Caratteristiche generali del processo di fecondazione negli animali. Caratteristiche della fecondazione esterna ed interna negli animali

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 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. Vantaggio fecondazione esternaè che porta 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 vari gradi 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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Fecondazione esterna effettuato a ambiente, solitamente in condizioni acquatiche dove si trovano cellule riproduttive maschili e femminili. Un esempio è la fecondazione nella maggior parte degli animali che vivono o si riproducono in acqua: anellidi, bivalvi, maggior parte pescare, anfibi senza coda. I gameti maschili e femminili rilasciati da questi organismi entrano nell'acqua, dove si incontrano e si fondono, formando uno zigote.

Con fecondazione esterna l'incontro tra l'ovulo e lo sperma dipende di più vari fattori ambiente esterno, quindi, con questo tipo di fecondazione si formano solitamente degli organismi grande quantità cellule germinali. Ad esempio, la rana del lago depone fino a 11mila uova, l'aringa dell'Atlantico ne depone circa 200mila e il pesce luna quasi 30 milioni.

Fecondazione interna

Fecondazione interna- L'incontro e la fusione dei gameti avviene nel tratto genitale femminile. In questo caso, la probabilità di fecondazione e di sopravvivenza dello zigote è molto più elevata, quindi si formano molte meno cellule riproduttive (soprattutto uova). La fecondazione interna è comune a molti organismi acquatici, e sulla terra diventa l'unico modo affidabile per garantire la fusione dei gameti. Con la fecondazione interna, lo zigote ha l'opportunità di svilupparsi pur rimanendo nel corpo della madre

Fecondazione interna in molti animali (rettili, uccelli) è accompagnata dalla deposizione delle uova ambiente esterno, dove per un certo periodo di tempo si sviluppano piccoli cuccioli dalle uova: pulcini, piccole tartarughe, coccodrilli ecc. Nella maggior parte dei mammiferi, lo zigote e l'embrione formato da esso subiscono sviluppo interno nei genitali femminili. Nei mammiferi (tranne gli ovipari - ornitorinco E echidna) per far crescere l'embrione (embrione), nell'utero si forma il cosiddetto luogo del bambino o placenta. È presente sotto forma di rudimenti anche nei marsupiali. Attraverso la placenta viene stabilita una connessione tra flussi sanguigni embrione e femmina. Grazie a ciò, è assicurato lo scambio di gas nel corpo dell'embrione, la sua nutrizione e la rimozione dei prodotti di decomposizione e, naturalmente, la protezione dell'embrione da condizioni sfavorevoli ambiente esterno.

Fecondazione interna negli animali - un processo sorto durante l'evoluzione dopo la fecondazione esterna e un fenomeno morfobiologico molto più progressivo. Lo stesso vale per l'aspetto della placenta nella storia dello sviluppo del mondo animale. Garantiscono la riproduzione di una giovane generazione sana con una significativa protezione, conservazione (ed economia) delle cellule germinali degli organismi riproduttori e la cura della madre per lo sviluppo degli embrioni.

Con fecondazione interna lo zigote ha l'opportunità di svilupparsi rimanendo nel corpo della madre.

Il numero di cellule germinali prodotte dall'organismo dipende anche dal grado di cura dei genitori nei confronti della prole. Ad esempio, il merluzzo depone 10 milioni di uova e non ritorna mai al luogo di deposizione, il pesce tilapia africano, che porta le uova in bocca, non produce più di 100 uova e i mammiferi con un comportamento genitoriale complesso che si prende cura della prole danno alla luce solo uno o più giovani.

Nell'uomo, come in tutti gli altri mammiferi, la fecondazione avviene negli ovidotti, attraverso i quali l'ovulo si muove verso l'utero. Gli spermatozoi percorrono una distanza enorme prima di incontrare l'ovulo e solo uno di loro penetra nell'ovulo. Dopo la penetrazione dello sperma, l'uovo forma uno spesso guscio sulla superficie, impenetrabile agli altri spermatozoi.

Se è avvenuta la fecondazione, l'uovo completa la sua divisione meiotica (§ 3.6) e i due nuclei aploidi si fondono nello zigote unendosi materiale genetico organismi paterni e materni. Si forma una combinazione unica di materiale genetico di un nuovo organismo.

