Vývoj zárodečných buněk u rostlin a živočichů. Rozmnožování a oplození v rostlinách Samčí reprodukční buňky v rostlinách

Morfologie gamet a typy gametogamie

Izogamie, heterogamie a oogamie

Morfologie gamet různých druhů je značně různorodá, zatímco produkované gamety se mohou lišit sadou chromozomů (pokud je druh heterogametický), velikostí a pohyblivostí (schopnost samostatného pohybu), zatímco herní dimorfismus se u různých druhů značně liší - od absence od dimorfismu ve formě izogamie až po její extrémní projev ve formě oogamie.

izogamie

Pokud se splývající gamety morfologicky od sebe neliší velikostí, strukturou a chromozomovou sadou, pak se nazývají izogamety nebo nepohlavní gamety. Takové gamety jsou pohyblivé, mohou nést bičíky nebo být améboidní. Izogamie je typická pro mnoho řas.

Anizogamie (heterogamie)

Gamety schopné fúze se liší velikostí, pohyblivé mikrogamety nesou bičíky, makrogamety mohou být buď pohyblivé (mnoho řas) nebo nepohyblivé (makrogamety mnoha protistů bičíky postrádají).

Oogamie

Spermie a vejce.

Gamety jednoho biologického druhu schopného fúze se ostře liší velikostí a pohyblivostí na dva typy: malé samčí gamety a velké nepohyblivé samičí gamety - vajíčka. Rozdíl ve velikosti gamet je způsoben tím, že vajíčka obsahují zásobu živin, která je dostatečná k zajištění prvních dělení zygoty během jejího vývoje do embrya.

Samčí gamety - spermie zvířat a mnoha rostlin jsou pohyblivé a obvykle nesou jeden nebo více bičíků, s výjimkou samčích gamet semenných rostlin bez bičíků - spermií, které se dostávají do vajíčka během klíčení pylové láčky, stejně jako bez bičíků spermie (spermie) háďátek a členovců.

Přestože spermie nesou mitochondrie, při oogamii se ze samčí gamety do zygoty přenáší pouze jaderná DNA, mitochondriální DNA (a v případě rostlin plastidovou DNA) zdědí zygota obvykle pouze z vajíčka.

Literatura

viz také

Nadace Wikimedia. 2010.

Podívejte se, co je „Male gamete“ v jiných slovnících:

Pánské – získejte aktivní kupón Yulmart na Academician nebo si kupte pánské za nízkou cenu ve výprodeji na Yulmart

Gamete. Tak se v botanice nazývají buňky nižších rostlinných organismů, které slouží k pohlavnímu rozmnožování. Jejich struktura je velmi různorodá. Pohlavní proces spočívá právě ve splynutí žláz.Pokud se splývající žlázy od sebe neliší ... ... Encyklopedie Brockhaus a Efron

Tak se v botanice nazývají buňky nižších rostlinných organismů, které slouží k pohlavnímu rozmnožování. Jejich struktura je velmi různorodá. Pohlavní proces spočívá právě ve splynutí žláz, pokud se splývající žlázy od sebe neliší strukturou...

Andromonoecy mužská monoecie- Andromonoecy, samec monoecy * andramonaecy, samec adnadomnasc * andromonoecy jev, kdy samostatná gameta tvoří jak oboupohlavné, tak i staminózní květy... Genetika. encyklopedický slovník

ANDROGAMETE- samčí gameta nebo mikrogameta... Slovník botanických termínů

MALÁRIE- MALÁRIE, z italského malárie, zkažený vzduch, přerušovaný, přerušovaný, bažinatá horečka (malaria, febris intermittens, francouzské paludisme). Pod tímto názvem se sdružuje skupina blízce spřízněných lidí... ... Velká lékařská encyklopedie

Oplodnění, klíčový proces sexuální REPRODUKCE, kdy v důsledku splynutí mužských a ženských GAMETES (pohlavních buněk) vzniká ZYGOTA. Zygota obsahuje genetickou informaci (CHROMOZOMY) od obou rodičů (viz DĚDICTVÍ). u...... Vědeckotechnický encyklopedický slovník

Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

Skládá se z fúze dvou pohlavních buněk, mužské a ženské. Buňka, ke které dochází prostřednictvím této fúze, produkuje novou rostlinu. Zatímco podstata zůstává nezměněna, proces hnojení probíhá u různých rostlin odlišně; stejně velmi odlišné...... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

Obor botaniky zabývající se přirozenou klasifikací rostlin. Exempláře s mnoha podobnými vlastnostmi jsou seskupeny do skupin nazývaných druhy. Tygří lilie jsou jeden typ, bílé lilie jsou další atd. Druhy si navzájem podobné... ... Collierova encyklopedie

- (hnědá, Phaeophyceae s. Fucoideae s. Melanophyceae) množství řas (viz), zbarvené do hněda; to druhé závisí na tom, že buňky těchto řas obsahují pigment feofyl, skládající se ze zeleného chlorofylu (viz) a hnědého fykafeinu... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

Dospělá rostlina, stejně jako všechny živé organismy, je schopna reprodukovat nové organismy stejného druhu jako rostlina samotná. Reprodukce- Jedná se o nárůst počtu podobných organismů. Reprodukce je jednou z vlastností života, je vlastní všem organismům. Díky rozmnožování může druh existovat velmi dlouho.

