Giustificare i vantaggi della fecondazione interna rispetto a quella esterna. Fecondazione e sviluppo interno

Negli animali la fecondazione può essere esterna o interna. A fecondazione esterna le cellule riproduttive femminili e maschili si fondono all'esterno del sistema riproduttivo della femmina (o dell'individuo ermafrodito). La fecondazione esterna si trova più spesso negli abitanti dei corpi idrici ( vermi policheti, bivalvi, Gambero, lancette, la maggior parte dei pesci ossei, anfibi), così come in alcuni animali terrestri (ad esempio i lombrichi).

fecondazione interna, che si verifica negli organi del sistema riproduttivo di una femmina (o individuo ermafrodita), è caratteristico della maggior parte degli animali terrestri (vermi piatti e ascaridi, gasteropodi, insetti, rettili, uccelli, mammiferi), così come di alcuni abitanti dei corpi idrici (pesci cartilaginei ).

Durante il processo di fecondazione, l'ovulo viene attivato, gli spermatozoi vi penetrano e i loro nuclei si fondono . Dopo la penetrazione dello sperma, le proprietà del guscio dell'uovo cambiano e diventa impenetrabile agli altri spermatozoi.

Per il processo di fecondazione, le alghe e le piante con spore superiori necessitano di umidità nella quale si muovono gli spermatozoi mobili. Nelle gimnosperme e nelle angiosperme il processo di fecondazione non dipende dall'umidità ambientale. In questi gruppi di piante il processo di fecondazione è preceduto dal processo di impollinazione. Impollinazione - Si tratta del trasferimento di granuli di polline contenenti cellule riproduttive maschili dalle antere degli stami allo stigma (angiosperme) o all'ovulo (gimnosperme). L'impollinazione nelle angiosperme può avvenire con l'aiuto di impollinatori animali (insetti, piccoli uccelli), vento, acqua e nelle gimnosperme solo con l'aiuto del vento.

L'impollinazione può essere incrociata (se il granello di polline atterra sullo stigma di un altro fiore) o avviene l'autoimpollinazione (il granello di polline atterra sullo stigma dello stesso fiore).

Consideriamo come esempio il processo di fecondazione nelle piante che utilizzano le angiosperme. Fu studiato per la prima volta nel 1898 dallo scienziato ucraino S.G. Navashin. Questo processo si chiama doppia fecondazione .

Una volta che il granello pollinico si posa sullo stigma, si gonfia e inizia la formazione di un tubo pollinico. Nel tubo pollinico passano tre cellule aploidi: una cellula vegetativa e due spermatozoi. La cellula vegetativa crea un mezzo nutritivo per lo sperma e scompare nel tempo. Attraverso una speciale apertura nel guscio dell'ovulo (passaggio pollinico), il tubo pollinico penetra nel sacco embrionale, costituito da sette cellule. Ai suoi poli ce ne sono sei cellule aploidi, uno dei quali è l'uovo. Al centro del sacco embrionale c'è una cellula (cellula centrale) con due nuclei aploidi. Nel tempo, questi nuclei si fondono per formare un nucleo diploide secondario.

Uno degli spermatozoi, una volta nel sacco embrionale, si fonde con l'ovulo. Di conseguenza, si forma uno zigote diploide, dal quale si sviluppa l'embrione. Il secondo spermatozoo si fonde con la cellula centrale, facendola diventare triploide (ne ha tre insieme aploide cromosomi). Successivamente, da questa cellula si sviluppa un tessuto speciale: endosperma, le cui cellule contengono i nutrienti necessari per lo sviluppo dell'embrione.

1. Cos'è la fecondazione? Com'è significato biologico? Quali fasi comprende il processo di fecondazione?

La fecondazione è il processo di fusione delle cellule sessuali (gameti), che porta alla formazione di uno zigote. Nel nucleo dello zigote tutti i cromosomi si accoppiano: in ogni coppia di cromosomi omologhi, uno è paterno, l'altro è materno. Di conseguenza, la fecondazione porta al ripristino dell'insieme diploide dei cromosomi e all'unificazione delle informazioni ereditarie degli individui genitori nello zigote.

Il processo di fecondazione comprende diverse fasi:

● Penetrazione di uno spermatozoo nell'ovulo, che provoca il distacco dell'ovulo dalla sua membrana di fecondazione, impedendo la penetrazione di altri spermatozoi.

