Спорогенез у растений егэ

Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру:
от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.

Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) — важнейшими производителями
органических веществ на суше, как водоросли — в морях и океанах.

В настоящее время цветковые господствуют на Земле. Такое доминирующее положение им позволили занять прогрессивные особенности:

• Возникновение цветка

Цветок — генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения.
Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению
цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.

• Защищенный семязачаток

В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище —
завязи, сформированной из плодолистика (-ов).



• Двойное оплодотворение

Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок
попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества — эндосперма (3n).
Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.



• Возникновение плода

У цветковых появляется плод — генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.

• Хорошо развита проводящая ткань

Ксилема — проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами,
а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.

• Редукция гаметофита

У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.

• Опыление

В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.



• Многоярусные сообщества

Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.

Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых

Классы покрытосеменных

Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные,
бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.

• Двудольные — семейства: крестоцветные, сложноцветные, бобовые, розоцветные, пасленовые
• В составе зародыша обычно имеется две семядоли

В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.



• Листья

Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.

• Камбий

За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).

• Корневая система

Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни.
Главный корень развивается из зародышевого корешка.



• Цветок

Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.


• Однодольные — семейства: лилейные, злаки
• Зародыш содержит только одну семядолю
• Листья только простые, жилкование параллельное и дуговое
• Камбий отсутствует — из-за этого нет вторичного роста
• Корневая система мочковатая, главный корень и боковые рано отмирают, развиваются придаточные корни



• Цветок

Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.



• Жизненные формы — травы (древесные формы очень редки)

Эндосперм семени

Эндосперм (от греч. endon — внутри + греч. sperma — семя) — запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).

Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и
двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах тыквенных, крестоцветных (капусты), сложноцветных (подсолнечника), бобовых (гороха, фасоли), также у — березы, липы, дуба, клена, так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.

Жизненный цикл

Из генеративных почек спорофита развиваются цветки. У взрослого растения спорофита (2n)
в цветке в гнездах пыльников тычинок в ходе микроспорогенеза образуется пыльцевое зерно (n) — мужской гаметофит. В завязи пестика в
семязачатке формируется женский
гаметофит — зародышевый мешок, внутри которого находятся центральная клетка (2n) и яйцеклетка (n).

В результате опыления (насекомым, ветром, человеком) пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика. Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток.
Вегетативная клетка начинает растворять ткани пестика, образует пыльцевую трубку и прорастает до зародышевого мешка. Генеративная клетка делится, образуя
два спермия (n), из которых один сливается с центральной клеткой (2n) с образование эндосперма (3n) — запасного питательного вещества. Другой спермий (n)
сливается с яйцеклеткой (n), образуя зиготу (2n).

В дальнейшем из семязачатка формируется семя, а завязь превращается в околоплодник — образуется плод. Своим внешним видом плоды привлекают животных, и те их
охотно поедают) Благодаря семенной кожуре семена не подвергаются расщеплению в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Они выходят из ЖКТ в неизменном виде и остаются способны к прорастанию: так происходит расселение растений. Попав в благоприятные условия,
они прорастают в спорофит (2n). Цикл замыкается.

Значение покрытосеменных

Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте — почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют
медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.

1. ЕГЭ-2020 по биологии: Жизненные циклы растений. Спорогенез и гаметогенез. Решение задач

Селеннова Т. В.,
учитель биологии ГБОУ Лицей № 214
Санкт-Петербург
2020

2. Обобщённый жизненный цикл растений

3. Жизненный цикл хламидомонады

4.

У хламидомонады преобладающим поколением является
гаметофит. Определите хромосомный набор зооспор и
гамет хламидомонады. Объясните, из каких исходных
клеток и в результате какого деления образуются эти
клетки при половом размножении хламидомонады.
• Хромосомный набор зооспор n, так как при половом
размножении они образуются в результате мейоза
зиготы. Зигота хламидомонады имеет плоидность 2n.
• Гаметы хламидомонады имеют плоидность n, так как
они образуются в результате митоза взрослой клетки
хламидомонады, которая является гаметофитом.

5. Жизненный цикл улотрикса

6.

Известно, что таллом улотрикса представлен
гаплоидными клетками. Какое количество хромосом
будут иметь гаметы и зооспоры этого организма? В
результате какого деления они образуются при половом
размножении?
Гаметы улотрикса имеют плоидность n, так как они
формируются в результате митоза гаплоидных клеток
таллома.
• Зооспоры улотрикса при половом размножении
образуются за счёт деления зиготы мейозом.
Зигота имеет плоидность 2n, следовательно, зооспоры
имеют плоидность n.