Rostliny jsou schopné pohlavního i nepohlavního rozmnožování.

V nepohlavní rozmnožování je zapojen pouze jeden jedinec a probíhá bez účasti zárodečných buněk. V tomto případě jsou dceřiné organismy svými vlastnostmi totožné s mateřským organismem. U rostlin je nepohlavní rozmnožování reprezentováno vegetativním rozmnožováním a rozmnožováním spor.

Rozmnožování výtrusy najdeme u řas, mechů, kapradin, přesliček a mechů. Spory jsou malé buňky pokryté hustou membránou. Jsou schopny dlouhodobě odolávat nepříznivým podmínkám prostředí. Když najdou příznivé podmínky, vyklíčí a vytvoří rostliny.

Na sexuální reprodukci dochází k fúzi ženských a mužských zárodečných buněk. Dceřiné organismy se od svých rodičů liší. Proces fúze zárodečných buněk se nazývá oplodnění.

Pohlavní buňky se také nazývají gamety. Ženské gamety jsou vejce, pánské - spermie(nehybné, v semenných rostlinách) nebo spermie (pohyblivé, ve výtrusných rostlinách).

V důsledku oplodnění se objeví speciální buňka - zygota- který obsahuje dědičné vlastnosti vajíčka a spermie. Zygota dává vzniknout novému organismu.

Přestože je dceřiný organismus podobný svým rodičům, má vždy nějaké nové vlastnosti, které žádný z rodičovských organismů nemá. To je hlavní rozdíl mezi pohlavním a nepohlavním rozmnožováním. Pohlavní rozmnožování tedy poskytuje skupině organismů stejného druhu různé vlastnosti. Tím se zvyšuje šance skupiny na přežití.

U kvetoucích rostlin je hnojení poměrně složité. Je nazýván dvojité hnojení, protože je oplodněno nejen vajíčko, ale i další buňka.

Spermie se tvoří v pylových zrnech, která zase dozrávají v prašnících tyčinek. Vajíčka se tvoří ve vajíčkách, které se nacházejí ve vaječníku pestíku. Semena se vyvinou z vajíček po oplodnění vajíčka spermií.

Aby došlo k oplodnění, musí být rostlina opylena, to znamená, že pyl musí přistát na blizně. Když zrnko pylu přistane na stigma, začne prorůstat stigmatem a stylizovat se do vaječníku, čímž se vytvoří pylová trubice. V této době se v prachovém zrnu vytvoří dvě spermie, které se přesunou ke špičce pylové láčky. Pylová láčka proniká do vajíčka.

Ve vajíčku se jedna buňka dělí a prodlužuje za vzniku zárodečného vaku. Obsahuje vajíčko a další speciální buňku s dvojitou sadou dědičných informací. Do tohoto zárodečného vaku prorůstá pylová láčka. Jedna spermie splyne s vajíčkem a vytvoří zygotu a druhá se spojí se speciální buňkou. Rostlinné embryo se vyvíjí pouze ze zygoty. Z druhé fúze vzniká nutriční tkáň (endosperm). To poskytuje embryu výživu během klíčení.

Dvojité hnojení se vyskytuje pouze u kvetoucích (angiosperm) rostlin. Byl otevřen v roce 1898 S.G. Navashin.

Struktura mužských a ženských reprodukčních buněk určuje výkon jejich nejdůležitější funkce - provádění generativní reprodukce. Je charakteristický pro zástupce rostlin i živočichů. Strukturní rysy zárodečných buněk budou diskutovány v našem článku.

Gamety: vztah mezi strukturou a funkcí

Specializované buňky, které tento proces provádějí, se nazývají gamety. Mužské a ženské reprodukční buňky – spermie a vajíčka – mají haploid, tedy jednu sadu chromozomů. Tato struktura zárodečných buněk poskytuje genotyp organismu, který vzniká při jejich splynutí. Je diploidní nebo dvojitý. Tělo tak dostává polovinu své genetické informace od matky a druhou část od otce.

Navzdory společným rysům se struktura pohlavních a živočišných druhů od sebe v mnoha ohledech liší. Týká se to především určitých míst jejich vzniku. U krytosemenných rostlin se tedy spermie nachází v prašnících tyčinky a vajíčko se nachází ve vaječníku pestíku. Mnohobuněční živočichové mají speciální orgány - žlázy, ve kterých dochází k tvorbě zárodečných buněk: vajíčka - ve vaječnících a spermie - ve varlatech.

Proces tvorby zárodečných buněk

Struktura a vývoj zárodečných buněk je dán průběhem gametogeneze - procesem jejich tvorby, který probíhá v několika fázích. Během reprodukční fáze se primární gamety několikrát dělí mitózou. V tomto případě je zachována dvojitá sada chromozomů. Tato fáze má své vlastní rozdíly u jedinců různého pohlaví. U savců tedy začíná od okamžiku začátku a trvá až do stáří. U samic dochází k dělení primárních zárodečných buněk pouze během nitroděložního vývoje plodu. A až do puberty zůstávají nečinné.