● Fusione dei nuclei aploidi di entrambi i gameti per formare uno zigote diploide: il nucleo dello spermatozoo aumenta e raggiunge le dimensioni del nucleo dell'uovo, poi i nuclei si avvicinano e si fondono, dando luogo alla formazione di uno zigote.

● Attivazione dello zigote per l'ulteriore sviluppo.

2. Quali animali sono caratterizzati dalla fecondazione esterna? Interno? Qual è il vantaggio? fecondazione interna davanti all'esterno?

La fecondazione esterna è caratteristica della maggior parte degli organismi che vivono costantemente (o si riproducono solo) nell'ambiente acquatico: pesci ossei, anfibi e molti invertebrati acquatici. La fecondazione interna è caratteristica principalmente degli abitanti della terra: molti invertebrati (ad esempio nematodi, ragni, insetti) e tutti i vertebrati terrestri (rettili, uccelli, mammiferi). Questo tipo di fecondazione si osserva anche in alcuni animali acquatici, ad esempio pesci cartilaginei e cefalopodi.

Durante la fecondazione esterna, le cellule germinali vengono rilasciate nell'acqua (cioè ambiente esterno), dove avviene la loro fusione. Una percentuale significativa di gameti muore condizioni sfavorevoli ambiente, quindi gli animali con fecondazione esterna necessitano di produrre un gran numero di cellule germinali. La fecondazione interna avviene nel corpo della madre; per questo, lo sperma viene introdotto nel tratto genitale della femmina. La probabilità di incontrare gameti maschili e femminili è molto più elevata rispetto alla fecondazione esterna, quindi negli animali con fecondazione interna si formano meno cellule germinali.

3. Come avviene la fecondazione nelle piante da fiore? Perché si chiama doppio?

Nelle piante da fiore, la fecondazione è preceduta dall'impollinazione, ovvero il trasferimento dei granuli di polline dagli stami allo stigma. Il granello pollinico comincia presto a germinare, formando un tubo pollinico che raggiunge l'ovulo (ovulo).

All'interno di ciascun ovulo c'è un sacco embrionale contenente sette cellule: una cellula uovo aploide, una cellula centrale diploide e cinque cellule aploidi ausiliarie. Entrando nel sacco embrionale, l'estremità del tubo pollinico si rompe e da esso fuoriesce il contenuto interno con due gameti maschili - lo sperma.

Uno degli spermatozoi si fonde con l'ovulo, formando uno zigote, e l'altro si fonde con la cellula centrale del sacco embrionale. Pertanto, due fusioni di cellule germinali avvengono quasi contemporaneamente, motivo per cui la fecondazione nelle piante da fiore è chiamata doppia.

Successivamente, dallo zigote si sviluppa l'embrione-seme, che ha un corredo cromosomico diploide, e dalla cellula centrale fecondata l'endosperma, le cui cellule hanno un corredo cromosomico triploide. Si depositano nell'endosperma nutrienti, necessario per l'embrione. Dopo la fecondazione, ogni ovulo si trasforma in un seme e, come risultato della crescita dell'ovaio, si forma un frutto.

Il processo di doppia fecondazione in angiosperme fu scoperto dallo scienziato russo S. G. Navashin nel 1898. Come risultato della doppia fecondazione, non solo si forma l'embrione, ma anche il tessuto nutrizionale (endosperma), che accelera l'intero processo di sviluppo del seme.

4. In che modo la partenogenesi diploide differisce dalla partenogenesi aploide?

5. Quali sono i vantaggi e gli svantaggi della partenogenesi rispetto alle forme convenzionali di riproduzione sessuale?

Un vantaggio importante della partenogenesi è l'assenza della necessità di trovare un partner. Ciò aiuta a mantenere il numero della popolazione in condizioni in cui è difficile incontrare individui di sesso diverso o in condizioni di sterminio intensivo di organismi (ad esempio afidi da parte di insetti predatori, dafnia da parte di pesci).

In alcuni insetti, come le api, la capacità di riprodursi sia attraverso la partenogenesi aploide che con la fecondazione è alla base della formazione di varie caste di organismi. Questo meccanismo di riproduzione consente di regolare il numero di discendenti maschi e femmine.

