалка, томат). Главное преимущество самоопыления — оно не зависит от погодных условий и насекомых, поэтому осуществляется при любых условиях. Не все обоеполые цветки являются самоопыляющимися. Большинство растений дают полноценные семена только при перекрестном опылении.

Опыление, при котором пыльца тычинок одного цветка попадает на рыльце пестика другого, называют перекрестным. Перекрестное опыление осуществляется насекомыми и ветром. Реже — птицами, летучими мышами и водой.

Строение цветков насекомоопыляемых растений разнообразно (вишня, слива, яблоня, сирень, роза и многие другие). Они имеют ярко окрашенный или белый венчик и сильный запах. Цветки крупные или собраны в соцветия.

Запах цветков и их яркая окраска привлекают насекомых. Пчелы, шмели, мухи, бабочки, жуки и муравьи питаются пыльцой и нектаром цветка. Нектарники, расположенные в глубине цветка, выделяют нектар до тех пор, пока цветок не завянет. Тело насекомого, пытающегося добраться до нектарников, обильно покрывается пыльцой. Перелетая с одного цветка на другой в поисках пищи, они переносят прилипшую к их телу пыльцу с тычинок одних цветков на рыльца пестиков других.

Опыление ветром возникло в процессе эволюции как приспособление к неблагоприятным условиям. Надежда на немногочисленных тогда мух, бабочек, пчел и других насекомых была слабой. Позже насекомых стало больше. Но наряду с насекомоопыляемыми растениями, существуют опыляемые ветром. Это многие злаковые травы лугов, степей и саванн, обитатели леса (береза, ольха, осина, дуб, орешник), пустынь и полупустынь (полыни, солянки) (рис.2).

У ветроопыляемых растений бывает очень много пыльцы. Она легкая, сухая и мелкая. Околоцветник отсутствует или плохо развит и не препятствует движению ветра. Перистые рыльца пестиков приспособлены к улавливанию пыльцы. Тычиночные нити длинные и свисающие. Раскачиваясь на ветру, они распыляют зрелую пыльцу.

Большинство ветроопыляемых растений цветет до распускания листьев, что облегчает опыление. Но оно зачастую зависит от погоды. В облачные, дождливые дни осадки смывают пыльцу и тем самым снижают урожай.

Искусственное опыление осуществляет человек, перенося пыльцу с тычинок на рыльца пестиков. Такое опыление требует больших затрат времени и трудно осуществимо на больших площадях. Чаще всего к нему прибегают при выведении новых сортов.

Оплодотворение (рис.2) происходит после опыления.Пыльца, или пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, выделяющего липкую жидкость, прорастает, образуя длинную, тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка, постепенно удлиняясь, продвигается по столбику рыльца по направлению к завязи (нижняя, важнейшая часть пестика). В завязи образуются семязачатки (семяпочки). Снаружи они защищены покровами, а внутри находится зародышевый мешок, состоящий из нескольких клеток.

Рис.2 Процесс двойного оплодотворения

Одна из клеток в зародышевом мешке — яйцеклетка, это женская половая клетка (женская гамета). Другая — крупная центральная клетка.

В пыльцевой трубке находятся две маленькие мужские половые клетки (мужские гаметы) — спермии. Когда пыльцевая трубка достигает семязачатка и врастает в него, один спермий сливается с яйцеклеткой. Слияние двух половых клеток (гамет) называется оплодотворением. Из оплодотворенной яйцеклетки впоследствии разовьется зародыш растения. Второй спермий сливается с крупной центральной клеткой. Из нее образуется ткань эндосперм. В клетках этой ткани накапливаются питательные вещества для развития зародыша. Покровы семязачатка превращаются в семенную кожуру. Таким образом два одинаковых спермия сливаются с двумя разными женскими гаметами. Происходит двойное оплодотворение (открыл у лилейных русский ученый в 1898 г. Г.Навашин). После оплодотворения образуется семя, которое состоит из зародыша, запасающей ткани (эндосперма) и семенной кожуры. Из стенки завязи образуется плод.

Опыление — перенос пыльцы на рыльце пестика. Бывает самоопыление — внутри закрытого цветка (горох, пшеница) и перекрестное: насекомыми — цветки яркие, с запахом (яблоня, сирень, роза); ветром — цветки без околоцветника, распускаются до появления листьев, много мелкой легкой пыльцы (береза, дуб, полынь). Искусственное опыление проводит человек. После опыления происходит оплодотворение — процесс слияние мужских и женских половых клеток — гамет. Двойное оплодотворение — два спермия из пыльцы, достигнув завязи пестика по пыльцевой трубке, оплодотворяют две женские гаметы. При слиянии яйцеклетки и спермия образуется зародыш. При слиянии второго спермия и центральной клетки образуется эндосперм (запас питательных веществ). Из покровов семязачатка образуется кожура семени, а из стенки завязи пестика — плод.

1. На рисунке показаны схемы внутреннего строения семени томата (А) и семени тыквы (Б) в двух ракурсах. Назовите элементы строения семени томата, обозначенные цифрами 1, 2, 3. Сравните строение семян томата и тыквы: определите их сходства и различие. В каких структурах этих семян накапливаются питательные вещества?