Na řadu přichází fáze růstu. Během tohoto období se primární gamety zvětšují a dochází k replikaci DNA (zdvojení). Důležitým procesem je také skladování živin, protože ty budou nezbytné pro následné dělení.

Poslední fáze gametogeneze se nazývá růstová fáze. Při tomto procesu se primární zárodečné buňky dělí redukčním dělením – meiózou. Jeho výsledkem jsou čtyři haploidní buňky vytvořené z primárních diploidních.

Spermatogeneze

V důsledku tvorby samčích zárodečných buněk, tedy spermatogeneze, vznikají čtyři identické a úplné struktury. Mají schopnost oplodnit. Struktura mužské reprodukční buňky, respektive její zvláštnost, spočívá ve vzniku specifických adaptací. Zejména se jedná o bičík, s jehož pomocí dochází k pohybu samčích gamet. K tomuto procesu dochází v poslední dodatečné fázi tvorby, která je charakteristická pouze pro proces spermatogeneze.

Oogeneze

Struktura ženských zárodečných buněk, stejně jako proces jejich tvorby (ovogeneze), má řadu charakteristických rysů. Během meiózy je cytoplazma distribuována mezi budoucími buňkami nerovnoměrně. Pouze jedna z nich se nakonec stane vaječnou buňkou schopnou dát vznik budoucímu životu. Zbývající tři se promění ve směrová těla a v důsledku toho jsou zničeni. Biologickým smyslem tohoto procesu je snížení počtu zralých ženských zárodečných buněk schopných oplodnění. Pouze za této podmínky bude jediné vajíčko schopno přijímat potřebné množství živin, což je hlavní podmínkou pro vývoj budoucího organismu. Výsledkem je, že během doby, kdy je žena schopna porodit děti, je schopno vytvořit pouze asi 400 zárodečných buněk. Zatímco u muže toto číslo dosahuje několika set milionů.

Struktura mužských reprodukčních buněk

Spermie jsou velmi malé buňky. Jejich velikost sotva dosahuje několika mikrometrů. V přírodě jsou takové velikosti přirozeně kompenzovány jejich množstvím. Struktura reprodukčních buněk mužského těla má své vlastní vlastnosti.

Spermie se skládá z hlavy, krku a ocasu. Každá z těchto částí plní specifické funkce. Hlava obsahuje stálou buněčnou organelu eukaryot - jádro. Je nositelem genetické informace obsažené v molekulách DNA. Právě jádro zajišťuje přenos a ukládání dědičného materiálu. Druhou složkou hlavičky spermie je akrozom. Tato struktura je modifikovaný Golgiho komplex a vylučuje speciální enzymy, které dokážou rozpustit membrány vajíčka. Bez toho bude proces hnojení nemožný. Krk obsahuje mitochondriální organely, které zajišťují pohyb ocasu. Tato část spermií také obsahuje centrioly. Tyto organely hrají důležitou roli při tvorbě vřeténka při štěpení oplodněného vajíčka. Ocas spermie je tvořen mikrotubuly, které pomocí energie mitochondrií zajišťují pohyb mužských zárodečných buněk.

Struktura vajec

Ženské reprodukční buňky jsou mnohem větší než spermie. Jejich průměr u savců je až 0,2 mm. Ale stejný údaj pro lalokoploutvou rybu je 10 cm a pro žraloka sledě - až 23 cm.Na rozdíl od mužských reprodukčních buněk jsou vejce nepohyblivá. Mají kulatý tvar. Cytoplazma těchto buněk obsahuje velkou zásobu živin ve formě žloutku. Kromě DNA, která nese genetickou informaci, obsahuje jádro další nukleovou kyselinu – RNA. Obsahuje informace o struktuře nejdůležitějších bílkovin budoucího organismu. Žloutek může být ve vejci nerovnoměrně umístěn. Například v lanceletu je umístěn uprostřed, ale u ryb zabírá téměř celý povrch a posouvá jádro a cytoplazmu k jednomu z pólů buňky. Venku je vejce spolehlivě chráněno membránami: vitelinovými, průhlednými a vnějšími. Jsou to ty, které musí být rozpuštěny akrozomem hlavičky spermie, aby došlo k procesu oplodnění.

Druhy hnojení

Struktura a funkce zárodečných buněk určují proces oplození – splynutí gamet. V důsledku tohoto procesu se genetický materiál gamet spojí v jediné jádro a vznikne zygota. Je to první buňka nového organismu.

Podle místa tohoto procesu se rozlišuje vnější (vnější) a První typ se provádí mimo tělo ženského jedince. To se obvykle vyskytuje ve vodních biotopech. Příklady organismů, u kterých dochází k vnějšímu oplodnění, jsou zástupci třídy ryb. Jejich samice kladou vajíčka do vody, kde je samci zalévají semennou tekutinou. Počet vajíček těchto zvířat dosahuje několika tisíc, z nichž jen málo jedinců přežívá a roste. Většinu z nich sežerou vodní živočichové. Ale všichni savci se vyznačují vnitřním oplodněním, ke kterému dochází uvnitř ženského těla za pomoci specializovaných samců. Přitom počet vajíček připravených k oplodnění je malý.