7. Жизненный цикл мха

8.

Какой хромосомный набор характерен для листьев растения
кукушкина льна, его гамет и спорогона (коробочка на ножке)?
Объясните результаты в каждом случае.
Для листьев мха кукушкина льна характерна плоидность n,
так как взрослое растение – гаметофит, на котором
развиваются листья, образуется при прорастании споры
плоидностью n за счёт митозов.
Гаметы мха имеют плоидность n, так как они образуются в
половых органах мха – архегониях и антеридиях, которые
находятся на гаплоидном гаметофите. Гаметы образуются
митозами.
Спорогон на ножке – это спорофит, бесполое поколение,
которое образуется за счет митозов зиготы. Зигота имеет
плоидность 2n, следовательно, клетки спорогона имеют
плоидность 2n.

9. Жизненные циклы папоротника, плауна и хвоща

10. Жизненный цикл папоротника

11.

Какой хромосомный набор характерен для клеток
листьев, спор и заростка папоротника? Объясните, как
формируется набор хромосом в каждом случае.
Для листьев папоротника характерен набор 2n. Листья
образуются за счет митозов зиготы, которая имеет
плоидность 2n.
• Споры папоротника образуются на спорофите 2n в
спорангиях за счет мейоза. Споры имеют набор
хромосом n.
• Заросток папоротника это гаметофит. Он формируется
за счет митозов гаплоидной споры, и его клетки имеют
плоидность n.

12. Жизненный цикл плауна

13.

Какой набор хромосом характерен для клеток листьев,
спор и гамет плауна булавовидного? Из каких клеток и в
результате какого деления образуются эти клетки.
• Листья плауна это часть спорофита, они имеют
плоидность 2n и образуются за счёт митозов зиготы,
которая так же имеют плоидность 2n.
• Споры плауна образуются в спорангиях на спорофите
за счёт мейоза. Поэтому споры имеют плоидность n.
• Гаметы плауна образуются на гаметофите в архегониях
и антеридиях за счёт митозов. Клетки гаметофита
имеют плоидность n, следовательно, гаметы имеют
плоидность n.

14. Жизненный цикл хвоща

15.

Определите какой набор хромосом характерен для клеток
заростка хвоща, для его гамет и спор. В результате
какого деления и из каких клеток-предшественниц они
образуются?
• Заросток хвоща это половое поколение или гаметофит.
Он образуется путём митозов из гаплоидной споры, и
все его клетки имеют плоидность n.
• Гаметы хвоща образуются на гаметофите в архегониях
и антеридиях за счёт митозов, и имеют плоидность n.
• Споры образуются в спорангиях на спорофите за счёт
мейоза. Все клетки спорофита имеют плоидность 2n.
Споры имеют плоидность n.

16. Жизненные циклы семенных растений

17. Жизненный цикл сосны

18.

Какой хромосомный набор характерен для клеток
пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких
исходных клеток и в результате какого деления
образуются эти клетки.
• Клетки пыльцевого зерна сосны имеют плоидность n.
Они образуются за счёт митозов микроспоры сосны,
которая имеет плоидность n.
• Спермии сосны образуются за счёт митозов
генеративной клетки пыльцевого зерна.
• Генеративная клетка имеет плоидность n,
следовательно, спермии так же имеют плоидность n.

19. Жизненный цикл цветкового растения

20.

Какой хромосомный набор характерен для вегетативной,
генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна
цветкового растения? Объясните, из каких исходных
клеток и в результате какого деления образуются эти
клетки.
• Вегетативная клетка имеет плоидность n, так как она
образуется за счёт митозов микроспоры цветкового
растения, которая имеет плоидность n.
• Генеративная клетка пыльцевого зерна образуется за
счёт митоза микроспоры и имеет плоидность n.
• Спермии образуются за счёт митозов генеративной
клетки и имеют плоидность n.

21.

Время для корректировки
предметных знаний в лучшую сторону
у Вас ещё есть!
Желаем Вам успехов!
Спасибо за внимание!

