7. Fécondation chez les animaux La fécondation est le processus de fusion des cellules reproductrices mâles et femelles, aboutissant à la formation d'un zygote. Un zygote est un œuf fécondé. Elle possède toujours un ensemble diploïde de chromosomes. Du zygote se développe un embryon qui donne naissance à

Il y en a deux type de fertilisation: externe et interne. Avec le type externe, la fécondation se produit dans l'eau et le développement de l'embryon se produit également dans le milieu aquatique (,). À type interne la fécondation se produit dans le tractus génital féminin et le développement peut se produire soit dans l'environnement extérieur (, les oiseaux), soit à l'intérieur du corps de la mère dans un organe spécial - l'utérus (, les humains).

Lors de la fécondation, un ou plusieurs peuvent pénétrer dans l’œuf. Si un spermatozoïde pénètre dans l’ovule, ce phénomène est appelé monospermie. Si plusieurs spermatozoïdes pénètrent, c'est la polyspermie. En règle générale, la monospermie est caractéristique des œufs qui n'ont pas de membranes denses, la polyspermie - pour les œufs à membranes denses. Dans le cas de la polyspermie, elle se produit également avec un seul spermatozoïde, les autres se dissolvent et participent à la liquéfaction du jaune.

L'oursin est caractérisé par la monospermie. Le sperme pénètre dans la couche de gelée, après quoi le changement commence couches superficiellesœufs, appelée réaction corticale. Cela réside dans le fait que les granules corticaux se désintègrent et que leur contenu fusionne avec la membrane vitelline. En conséquence, une membrane de fécondation se forme. Tout d'abord, la membrane de fécondation est étroitement pressée contre la surface de l'œuf, puis elle en est séparée et un espace périvylline rempli de liquide se forme entre elles. La membrane de fécondation protège l’ovule de la pénétration d’autres spermatozoïdes. Le contact de l’ovule et du spermatozoïde constitue la première phase de la fécondation et est appelé activation de l’ovule. La tête et le cou des spermatozoïdes pénètrent dans l'ovule, mais la queue reste à l'extérieur. Chez certains animaux, par exemple les mollusques, tout le sperme pénètre dans l'ovule, auquel cas la queue se dissout dans le cytoplasme.

A l'intérieur, la tête du spermatozoïde commence à se déplacer vers le noyau, ce mouvement est effectué par le centriole vers l'avant. Les noyaux des spermatozoïdes et des ovules gonflent. Le noyau du spermatozoïde est appelé pronoyau mâle et le noyau de l’ovule est appelé pronoyau femelle. Par la suite, leur fusion se produit, à la suite de laquelle un noyau diploïde de zygote se forme, qui commence à se diviser par mitotique. Le processus de fécondation se termine par la fusion des noyaux du spermatozoïde et de l’ovule et la formation du noyau zygote.

Qui est caractérisé par la fécondation interne, quelle est l'essence de ce processus et à quoi ressemble-t-il ? signification biologique? Vous pourrez répondre à ces questions et à bien d’autres en lisant notre article.

Qu'est-ce que la reproduction sexuée

La reproduction est l'une des propriétés de tous les organismes vivants. Ce processus garantit Reproduction sexuée crée de nouvelles combinaisons de matériel génétique, et donc de caractéristiques des organismes. C'est ce processus qui est à la base de l'hérédité et de la variabilité.

La reproduction sexuée est appelée reproduction, à laquelle participent les gamètes. Ce sont des cellules spécialisées contenant un ensemble de chromosomes haploïdes. Dans la nature, les plantes et les animaux peuvent le réaliser.

La structure des gamètes

Le processus de fusion des gamètes est la fécondation. La fécondation interne ou externe s'effectue uniquement par les cellules germinales. Il existe des gamètes mâles et femelles : spermatozoïdes et ovules. Ils présentent des différences de structure significatives. Ainsi, les cellules reproductrices femelles ne sont pas capables de bouger et contiennent une quantité suffisante de nutriments. Cela est dû au fait que c'est sur la base des gamètes femelles que se produit le développement du futur organisme. Les cellules reproductrices mâles des plantes ne sont pas non plus capables de bouger, c'est pourquoi le processus de fécondation dans ces organismes est précédé par la pollinisation.

