ДВОЙНОЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ - РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ - РАЗМНОЖЕНИЕ И РАЗВИТИЕ

Задачи. Вспомнить строение цветка, сформировать знания об особенностях спорогенеза и гаметогенеза, двойном оплодотворении и образовании плодов и семян у покрытосеменных растений.

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма. Возможно использование фильма «Двойное оплодотворение цветковых растений».

Ход урока:

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Характеристика сперматогенеза.

2. Характеристика овогенеза.

3. Особенности оплодотворения у животных.

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью таблиц и фильма «Двойное оплодотворение цветковых растений».

Образование гаметофитов. Важнейшими преимуществами цветковых являются появление цветка и плода. Цветок способствует опылению, а плод защищает семена и способствует их распространению. Гаметофит цветковых крайне редуцирован, мужской представлен пыльцевым зерном, женский — зародышевым мешком.

У цветка различают цветоножку, цветоложе, околоцветник, образованный чашечкой из чашелистиков и лепестками венчика, тычинки и пестики. У некоторых цветков отдельные части могут отсутствовать. Тычинки и пестики образовались из особых листьев — спорофиллов. Микроспорофиллы (микроспоролистики) — специализированные спороносные листья, на которых образуются микроспорангии. Представлены тычинками, совокупность которых образует андроцей («дом для мужчин»). Мегаспорофиллы (мегаспоролистики) — видоизмененные листья, несущие мегаспорангии. У покрытосеменных мегаспорофиллы образуют один или несколько пестиков, совокупность которых называют гинецеем («дом для женщин»).

Основная масса цветков имеет и тычинки, и пестики (свыше 70%). Их называют обоеполыми (вишня, горох). Некоторые цветки — однополые, мужские содержат только тычинки, женские — только пестики. У однодомных растений тычиночные и пестичные цветки располагаются на одном растении (арбуз, тыква, огурец). У двудомных растений мужские цветки на одном растении, женские — на другом (ива, тополь, конопля).

Половое размножение связано с образованием спор (спорогенез) и формированием гаметофитов с гаметами (гаметогенез). Цветковые — разноспоровые растения, мужские гаметофиты развиваются из микроспор, женские из мегаспор.

Микроспорогенез — процесс образования микроспор в микроспорангиях (гнездах пыльника). Микроспоры формируются из материнских клеток — микроспороцитов, имеющих диплоидный набор хромосом. В результате мейоза каждая материнская клетка образует четыре гаплоидных микроспоры. Сформированная микроспора представляет собой тонкостенную клетку с одним гаплоидным ядром.

Микрогаметогенез — процесс образования мужского гаметофита из микроспор. Развитие мужского гаметофита также происходит в пыльнике и сводится к одному митотическому делению, которое заканчивается образованием пыльцевого зерна, или пылинки. К моменту прорастания пыльцевого зерна ядро споры митотически делится, что приводит к возникновению двух клеток: генеративной, из нее впоследствии образуются два спермия, и вегетативной, принимающей впоследствии участие в образовании пыльцевой трубки. Таким образом, пылинка представляет собой незрелый мужской гаметофит. Оболочка пыльцевого зерна состоит из двух главных слоев: интины — внутреннего и экзины — наружного слоя.

Гинецей — совокупность плодолистиков в цветке, образующих один или несколько пестиков. Обычно пестик состоит из трех частей: завязи, столбика и рыльца. Завязь — наиболее важная часть пестика (замкнутая, нижняя, полая), несущая и защищающая семязачатки. В завязи может располагаться от одного (пшеница, вишня) до нескольких тысяч (мак) семязачатков. Стенки завязи выполняют функцию защиты семязачатков от неблагоприятных факторов среды (высыхание, колебание температур, поедание насекомыми и т. д.), в них происходит мегаспорогенез и мегагаметогенез, они принимают участие в образовании околоплодника.

Мегаспорогенез — процесс формирования мегаспор. Он происходит в нуцеллусе семязачатка. В области микропиле начинает разрастаться одна клетка — мегаспороцит, или материнская клетка мегаспор. Материнская клетка мегаспор имеет диплоидный набор хромосом. Из нее путем мейоза формируются 4 гаплоидных мегаспоры, из которых лишь одна дает начало женскому гаметофиту — зародышевому майку. Остальные мегаспоры разрушаются. Мегагаметогенез — формирование женского гаметофита. Начинается с того, что ядро мегаспоры подвергается трехкратному митотическому делению. В результате первого деления образуются два ядра, которые расходятся к полюсам разросшейся клетки. Каждое из этих ядер еще дважды делится, и у каждого полюса образуется по 4 ядра (8- ядерная стадия развития зародышевого мешка). С каждого полюса к центру зародышевого мешка отходит по одному ядру, которые называются полярными. Оставшиеся ядра обособляются. На микропилярном полюсе одна из клеток отличается большими размерами и преобразуется в яйцеклетку. Две рядом расположенные клетки являются вспомогательными. Их называют синергидами. На противоположном полюсе образуется группа из трех клеток, называемых антиподами. Два полярных ядра в центре зародышевого мешка сливаются, образуя вторичное (центральное) ядро зародышевого мешка. Таким образом, сформированный женский гаметофит включает 6 гаплоидных клеток (яйцеклетка, 2 клетки-синергиды и 3 клетки-антиподы) и диплоидное вторичное ядро.