1) 1 – семенная кожура, 2 – зародыш семени, 3 – эндосперм;
2) сходства семян: наличие зародыша с двумя семядолями и наличие семенной кожуры;
3) различие: отсутствие эндосперма в семени тыквы;
4) в семенах тыквы питательные вещества запасаются в зародыше, в семенах томата – в эндосперме

2. В чём выражается приспособленность цветковых растений к совместному обитанию и перекрёстному опылению в лесном сообществе? Укажите не менее трёх признаков приспособленности. Ответ поясните.

1) Ярусное расположениерастений обеспечивает использование света, воды и минеральных солей из почвы.
2) Ветроопыляемые растения цветут до распускания листвы, которая препятствует опылению (редуцирован околоцветник, тычинки крупные на длинных тычиночных нитях, сухая пыльца.
3) Насекомоопыляемые растения зацветают во время появления насекомых, которые обеспечивают опыление (имеется яркий околоцветник и нектар).

3. Растение кукуруза имеет два типа соцветий: початок и метелку. Почему плоды образуются только в початке? Почему часть початка иногда не заполнена зернами?

1) початок это женское соцветие, а метелка мужское соцветие;
2) пыльца с мужского соцветия переносится на женское соцветие, где происходит двойное оплодотворение и образование плодов - зерновок;
3) не все цветы початка опыляются и оплодотворяются, из-за этого часть початка остаётся пустозёрной

4. Ветроопыляемые деревья и кустарники чаще зацветают до распускания листьев, и в их тычинках, как правило, образуется гораздо больше пыльцы, чем у насекомоопыляемых. Объясните, с чем это связано.

1) образование большого количества пыльцы повышает вероятность опыления и оплодотворения, так как часть ее теряется, оседая на почве, стволах деревьев и т.д.;
2) листья создали бы дополнительную преграду при опылении этих растений, поэтому они зацветают раньше.

5. Рассмотрите предложенную схему. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.

6. Укажите не менее четырех отличий насекомоопыляемых растений от ветроопыляемых.

1) у насекомоопыляемых растений большие и яркие цветки, у ветроопыляемых – мелкие цветки, собранные в соцветия;
2) у насекомоопыляемых растений наличие нектара в цветках, у ветроопыляемых – его отсутствие;
3) у насекомоопыляемых растений пыльца крупная, липкая, у ветроопыляемых – мелкая, легкая;
4) у насекомоопыляемых растений наличие аромата цветков, у ветроопыляемых – отсутствие аромата

7. Назовите части пестика, обозначенные на рисунке цифрами 1, 2, 3 и функции, которые они выполняют.

1) 1 – рыльце, улавливает пыльцу;
2) 2 – семязачаток (семяпочка), местро образования макроспор, женского гаметофита, семени;
3) 3 – зародышевый мешок (женский гаметофит); в нем происходит двойное оплодотворение, образуется зародыш и эндосперм

8. Объясните, какую роль играют животные в жизни цветковых (покрытосеменных) растений. Приведите не менее четырех доказательств роли животных.

1) участвуют в опылении цветковых растений;
2) участвуют в распространении плодов и семян;
3) ограничивают численность и рост растений, питаясь ими или паразитируя на них;
4) уничтожают вредителей растений, сохраняя их численность;
5) участвуют в повышении плодородия почвы, создавая гумус и улучшая жизнедеятельность растений

9. Рассмотрите рисунок. Определите, какой способ опыления характерен для растения с цветком такого строения. Обоснуйте ответ, приведите три доказательства.

1) цветок опыляется ветром;
2) мохнатое раздвоенное рыльце пестика хорошо улавливает пыльцу;
3) длинные тычиночные нити способствуют рассеиванию пыльцы;
4) редуцированный околоцветник (две цветковые чешуи) не препятствуют проникновению пыльцы к пестику

10. Рассмотрите предложенную схему классификации компонентов семени пшеницы. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.

11. Чем представлен и как устроен мужской гаметофит у покрытосеменных растений? Укажите его роль в размножении растения и поясните её.

1) пыльцевое зерно (пылинка);
2) состоит из вегетативной клетки (клетки пыльцевой трубки) и генеративной клетки (двух спермиев);
3) образует спермии (участвует в опылении);
4) из вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка;
5) по пыльцевой трубке к семязачатку (зародышевому мешку) продвигаются два спермия

12. В Центральной Америке были обнаружены две группы видов бобовых растений: у одних образуется много мелких легких семян, у других – мало семян, но они крупнее. При этом крупные семена содержат ядовитые вещества, защищающие их от поедания жуками. В чем состоят преимущества каждой из этих групп растений?

1) большое количество мелких семян повышает вероятность воспроизведения растения (попадания в благоприятные условия);
2) легкие мелкие семена разносятся ветром, что способствует расселению;
3) крупные семена содержат большой запас питательных веществ, что повышает вероятность прорастания каждого семени;
4) ядовитые вещества в крупных семенах обеспечивают их лучшую сохранность и выживаемость

Все живые организмы продолжают свою наследственность после процесса оплодотворения. Наиболее сложно этот процесс происходит у покрытосеменных растений, так как в цветке происходит двойное оплодотворение, приводящее к формированию плода и семени.

-75%

Читайте также: