Урок двойное оплодотворение у цветковых растений
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
Задачи. Вспомнить строение цветка, сформировать знания об особенностях спорогенеза и гаметогенеза, двойном оплодотворении и образовании плодов и семян у покрытосеменных растений.
Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин.
1. Характеристика сперматогенеза.
2. Характеристика овогенеза.
3. Особенности оплодотворения у животных.
Работа с карточкой у доски: приложение 2.
Компьютерное тестирование: приложение 3.
Образование гаметофитов. Важнейшими преимуществами цветковых являются появление цветка и плода. Цветок способствует опылению, а плод защищает семена и способствует их распространению. Гаметофит цветковых крайне редуцирован, мужской представлен пыльцевым зерном, женский — зародышевым мешком.
Основная масса цветков имеет и тычинки, и пестики (свыше 70%). Их называют обоеполыми (вишня, горох). Некоторые цветки — однополые, мужские содержат только тычинки, женские — только пестики. У однодомных растений тычиночные и пестичные цветки располагаются на одном растении (арбуз, тыква, огурец). У двудомных растений мужские цветки на одном растении, женские — на другом (ива, тополь, конопля).
Половое размножение связано с образованием спор (спорогенез) и формированием гаметофитов с гаметами (гаметогенез). Цветковые — разноспоровые растения, мужские гаметофиты развиваются из микроспор, женские из мегаспор.
Микроспорогенез — процесс образования микроспор в микроспорангиях (гнездах пыльника). Микроспоры формируются из материнских клеток — микроспороцитов, имеющих диплоидный набор хромосом. В результате мейоза каждая материнская клетка образует четыре гаплоидных микроспоры. Сформированная микроспора представляет собой тонкостенную клетку с одним гаплоидным ядром.
Микрогаметогенез — процесс образования мужского гаметофита из микроспор. Развитие мужского гаметофита также происходит в пыльнике и сводится к одному митотическому делению, которое заканчивается образованием пыльцевого зерна, или пылинки. К моменту прорастания пыльцевого зерна ядро споры митотически делится, что приводит к возникновению двух клеток: генеративной, из нее впоследствии образуются два спермия, и вегетативной, принимающей впоследствии участие в образовании пыльцевой трубки. Таким образом, пылинка представляет собой незрелый мужской гаметофит. Оболочка пыльцевого зерна состоит из двух главных слоев: интины — внутреннего и экзины — наружного слоя.
Гинецей — совокупность плодолистиков в цветке, образующих один или несколько пестиков. Обычно пестик состоит из трех частей: завязи, столбика и рыльца. Завязь — наиболее важная часть пестика (замкнутая, нижняя, полая), несущая и защищающая семязачатки. В завязи может располагаться от одного (пшеница, вишня) до нескольких тысяч (мак) семязачатков. Стенки завязи выполняют функцию защиты семязачатков от неблагоприятных факторов среды (высыхание, колебание температур, поедание насекомыми и т. д.), в них происходит мегаспорогенез и мегагаметогенез, они принимают участие в образовании околоплодника.
Двойное оплодотворение. Попав на рыльце пестика, пыльца начинает прорастать. Вегетативная клетка отвечает за образование пыльцевой трубки, по которой движется генеративная клетка, которая дает начало двум спермиям. Пыльцевая трубка продвигается по столбику пестика и через микрополе врастает в зародышевый мешок. После проникновения в зародышевый мешок кончик пыльцевой трубки разрывается, и спермии попадают внутрь зародышевого мешка. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, а второй — с центральным ядром зародышевого мешка, образуя триплоидное ядро, из которого формируется эндосперм — питательная ткань зародыша. Синергиды и антиподы дегенерируют. Этот процесс получил название двойного оплодотворения.
Таким образом, после двойного оплодотворения из яйцеклетки формируется зародыш семени, из центрального ядра зародышевого мешка — эндосперм, из интегументов — семенная кожура, из всего семязачатка — семя, а из стенок завязи — околоплодник. В целом из завязи пестика формируется плод с семенами. Двойное оплодотворение у цветковых растений было открыто в 1898 году русским ботаником С. Г. Навашиным.
Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.
Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.
Приложение 1. Кодограмма к уроку
Тема: Размножение цветковых. § 20
Образование спор, и гаметофитов
Цветок — видоизмененный укороченный побег спорофита (2n), орган семенного размножения.
1 — цветоножка, 2 — цветоложе, 3 — чашечка из чашелистиков, 4 — венчик из лепестков, 5 — гинецей (пестики), 6 — андроцей (тычинки).