Les gamètes sont des structures qui possèdent un ensemble unique ou haploïde de chromosomes. Et une telle structure n’est pas du tout fortuite. Le fait est qu'un organisme adulte doit avoir un double ensemble de chromosomes (diploïdes). Ceci n’est possible que grâce à la fusion de gamètes haploïdes.

Fertilisation externe et interne

La fécondation est la fusion du matériel génétique des cellules germinales. Selon le lieu où se déroule ce processus, il en existe plusieurs types. La fécondation externe a lieu en dehors du corps de la femelle. Dans la nature, on le trouve chez les amphibiens et les poissons. La fécondation interne est caractéristique des animaux typiquement terrestres : reptiles, oiseaux, mammifères.

Caractéristiques de la fertilisation externe

La fécondation externe, ou externe, commence par la libération de cellules germinales vers l'extérieur. La convergence des organismes n’est donc pas du tout nécessaire. Malgré cela, des regroupements d’individus reproducteurs se trouvent souvent dans la nature. Par exemple, des poissons ou des grenouilles pendant le frai.

La fécondation externe, interne ou son type intermédiaire commence par le processus d'insémination. Son essence réside dans le rapprochement des cellules germinales. Les scientifiques ont découvert que lors de la fécondation externe, presque immédiatement après le contact des cellules, des changements se produisent dans les impulsions électriques des membranes de l'œuf. Et au bout de 7 secondes, le contenu des gamètes est déjà combiné, entraînant la formation d'un zygote. Il se divise à plusieurs reprises et forme progressivement un embryon multicellulaire.

Les femelles, caractérisées par une fécondation externe, sont simultanément libérées dans l'eau un grand nombre deœufs. Par exemple, les poissons pondent plusieurs milliers d’œufs à la fois. Seule une petite partie d’entre eux sera fécondée et se transformera en alevins. Le reste deviendra des proies pour les animaux aquatiques.

Quels sont les avantages de la fertilisation interne ?

Se produit en interne dans les canaux reproducteurs féminins. C'est là que se trouve l'œuf immobile. Le sperme s'approche d'elle à la suite d'un rapport sexuel. Il a déjà été établi que dans la plupart des cas, seule la substance nucléaire du gamète mâle pénètre dans l'œuf. Son cytoplasme ne participe pratiquement pas au processus de formation d'un nouvel organisme.

L'avantage principal fécondation interne c'est que l'embryon est relativement indépendant de conditions défavorables environnement. Son développement se déroule dans le corps de la mère pendant un certain temps. Il fournit à l'embryon tout ce dont il a besoin : chaleur, humidité, oxygène, nutriments. De plus, lors de la fécondation à l'intérieur du corps, la probabilité de fusion des gamètes augmente considérablement, ce qui détermine la stabilité du processus de reproduction chez ces individus. Pour ces raisons, le nombre de gamètes femelles capables de fécondation est beaucoup plus faible que celui des animaux qui les libèrent dans l’environnement.

Un seul spermatozoïde féconde un ovule donné. Mais pourquoi de nombreux organismes donnent-ils naissance à plusieurs individus, voire des dizaines, à la fois ? Ceci est possible de deux manières. Dans le premier cas, plusieurs œufs sont libérés pour la fécondation à la fois, chacun d'eux se connectant à un gamète mâle distinct. Dans ce cas, une personne naît. Ils peuvent être du même sexe ou de sexe différent, et ils ne se ressemblent pas plus que des frères et sœurs. Les vrais jumeaux résultent de la division du zygote en plusieurs parties. Dans ce cas, une personne donne naissance à des enfants du même sexe, semblables les uns aux autres comme deux pois dans une cosse.

Reproduction sexuée des plantes

Chez les plantes à fleurs, la fécondation se produit également – ​​en interne. Les représentants de cette unité systématique présentent un certain nombre de caractéristiques qui se manifestent au cours du processus sexuel. Elle est réalisée par une fleur. Le processus de fusion des gamètes est précédé par la pollinisation. Son essence réside dans le transfert des cellules reproductrices mâles sur le stigmate du pistil à l'aide du vent, des insectes, de l'eau ou de l'homme.

Double fécondation

Ensuite, deux spermatozoïdes, ainsi que le tube germinal en germination, descendent dans la partie inférieure élargie du pistil - l'ovaire. Ici, la fusion d'un spermatozoïde se produit avec le gamète femelle et l'autre avec le gamète central. cellules germinales. Par conséquent, une telle fécondation est appelée double fécondation. En conséquence, un embryon se forme, entouré d’une réserve nutritive, de l’endosperme et de la membrane. Autrement dit, une graine.

Ce processus a conféré aux plantes à fleurs modernes une position dominante sur la planète. L'ovule et l'embryon sont protégés de manière fiable par les parois de l'ovaire et la graine contient l'apport de nutriments et d'eau nécessaire à la croissance et au développement d'une plante adulte.

Type de fertilisation et habitat des animaux

Il est facile de retracer la dépendance de l'habitat des organismes et du type de leur fécondation. Ainsi, la fusion des gamètes dans l'environnement extérieur se produit dans l'eau, où se développe initialement l'embryon d'organismes à fécondation externe. De plus, ce processus n'est possible qu'en milieu neutre ou environnement alcalin, et dans des conditions acides, cela devient impossible.

L'apparition de la fécondation interne en cours d'évolution est associée à l'émergence d'accords sur terre. La vie de représentants de ce type hors de l’eau est devenue possible précisément grâce à cette fonctionnalité. La fécondation interne chez les reptiles a lieu à l’intérieur du corps de la femelle, là où l’embryon se développe initialement. On le trouve dans l’œuf, qui contient une riche réserve de substances et, dans la plupart des cas, est recouvert de coquilles denses. Une augmentation de la quantité de jaune compense l'absence du stade larvaire dans l'ontogenèse des reptiles. Et l'apparition de coquilles denses fait développement possibleœufs sur la terre ferme et les protège de manière fiable du dessèchement et des dommages mécaniques.

Ontogenèse des animaux multicellulaires

Le zygote, formé à la suite de la fécondation, commence à se diviser plusieurs fois. Après un certain temps, il se compose déjà d'un certain nombre de cellules - les blastomères. Ensuite commence le stade gastrula, caractérisé par l'ébauche. Le processus de développement de l'embryon se poursuit avec la formation des organes et de leurs systèmes.

Le développement individuel des animaux multicellulaires comprend les périodes embryonnaires et post-embryonnaires. Dans les organismes à fécondation interne, le premier d'entre eux se produit dans corps maternel ou à l'intérieur de l'œuf. Cela fournit plus haut niveau développement des animaux, ainsi que leur capacité à vivre de manière autonome après la naissance. Dès la naissance, la période postembryonnaire commence. La fécondation, interne ou externe, détermine le futur type de développement des organismes. Dans le premier cas, elle se produit sans le stade larvaire. Dans ce cas, un nouveau-né diffère légèrement d'un individu sexuellement mature. Ce type de développement est dit direct. Mais les poissons et les amphibiens passent par un stade larvaire, au cours duquel ils se développent davantage, atteignant le niveau d'organisation des représentants adultes.

Ainsi, la fécondation interne est le processus de fusion des cellules germinales à l’intérieur du corps de la femme. Par rapport à l'externe, il présente un certain nombre d'avantages importants : plus haute probabilité la fusion des gamètes, leur indépendance des conditions extérieures et assurer une plus grande viabilité des futurs individus.

1. Qu’est-ce que la fertilisation ? Quelle est sa signification biologique ? Quelles étapes comprend le processus de fertilisation ?

La fécondation est le processus de fusion des gamètes sexuels mâles et femelles. Le processus de fécondation comprend plusieurs étapes : pénétration du spermatozoïde dans l'ovule, fusion des noyaux haploïdes des deux gamètes pour former un zygote diploïde et son activation pour un développement ultérieur.

2. Quels animaux sont caractérisés par une fécondation externe ? Interne? Quel est l’avantage de la fécondation interne par rapport à la fécondation externe ?

Lors de la fécondation externe, les spermatozoïdes et les ovules sont libérés environnement externe, où a lieu leur fusion. Une partie importante des gamètes meurent à cause de conditions environnementales défavorables, de sorte que les animaux à fécondation externe (poissons osseux, amphibiens, de nombreux invertébrés aquatiques) produisent un grand nombre de cellules germinales. La fécondation interne se produit dans le corps de la mère, pour cela les spermatozoïdes sont introduits dans le tractus génital de la femme. La probabilité de rencontre des gamètes mâles et femelles est beaucoup plus élevée qu'avec une fécondation externe, de sorte que les femelles produisent moins d'œufs. La fécondation interne est caractéristique principalement des habitants terrestres - de nombreux invertébrés ( vers ronds, araignées et insectes) et tous les vertébrés terrestres (reptiles, oiseaux, mammifères). De plus, avec la fécondation interne, le taux de survie des zygotes est plus élevé.