Lo svantaggio principale della partenogenesi è la bassa diversità genetica degli individui figli, che limita la loro capacità di adattarsi alle condizioni ambiente.

6. Nome caratteristiche distintive, così come i vantaggi e gli svantaggi della riproduzione asessuata e sessuale.

Caratteristiche distintive della riproduzione asessuata:

● Si verifica senza la partecipazione dei gameti.

● In tutti i casi è coinvolto un solo organismo genitore.

Caratteristiche distintive della riproduzione sessuale:

● Avviene con la partecipazione dei gameti.

● Nella maggior parte dei casi sono coinvolti due genitori (le eccezioni sono l'autofecondazione in alcune specie ermafrodite e la partenogenesi).

I principali vantaggi della riproduzione asessuata:

● Non è necessario trovare un partner: quasi tutti gli individui possono lasciare dei figli.

● Le combinazioni “riuscite” di geni e tratti vengono trasmesse alla generazione successiva. Questa caratteristica è ampiamente utilizzata dagli esseri umani, ad esempio, per ottenere una prole omogenea piante coltivate(i discendenti conservano tutte le qualità varietali).

Il vantaggio principale della riproduzione sessuale:

● Diversità genetica della prole, che aumenta la capacità degli organismi di adattarsi alle mutevoli condizioni ambientali ed è di fondamentale importanza nell'evoluzione della natura vivente.

I principali svantaggi della riproduzione asessuata:

● Nella maggior parte dei casi (ad eccezione del metodo in cui la formazione delle spore è preceduta dalla meiosi), la prole è geneticamente identica al genitore, il che riduce le capacità adattative degli organismi.

● Tutte le combinazioni “infruttuose” di geni e tratti parentali (in alcuni casi, mutazioni dannose) vengono trasmesse alla generazione successiva.

I principali svantaggi della riproduzione sessuale:

● Non tutti gli individui possono lasciare una prole; sono necessarie determinate condizioni per incontrare partner, formare coppie genitoriali e allevare prole.

● Nei singoli individui possono verificarsi combinazioni “infruttuose” (non adatte a determinate condizioni ambientali) di geni e caratteristiche dei genitori e possono comparire mutazioni dannose che si sono verificate nelle cellule germinali dei genitori (ad esempio, la sindrome di Down nell'uomo).

7*. Gli afidi producono diverse generazioni partenogenetiche durante l'estate, costituite solo da femmine prive di ali. In condizioni di sovrappopolazione o altre circostanze sfavorevoli, le femmine iniziano a deporre le uova, dalle quali si sviluppano individui alati di entrambi i sessi. Che significato biologico ha tutto ciò?

L'aspetto della prole eterosessuale determina l'elevata diversità genetica degli individui della generazione successiva (rispetto alle precedenti generazioni partenogenetiche), che aumenta le capacità adattative degli organismi. La presenza di ali facilita la dispersione degli individui in nuovi habitat. Tutto ciò aumenta le possibilità di sopravvivenza.

*I compiti contrassegnati da un asterisco richiedono agli studenti di avanzare varie ipotesi. Pertanto, durante la valutazione, l'insegnante dovrebbe concentrarsi non solo sulla risposta qui fornita, ma tenere conto di ogni ipotesi, valutando il pensiero biologico degli studenti, la logica del loro ragionamento, l'originalità delle idee, ecc. Successivamente, è consigliabile familiarizzare gli studenti con la risposta data.

Alla propria prole, risultando in una combinazione di tratti ereditati. Questi geni vengono trasmessi attraverso un processo chiamato fecondazione. Durante la fecondazione, le cellule maschili e femminili si fondono per formare una cellula chiamata zigote. Lo zigote cresce e si sviluppa fino a diventare pienamente funzionante nuovo organismo. Esistono due modi in cui può avvenire la fecondazione.

Il primo metodo è la fecondazione esterna (l'ovulo viene fecondato all'esterno del corpo), mentre il secondo è la fecondazione interna (l'ovulo viene fecondato nel tratto riproduttivo della femmina). Mentre la fecondazione è necessaria per gli organismi che si riproducono, gli individui che si riproducono non necessitano di fecondazione. Questi organismi producono copie geneticamente identiche di se stessi attraverso gemmazione, frammentazione, partenogenesi o altre forme di riproduzione asessuata.