Struktura samčí, samičí pohlavní buňky a reprodukčního systému rostlin se výrazně liší od struktury zvířat. Proto proces fúze gamet probíhá jinak. Samčí reprodukční buňky rostlin nemají ocas a nejsou schopné pohybu. Proto oplození předchází opylení. Je to proces přenosu pylu z prašníku tyčinky na bliznu pestíku. Dochází k němu za pomoci větru, hmyzu nebo člověka. Poté, co se spermie ocitly na stigmatu pestíku, sestupují podél zárodečné trubice do její rozšířené spodní části - vaječníku. Vajíčko se tam nachází. Když se gamety spojí, vytvoří se semenné embryo.

Pojem partenogeneze

Struktura zárodečných buněk, zejména ženských, umožňuje jednu z neobvyklých forem generativního rozmnožování. Říká se tomu partenogeneze. Jeho biologická podstata spočívá ve vývoji dospělého organismu z neoplodněného vajíčka. Tento proces je pozorován v životním cyklu korýšů Daphnia, během kterého se střídají sexuální a partenogenetické generace. Ženská reprodukční buňka obsahuje dostatek živin, aby dala vzniknout novému životu. Během partenogeneze však nevznikají nové kombinace genetické informace, což znamená, že vznik nových vlastností je také nemožný. Partenogeneze má však důležitý biologický význam, protože umožňuje proces pohlavního rozmnožování i bez přítomnosti jedince opačného pohlaví.

Fáze menstruačního cyklu

V ženském těle nejsou pohlavní buňky vždy připraveny k oplodnění, ale pouze v určitou dobu.Během tohoto fyziologického procesu dochází v těle k cyklickým, přirozeným změnám ve funkcích reprodukčního systému. Tento proces je regulován humorálním systémem. Délka tohoto cyklu je 21-36 dní s průměrem 28. Toto období lze rozdělit do tří fází. V prvním (menstruačním) období, které trvá přibližně prvních 5 dní, dochází k odmítnutí děložní sliznice. To je doprovázeno prasknutím malých krevních cév. 6.-14. den se vlivem hypofýzy uvolní folikul, ve kterém dozrává vajíčko. Sliznice dělohy se v tomto období začíná zotavovat. To je podstata postmenstruační fáze. Od 15. do 28. dne dochází k tvorbě tukového vaziva – žlutého tělíska. Působí jako dočasná endokrinní žláza, která produkuje hormony zpomalující dozrávání folikulů. V období od 17. do 21. dne je pravděpodobnost oplodnění nejvyšší. Pokud se tak nestane, zárodečná buňka je zničena a sliznice se opět odlupuje.

Co je ovulace

14. den menstruačního cyklu se struktura ženské reprodukční buňky mírně mění. Vajíčko protrhne folikulární membránu a opustí vaječník do vejcovodu. Tam jeho zrání končí. Tento proces se nazývá ovulace. Jde o velmi důležité období, kdy děloha získává schopnost přijmout oplodněné vajíčko.

Chromozomová sada zárodečných buněk

Vejce a spermie mají jedinou sadu genetických informací. Například u lidí obsahují pohlavní buňky 23 chromozomů a zygota jich obsahuje 46. Když se gamety spojí, tělo obdrží polovinu svých genů od matky a druhou část od otce. To platí i pro pohlaví. Mezi chromozomy jsou autozomy a jeden pár pohlavních chromozomů. Jsou označeny latinskými písmeny. U lidí ženské buňky obsahují dva identické pohlavní chromozomy, zatímco mužské buňky obsahují různé. Pohlavní buňky obsahují jednu z každé. Pohlaví nenarozeného dítěte tedy zcela závisí na mužském těle a na typu chromozomů, které spermie nese.

Funkce zárodečných buněk

Struktura ženské reprodukční buňky, stejně jako ta mužská, je propojena s funkcemi, které vykonávají. Jako součást reprodukčního systému plní funkci generativní reprodukce. Na rozdíl od nepohlavní reprodukce, při které je zachována celistvost genetické informace organismu, pohlavní rozmnožování zajišťuje tvorbu nových vlastností. To je nezbytnou podmínkou pro vznik adaptace, potažmo celé existence živých organismů.

Vývoj živočišných zárodečných buněk nebo gametogeneze, probíhá v několika fázích. Během reprodukčního období se primordiální zárodečné buňky rozmnožují mitózou. Během období růstu každý z nich roste a dosahuje určité velikosti. Poté začíná proces zrání. Výsledkem je, že z jedné primární mužské reprodukční buňky se vytvoří čtyři identické spermie. Naproti tomu jedna primární samičí zárodečná buňka produkuje pouze jedno vajíčko. Tři vodicí tělesa vytvořená během procesu dělení zemřou.