        Жизненный
цикл высших растений состоит из двух ритмически чередующихся фаз, или
«поколений» (рис. 1), — полового (гаметофита) и бесполого (спорофита).
Половые органы развиваются на гаметофите. Гаметофит может быть обоеполым. В
таком случае на нем развиваются как антеридии, так и архегонии. Но у
подавляющего большинства высших растений (в том числе у всех голосеменных и
цветковых растений) он однополый и несет или только антеридии (мужской
гаметофит), или только архегонии (женский гаметофит). В езультате
оплодотворения, т. е. слияния мужской гаметы с женской, образуется новая клетка
с двойным набором хромосом (отцовским и материнским), называемая зиготой.

 У
высших растений, в отличие от низших, зигота дает начало многоклеточному
зародышу. В результате роста и дифференциации зародыша развивается
спорофит. Как и зигота, все клетки зародыша и развивающегося из него
спорофита характеризуются удвоенным числом хромосом.

        На
спорофите образуются спорангии, в которых развиваются споры —
очень маленькие, обычно едва различимые невооруженным глазом одноклеточные
образования, служащие для бесполого размножения. При образовании спор число
хромосом в результате мейоза уменьшается вдвое, и поэтому каждая спора по
отношению к клеткам спорофита является гаплоидной.

        У
многих высших растений, например у большинства папоротников, каждая спора
дает начало обоеполому гаметофиту, на котором развиваются как антеридии, так и
архегонии. Однако у большинства высших растений имеются спорангии двух
типов: микроспорангии, в которых образуются более мелкие микроспоры, и мегаспорангии,
в которых развиваются более крупные мегаспоры. Каждая микроспора дает
начало одному мужскому гаметофиту, а из каждой мегаспоры образуется по
одному женскому гаметофиту. Поэтому некоторые авторы, например Б. М. Козо —
Полянский, называют микроспоры «мужскими спорами», а мегаспоры — «женскими
спорами». На мужском гаметофите развиваются только антеридии, а на женском —
только архегонии.

        Таким
образом, полный жизненный цикл высшего растения от зиготы до зиготы
состоит из гаметофазы (гаметофита) и спорофазы (спорофита).
Благодаря этому в жизненном цикле высшего растения проявляется своего рода
«двойственная индивидуальность», и притом в двух разных формах. У многих высших
растений (нсилотовых, плаунов, хвощей и папоротников) эти фазы представляют
собой как бы отдельные физиологически самостоятельные существа. У мхов и
особенно у семенных растений одно из двух поколений соподчинено другому и в
физиологическом от ношении как бы сведено к его органу. Но хотя физиологически
они и перестали быть здесь отдельными поколениями (самостоятельными
существами), по своему происхождению они вполне им соответствуют, и к ним
вполне можно применять термины «гаметофит» и «спорофит». Каково же
происхождение этих двух поколений в жизненном цикле высшего растения?

Развитие
половых клеток у цветковых растений

У
растений наблюдается регулярная смена ядерных фаз (гаплоидной и диплоидной).
Особого внимания заслуживают цветковые растения – самые распространенные на
Земле. В жизненном цикле высших растений выделяют смену двух поколений:
гаметофита и спорофита. Гаметофит – небольшое растеньице полового
поколения, на котором формируются половые органы, продуцирующие гаметы. На нем
развиваются как женские, так и мужские гаметы. У семенных растений гаметофиты
практически утратили способность к самостоятельному существованию.
Преобладающим поколением является спорофит (большинство клеток диплоидны), обычно
представляющий собой крупное листостебельное растение, существующее достаточно
длительный срок. Спорофит образуется после слияния мужских и женских гаплоидных
гамет.

Цветок
– основной орган размножения покрытосеменных цветковых растений. Цветок можно
считать как спорофитом, органом бесполого размножения (так как он производит
микроспоры и мегаспоры), так и гаметофитом – органом полового размножения (так
как из микроспор развиваются мужские гаметы– спермии, а из мегаспор – женские –
яйцеклетки).

Развитие
пыльцевых зерен происходит в пыльцевых гнездах – микроспорангиях пыльников – в два этапа.

Этап
первый – микроспорогенез спорогенной
ткани делятся митозом, образуя клетки микроспор – микроспороциты (2n). Микроспороциты делятся
мейозом, образуя микроспоры (n).
Каждая материнская клетка дает четыре микроспоры (тетрада микроспор).

Этап
второй – микрогаметогенез – развитие микрогаметофита. Каждая микроспора
(n) делится митозом, образуя микрогаметофит – мужской гаметофит, или пыльцевое зерно. Сначала осуществляется процесс
бесполого размножения спорофита, для чего и используются мелкие споры. Затем
внутри пыльцевого мешка из прорастающей (делящейся) споры формируется
микроскопический мужской гаметофит, являющийся уже новым половым поколением.