Cellule sessuali

Negli animali riproduzione sessuale comporta la fusione di due diversi per formare uno zigote. I gameti sono prodotti da un tipo di divisione cellulare chiamata. I gameti (contengono solo un set di cromosomi), mentre uno zigote (contiene due set). Nella maggior parte dei casi, il gamete maschile (spermatozoo) è mobile e di solito lo è. Il gamete femminile (uovo) invece è immobile e relativamente grande rispetto a quello maschile.

Negli esseri umani, i gameti sono prodotti sia nel maschio che nella femmina. Le gonadi maschili sono i testicoli e le gonadi femminili sono le ovaie. Le gonadi producono anche ormoni sessuali necessari per lo sviluppo primario e secondario organi riproduttivi e strutture.

Fecondazione esterna

La fecondazione esterna avviene principalmente in ambienti umidi e richiede che il maschio e la femmina rilascino o trasferiscano i loro gameti nel loro ambiente (solitamente acqua). Questo processo è anche chiamato deposizione delle uova. Il vantaggio della fecondazione esterna è che dà luogo alla produzione di un gran numero di figli. Uno svantaggio è che i rischi ambientali come i predatori riducono notevolmente la probabilità di sopravvivere fino all’età adulta.

Pesci e coralli sono esempi di organismi che si riproducono attraverso la fecondazione esterna. Gli animali che si riproducono in questo modo solitamente non si prendono cura della prole dopo la deposizione delle uova. Alcuni animali riproduttori forniscono gradi diversi protezione e cura delle uova dopo la fecondazione. Alcuni nascondono le uova nella sabbia, mentre altri le portano in sacchetti o in bocca. Questa cura extra aumenta le possibilità di sopravvivenza della prole.

Fecondazione interna

La fecondazione interna avviene quando le cellule sessuali (gameti) di un maschio e di una femmina si fondono all'interno del tratto riproduttivo della femmina. Gli animali che utilizzano la fecondazione interna sono specializzati nella protezione dell'uovo in via di sviluppo. Ad esempio, i rettili e gli uccelli depongono uova fecondate ricoperte da un guscio protettivo resistente alla perdita d'acqua e ai danni.

I mammiferi, ad eccezione dei monotremi, hanno fatto un passo avanti, consentendo all’embrione di svilupparsi nel grembo materno. Come protezione aggiuntiva aumenta le possibilità di sopravvivenza perché la madre fornisce all'embrione tutto ciò di cui ha bisogno per sopravvivere sviluppo normale. In effetti, la maggior parte delle madri dei mammiferi continua a prendersi cura dei propri piccoli per diversi anni dopo la nascita.

Maschio o femmina

È importante notare che non tutti gli animali sono rigorosamente divisi in maschi e femmine. Animali come gli anemoni di mare possono avere sia maschi che femmine strutture riproduttive; Sono conosciuti come ermafroditi. Alcuni ermafroditi sono capaci di autofecondarsi, ma la maggior parte necessita di un partner per riprodursi. Poiché entrambe le parti coinvolte vengono fecondate, questo processo raddoppia il numero di figli che nasceranno. L'ermafroditismo è una buona soluzione al problema della mancanza di potenziali partner sessuali. Un'altra soluzione è la capacità di cambiare sesso da maschio a femmina (protendria) o da femmina a maschio (protoginia). Alcune specie di pesci, come il labride, possono cambiare da femmina a maschio durante la transizione verso l'età adulta.

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1. Cos'è la fecondazione? Qual è il suo significato biologico? Quali fasi comprende il processo di fecondazione?

La fecondazione è il processo di fusione dei gameti sessuali maschili e femminili. Il processo di fecondazione consiste in diverse fasi: penetrazione dello sperma nell'ovulo, fusione dei nuclei aploidi di entrambi i gameti per formare uno zigote diploide e sua attivazione per un ulteriore sviluppo.

2. Quali animali sono caratterizzati dalla fecondazione esterna? Interno? Qual è il vantaggio della fecondazione interna rispetto alla fecondazione esterna?

Durante la fecondazione esterna, gli spermatozoi e gli ovociti vengono rilasciati nell'ambiente esterno, dove si fondono. Una parte significativa dei gameti muore a causa di condizioni ambientali sfavorevoli, quindi gli animali con fecondazione esterna (pesci ossei, anfibi, molti invertebrati acquatici) producono un gran numero di cellule germinali. La fecondazione interna avviene nel corpo della madre; per questo, lo sperma viene introdotto nel tratto genitale della femmina. La probabilità di incontrare gameti maschili e femminili è molto più elevata rispetto alla fecondazione esterna, quindi le femmine producono meno uova. La fecondazione interna è caratteristica principalmente degli abitanti della terra: molti invertebrati (nermi, ragni e insetti) e tutti i vertebrati terrestri (rettili, uccelli, mammiferi). Inoltre, con la fecondazione interna, il tasso di sopravvivenza degli zigoti è più elevato.

3. Come avviene la fecondazione nelle piante da fiore? Perché si chiama doppio?

Nelle piante, la fecondazione è preceduta dall'impollinazione, ovvero il trasferimento dei granuli di polline dagli stami allo stigma. Il granello di polline catturato sullo stigma del pistillo inizia presto a germogliare, formando un tubo pollinico. Il tubo pollinico penetra nella polpa dello stilo e dell'ovaio, raggiungendo l'ovulo (ovulo). All'interno di ciascun ovulo c'è un sacco embrionale contenente sette cellule: una cellula uovo aploide, una cellula centrale diploide e cinque cellule aploidi ausiliarie. Entrando nel sacco embrionale, l'estremità del tubo pollinico scoppia e viene versato il contenuto interno con due gameti maschili: lo sperma. Uno degli spermatozoi si fonde con l'ovulo, formando uno zigote, e l'altro si fonde con la cellula centrale del sacco embrionale. Entrambe le fusioni avvengono quasi contemporaneamente. Dallo zigote si sviluppa un embrione-seme, avente un corredo cromosomico diploide (2n), e dalla cellula centrale fecondata si sviluppa un tessuto chiamato endosperma che presenta un corredo cromosomico triploide (3n). Pertanto, nelle piante da fiore (angiosperme) si verifica una doppia fecondazione.

4. In che modo la partenogenesi diploide differisce dalla partenogenesi aploide?

5. Quali sono i vantaggi e gli svantaggi della partenogenesi rispetto alle forme convenzionali di riproduzione sessuale?

La partenogenesi consente di mantenere la dimensione della popolazione in condizioni in cui l'incontro di individui di sesso diverso è difficile - questo è un chiaro vantaggio partenogenesi. Tra gli svantaggi è da sottolineare l'omogeneità genetica della generazione, poiché un solo individuo è coinvolto nella fecondazione.

6. Nomina le caratteristiche distintive, nonché i vantaggi e gli svantaggi della riproduzione asessuata e sessuale.

Vantaggi della riproduzione asessuata: è coinvolto un organismo e non è necessario trovare un partner. Quasi ogni individuo può lasciare prole. Svantaggi della riproduzione asessuata: nella maggior parte dei casi i figli sono monotoni e sono una copia del genitore. Tutte le combinazioni “riuscite” e “non riuscite” di geni parentali vengono trasmesse alla generazione successiva. Vantaggi della riproduzione sessuale: la prole è diversa perché ogni discendente eredita una combinazione unica di geni e tratti genitoriali. Nascono nuove combinazioni “di successo” e “insuccesso” di geni e tratti. Svantaggi della riproduzione sessuale: due individui partecipano e non tutti gli individui possono lasciare prole; sono necessarie determinate condizioni affinché i partner si incontrino.

7. Gli afidi producono diverse generazioni partenogenetiche durante l'estate, costituite solo da femmine prive di ali. In condizioni di sovrappopolazione o altre circostanze sfavorevoli, le femmine iniziano a deporre le uova, dalle quali si sviluppano individui alati di entrambi i sessi. Che significato biologico ha tutto ciò?

A causa dello sviluppo di una generazione con entrambi i sessi, la colonia potrebbe diffondersi in altri territori o ripristinarne il numero in futuro.

La riproduzione sessuale degli organismi è associata alla loro differenziazione sessuale morfologica e fisiologica (dimorfismo sessuale) e al processo sessuale.

Il processo sessuale è caratterizzato da un sistema di meccanismi adattativi:

1. la formazione dei gameti maschili e femminili,
2. la loro fusione durante la fecondazione (sinamia),
3. unione dei nuclei (cariogamia),
4. Cromosomi sinaupsisoomologhi nella meiosi e ricombinazione di fattori ereditari.