U mnohobuněčných živočichů probíhá rozmnožování ve speciálních orgánech – gonádách neboli gonádách (vaječníky, varlata a hermafroditní gonády) a skládá se ze tří hlavních fází: 1) rozmnožování primárních zárodečných buněk – gametogonie (spermatogonie a oogonie) prostřednictvím řady po sobě jdoucích mitóz , 2) růst a zrání těchto buněk se dnes nazývají gametocyty (spermatocyty a oocyty), které mají stejně jako gametogonium kompletní (většinou diploidní) sadu chromozomů. V této době nastává hlavní děj gametogeneze u zvířat - dělení gametocytů meiózou, což vede ke snížení (poloviční) počtu chromozomů v těchto buňkách a jejich přeměně na haploidní buňky - spermatidy a ootidy; 3) tvorba spermií (nebo spermií) a vajíček; v tomto případě jsou vajíčka obalena řadou zárodečných membrán a spermie získávají bičíky, které zajišťují jejich pohyblivost. U samic mnoha živočišných druhů je meióza a tvorba vajíček dokončena poté, co spermie pronikly do cytoplazmy oocytu, ale před fúzí spermií a jader vajíčka.

U rostlin gametogeneze se odděluje od meiózy a začíná v haploidních buňkách - ve sporách (u vyšších rostlin - mikrosporách a megasporách). Pohlavní generace rostliny se vyvíjí ze spor - haploidního gametofytu. , v jejichž pohlavních orgánech - gametangia (samčí - antheridia, samičí - archegonie) probíhá mitózou G. Výjimkou je nahosemenné a krytosemenné, při kterém dochází k spermatogenezi přímo v klíčící mikrospore - pylové buňce. U všech rostlin s nižšími a vyššími výtrusy je klíčením v antheridii opakované buněčné dělení, které má za následek tvorbu velkého množství malých pohyblivých spermií. G. v archegonii - tvorba jednoho, dvou nebo více vajíček. U nahosemenných a krytosemenných se samčí reprodukce skládá z dělení (mitózou) jádra pylové buňky na generativní a vegetativní a dalšího dělení (rovněž mitózou) generativního jádra na dvě spermie. K tomuto dělení dochází v klíčící pylové lejce. Samičí klíčení v krytosemenných rostlinách je oddělení jedné vaječné buňky mitózou v 8jaderném zárodečném vaku. Hlavní rozdíl mezi gynekologií u zvířat a rostlin: u zvířat kombinuje přeměnu buněk z diploidních na haploidní a tvorbu haploidních gamet; u rostlin je klíčení redukováno na tvorbu gamet z haploidních buněk.

Pohlavní rozmnožování semenných rostlin- množení semeny normálního (ne apomiktického) původu. Výslední noví jedinci mají genotypy odlišné od mateřských organismů.

U rostlin dochází k pravidelné změně jaderných fází (haploidní a diploidní). Kvetoucí rostliny, nejběžnější na Zemi, si zaslouží zvláštní pozornost. V životním cyklu vyšších rostlin dochází ke změně dvou generací: gametofytu a sporofytu. Gametofyt - malá rostlina pohlavní generace, na které se tvoří reprodukční orgány produkující gamety. Vyvíjejí se na něm ženské i mužské gamety. V semenných rostlinách gametofyty prakticky ztratily schopnost samostatné existence. Převládající generace je sporofyt (většina buněk je diploidní), obvykle velká listová rostlina, která existuje poměrně dlouho. Sporofyt vzniká po splynutí samčích a samičích haploidních gamet.

Květ je hlavním reprodukčním orgánem krytosemenných rostlin. Květina může být považována jak za sporofyt, orgán nepohlavního rozmnožování (protože produkuje mikrospory a megaspory), tak za gametofyt - orgán pohlavního rozmnožování (protože samčí gamety - spermie - se vyvíjejí z mikrospor, a samičí gamety - vajíčka - z megaspor).

K vývoji pylových zrn dochází v pylových hnízdech - mikrosporangie prašníky - ve dvou fázích.

První fáze – mikrosporogeneze sporogenní tkáň se dělí mitózou a tvoří buňky mikrospor - mikrosporocyty (2n). Mikrosporocyty se dělí meiózou, tvoří se mikrospory (n). Každá mateřská buňka produkuje čtyři mikrospory (microspore tetrad).

Druhá fáze – mikrogametogeneze – vývoj mikrogametofytu. Každá mikrospora (n) se dělí mitózou, tvoří se mikrogametofyt– samčí gametofyt, popř zrnko pylu. Nejprve se provádí proces nepohlavní reprodukce sporofytu, pro který se používají malé spory. Poté se uvnitř pylového váčku z klíčící (dělící se) spory vytvoří mikroskopický samčí gametofyt, který je již novou pohlavní generací.

Vývoj zárodečného vaku probíhá ve vajíčku (megasporangium) ve dvou fázích. První fází je megasporogeneze — vývoj megaspor. Sporogenní buňky (2n) se dělí mitózou a tvoří buňky megaspor - megasporocyty (2n). Megasporocyty se dělí meiózou, tvoří se megaspory (n). Každá mateřská buňka produkuje čtyři megaspory. V megagametofytu se vyvíjí pouze jedna z mikrospor (obvykle ta spodní), zbytek degeneruje. Druhou fází je metagametogeneze – vývoj megagametofytu (embryo vak). Zbývající jeden ze čtyř megaspora (n) se postupně dělí na tři mitózy bez cytokineze (dělí se pouze jádra). Na pólech embryonálního vaku se tvoří čtyři jádra - osmijádrový zárodečný vak.