Развитие
зародышевого мешка происходит в семязачатке (мегаспорангии) в два
этапа. Первый этап – мегаспорогенез – развитие мегаспор. Спорогенные
клетки (2n) делятся митозом, образуя клетки мегаспор – мегаспороциты (2n). Мегаспороциты делятся
мейозом, образуя мегаспоры (n). Каждая материнская клетка
дает четыре мегаспоры. В мегагаметофите развивается только одна из микроспор
(обычно нижняя), остальные дегенерируют. Второй этап – метагаметогенез – развитие мегагаметофита
(зародышевого мешка). Оставшаяся из четырех одна мегаспора (n) последовательно делится тремя
митозами без цитокинеза (делятся только ядра). Образуется по четыре ядра на
полюсах зародышевого мешка – восьмиядерный
зародышевый мешок.

Два
ядра от полюсов отходят к центру и
сливаются вместе, образуя центральные (вторичные) ядра (2n). Остающиеся
на полюсах ядра превращаются в клетки: антиподы (n), яйцеклетку (n), синергиды (n). Формируется мегагаметофит
(зародышевый мешок).

Необходимо
обратить внимание на тот факт, что у высших растений (в отличие от животных)
процесс образования половых клеток осуществляется с помощью митоза. У всех
многоклеточных животных и человека для этого используется мейоз. Мужской гаметофит
у цветковых растений
состоит из 3 клеток, при этом один спермий оплодотворяет яйцеклетку
зародышевого мешка, а другой – центральную яйцеклетку. Происходит «двойное
оплодотворение» (его открыл русский цитолог и эмбриолог растений С.Г. Навашин

первый спермий (n) + яйцеклетка (n) = зигота (2n);

второй спермий (n) + центральное ядро (2n) = первичное ядро
эндосперма (Зn).

Результатом
полового размножения гаметофита цветкового растения является образование
диплоидной зиготы и крупной триплоидной клетки. Их деление путем митоза в
конечном итоге приводит к формированию зародыша и эндосперма семени (запасы
питательных веществ). Семя – это важный этап в развитии нового поколения
спорофита.

1.5.
Жизненный цикл и размножение растений

В жизненном цикле растений чередуются две фазы: гаметофит
(гаплодиная) и спорофит (диплоидная). Спорофит  размножается бесполым
путем: в  мешковидных  спорангиях в результате мейоза формируются
гаплоидные споры. Споры могут быть одинаковы (у равноспоровых растений), из них
прорастают обоеполые гаметофиты. У разноспоровых формируется два типа спор:
микро- и мегаспоры, при их прорастании  формируются однополые гаметофиты –
мужские и женские. Соответственно спорангии называются микро- и мегаспорангии.
Спорангии располагаются на спороносных листовых структурах: микро- и
мегаспорофиллах. Спорофиллы располагаются поодиночке, либо собраны в
спороносные шишки – стробилы.

На гаметофите формируются гаметангии, в которых путем
митоза образуются гаметы. В мужских гаметангиях (антеридиях) формируются
подвижные жгутиковые сперматозоиды или неподвижные безжгутиковые спермии. В
женских гаметангиях (архегониях) формируются яйцеклетки. Архегонии имеют
бутылковидную форму: расширенное брюшко, в котором помещается одна или
несколько яйцеклеток, и шейка, в которой по мере созревания за счет разрушения
клеток образуется канал. Внутри архегония происходит оплодотворение и
формируется зигота, из нее вырастает диплоидный спорофит.

Рис. 11. Схема жизненного цикла растений

Жизненный цикл и размножение цветковых растений

В жизненном цикле цветковых доминирует спорофит, который
размножается бесполым путем (образуются микро- и мегаспоры), гаметофиты крайне
упрощены. Микроспора целиком превращается в пыльцевое зерно, в нем мужской
гаметофит представлен двумя клетками (вегетативная, образующая пыльцевую трубку,
и генеративная, образующая спермии).  Весь мегаспорангий превращается в
семязачаток и в нем созревает единственная мегаспора. Ядро мегаспоры делится и
образует 8-ядерный зародышевый мешок (женский гаметофит).  Органом
размножения покрытосеменных (цветковых) растений является видоизмененный
репродуктивный (генеративный) побег – цветок. В обоеполом цветке происходит
микро- и мегаспорогенез, микро- и мегагаметогенез, опыление, оплодотворение,
развитие зародыша и образование плода с семенами.

Процесс формирования половых клеток у растений подразделяется на два этапа: 1-й этап — спорогенез — завершается образованием гаплоидных клеток — спор, в ходе 2-го этапа — гаметогенеза — происходит ряд делений гаплоидных клеток, прежде чем образуются зрелые гаметы.

Процесс образования микроспор, или пыльцевых зерен, у растений называют микроспорогенезом, а процесс образования мегаспор (или макроспор) — мега- или макроспорогенезом. Микроспорогенез протекает аналогично делению созревания у животных мужских половых клеток до стадии сперматиды, а мегаспорогенез — соответственно до стадии незрелой яйцеклетки — ооцита II.

Процесс гаметогенеза у растений в принципе сходен с таковым у животных, но протекает несколько отличным путем. У животных после двух мейотических делений формируются гаметы, и никаких дополнительных клеточных делений не происходит. У растений в результате двух мейотических делений возникает гаплоидная спора, из которой развивается гаметофит, представляющий собой у низших растений (грибов, печеночников, мхов, ряда водорослей) целый организм и наиболее продолжительную стадию цикла существования. У высших растений гаплоидная фаза редуцирована, однако ядра мужской и женской спор претерпевают ряд митотических делений, прежде чем образуются гаметы.

Микроспорогенез и микрогаметогенез

Мы рассмотрим микроспорогенез и микрогаметогенез на примере покрытосеменных растений как наиболее общем. В субэпидермальной ткани молодого пыльника обособляется специальная спорогенная ткань, называемая археспорием. Каждая первичная археспориальная клетка после ряда делении становится материнской клеткой пыльцы (микроспороцитом), которая проходит все фазы мейоза.

В результате двух мейотических делений возникают четыре гаплоидные микроспоры. Последние лежат четвёрками и называются клеточными тетрадами.

У однодольных растений каждое деление ядра в мейозе, как правило, сопровождается цитокинезом; у двудольных оба деления клетки наступают одновременно по окончании мейоза.

При созревании клеточные тетрады распадаются на отдельные микроспоры с образованием внутренней (интина) и наружной (экзина) оболочек. Наружная оболочка, как правило, грубая, кутинизированная, поверхность ее либо гладкая, либо шероховатая; приспособленная для переноса пыльцы и прилипания ее к рыльцу пестика. Этим заканчивается микроспорогенез вслед за образованием одноядерной микроспоры начинается микрогаметогенез. Первое митотическое деление микроспоры приводит к образованию вегетативной и генеративной клеток. В дальнейшем вегетативная клетка и ее ядро не делятся. В ней накапливаются запасные питательные вещества, который в последующем обеспечивают деление генеративной клетки и рост пыльцевой трубки в столбике пестика.

Генеративная клетка, содержащая меньшее количество цитоплазмы, вновь делится. Это деление может осуществляться еще в пыльцевом зерне или в процессе его прорастания в пыльцевой трубке. В результате образуются две мужские половые клетки, которые в отличие от сперматозоидов животных называются спермиоклетками, или спермиями.

Таким образом, из одной споры с гаплоидным набором хромосом в результате двух митотических делений образуются три ядра: Два из них — спермии и одно — вегетативное. При образовании пыльцевой трубки это вегетативное ядро в полужидком диффузном состоянии переходит в пыльцевую трубку.

Процесс деления генеративной клетки и образование спермиев в пыльцевой трубке были впервые подробно изучены С. Г. Навашиным в 1910 г. на лилейных растениях.

Мегаспорогенез и мегагаметогенез

У покрытосеменных растений женский гаметофит — это зародышевый мешок, который закладывается и развивается внутри семяпочки.

Развитию женского гаметофита у высших покрытосеменных растений предшествует мегаспорогенез. В субэпидермальном слое молодой семяпочки обособляется археспориальная клетка, чаще она только одна. Клетка археспория растет, превращаясь в материнскую клетку мегаспоры. В результате двух делений мейоза материнской клетки мегаспоры образуется тетрада мегаспор. Каждая из клеток тетрады по числу хромосом является гаплоидной. Однако только одна из них продолжает развиваться, остальные три дегенерируют (моноспорический тип развития), судьба этих клеток напоминает судьбу редукционных телец при созревании яйцеклеток у животных.