Il ciclo della riproduzione sessuale copre il periodo che va dalla formazione delle cellule germinali alla loro nuova riproduzione nella generazione successiva.

FecondazioneÈ consuetudine chiamare la stimolazione dello sviluppo di un uovo come risultato della cariogamia. La fecondazione è un processo irreversibile: un ovulo una volta fecondato non può essere fecondato nuovamente. La singamia e la cariogamia costituiscono l'essenza del processo di fecondazione. Tuttavia, in alcune specie, la riproduzione di una nuova generazione viene effettuata solo sulla base del gamete femminile: un uovo senza fecondazione (riproduzione vergine). In questo caso anche la riproduzione sessuale termina con la maturazione dei gameti. Entrambi questi metodi di riproduzione possono alternarsi nella stessa specie.

Durante il processo di fecondazione avvengono i seguenti importanti fenomeni genetici necessari per l’esistenza della specie:

• ripristino dell'insieme diploide dei cromosomi e all'interno dell'insieme diploide - l'accoppiamento di cromosomi omologhi (materni e paterni) che si separarono nella meiosi durante la formazione delle cellule germinali negli organismi genitori;
• garantire la continuità materiale tra le generazioni successive;
• la combinazione in un individuo delle proprietà ereditarie degli organismi materni e paterni.

Per garantire la fecondazione è necessaria la maturazione simultanea dei gameti dell'organismo materno e paterno. Nelle piante a impollinazione incrociata, la maturazione delle cellule germinali maschili e femminili potrebbe non coincidere nel tempo e questa discrepanza funge da meccanismo adattivo che impedisce l'autoimpollinazione. È possibile che la discrepanza nei tempi di maturazione delle cellule germinali nel generi diversi della stessa specie è uno dei modi in cui avviene l'impollinazione incrociata.

Fecondazione negli animali

Il processo di fecondazione negli animali può essere suddiviso in più fasi.

La prima fase inizia con lo sperma che si attacca a qualsiasi punto della superficie dell'uovo o penetra attraverso il micropilo. Il momento del contatto della testa dello spermatozoo con l'ovulo è il momento iniziale della catena reazioni chimiche. Questa fase si chiama fase di attivazione dell'uovo. Normalmente, l'attivazione dell'ovulo è causata dallo sperma della sua stessa specie. In alcuni casi (nel verme Rhabdites monohystera), gli spermatozoi possono attivare l'uovo, ma il nucleo maschile non si fonde con quello materno. Questo fenomeno si chiama fecondazione pseudogama.

La seconda fase del processo di fecondazione inizia dopo la penetrazione di uno, e in alcuni animali, di più spermatozoi nell'uovo. Lo spermatozoo penetrato si “prepara” alla fusione con il nucleo femminile e alla successiva mitosi: il nucleo dello spermatozoo si gonfia gradualmente e assume l'aspetto di un nucleo interfasico. Tale nucleo è chiamato seminale, o maschile, pronucleo.

Nel momento in cui lo sperma entra in contatto con l'uovo e lo penetra al suo interno, il nucleo dell'uovo in diversi animali può essere a diverse fasi divisioni di maturazione. Il nucleo dell'ovulo, pronto a fondersi con il nucleo dello spermatozoo, è chiamato pronucleo femminile. La fecondazione vera e propria, cioè la fusione dei pronuclei paterni e materni, è possibile solo dopo la fine della meiosi.

La penetrazione dello sperma può avvenire nelle seguenti fasi:

1. ovocita I con un nucleo a riposo
2. ovocita I in metafase I
3. oocita II in fase meta o anafase II
4. uovo maturo

Negli echinodermi e nei celenterati, gli spermatozoi possono penetrare nell'uovo dopo il completamento della meiosi. Questa fecondazione si chiama tipo di fecondazione riccio di mare . Dopo che lo sperma è penetrato nell'uovo, il suo nucleo si connette presto con il nucleo femminile; Il nucleo dello zigote inizia la prima divisione: schiacciando l'uovo.