Dvě jádra z pólů se pohybují směrem ke středu a spojují se dohromady a vytvářejí centrální (sekundární) jádra (2n). Zbývající jádra na pólech se promění v buňky: protinožci (n), vejce(n), synergidy (n). Vzniká megagametofyt (embryální vak).

Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že u vyšších rostlin (na rozdíl od zvířat) probíhá proces tvorby zárodečných buněk prostřednictvím mitózy. Všichni mnohobuněční živočichové a lidé používají k tomuto účelu meiózu. Samčí gametofyt v kvetoucích rostlinách sestává ze 3 buněk, přičemž jedna spermie oplodňuje vajíčko v zárodečném vaku a druhá oplodňuje centrální vajíčkovou buňku. Se děje " dvojité hnojení».

Výsledkem pohlavního rozmnožování gametofytu kvetoucí rostliny je vytvoření diploidní zygoty a velké triploidní buňky. Jejich dělení mitózou nakonec vede k vytvoření embrya a endospermu semene (zásoby živin). Osivo je důležitou fází ve vývoji nové generace sporofytů.

Uobratlovciženské reprodukční buňky se tvoří v gonádách - vaječnících a mužské - ve varlatech. Právě v gonádách se z původních diploidních buněk tvoří haploidní gamety.

Tvorba zralých spermií v těle savců začíná nástupem puberty a vajíčka - v prenatálním období vývoje ženského těla.

Existuje několik fází vývoje zárodečných buněk. První fáze vývoje zárodečných buněk se nazývá reprodukce. Toto stadium je charakterizováno dělením diploidních buněk mitózou. V tomto případě se z každé mateřské buňky vytvoří dvě dceřiné diploidní buňky. Vlivem mitózy se zvyšuje počet buněk.

Pak přichází fáze růstu. Během tohoto období se zvětšuje velikost buněk. Buňky jsou ve stavu interfáze. Syntetizují proteiny, sacharidy, lipidy, ATP a dvojité chromozomy.

Během stadia zrání se buňky dělí meiózou. Počet chromozomů se sníží na polovinu a z každé diploidní buňky se vytvoří čtyři 1000. haploidní dceřiné buňky.

U mužů jsou všechny buňky vytvořené jako výsledek meiózy totožné a úplné. U samic pouze jedna buňka - vajíčko akumuluje velkou zásobu živin nezbytných pro vývoj budoucího embrya, zbývající tři malé buňky následně odumírají.

Vývoj zárodečných buněk končí obdobím formování, během kterého se tvoří gamety - spermie a vajíčka.

K tvorbě zárodečných buněk v krytosemenných rostlinách dochází jedinečným způsobem. Gamety jsou produkovány v tyčinkách a pestících. Prašníky tyčinky obsahují mnoho diploidních buněk, z nichž každá je rozdělena meiózou. V důsledku toho se z každé diploidní buňky vytvoří čtyři haploidní buňky, které se přemění v pylová zrna. Proces tvorby pylu zde nekončí. Haploidní jádro každého pylového zrna je rozděleno mitózou, čímž vznikají dvě haploidní buňky – generativní a vegetativní. Generativní buňka se znovu dělí mitózou, což vede ke dvěma haploidním spermiím. Spermie jsou samčí gamety, jsou nepohyblivé, protože nemají bičíky a jsou dodávány do vajíčka přes pylové láčky.

Zralé pylové zrno tedy obsahuje tři buňky: vegetativní neboli buňku pylové láčky a dvě spermie.

Vaječník obsahuje vajíčko, ve kterém se tvoří ženská reprodukční buňka. Ve vajíčku se z jedné diploidní buňky v důsledku meiózy vytvoří čtyři haploidní buňky. Tři buňky zemřou a zbývající se třikrát dělí mitózou. To produkuje osm haploidních buněk, které tvoří embryonální vak. Jedna z nich se promění ve vajíčko, dvě buňky se spojí a vytvoří diploidní buňku – sekundární jádro zárodečného vaku. Zbývajících pět buněk hraje podpůrnou roli, tvoří stěnu zárodečného vaku.