На следующем этапе осуществляется мегагаметогенез. Оставшаяся функционировать мегаспора продолжает расти и затем ее ядро претерпевает ряд эквационных делений. При этом сама клетка не делится, делится только ядро.

У разных систематических групп растений число эквационных делений ядра мегаспоры может варьировать от одного до трех. У большинства растений (70% видов покрытосеменных) этих делений, как правило, в результате возникает восемь наследственно одинаковых ядер, вовремя этих делений ядра занимают полярное положение, четыре из них оказываются лежащими ближе к микропиле (место проникновения спермиев), а четыре других — в противоположном конце зародышевого мешка, называемого халазальным. Дальше эти ядра обособляются в самостоятельные клетки, имеющие значительные количества цитоплазмы.

Из четырех клеток, располагающихся у микропиле, три клетки — яйцеклетка, и две так называемые синергиды образуют яйцевой аппарат. Однако из этих трех клеток после оплодотворения развивается только одна, а две другие разрушаются. Четвертое ядро отходит к центру зародышевого мешка, где сливается с одним из ядер, отошедшим от халазального конца. Слившиеся в центральной части два гаплоидных ядра образуют одно диплоидное — вторичное или центральное, ядро зародышевого мешка. Это ядро с цитоплазмой зародышевого мешка называют обычно центральной клеткой зародышевого мешка. Однако часто полярные ядра, передвинувшиеся к центру, не сливаются до оплодотворения. Оставшиеся у халазального конца зародышевого мешка три ядра также обособляются в клетки; они называются антиподами.

Таким образом, в результате трех митотических делений в зародышевом мешке образуется 8 наследственно одинаковых гаплоидных ядер, из которых только одно дает яйцеклетку.

Рассмотренная схема образования восьмиядерного зародышевого мешка из одной мегаспоры является наиболее типичной. Однако у различных групп растений этот процесс протекает весьма разнообразно. В одних случаях, как мы только что рассмотрели, развитие зародышевого мешка начинается из одной гаплоидной споры (моноспорический тип развития), в других — из двух (биспорический тип) и четырех спор (тетраспорический тип).

Как мы указывали, при моноспорическом типе развивается лишь одна мегаспора из четырех, а остальные три разрушаются подобно тому, что имеет место с редукционными тельцами у животных. При других типах развития зародышевого мешка сохраняется разное количество мегаспор, возникших в результате мейоза и готовых к дальнейшим митотическим делениям.

Изучая гаметогенез, нельзя не поражаться тому параллелизму, который наблюдается при созревании половых клеток у животных и растений, несмотря на то, что их расхождение (дивергенция) в филогенезе произошло на очень раннем этапе возникновения клеточной организации. Это указывает на однотипность принципов построения ряда приспособительных механизмов как в растительном, так и животном мире.

Итак, изучение развития половых клеток у животных и у растений показало, что формирование гамет является сложным процессом. Прежде чем яйцеклетка и спермий объединятся в процессе оплодотворения, они претерпевают ряд превращений. Однако половые клетки так же, как и клетки любой другой ткани, происходят из соматических. Поэтому их нельзя рассматривать как нечто обособленное от тела организма. Вместе с тем половые клетки имеют и свои особенности. Основными характерными моментами, отличающими их от соматических клеток, являются следующие:

1. У разных животных и растений на разных стадиях дифференциации тканей зародыша происходит обособление половых клеток. Процесс закладки и дифференциации, половых клеток у животных называется зачатковым путем.

2. В процессе развития половых клеток особое значение имеет мейоз с характерными для него стадиями деления ядра, а именно профазой I, во время которой конъюгируют гомологичные хромосомы, метафазой I и анафазой I, когда осуществляется редукция числа хромосом и расхождение гомологичных хромосом к различным полюсам.

3. Главным свойством половых клеток является способность их при оплодотворении сливаться в одну с образованием зиготы, которая претерпевает затем дробление и развитие. Соматические клетки этой способностью, как правило, не обладают.

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ РАСТЕНИЙ

      Чередование поколений – закономерная смена в жизненном цикле организмов поколений, различающихся способом размножения. Способы размножения: половое – происходит с образованием половых клеток (гамет), бесполое – происходит без образования половых клеток — с помощью спор.

      Поколение, образующее органы полового размножения, называется половым поколением, или гаметофитом (рождающий гаметы). Гаметофит преобладает у водорослей и мхов (листостебельное растение).  Исключение – водоросль Ламинария, у неё преобладает спорофит.