Negli animali senza cranio (lancetta) e in tutti i vertebrati, la penetrazione dello sperma nell'uovo avviene, di regola, durante la metafase II. Nelle ascidie, nei bivalvi e in numerosi altri animali, lo sperma penetra nell'uovo allo stadio della metafase I, e nelle spugne, nei nematodi e in alcuni altri animali - allo stadio dell'ovocita I, cioè prima dell'inizio della meiosi. Questo tipo di fecondazione si chiama un tipo di nematode. Lo sperma che è penetrato nel citoplasma dell'uovo “attende” nella fase di riposo la fine della seconda divisione meiotica dell'uovo.

Durante l'atto della fecondazione, due pronuclei aploidi si fondono in un unico nucleo. La cariogamia dà origine a un nuovo processo qualitativo: lo sviluppo dello zigote. Questo momento è il culmine del processo di riproduzione sessuale. Come risultato della cariogamia, i cromosomi omologhi, separati nella meiosi della generazione precedente, si riuniscono in un nucleo zigote.

Per comprendere una serie di importanti fenomeni genetici, è necessario sapere quali elementi dello sperma penetrano nell'ovulo. In precedenza, si credeva che il citoplasma dello sperma e i suoi organelli non entrassero nell'uovo. Attualmente si stanno accumulando sempre più prove a favore del fatto che non solo la testa (nucleo) dello sperma, ma anche il suo collo e persino la coda penetra nel citoplasma dell'uovo nei mammiferi. Se ciò è confermato, allora opinioni sul ruolo del citoplasma corpo maschile nella trasmissione delle sue proprietà alla prole deve essere riconsiderata. Tuttavia non esistono ancora dati genetici a riguardo; Sono noti solo i fatti di trasmissione delle malattie virali.

Insieme al nucleo dello sperma, un centriolo penetra nel citoplasma dell'uovo, che dopo qualche tempo forma una centrosfera, dando origine a un fuso di scissione.

Dato descrizione generale la fecondazione negli animali può variare nei dettagli tipi diversi. Come risultato di questi cambiamenti, il processo di fecondazione in ciascuna specie può procedere in modo specifico, impedendo l'incrocio interspecifico.

Fecondazione nelle piante

Nelle piante, come negli animali, l'essenza della fecondazione si riduce alla fusione di due nuclei aploidi.

La fecondazione nelle piante è, in linea di principio, simile a quella negli animali, ma l'esistenza di un gametofito nelle piante ha portato alla comparsa in esse di alcune caratteristiche.

Il meccanismo citologico di questo processo nelle gimnosperme fu creato dal botanico russo N. N. Gorozhankin nel 1880 e nelle angiosperme da E. Strasburger nel 1884. E. Strasburger caratterizzò la fecondazione nelle angiosperme come segue:

1. il processo di fecondazione prevede la fusione del nucleo dei gameti maschili e femminili,
2. il citoplasma dei gameti non è correlato alla fecondazione,
3. il nucleo dello sperma e il nucleo dell'uovo sono veri e propri nuclei.

La fusione dello spermatozoo con il nucleo dell'ovulo è l'atto vero e proprio della fecondazione, a seguito del quale si forma uno zigote con insieme diploide cromosomi.

Si è detto sopra che la microgametogenesi termina con la formazione di due spermatozoi, che nascono o nel granello pollinico o nel tubo pollinico durante la germinazione del granello pollinico. Il momento in cui i chicchi iniziano a germogliare dopo essere atterrati sullo stigma piante diverse varia a seconda delle condizioni esterne e delle condizioni dello stigma e del pistillo. Ad esempio, nelle barbabietole, la germinazione dei granelli di polline inizia dopo 2 ore, nel kok-saghyz - dopo 5 minuti, e nel mais, nel sorgo e in altre piante avviene quasi immediatamente.

Il primo segno della germinazione dei granuli di polline è un aumento del loro volume. Di solito da un granello di polline si forma un tubo, ma in alcune piante (malvaceae, zucca) da un granello si formano più tubi, ma solo uno di essi raggiunge il pieno sviluppo. Il modello di crescita dei tubi pollinici è determinato dalle proprietà ereditarie delle piante. K. Correns in MeiaridrTum (sonno) ha scoperto che quando diversi granelli di polline germinano contemporaneamente sullo stigma, il tasso di crescita dei tubi pollinici dipende spesso dal loro numero: più ce ne sono, più lentamente germinano e si osserva competizione.