Le uova della maggior parte dei mammiferi mantengono la capacità di fecondare per un tempo limitato dopo l'ovulazione, solitamente non più di 24 ore. Sperma che ha lasciato il maschio sistema riproduttivo, vivono anche molto breve. Quindi, nella maggior parte dei pesci, gli spermatozoi muoiono nell'acqua dopo 1-2 minuti, nel tratto genitale di un coniglio vivono fino a 30 ore, nei cavalli 5-6 giorni e negli uccelli fino a 3 settimane. Lo sperma umano nella vagina di una donna muore dopo 2,5 ore, ma quelli che riescono a raggiungere l’utero rimangono vitali per due o più giorni. Esistono in natura e casi eccezionali Ad esempio, lo sperma delle api conserva la capacità di fecondare nella spermateca delle femmine per diversi anni.

Un ovulo fecondato può svilupparsi nel corpo della madre, come avviene nei mammiferi placentati, oppure nell'ambiente esterno, come negli uccelli e nei rettili. Nel secondo caso è ricoperto da speciali gusci protettivi (uova di uccelli e rettili).

Si verifica in alcune specie di organismi forma speciale riproduzione sessuale - senza fecondazione. Questo sviluppo è chiamato partenogenesi (dal greco partenos - vergine, genesi - emergenza), o sviluppo vergine. In questo caso, l'organismo figlia si sviluppa da un uovo non fecondato sulla base del materiale genetico di uno dei genitori e si formano individui di un solo sesso. La partenogenesi naturale lo rende possibile forte aumento numero di discendenti ed esiste in quelle popolazioni dove il contatto tra individui di sesso diverso è difficile. La partenogenesi avviene in animali di diversi gruppi sistematici: api, afidi, crostacei inferiori, lucertole rupestri e persino alcuni uccelli (tacchini).

Uno dei principali meccanismi che garantiscono la fecondazione rigorosamente all'interno di una specie è la corrispondenza del numero e della struttura dei cromosomi dei gameti femminili e maschili, nonché l'affinità chimica del citoplasma dell'uovo e del nucleo dello sperma. Anche se durante la fecondazione cellule germinali estranee si uniscono, ciò porta di solito ad uno sviluppo anormale dell'embrione o alla nascita di ibridi sterili, cioè di individui incapaci di avere figli.

1. Fornire definizioni di concetti.
Fecondazione è il processo di fusione di uno spermatozoo e di un ovulo, a seguito del quale il loro materiale genetico si combina e si forma uno zigote.
Fertilizzazione incrociata - fusione di cellule germinali di individui diversi.
Autofecondazione - fusione di cellule germinali di un individuo.
Fecondazione esterna – fecondazione che avviene al di fuori del corpo della madre.
Fecondazione interna - fecondazione che avviene all'interno del corpo della femmina.
Doppia fecondazione - un processo in cui uno degli spermatozoi si fonde con l'ovulo e il secondo con la cellula centrale del sacco embrionale. L'embrione si sviluppa dall'uovo fecondato e dall'endosperma secondario del seme che lo contiene nutrienti.

2. Completa il diagramma.

3. Cosa significato biologico fecondazione interna?
Le cellule sessuali sono protette da influenze esterne, e di conseguenza aumenta la possibilità di una fecondazione riuscita. Se lo sviluppo avviene all’interno del corpo della madre, allora organismo in via di sviluppo protetto dagli influssi esterni e costantemente rifornito di tutte le sostanze necessarie.

4. Perché la fecondazione avviene molto raramente quando si incrociano organismi appartenenti a specie diverse?
U tipi diversi genotipo diverso, cioè contenuto cromosomico diverso, non uguale Composizione chimica citoplasma dell'uovo e nucleo dello spermatozoo. Pertanto, specie diverse, anche appartenenti alla stessa famiglia, ordine, sottordine, hanno un diverso corredo cromosomico, il che complica o addirittura limita la fecondazione.