3. Comment se produit la fécondation chez les plantes à fleurs ? Pourquoi est-ce qu'on l'appelle double ?

Chez les plantes, la fécondation est précédée de la pollinisation - le transfert des grains de pollen des étamines au stigmate. Le grain de pollen accroché au stigmate du pistil commence bientôt à germer, formant un tube pollinique. Le tube pollinique pénètre dans la pulpe du style et de l'ovaire pour atteindre l'ovule (ovule). À l’intérieur de chaque ovule se trouve un sac embryonnaire contenant sept cellules : un ovule haploïde, une cellule centrale diploïde et cinq cellules auxiliaires. cellules haploïdes. En entrant dans le sac embryonnaire, l'extrémité du tube pollinique éclate et le contenu interne avec deux gamètes mâles - les spermatozoïdes - est déversé. L'un des spermatozoïdes fusionne avec l'ovule, formant un zygote, et l'autre fusionne avec la cellule centrale du sac embryonnaire. Les deux fusions se produisent presque simultanément. À partir du zygote, un embryon de graine se développe, possédant un ensemble de chromosomes diploïdes (2n), et à partir de la cellule centrale fécondée, un tissu appelé endosperme se développe et possède un ensemble de chromosomes triploïdes (3n). Ainsi, une double fécondation se produit chez les plantes à fleurs (angiospermes).

4. En quoi la parthénogenèse diploïde diffère-t-elle de la parthénogenèse haploïde ?

5. Quels sont les avantages et les inconvénients de la parthénogenèse par rapport aux formes conventionnelles de reproduction sexuée ?

La parthénogenèse permet de maintenir les effectifs de la population dans des conditions où la rencontre d'individus de sexes différents est difficile - c'est un net avantage de la parthénogenèse. Parmi les inconvénients, il convient de souligner l'homogénéité génétique de la génération, puisqu'un seul individu est impliqué dans la fécondation.

6. Nom caractéristiques distinctives, ainsi que les avantages et les inconvénients de la reproduction asexuée et sexuée.

Avantages reproduction asexuée: un seul organisme est impliqué et il n'est pas nécessaire de trouver un partenaire. Presque n’importe quel individu peut laisser une progéniture. Inconvénients de la reproduction asexuée : dans la plupart des cas, la progéniture est monotone et est une copie du parent. Toutes les combinaisons « réussies » et « infructueuses » de gènes parentaux sont transmises à la génération suivante. Avantages de la reproduction sexuée : La progéniture est diversifiée car chaque progéniture hérite d'une combinaison unique de gènes et de traits parentaux. De nouvelles combinaisons « réussies » et « infructueuses » de gènes et de traits apparaissent. Inconvénients de la reproduction sexuée : deux individus participent et tous les individus ne peuvent pas laisser une progéniture ; certaines conditions sont requises pour que les partenaires remplissent.

7. Les pucerons produisent plusieurs générations parthénogénétiques au cours de l'été, composées uniquement de femelles sans ailes. En cas de surpopulation ou d'autres circonstances défavorables, les femelles commencent à pondre des œufs à partir desquels se développent des individus ailés des deux sexes. Quelle signification biologique cela a-t-il ?

En raison du développement d'une génération des deux sexes, la colonie pourrait s'étendre à d'autres territoires ou restaurer ses effectifs dans le futur.

Fertilisation appelé l'union de deux gamètes, aboutissant à la formation d'un œuf fécondé ou zygote (du grec zygota - uni en paire), - stade initial développement d'un nouvel organisme.

La fécondation entraîne deux conséquences importantes : 1) l'activation de l'œuf, c'est-à-dire motivation pour le développement, et 2) la syncaryogamie, c'est-à-dire la formation d'un noyau diploïde de zygote résultant de la fusion des noyaux haploïdes de cellules germinales portant l'information génétique de deux organismes parents.

La rencontre des gamètes est facilitée par le fait que les œufs des plantes et des animaux sont libérés dans l'environnement. substances chimiques- des hormones qui activent les spermatozoïdes. Il est possible que des substances activatrices soient sécrétées par les cellules de l'appareil reproducteur femelle des mammifères. Il a été établi que les spermatozoïdes des mammifères ne peuvent pénétrer dans un ovule que s'ils se trouvent dans l'appareil reproducteur féminin depuis au moins une heure.