Il tubo pollinico, crescendo fino al micropilo, entra in contatto con quella parte del sacco embrionale dove si trova l'apparato uovo - l'uovo e i sinergidi. Tuttavia, in alcune piante il tubo pollinico si avvicina al sacco embrionale attraverso la parte calazale dell'ovulo.

Muovendosi lungo il tubo pollinico mentre cresce, due nuclei generativi - lo sperma - dopo la rottura del tubo, insieme al suo contenuto, entrano nel sacco embrionale. Gli spermatozoi possono essere rotondi, a forma di cavatappi, a volte allentati, con filamenti cromosomici visibili, ecc. I loro nuclei in questo momento, di regola, sono nella fase telofasica. Dei due spermatozoi che penetrano nel sacco embrionale, uno spermatozoo penetra nell'ovulo e si fonde con il nucleo aploide di quest'ultimo. La fusione del nucleo dello spermatozoo con il nucleo dell'uovo è il momento centrale della fecondazione nelle piante.

Nelle piante, proprio come negli animali, la prontezza alla fusione dei nuclei maschili e femminili può essere diversa. Convenzionalmente si può supporre che le piante abbiano due tipi di fecondazione: quella di tipo Asteraceae, simile a quella dei ricci di mare negli animali, e quella di tipo Liliaceae, simile a quella dei nematodi. Nel primo caso (tipo Compositae), il nucleo dello spermatozoo penetra nell'uovo maturo in uno stato di telofase incompleta, dissolve il guscio del nucleo dell'uovo ed entra nello stato interfasico. Nel secondo caso (tipo giglio), lo sperma penetra nell'ovulo mentre si trova nella fase tardiva della telofase. Il nucleo dello sperma non penetra nel nucleo dell'uovo, ma rimane accanto ad esso. Ciascun nucleo inizia successivamente a prepararsi per la divisione separatamente e l'unione dei loro cromosomi avviene solo nella fase metafase della prima divisione mitotica dello zigote. Nell'uovo fecondato, il numero diploide dei cromosomi viene ripristinato nello zigote. L'embrione del seme si sviluppa dallo zigote.

Dopo la fecondazione si sviluppano ulteriori angiosperme organo embrionale- endosperma, che è il deposito nutrizionale dell'embrione. Lo sviluppo dell'endosperma inizia con la seconda fecondazione. Il secondo spermatozoo del tubo pollinico, entrando nel sacco embrionale, si fonde con il nucleo diploide della cellula centrale del sacco embrionale. In questo caso si forma un corredo cromosomico: due corredi cromosomici identici provenienti dal corpo della madre e un corredo da quello paterno.

Viene chiamata la fusione di uno spermatozoo con l'ovulo e dell'altro con il nucleo della cellula centrale doppia fecondazione. L'onore di questa scoperta, fatta nel 1898, appartiene al nostro connazionale S. G. Navashin. La natura triploide dei nuclei dell'endosperma fu stabilita per la prima volta in skerda (Crepis) da M. S. Navashin nel 1915.

La formazione del tessuto che nutre l'embrione è una caratteristica delle piante. Negli animali questa funzione è assegnata alla riserva nutritiva dell'uovo e dell'organismo materno, che nutre l'embrione attraverso la placenta.

Una delle caratteristiche della fecondazione nelle piante, derivante dalla presenza di una doppia fecondazione in esse, è un fenomeno chiamato Xenia. Questo termine fu proposto nel 1881 da V. Focke. Il significato di questo fenomeno è influenza diretta polline sulle caratteristiche e proprietà dell'endosperma. Ad esempio, esistono varietà di mais con endosperma giallo (semi gialli) e con endosperma bianco (semi bianchi). Se i fiori femminili di una varietà a grana bianca vengono impollinati con polline di una varietà a grana gialla, allora, nonostante il fatto che l'endosperma si sviluppi sulla pianta di una varietà a grana bianca, il suo colore sarà giallo o giallo pallido. Di conseguenza, il nucleo dello sperma è in grado di cambiare il colore dell'endosperma, perché questo tessuto, come il tessuto dell'embrione, è di origine ibrida.

Questo è il massimo schema generale il processo di fecondazione negli animali e nelle piante. Tuttavia, è soggetto a cambiamenti adattativi a seconda delle caratteristiche strutturali delle cellule germinali e della biologia della riproduzione caratteristica di ciascuna specie di animali e piante.