Цветок — орган бесполого (образование спор) и полового размножения (образование и слияние гамет).
Микроспорогенез. В четырех микроспорангиях тычинки происходит мейоз микроспороцитов (2n), и образуются микроспоры (n).
Микрогаметогенез. Ядро микроспоры претерпевает митоз, и образуется генеративная и вегетативная клетки. Генеративная клетка митотически делится, и образуются два спермия. Так формируется мужской гаметофит — пыльцевое зерно.
Мегаспорогенез. В семязачатке мегаспороцит (2n) претерпевает мейоз, и образуются 4 мегаспоры (n), 3 из которых отмирают.
Мегагаметогенез. Ядро мегаспоры претерпевает три митотических деления, образуется восьмиядерная клетка. Два ядра в центре сливаются — образуется центральная клетка (2n), яйцеклетка с синергидами и антиподы. Формируется зрелый женский гаметофит — зародышевый мешок.
Двойное оплодотворение (С. Г. Навашин)
1 спермий + яйцеклетка → зигота, затем зародыш семени;
2 спермия + центральная клетка → эндосперм (3n).
Интегументы → кожура семени.
Стенки завязи → околоплодник.
Приложение 2. Карточка для работы у доски
Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.
1. Когда начинается сперматогенез у человека?
2. Когда начинается овогенез у человека?
3. Какие зоны различают в гонадах?
4. Что образуется из овоцита после мейоза?
5. Какой набор хромосом в гаметоцитах 2-го порядка после первого деления созревания?
6. Какой набор хромосом в гаметах?
7. Как называются оболочки яйцеклетки?
8. Где располагаются митохондрии в сперматозоидах? Центриоли?
9. У каких организмов внешнее оплодотворение?
10. Каковы размеры яйцеклетки?
Записав ответы, садитесь на место.
Приложение 3. Компьютерное тестирование
Тест 1. Какой набор хромосом имеют гаметогонии в зоне размножения?
3. Сперматогонии — диплоидный, овогонии — гаплоидный.
4. Сперматогонии — гаплоидный, овогонии—диплоидный.
Тест 2. Какой набор хромосом имеют гаметоциты 2-го порядка после первого деления мейоза?
Тест 3. Какой набор хромосом имеют гаметы?
Тест 4. Сколько нормальных яйцеклеток образуется из одного овоцита после двух делений мейоза?
Тест 5. Сколько нормальных сперматозоидов образуется из одного сперматоцита после двух делений мейоза?
Тест 6. Где расположен комплекс Гольджи в сперматозоиде?
3. В промежуточном отделе.
Тест 7. Где расположены митохондрии в сперматозоиде?
3. В промежуточном отделе.
Тест 8. Где расположены центриоли в сперматозоиде?
3. В промежуточном отделе.
**Тест 9. Укажите верные суждения.
1. В зоне роста хромосомный набор 2n.
2. В зоне созревания происходят два деления мейоза — редукционное и эквационное.
3. При овогенезе из одного овоцита образуется четыре нормальные яйцеклетки.
4. При овогенезе из одного овоцита образуется одна нормальная яйцеклетка и четыре направительных (полярных) тельца.
**Тест 10. Укажите верные суждения.
1. Яйцеклетка человека имеет размеры около 0,1 мм.
2. Яйцеклетки у человека начинают формироваться еще на эмбриональной стадии, начинается первое деление мейоза.
3. Яйцеклетка человека имеет две оболочки — блестящую и лучистую.
4. В яйцеклетке человека отсутствуют рибосомы и митохондрии.
Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.
Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.
Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.
Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.
Тип урока: урок с компьютерной поддержкой с использованием презентации.
Средства обучения:
презентация к уроку.
Цели урока: (Слайд 2)
Образовательные. Познакомить с особенностями строения и приспособ ленностью цветков к опылению насекомыми, ветром.
Развивающие. Определить практическое значение самоопыления, искусственного опыления и его применение в сельском хозяйстве.
Воспитательные. Научить любви и бережному отношению к дикой природе. Раскрыть о значении Красной книги, сохранности видов и популяций.
Планируемые результаты обучения
Учащиеся должны знать:
- что опыление - обязательное условие для оплодотворения;
- что опыление - перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика;
- отличие перекрестного опыления от самоопыления;
- особенности перекрестного опыления;
- признаки насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений;
- значение искусственного опыления в сельскохозяйственной практике;
- значение терминов опыление, двойное оплодотворение, цен тральная клетка, пыльцевход, пыльцевая трубка, зародышевый мешок, пыльцевое зерно, перекрестноопыляемые растения, насе-комоопыляемые растения, ветроопыляемые растения, искусст венное опыление.