     Поколение, на котором образуются органы бесполого размножения, с развивающимися в них спорами, называется бесполым, или спорофитом (рождающий споры). Оно развивается из зиготы. На спорофите образуются споры, которые затем прорастают в гаметофит. Спорофит преобладает у Папоротников, Хвощей, Плаунов, голосеменных и Покрытосеменных растений.

Решение задач по теме по жизненным циклам растений

      Среди заданий ЕГЭ есть задачи по жизненному циклу растений. Чтоб успешно справиться с заданием, ученик должен четко знать, что такое гаметофит и спорофит, их хромосомный набор, какое поколение доминирует в жизненном цикле. Только у мхов взрослые мужские и женские растения – это гаметофит, у остальных высших растений в жизненном цикле доминирует диплоидный спорофит. Это взрослые растения, которые мы видим. А у мха спорофит – это коробочка со спорами, паразитирующая на женском гаметофите (взрослое растение)

     Важно не забыть, что у животных при образовании гамет происходит сначала митоз, а потом мейоз. У растений наоборот, сначала мейоз, а потом митоз. При спорогенезе у растений из диплоидных клеток образуются гаплоидные клетки, которые потом делятся митозом

№1 Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для гамет и спор рас­те­ния мха ку­куш­ки­на льна? Объ­яс­ни­те, из каких кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния они об­ра­зу­ют­ся.

По­яс­не­ние.

Га­ме­ты мха ку­куш­ки­на льна об­ра­зу­ют­ся на га­ме­то­фи­тах из га­п­ло­ид­ной клет­ки путём ми­то­за. Набор хро­мо­сом у гамет оди­нар­ный — n.

Споры мха ку­куш­ки­на льна об­ра­зу­ют­ся на ди­пло­ид­ном спо­ро­фи­те в спо­ран­ги­ях путём мей­о­за из ди­пло­ид­ных кле­ток. Набор хро­мо­сом у спор оди­нар­ный — n

№2 Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для га­ме­то­фи­та и гамет мха сфаг­ну­ма? Объ­яс­ни­те из каких ис­ход­ных кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся эти клет­ки?

По­яс­не­ние.

1) Га­ме­то­фит и га­ме­ты сфаг­ну­ма га­п­ло­ид­ны, и набор хро­мом, и ко­ли­че­ство ДНК в клет­ках от­ве­ча­ют фор­му­ле nc.

2) Га­ме­то­фит об­ра­зу­ет­ся из споры, ко­то­рая об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те мей­о­за из тка­ней спо­ро­фи­та.

3) Спора де­лит­ся ми­то­зом, об­ра­зуя га­ме­то­фит.

№3 Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для споры, га­ме­то­фи­та и спо­ро­фи­та мха ку­куш­кин лён? Из каких ис­ход­ных кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся эти ста­дии раз­ви­тия мха?

По­яс­не­ние.

1) Спора и га­ме­то­фит мха со­дер­жат га­п­ло­ид­ный набор хро­мо­сом, а спо­ро­фит ди­пло­и­ден.

2) Спора об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те мей­о­за из спо­ро­нос­ных кле­ток спо­ро­фи­та,

а га­ме­то­фит об­ра­зу­ет­ся из споры путём ми­то­за.

3) Спо­ро­фит об­ра­зу­ет­ся после опло­до­тво­ре­ния из зи­го­ты путём ми­то­за.

№4. Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для гамет и спор рас­те­ния плауна булавовидного? Объ­яс­ни­те, из каких кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния они об­ра­зу­ют­ся.

По­яс­не­ние.

Га­ме­ты плауна об­ра­зу­ют­ся на га­ме­то­фи­тах ( заростках) из га­п­ло­ид­ной клет­ки путём ми­то­за. Набор хро­мо­сом у гамет оди­нар­ный — n.

Споры мха плауна об­ра­зу­ют­ся на ди­пло­ид­ном спо­ро­фи­те (взрослое растение) в спо­роносных колосках путём мей­о­за из ди­пло­ид­ных кле­ток. Набор хро­мо­сом у спор оди­нар­ный — n

№5. Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для га­ме­то­фи­та и гамет папоротника? Объ­яс­ни­те из каких ис­ход­ных кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся эти клет­ки?

По­яс­не­ние.

1) Га­ме­то­фит (заросток) и га­ме­ты папоротника га­п­ло­ид­ны, и набор хро­мом, и ко­ли­че­ство ДНК в клет­ках от­ве­ча­ют фор­му­ле nc.