U lidí je zralá reprodukční buňka (gameta) spermie u muže, vajíčko (vajíčko) u ženy. Než se gamety spojí a vytvoří zygotu, musí se tyto pohlavní buňky vytvořit, dozrát a poté se setkat. Lidské zárodečné buňky mají podobnou strukturu jako gamety většiny zvířat. Zásadní rozdíl mezi gametami a ostatními buňkami těla, nazývanými somatické buňky, je ten, že gameta obsahuje pouze poloviční počet chromozomů než somatické buňky. V lidských zárodečných buňkách je jich 23. Každá zárodečná buňka v průběhu procesu oplození přivede do zygoty svých 23 chromozomů a tím má zygota 46 chromozomů, tzn. jejich dvojitá sada, jaká je vlastní všem lidským somatickým buňkám. I když jsou spermie a vajíčko podobné ve svých hlavních strukturních charakteristikách somatickým buňkám, jsou zároveň vysoce specializované pro svou roli v reprodukci. Spermie je malá a velmi pohyblivá buňka. Vajíčko je naopak nehybné a mnohem větší (téměř 100 000krát) než spermie. Většinu jeho objemu tvoří cytoplazma, která obsahuje zásoby živin nezbytných pro embryo v počátečním období vývoje. Pro oplodnění musí vajíčko a spermie dosáhnout zralosti. Vajíčko navíc musí být oplodněno do 12 hodin po opuštění vaječníku, jinak odumře. Lidské spermie žijí déle, asi jeden den. Spermie se rychlým pohybem pomocí bičíkovitého ocasu dostane do vývodu spojeného s dělohou - vejcovodu, kam vstupuje vajíčko z vaječníku. To obvykle trvá méně než hodinu po kopulaci. Předpokládá se, že k oplodnění dochází v horní třetině vejcovodu. Navzdory skutečnosti, že ejakulát běžně obsahuje miliony spermií, pouze jedna pronikne do vajíčka a aktivuje řetězec procesů vedoucích k vývoji embrya. Díky tomu, že celá spermie pronikne do vajíčka, přináší muž potomkovi kromě jaderného materiálu i určité množství cytoplazmatického materiálu včetně centrosomu - drobné struktury nutné pro buněčné dělení zygoty. Spermie také určují pohlaví potomka. Za vrchol oplození se považuje okamžik splynutí jádra spermie s jádrem vajíčka.

Hnojení u krytosemenných rostlin předchází o mikro- a megasporogeneze, stejně jako opylení.

Mikrosporogeneze se vyskytuje v prašnících tyčinek. V tomto případě se diploidní buňky vzdělávací tkáně prašníku v důsledku meiózy změní na 4 haploidní mikrospory. Po nějaké době mikrospora zahájí mitotické dělení a přemění se na samčí gametofyt – pylové zrno. Pylové zrno je z vnější strany pokryto dvě membrány: exine a intine.

Exine– horní skořápka je silnější a nasycená sporoleninem, látkou podobnou tuku. To umožňuje pylu odolávat výrazným teplotním a chemickým vlivům. Exine obsahuje zárodečné póry, které jsou až do opylení uzavřeny „zátkami“.

Intina obsahuje celulózu a je elastická. Pylové zrno obsahuje dvě buňky: vegetativní a generativní.

Megasporogeneze probíhá ve vajíčku. V důsledku meiózy se z mateřské buňky nucellu vytvoří 4 megaspory, z nichž v důsledku toho zůstane pouze jedna. Tato megaspora silně roste a tlačí nucellus tkáně směrem k integumentům, čímž tvoří embryo vak. Jádro zárodečného vaku se mitózou 3x dělí. Po prvním dělení se dvě dceřiná jádra přesunou na různé póly: chalazal a micropylar (umístěné blíže k pylové láčky), a tam jsou rozděleny dvakrát. Na každém pólu jsou tedy čtyři jádra. Tři jádra na každém pólu jsou izolována do samostatných buněk a zbývající dvě se přesunou do středu a spojí se a vytvoří sekundární diploidní jádro. Na mikropylárním pólu jsou dvě synergidy a jedna větší buňka – vajíčko. Antipody jsou umístěny na pólu chalazal. Zralý embryonální vak tedy obsahuje 8 buněk

Opylování zahrnuje přenos pylu z tyčinek na bliznu.

Oplodnění. Pylová zrna, která nějakým způsobem dosedají na stigma, vyklíčí. Klíčení pylu začíná bobtnáním zrna a vytvořením pylové láčky z vegetativní buňky. Pylová láčka proráží skořápku v jejím tenčím místě – t. zv clonaŠpička pylové láčky vylučuje speciální látky, které změkčují tkáně stigmatu a stylu. Jak pylová láčka roste, stává se jádro vegetativní buňky a generativní buňky, které se dělí a tvoří dvě spermie. Přes mikropyle plodnice proniká pylová láčka do zárodečného vaku, kde praskne a její obsah se vylije dovnitř.

Jedna ze spermií splyne s vajíčkem a vytvoří zygotu, který pak dá vzniknout zárodku semene. Druhá spermie se spojí s centrálním jádrem, což vede k vytvoření triploidního jádra, který se pak vyvine v triploidní endosperm.

Endosperm je tedy u krytosemenných rostlin triploidní a sekundární, protože vzniklé po oplodnění.

Celý tento proces se nazývá dvojité oplodnění. Poprvé ji popsal ruský vědec S.G. Navashin. (1898).

Gametogeneze(z řečtiny gameta- manželka, gamety- manžel a Genesis- vznik, vznik) je proces tvorby zralých zárodečných buněk.

Vzhledem k tomu, že sexuální rozmnožování nejčastěji vyžaduje dva jedince - samici a samce, produkující různé pohlavní buňky - vajíčka a spermie, musí být procesy tvorby těchto gamet odlišné.

Povaha procesu do značné míry závisí na tom, zda se vyskytuje v rostlinné nebo živočišné buňce, protože u rostlin dochází pouze k mitóze při tvorbě gamet a u zvířat dochází k mitóze i meióze.

Vývoj zárodečných buněk na rostliny. U krytosemenných rostlin dochází k tvorbě samčích a samičích reprodukčních buněk v různých částech květu - tyčinkách a pestících.