5. Perché la fecondazione è caratteristica di angiosperme, chiamato doppio?
Questo è un processo sessuale nelle angiosperme in cui vengono fecondati sia l'uovo che la cellula centrale del sacco embrionale. La doppia fecondazione coinvolge entrambi gli spermatozoi, portati nel sacco embrionale dal tubo pollinico; il nucleo di uno spermatozoo si fonde con il nucleo dell'uovo, il nucleo del secondo si fonde con i nuclei polari o con il nucleo secondario del sacco embrionale. L'embrione si sviluppa dall'uovo fecondato e l'endosperma si sviluppa dalla cellula centrale.

6. Ricorda, sulla base delle conoscenze acquisite studiando altri corsi di biologia, com'è condizione richiesta fecondazione riuscita nelle briofite e nelle pteridofite.
La presenza di acqua, poiché i loro spermatozoi sono immobili e non hanno flagelli.

7. I gameti maschili delle piante sporali superiori e dei gameti maschili degli animali sono chiamati spermatozoi, mentre i gameti maschili delle piante da seme sono chiamati spermatozoi. Prova a spiegare perché vengono usati nomi diversi per oggetti simili.
Entrambe sono cellule riproduttive maschili aploidi.
Gli spermatozoi non hanno flagelli e si muovono lungo il tubo pollinico. Caratteristico delle gimnosperme e delle angiosperme.
Gli spermatozoi sono mobili e hanno un flagello.

8. Dove sono le tecniche attualmente utilizzate? inseminazione artificiale?
Nell'allevamento e nell'agricoltura, nella zootecnia e nella produzione agricola per l'allevamento e il miglioramento di nuove razze e varietà. IN centri perinatali con la fecondazione in vitro.

9. Esprimi la tua opinione sull'uso dell'inseminazione artificiale in medicina moderna.
L’inseminazione artificiale rappresenta un enorme passo avanti nella medicina moderna. Oggi fanno la fecondazione in vitro - fecondazione in vitro, quando l'ovulo viene fecondato all'esterno del corpo e artificialmente - con lo sperma di un donatore. Molte famiglie in cui i coniugi soffrivano di infertilità sono riuscite a risolvere il loro problema.

10. Scegli la risposta corretta.
Prova 1.
Nel nucleo dell'uovo di un animale ci sono 18 cromosomi, quindi nel nucleo dello sperma di questo animale:
2) 18 cromosomi;

Prova 2.
Nei mammiferi, durante il processo di fecondazione:
2) fusione dei nuclei dello sperma e dell'uovo;

Prova 3.
Come risultato della doppia fecondazione nelle angiosperme, si formano:
3) una cellula diploide e una triploide;

11. Spiegare l'origine e significato generale parole (termini), in base al significato delle radici che le compongono.

12. Seleziona un termine e spiega come il suo significato moderno corrisponde al significato originale delle sue radici.
Termine selezionato: zigote.
Conformità – pienamente coerente con il suo significato originale.

13. Formulare e scrivere le idee principali del § 3.7.
Per formare un nuovo organismo, è necessaria la fecondazione: il processo di fusione di uno spermatozoo e un uovo, a seguito del quale il loro materiale genetico viene combinato e si forma uno zigote. La fecondazione può essere incrociata (partecipano più individui) o autofecondata (1 individuo); esterno (fuori dal corpo della femmina) e interno (dentro il corpo della femmina). Internamente ha dei vantaggi: le cellule germinali sono protette dagli influssi esterni, aumenta la possibilità di una fecondazione riuscita.
La doppia fecondazione è un metodo nelle angiosperme in cui uno degli spermatozoi si fonde con l'uovo e il secondo si fonde con la cellula centrale del sacco embrionale. L'embrione si sviluppa dall'uovo fecondato e l'endosperma del seme si sviluppa dalla cellula centrale.
Inseminazione artificiale – utilizzata nell’allevamento, agricoltura e medicina.

1. Cos'è la fecondazione? Com'è 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 negli animali con fecondazione esterna ( pesce ossuto, anfibi, molti invertebrati acquatici). 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. Nome caratteristiche distintive, così come 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. Quando si verifica la 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 riposante
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 parte della 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 spermatozoo, 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 in dettaglio tra le diverse specie. 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, così 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.