2) Га­ме­то­фит об­ра­зу­ет­ся из споры, ко­то­рая об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те мей­о­за из тка­ней спо­ро­фи­та ( взрослого растения)

3) Спора де­лит­ся ми­то­зом, об­ра­зуя при прорастании га­ме­то­фит.

№6. Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для споры, га­ме­то­фи­та и спо­ро­фи­та хвоща? Из каких ис­ход­ных кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся эти ста­дии раз­ви­тия мха?

По­яс­не­ние.

1) Спора и га­ме­то­фит (заросток) хвоща со­дер­жат га­п­ло­ид­ный набор хро­мо­сом, а спо­ро­фит ( взрослое растение) ди­пло­и­ден.

2) Спора об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те мей­о­за из кле­ток спороносного колоска спо­ро­фи­та,а га­ме­то­фит об­ра­зу­ет­ся из споры путём ми­то­за.

3) Спо­ро­фит об­ра­зу­ет­ся после опло­до­тво­ре­ния из зи­го­ты путём ми­то­за.

№7 Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для кле­ток мя­ко­ти иго­лок и спер­ми­ев сосны? Объ­яс­ни­те, из каких ис­ход­ных кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся эти клет­ки

По­яс­не­ние.

Эле­мен­ты от­ве­та:

1) в клет­ках иго­лок сосны набор хро­мо­сом – 2n; в спер­ми­ях сосны – n;

2) взрос­лое рас­те­ние сосны раз­ви­ва­ет­ся из зи­го­ты (2n);

3) спер­мии сосны раз­ви­ва­ют­ся из га­п­ло­ид­ных мик­ро­спор (n) путём ми­то­за

№8 Какой хромосомный набор характерен для вегетативной, генеративной клеток и спермиев пыльцевого зерна цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Пояснение.

1) набор хромосом вегетативной и генеративной клеток — n;

2) вегетативная и генеративная клетки пыльцы образуются путём митоза при прорастании гаплоидной споры;

3) хромосомный набор спермиев — n;

4) спермии образуются из генеративной клетки путём митоза

№9  Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для ядер кле­ток эпи­дер­ми­са листа и вось­ми­ядер­но­го за­ро­ды­ше­во­го мешка се­мя­за­чат­ка цвет­ко­во­го рас­те­ния? Объ­яс­ни­те, из каких ис­ход­ных кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся эти клет­ки.

По­яс­не­ние.

1. Эпи­дер­мис листа имеет ди­пло­ид­ный набор хро­мо­сом. Взрос­лое рас­те­ние яв­ля­ет­ся спо­ро­фи­том.

2. Все клет­ки за­ро­ды­ше­во­го мешка га­п­ло­ид­ны, но в цен­тре на­хо­дит­ся ди­пло­ид­ное ядро(об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те сли­я­ния двух ядер) — это уже не вось­ми­ядер­ный, а се­ми­кле­точ­ный за­ро­ды­ше­вый мешок. Это га­ме­то­фит.

3. Спо­ро­фит об­ра­зу­ет­ся из кле­ток за­ро­ды­ша се­ме­ни путем ми­то­ти­че­ско­го де­ле­ния. Га­ме­то­фит об­ра­зу­ет­ся путем ми­то­ти­че­ско­го де­ле­ния из га­п­ло­ид­ной споры.

№10. Какой хро­мо­сом­ный набор ха­рак­те­рен для ве­ге­та­тив­ной, ге­не­ра­тив­ной кле­ток и спер­ми­ев пыль­це­во­го зерна цвет­ко­во­го рас­те­ния? Объ­яс­ни­те, из каких ис­ход­ных кле­ток и в ре­зуль­та­те ка­ко­го де­ле­ния об­ра­зу­ют­ся эти клет­ки.

По­яс­не­ние.

1) набор хро­мо­сом ве­ге­та­тив­ной и ге­не­ра­тив­ной кле­ток — n;

2) ве­ге­та­тив­ная и ге­не­ра­тив­ная клет­ки пыль­цы об­ра­зу­ют­ся путём ми­то­за при про­рас­та­нии га­п­ло­ид­ной споры;

3) хро­мо­сом­ный набор спер­ми­ев — n;

4) спер­мии об­ра­зу­ют­ся из ге­не­ра­тив­ной клет­ки путём ми­то­за

В публикации использованы материалы ЕГЭ прошлых лет