Les spermatozoïdes d'un certain nombre de plantes inférieures ont une chimiotaxie positive aux substances sécrétées par l'ovule. Il n’existe aucune preuve convaincante de chimiotaxie dans le sperme animal. Les spermatozoïdes se déplacent de manière aléatoire et entrent en collision avec les œufs de manière aléatoire.

Dans la coquille de l'œuf de certains animaux, il y a de minuscules trous - le micropyle, à travers lesquels pénètre le sperme. Chez la plupart des espèces, il n'y a pas de micropyle ; la pénétration des spermatozoïdes se fait par la réaction acrosomale, détectée par microscopie électronique. Située à l'extrémité antérieure du spermatozoïde, la région acrosomale est entourée d'une membrane. Au contact de l'œuf, la membrane acrosomique est détruite. Le filament acrosomal en est libéré, une enzyme est libérée qui dissout la membrane de l'œuf et l'enzyme hyaluronidase, qui détruit les cellules folliculaires entourant l'œuf. Le filament acrosomal pénètre dans la zone dissoute des membranes de l'œuf et fusionne avec la membrane de l'œuf. À ce stade, un tubercule réceptif se forme à partir du cytoplasme de l’œuf. Il capture le noyau, les centrioles et les mitochondries des spermatozoïdes et les transporte profondément dans l'ovule. La membrane plasmique du spermatozoïde est incrustée dans la membrane superficielle de l’ovule, formant une membrane externe en mosaïque du zygote.

La pénétration d'un spermatozoïde dans un ovule modifie son métabolisme, ce qui se traduit par un certain nombre de transformations morphologiques et physiologiques. La perméabilité de la membrane cellulaire augmente, l'absorption du phosphore et du potassium de l'environnement augmente, le calcium est libéré, le métabolisme des glucides augmente et la synthèse des protéines est activée. Certains animaux ont besoin d'oxygène. Ainsi, dans la première minute après la fécondation, l'absorption d'oxygène par l'oursin est multipliée par 80. Les propriétés colloïdales du protoplasme changent. La viscosité augmente de 6 à 8 fois. Dans la couche externe de l'œuf, l'élasticité change et propriétés optiques. La membrane de fécondation se décolle en surface ; Un espace libre rempli de liquide se forme entre celui-ci et la surface de l'œuf. Une coquille se forme en dessous, qui assure la fixation des cellules résultant de l'écrasement de l'œuf. Une fois la membrane de fécondation formée, les autres spermatozoïdes ne peuvent plus pénétrer dans l’ovule.

Un indicateur des changements dans le métabolisme est le fait que chez un certain nombre d'espèces animales, la maturation des ovules se termine après la pénétration des spermatozoïdes. Chez les vers ronds et les mollusques, le deuxième corps de réduction n'est libéré que dans les œufs fécondés. Chez l’homme, les spermatozoïdes pénètrent dans les ovules encore en période de maturation. Le premier corps de réduction est libéré après 10 heures, le second seulement 1 jour après la pénétration du sperme.

Le point culminant du processus de fécondation est la fusion nucléaire. Le noyau du spermatozoïde (pronoyau mâle) dans le cytoplasme de l'ovule gonfle et atteint la taille du noyau de l'ovule (pronoyau femelle). Dans le même temps, le pronoyau mâle tourne de 180 degrés et avance avec le centrosome vers le pronoyau femelle ; ce dernier se déplace également à sa rencontre. Après la réunion, les noyaux fusionnent.

À la suite de la syncaryogamie, c'est-à-dire fusion de deux noyaux avec ensemble haploïde, l'ensemble diploïde de chromosomes est restauré. Après la formation du synkarion, l'œuf commence à s'écraser.

L'étude de la physiologie de la fécondation permet de comprendre le rôle du grand nombre de spermatozoïdes impliqués dans la fécondation. Il a été établi que si insémination artificielle Chez le lapin, le liquide séminal contient moins de 1000 spermatozoïdes, la fécondation n'a pas lieu. De la même manière, la fécondation n’a pas lieu lorsqu’un très grand nombre de spermatozoïdes est introduit (plus de 100 millions). Ceci s'explique dans le premier cas par un manque, et dans le second par un quantité excessive enzymes nécessaires à la pénétration des spermatozoïdes dans l'ovule.