Урок 5. Двойное оплодотворение у цветковых растений

Задачи. Вспомнить строение цветка, сформировать знания об особенностях спорогенеза и гаметогенеза, двойном оплодотворении и образовании плодов и семян у покрытосеменных растений. Повторить особенности сперматогенеза, овогенеза, строения половых клеток и оплодотворения у животных.

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".

1. Образование гаметофитов.

Важнейшими преимуществами цветковых растений являются появление цветка и плода. Цветок способствует опылению, а плод защищает семена и способствует их распространению. Гаметофит цветковых растений 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, пыльцевое зерно представляет собой 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, несущая и защищающая семязачатки. В завязи может располагаться от одного (пшеница, вишня) до нескольких тысяч (мак) семязачатков. Стенки завязи выполняет 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 формирование 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 формируется 4 гаплоидных мегаспоры, которых лишь одна дает начало женскому гаметофиту — зародышевому мешку. Остальные мегаспоры разрушаются. 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.