Учащиеся должны уметь:
- различать насекомоопыляемые и ветроопыляемые растения.
Оборудование: персональный компьютер, проектор, экран, цветущие комнатные растения, коллек ция семян и плодов.
План урока: (Слайд 3)
Проверка домашнего задания. (Слайд 4)Учитель задает вопросы по прошедшему уроку:
1) Что такое оплодотворение?
2) Из чего образуются семя и плод?
3) Из чего развивается зародыш семени?
4) Какое строение имеют пыльцевые зерна?
5) Как пыльца различных растений приспособлена к разным способам опыления?
6) Как осуществляется двойное оплодотворение?
Изучение нового материала.
1.Объяснение учителя. (Слайд 5)
Опыление - важный процесс, без которого не происходит обра зования плодов и семян. Опыление может происходить различны ми способами, а именно самоопылением и перекрестноопылением.
1) Самоопыление. (Слайд 5,6) При самоопылении пыльца из тычинки по падает на рыльце пестика того же самого цветка.
На модели цветка гороха показать механизм самоопыления еще в за крытых бутонах. Самоопыляемые растения могут опыляться и перекрестно.
У насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений при дли тельных дождях, сильных ветрах также может происходить само опыление.
2) Перекрестное опыление. (Слайд 7)
Раскрыть биологическое значение перекрестного опыления, его пре имущества перед самоопылением.
- Как пыльца переносится с одного цветка на другой?
- Почему в холодную дождливую погоду бывают низкие уро жаи плодово-ягодных культур?
Около 150 культурных растений нуждаются в перекрестном опылении, многие из них опыляются насекомыми, в основном пче лами.
а) Насекомоопыляемые растения. (Слайд 7)
Доказано, что опыление пчелами повышает урожайность виш ни и черешни в 7 раз, малины и крыжовника - в 2 раза, огурцов - в 10 раз.
Признаки цветков насекомоопыляемых растений:
1) одиночные цветки крупные, мелкие собраны в соцветия; (Слайд 8)
2) яркая окраска околоцветника (каждый вид насекомых-опыли телей предпочитает определенную окраску цветков); (Слайд 9)
3) наличие нектара и аромата; (Слайд 10)
4) особое строение пыльцевых зерен.
Ботаники сравнивают яркие краски цветков с зазывающими вывесками ресторанов.
И это сравнение не случайно.
У насекомоопыляемых растений эволюция цветков шла в на правлении усиления их сигнальных свойств, привлекающих опылителей. Венчик, пыльца и тычинки не только интенсивно окраше ны, но и контрастируют по окраске друг с другом. Многие расте ния скрывают тычинки внутри венчика, защищая пыльцу от дождя. Часто такие цветки выглядят как сигнальные копии настоящих ты чинок, что также служит для привлечения насекомых.
Нектар растений - сахаристый сок. Пчелы перерабатывают его в пчелиный мёд. Основные углеводные компоненты нектара - глю коза, фруктоза, сахароза. Их соотношение может быть различным у разных видов растений. У некоторых растений в состав нектара входят другие сахара, а также аминокислоты, белки, витамины, эфирные масла. Чемерица, багульник, рододендрон выделяют ядо витый нектар. (Слайд 14)
Растения, чей нектар содержит глюкозу и фруктозу, посещают ся пчёлами интенсивнее, чем те, в нектаре которых преобладают дисахариды. Каждому сорту мёда присущи свой цвет, вкус, аромат. В зависимости от красящих веществ, входящих в состав нектара, цвет мёда может быть от бесцветного до почти чёрного. В светлых цветочных медах преобладает фруктоза, в тёмных - глюкоза. Чем больше в мёде фруктозы, тем дольше он остается жидким. У тём ных медов выше амилазная активность и общая кислотность, а также содержание белка. Мёд содержит в среднем 300 ккал в 100 г, или 1250 кДж усваиваемой энергии. В состав мёда входят протеи ны, органические кислоты, многие микроэлементы и витамины (С, РР, К, Н, каротин, витамины группы В).
Мёд повышает функциональное состояние центральной нерв ной системы, улучшает питание тканей, обеспечивает нормальную проницаемость кровеносных сосудов, повышает устойчивость организма к инфекциям, стимулирует выработку антител, нормализу ет обмен веществ. Мёд обладает бактерицидным и фуницидным действием.