Двойное оплодотворение. Попав на рыльце пестика, пыльца начинает прорастать. Вегетативная клетка отвечает за образование пыльцевой трубки, по которой движется генеративная клетка, которая дает начало двум спермиям. Пыльцевая трубка продвигается по столбику пестика и через микрополе врастает в зародышевый мешок. После проникновения в зародышевый мешок кончик пыльцевой трубки разрывается, и спермии попадают внутрь зародышевого мешка. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, а второй — с центральным ядром зародышевого мешка, образуя триплоидное ядро, из которого формируется эндосперм — питательная ткань зародыша. Синергиды и антиподы дегенерируют. Этот процесс получил название двойного оплодотворения.

Таким образом, после двойного оплодотворения из яйцеклетки формируется зародыш семени, из центрального ядра зародышевого мешка — эндосперм, из интегументов — семенная кожура, из всего семязачатка — семя, а из стенок завязи — околоплодник. В целом из завязи пестика формируется плод с семенами. Двойное оплодотворение у цветковых растений было открыто в 1898 году русским ботаником С. Г. Навашиным.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Размножение цветковых. § 20

Образование спор, и гаметофитов

Цветок — видоизмененный укороченный побег спорофита (2n), орган семенного размножения.

1 — цветоножка, 2 — цветоложе, 3 — чашечка из чашелистиков, 4 — венчик из лепестков, 5 — гинецей (пестики), 6 — андроцей (тычинки).

Цветок — орган бесполого (образование спор) и полового размножения (образование и слияние гамет).

Микроспорогенез. В четырех микроспорангиях тычинки происходит мейоз микроспороцитов (2n), и образуются микроспоры (n).

Микрогаметогенез. Ядро микроспоры претерпевает митоз, и образуется генеративная и вегетативная клетки. Генеративная клетка митотически делится, и образуются два спермия. Так формируется мужской гаметофит — пыльцевое зерно.

Мегаспорогенез. В семязачатке мегаспороцит (2n) претерпевает мейоз, и образуются 4 мегаспоры (n), 3 из которых отмирают.

Мегагаметогенез. Ядро мегаспоры претерпевает три митотических деления, образуется восьмиядерная клетка. Два ядра в центре сливаются — образуется центральная клетка (2n), яйцеклетка с синергидами и антиподы. Формируется зрелый женский гаметофит — зародышевый мешок.

Двойное оплодотворение (С. Г. Навашин)

1 спермий + яйцеклетка → зигота, затем зародыш семени;

2 спермия + центральная клетка → эндосперм (3n).

Интегументы → кожура семени.

Стенки завязи → околоплодник.

Приложение 2. Карточка для работы у доски

Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.

1. Когда начинается сперматогенез у человека?

2. Когда начинается овогенез у человека?

3. Какие зоны различают в гонадах?

4. Что образуется из овоцита после мейоза?

5. Какой набор хромосом в гаметоцитах 2-го порядка после первого деления созревания?

6. Какой набор хромосом в гаметах?

7. Как называются оболочки яйцеклетки?

8. Где располагаются митохондрии в сперматозоидах? Центриоли?

9. У каких организмов внешнее оплодотворение?

10. Каковы размеры яйцеклетки?

Записав ответы, садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование

Задание 17. «Гаметогенез. Оплодотворение»

Тест 1. Какой набор хромосом имеют гаметогонии в зоне размножения?

1. Диплоидный.

2. Гаплоидный.

3. Сперматогонии — диплоидный, овогонии — гаплоидный.

4. Сперматогонии — гаплоидный, овогонии—диплоидный.

Тест 2. Какой набор хромосом имеют гаметоциты 2-го порядка после первого деления мейоза?

1. 2n4с.

2. 2n2с.

3. 1n2с.

4. 1n1c.

Тест 3. Какой набор хромосом имеют гаметы?

1. 2n4с.

2. 2n2с.

3. 1n2с.

4. 1n1c.

Тест 4. Сколько нормальных яйцеклеток образуется из одного овоцита после двух делений мейоза?

1. 1.

2. 2.

3. 3.

4. 4.

Тест 5. Сколько нормальных сперматозоидов образуется из одного сперматоцита после двух делений мейоза?

1. 1.

2. 2.

3. 3.

4. 4.

Тест 6. Где расположен комплекс Гольджи в сперматозоиде?

1. В головке.

2. В шейке.

3. В промежуточном отделе.

4. В хвостике.

Тест 7. Где расположены митохондрии в сперматозоиде?

1. В головке.

2. В шейке.

3. В промежуточном отделе.

4. В хвостике

Тест 8. Где расположены центриоли в сперматозоиде?

1. В головке.

2. В шейке.

3. В промежуточном отделе.

4. В хвостике

**Тест 9. Укажите верные суждения.

1. В зоне роста хромосомный набор 2n.

2. В зоне созревания происходят два деления мейоза — редукционное и эквационное.

3. При овогенезе из одного овоцита образуется четыре нормальные яйцеклетки.

4. При овогенезе из одного овоцита образуется одна нормальная яйцеклетка и четыре направительных (полярных) тельца.

**Тест 10. Укажите верные суждения.

1. Яйцеклетка человека имеет размеры около 0,1 мм.

2. Яйцеклетки у человека начинают формироваться еще на эмбриональной стадии, начинается первое деление мейоза.

3. Яйцеклетка человека имеет две оболочки — блестящую и лучистую.

4. В яйцеклетке человека отсутствуют рибосомы и митохондрии.