Před tvorbou mužských reprodukčních buněk - mikrogagetogeneze(z řečtiny mikros- malý) - stane se mikrosporogeneze, tedy vznik mikrospor v prašnících tyčinek. Tento proces je spojen s meiotickým dělením mateřské buňky, jehož výsledkem jsou čtyři haploidní mikrospory. Mikrogametogeneze je spojena s jediným mitotickým dělením mikrospory, produkující samčí gametofyt ze dvou buněk – velké vegetativní(sifonogenní) a mělké generativní. Po rozdělení se samčí gametofyt pokryje hustými membránami a vytvoří pylové zrno. V některých případech, dokonce i během procesu zrání pylu, a někdy až po přenosu na bliznu pestíku, se generativní buňka mitoticky dělí a tvoří dvě nepohyblivé samčí zárodečné buňky - spermie. Po opylení se z vegetativní buňky vytvoří pylová láčka, kterou spermie pronikají do vaječníku pestíku k oplození (obr. 2.55).

Vývoj samičích zárodečných buněk u rostlin se nazývá megagametogeneze(z řečtiny megas- velký). Vyskytuje se ve vaječníku pestíku, kterému předchází o megasporogeneze, v důsledku čehož se z mateřské buňky megaspory ležící v nucellu meiotickým dělením vytvoří čtyři megaspory. Jedna z megaspor se mitoticky třikrát rozdělí, čímž získá samičí gametofyt – zárodečný vak s osmi jádry. Následným oddělením cytoplazmy dceřiných buněk se z jedné ze vzniklých buněk stane vajíčko, po jehož stranách leží tzv. synergidy, na opačném konci zárodečného vaku se vytvoří tři antipody a ve středu , v důsledku fúze dvou haploidních jader vzniká diploidní centrální buňka (obr. 2.56).

Vývoj zárodečných buněk na zvířat. U zvířat probíhají dva procesy tvorby zárodečných buněk – spermatogeneze a oogeneze (obr. 2.57).

Spermatogeneze(z řečtiny spermie, spermie- semeno a geneze - vznik, výskyt) je proces tvorby zralých mužských zárodečných buněk – spermií. U lidí se vyskytuje ve varlatech neboli varlatech a dělí se na čtyři období: rozmnožování, růst, dospívání a formování.

V období rozmnožování primordiální zárodečné buňky se dělí mitoticky, což má za následek vznik diploidů spermatogonie. V období růstu spermatogonie akumulují živiny v cytoplazmě, zvětšují se a mění se v primární spermatocyty, nebo spermatocyty 1. řádu. Teprve poté vstoupí do meiózy ( doba zrání), v důsledku čehož se nejprve vytvoří dva sekundární spermatocyt, nebo spermatocyty druhého řádu, a pak - čtyři haploidní buňky s poměrně velkým množstvím cytoplazmy - spermatidy. V formační období ztrácejí téměř veškerou cytoplazmu a tvoří bičík, který se mění ve spermie.

Spermie, nebo živá,- velmi malé pohyblivé samčí reprodukční buňky s hlavou, krkem a ocasem (obr. 2.58).

V hlava, kromě jádra je akrozom- modifikovaný Golgiho komplex, který zajišťuje rozpuštění vaječných blan během procesu oplodnění.

V čípek jsou centrioly středu buňky a základna koňský ohon tvoří mikrotubuly, které přímo podporují pohyb spermií. Obsahuje také mitochondrie, které poskytují spermiím energii ATP pro pohyb.

Oogeneze(z řečtiny OSN- vejce a Genesis- vznik, výskyt) je proces tvorby zralých samičích zárodečných buněk - vajíček. U lidí se vyskytuje ve vaječnících a skládá se ze tří období: rozmnožování, růstu a zrání. Období reprodukce a růstu, podobné těm ve spermatogenezi, nastávají během intrauterinního vývoje. V tomto případě se diploidní buňky tvoří z primárních zárodečných buněk v důsledku mitózy. oogonia, které se pak mění v diploidní primární oocyty, nebo Oocyty 1. řádu. Meióza a následná cytokineze probíhající v doba zrání, se vyznačují nerovnoměrným rozdělením cytoplazmy mateřské buňky, takže se nakonec nejprve získá jedna sekundární oocyt, nebo oocyt 2. řádu, A první polární těleso a dále ze sekundárního oocytu - vajíčka, které si zachovává veškerou zásobu živin, a druhého polárního tělíska, přičemž první polární tělísko je rozděleno na dvě. Polární tělesa pohlcují přebytečný genetický materiál.

U lidí se vajíčka produkují s intervalem 28-29 dnů. Cyklus spojený s dozráváním a uvolňováním vajíček se nazývá menstruační.

Vejce- velká samičí reprodukční buňka, která nese nejen haploidní sadu chromozomů, ale i významný přísun živin pro následný vývoj embrya (obr. 2.59).

Vajíčko u savců je pokryto čtyřmi membránami, které snižují pravděpodobnost poškození různými faktory. Průměr vajíčka u lidí dosahuje 150-200 mikronů, zatímco u pštrosa to může být několik centimetrů.