Противопоказанием для употребления мёда может служить только индивидуальная непереносимость.
б) Ветроопыляемые растения.
Для того чтобы пыльца попала на рыльца пестиков женских цветков, её должно быть очень много. У лещины, дуба, сосны, куку рузы, ржи, конопли (Слайд 18, 19) целые облака пыльцы взлетают вверх, подхва тываются порывами ветра и разносятся во все стороны. Большая часть пыльцы не попадает на рыльце. Её сбивают капли дождя, она оседает на почву, траву, листья и кору деревьев, серовато-жёлтой пленкой покрывает лужи, пруды. Лишь очень малое её количество прилипает к рыльцам, покрытым клейкой массой. Диаметр отдель ной пылинки ветроопыляемых растений не превышает нескольких тысячных долей миллиметра.
Признаки цветков ветроопыляемых растений: (Слайд 20)
1) цветки не имеют крупных ярких лепестков (они мешали бы переносу пыльцы ветром);
2) не имеют нектарников, большинство лишены запаха;
3) образуют много пыльцы. Пыльца легкая, так как пыльцевые зерна мелкие, сухие; 4) тычинки располагаются открыто, высовываясь из цветка на ружу, где их обдувает ветер;
5) рыльца крупные и пушистые; как и тычинки, высовываются из цветка.
Ветроопыляемые растения растут группами, образуя заросли или рощи. Как правило, зацветают раньше, чем развернутся почки и распустятся листья. Оплодотворение
Рассказ учителя
Определение оплодотворения - читать учебник
Оплодотворение – процесс слияния мужской и женской гамет с последующим образованием зиготы.
Пыльца, попавшая на рыльце пестика, прорастает. Пыльцевое
зерно состоит из двух клеток. Одна из них делится и образует
две мужские гаметы — спермин. Спермин — это мелкие клетки
с большими ядрами. Другая клетка (вегетативная)
начинает расти, образуя длинный вырост — пыльцевую трубку.
Трубка прорастает в рыльце, затем проходит столбик пестика,
проникает в завязь и доходит до пыльцевхода семязачатка. Спермии все время находятся в кончике пыльцевой трубки. Пыльцевая трубка доставляет спермии в зародышевый мешок.
В семязачатке, а именно — в зародышевом мешке, происходит оплодотворение. Пыльцевая трубка входит в пыльцевход и лопается. Из нее спермин попадают в зародышевый мешок и осуществляют двойное оплодотворение. Оно заключается в том, что одни из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой — с центральной клеткой зародышевого мешка.
Двойное оплодотворение происходит только у цветковых растений. Из зиготы, которая образуется при оплодотворении яйцеклетки, развивается зародыш семени, а из оплодотворенной центральной клетки зародышевого мешка — запасающая ткань семени — эндосперм.
Рассказ о двойном оплодотворении сопровождается демонстрацией таблицы « Двойное оплодотворение у растений.
Двойное оплодотворение было открыто русским ученым С. Г. Навашиным. Оно имеет очень большое значение для растений, так как свойствами двух организмов обогащается не только зародыш семени, который образуется из зиготы, но и запасающая ткань, которая обеспечивает его питательными веществами.
1 Двойное оплодотворение у цветковых растений
2 Цели урока: Вспомнить строение цветка; Сформировать знания об особенностях спорогенеза и гаметогенеза, двойном оплодотворении и образовании плодов и семян у покрытосеменных растений
4 Укороченный видоизмененный побег, служащий для семенного размножения
11 Зрелый мужской гаметофит - пыльцевое зерно Формирование спермиев В пыльниках тычинки содержится много диплоидных клеток, каждая из которых делится путем мейоза. В результате из каждой диплоидной клетки образуется 4 гаплоидные клетки (микроспоры), превращающиеся в пыльцевое зерно. Гаплоидное ядро каждого пыльцевого зерна делится путем митоза и образуется 2 гаплоидные клетки: вегетативная и генеративная. Генеративная еще раз делится путем митоза и образуются 2 спермия. Они неподвижны, поэтому движутся с пыльцевой трубкой.
12 зрелый женский гаметофит- зародышевый мешок В семязачатке диплоидная клетка (2n)претерпевает мейоз, и образуется 4 споры(n), 3 из которых погибают. Ядро мегаспоры претерпевает три митотических деления, образуется восьмиядерная клетка. 2 ядра в центре сливаются – образуется центральная клетка (2n) - вторичное ядро, яйцеклетка с клетками спутницами (синергиды) и 3 антиподы. Формируется
13 Необходимые условия для процесса оплодотворения: -Одновременное созревание половых клеток. -Своевременная доставка гамет к гаметам. -Биологическая совместимость двух половых клеток в оплодотворении ПЛОД 1 спермий + яйцеклетка = зигота зародыш 2 спермий + диплоидная клетка = триплоидная клетка эндосперм(запасающая ткань) Стенки семязачатка – семенная кожура Стенки завязи - околоплодник зародыш
17 С.Г. Навашин 1898 году открыл механизм двойного оплодотворения
18 Закрепление 1. Какова роль пыльцевых зерен в созревании спермиев? 2. Биологическая роль пыльцевой трубки. 3. Какие женские клетки участвуют в процессе оплодотворения и где они расположены? 4. В чем сущность двойного оплодотворения?
У покрытосеменных, цветковых растений уникальный процесс оплодотворения. Именно уникальный. Ни один другой живой организм не проходит через процесс, который биологи называют «Двойное Оплодотворение«.
На женском гаметофите в семязачатке развивается мегаспора — женская половая клетка, которая формируется в завязи пестика.
Спорогенная клетка (2n) сначала делится митозом. Образуются мегаспороциты (2n). Затем они делятся мейозом, образуются гаплоидные (1n) клетки — мегаспоры. У большинства видов 3 из этих клеток редуцируются и остается одна мегаспора.
Она развивается и ее ядро 3 раза делится митозом. Образуются 8 гаплоидных ядра, которые находятся в цитоплазме одной клетки. 6 ядер смещаются к краям семязачатка, 2 ядра остаются в центре клетки.
- Два слившихся ядра образуют центральное ядро,
- остающиеся на полюсах ядра превращаются в клетки:
— антиподы (1n),
— яйцеклетку (1n),
— синергиды (1n) - формируется женский гаметофит, или зародышевый мешок
Мужские половые клетки — микроспоры.
В состав пыльцевого зерна входят 2 клетки:
- вегетативная клетка, которая в будущем формирует пыльцевую трубку и
- генеративная клетка, которая в будущем митозом образует 2 спермия.
Опыление — процесс переноса пыльцы с пыльников тычинок цветка на рыльце пестика
Пыльцевой зерно попадает на рыльце пестика, образующаяся пыльцевая трубка начинает прорастать внутрь столбика, стремясь к завязи. Когда пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка, генеративная клетка образует 2 спермия. Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, образуется зародыш. Второй спермий сливается с двумя ядрами в середине, образуя триплойдную клетку (3n) — эндосперм. Это и есть двойное оплодотворение.
Процесс двойного оплодотворения был открыт С.Г. Навашиным в 1898 г
Последовательность этапов этого процесса можно свести к схеме:
(такой вопрос часто встречается в части B ЕГЭ)
- после оплодотворения семязачаток превращается в семя
- завязь превращается в плод,
- из зиготы — зародыш семени
- из покровов семязачатка формируется семенная кожура.
Значение двойного оплодотворения
В семенах очень быстро (опережая развитие зародыша) образуются питательные ткани с запасом высокоэнергетических питательных веществ только после оплодотворения. У цветковых растений при развитии семязачатков не тратится время на создание питательных веществ, как у голосеменных растений, поэтому развиваются они гораздо быстрее. Таким образом, благодаря двойному оплодотворению ускоряется процесс формирования и семяпочки, и яйцеклетки, и семени
У голосеменных в оплодотворении участвует один спермий и эндосперм возникает до оплодотворения в результате деления мегаспоры, т.е. он гаплоидный и первичный.
Среди цветковых растений широко распространен апомиксис — образование зародыша без оплодотворения ( без участия мужской гаметы). У животных есть аналогичный процесс — партеногенез. Зародыш может развиваться из любых клеток зародышевого мешка: яйцеклетки, центрального ядра, синергид или антипод. Из остальных частей семязачатка образуются другие части семени.
Двудомные растения опыляются извне. Соответственно, это либо опыление животными (насекомыми, в основном), либо ветром.
Для привлечения насекомых растения используют яркую окраску цветка и аромат, пыльца крупная, липкая; ветроопыляемые растения обычно имеют невзрачные цветки, которые высоко поднимаются над землей и мелкую сухую пыльцу.
Читайте также: