أهداف التعلم
ما هو الاخصاب؟
الإخصاب هو العملية التي يتم من خلالها دمج الأمشاج الذكرية والأنثوية معًا ، والبدء في تطوير كائن حي جديد.
إن الأمشاج الذكرية أو "الحيوانات المنوية" والأمشاج الأنثوية "البويضة" أو "البويضة" هي خلايا جنسية متخصصة ، تندمج معًا لبدء تكوين الزيجوت أثناء عملية تسمى التكاثر الجنسي.
يمكن أن تحدث عملية الإخصاب في الحيوانات إما داخليًا أو خارجيًا ، وهو اختلاف يتم تحديده إلى حد كبير من خلال طريقة الولادة. يقدم البشر مثالًا على الإخصاب الداخلي في حين أن تكاثر فرس البحر هو مثال على الإخصاب الخارجي.
الإخصاب الخارجي
يحدث الإخصاب الخارجي عادة في البيئات المائية حيث يتم إطلاق كل من البويضات والحيوانات المنوية في الماء. بعد وصول الحيوانات المنوية إلى البويضة ، يتم الإخصاب.
يحدث معظم الإخصاب الخارجي أثناء عملية التبويض حيث تطلق أنثى أو عدة إناث بيوضها ويطلق الذكر (الذكور) الحيوانات المنوية في نفس المنطقة في نفس الوقت. قد يكون إطلاق المادة التناسلية ناتجًا عن درجة حرارة الماء أو طول ضوء النهار. تفرخ جميع الأسماك تقريبًا ، مثل القشريات (مثل سرطان البحر والروبيان) والرخويات (مثل المحار) والحبار وشوكيات الجلد (مثل قنافذ البحر وخيار البحر).
قد تظهر أزواج الأسماك التي لم يتم بثها من أجل التبويض سلوك مغازلة . هذا يسمح للأنثى باختيار ذكر معين. يتسبب محفز إطلاق البويضات والحيوانات المنوية (التبويض) في وضع البويضة والحيوانات المنوية في منطقة صغيرة ، مما يعزز إمكانية الإخصاب.
التسميد الخارجي في البيئة المائية يحمي البيض من الجفاف. يمكن أن يؤدي التبويض الإذاعي إلى مزيج أكبر من الجينات داخل المجموعة ، مما يؤدي إلى زيادة التنوع الجيني وفرصة أكبر لبقاء الأنواع في بيئة معادية. بالنسبة للكائنات المائية اللاطئة مثل الإسفنج ، فإن التبويض هو الآلية الوحيدة لتخصيب واستعمار بيئات جديدة. يوفر وجود البيض المخصب وصغار النشوء في الماء فرصًا للافتراس مما يؤدي إلى فقدان النسل. لذلك ، يجب أن ينتج الأفراد ملايين البيض ، ويجب أن ينضج النسل الذي يتم إنتاجه بهذه الطريقة بسرعة. معدل البقاء على قيد الحياة للبيض المنتج من خلال التبويض البث منخفض.
التسميد الداخلي
يحدث الإخصاب الداخلي غالبًا في الحيوانات البرية ، على الرغم من أن بعض الحيوانات المائية تستخدم هذه الطريقة أيضًا. هناك ثلاث طرق يتم بها إنتاج النسل بعد الإخصاب الداخلي.
يتميز الإخصاب الداخلي بميزة حماية البويضة الملقحة من الجفاف على الأرض. يتم عزل الجنين داخل الأنثى مما يحد من الافتراس على الصغار. الإخصاب الداخلي يعزز إخصاب البويضات من قبل ذكر معين. يتم إنتاج عدد أقل من النسل بهذه الطريقة ، لكن معدل بقائهم على قيد الحياة أعلى من معدل الإخصاب الخارجي.
| الإخصاب الخارجي | الإخصاب الداخلي |
| يحدث اندماج الأمشاج الذكرية (الحيوانات المنوية) والأمشاج الأنثوية (البويضة) خارج الجسم | يحدث اندماج الأمشاج داخل الجسم |
| يقوم كلا الأفراد بإفراز الأمشاج خارج الجسم | الذكر فقط هو الذي يطلق الحيوانات المنوية في الجهاز التناسلي للأنثى |
| يحدث التطور خارج الجسم | يحدث التطور داخل الجسم |
| فرص بقاء النسل أقل. لذلك ، يتم إنتاج عدد كبير من البيض | فرص بقاء النسل أكثر. لذلك ، يتم إنتاج عدد قليل من البيض |
| على سبيل المثال ، الضفدع والأسماك | على سبيل المثال ، البشر والطيور والبقر والدجاج |
يحدث الإخصاب في النباتات بعد التلقيح والإنبات. يحدث التلقيح من خلال نقل حبوب اللقاح - وهي عبارة عن جزيئات صغيرة من نباتات البذور ، تنتج الحيوانات المنوية - من نبات إلى وصمة العار (العضو التناسلي الأنثوي) في نبات آخر. تمتص حبوب اللقاح الماء ويحدث الإنبات.
تنبت حبوب اللقاح المنبتة بأنبوب لقاح ينمو ويخترق البويضة (بنية بيضة النبات) من خلال مسام يسمى micropyle. ثم يتم نقل الحيوانات المنوية عبر أنبوب حبوب اللقاح من حبوب اللقاح.
في النباتات المزهرة ، يحدث حدث إخصاب ثانوي. يتم نقل اثنين من الحيوانات المنوية من كل حبة لقاح ، واحدة منها تخصب خلية البويضة لتشكيل زيجوت ثنائي الصبغة. تندمج نواة خلية الحيوانات المنوية الثانية مع نواتين أحاديتين متضمنتين داخل مشيج أنثوي ثانٍ يسمى الخلية المركزية. يشكل هذا الإخصاب الثاني خلية ثلاثية الصبغيات ، والتي تتضخم فيما بعد وتطور جسمًا مثمرًا.
تسمى عملية الإخصاب ، التي تتضمن الإخصاب المتبادل بين الأمشاج من شخصين مختلفين ، ذكر وأنثى ، allogamy. يحدث التزاوج الذاتي ، المعروف أيضًا باسم الإخصاب الذاتي ، عند اندماج اثنين من الأمشاج من فرد واحد ؛ يحدث هذا في المخنثين ، مثل الديدان المفلطحة وبعض النباتات.
تسميد النبات
يُطلق على اندماج وحدتين تناسليتين جنسيتين مختلفتين (الأمشاج) الإخصاب. تم اكتشاف هذه العملية بواسطة Strasburger (1884).
1. إنبات
إنبات حبوب اللقاح على وصمة العار ونمو أنبوب حبوب اللقاح: تصل حبوب اللقاح إلى وصمة العار المستقبلة للكاربيل بفعل التلقيح. حبوب اللقاح ، بعد التعلق بالوصمة ، تمتص الماء وتنتفخ. بعد الاعتراف المتبادل وقبول حبوب اللقاح ، تنبت حبوب اللقاح (في الجسم الحي) لإنتاج أنبوب حبوب اللقاح الذي ينمو ليصبح وصمة عار تجاه تجويف المبيض.
اكتشف GB Amici (1824) أنبوب حبوب اللقاح في Portulaca oleracea. بشكل عام ، يتم إنتاج أنبوب حبوب لقاح واحد فقط من حبوب اللقاح (أحادية الصوت). لكن بعض النباتات مثل أعضاء Cucurbitaceae تنتج العديد من أنابيب حبوب اللقاح ( polysiphonous ). يحتوي أنبوب حبوب اللقاح على نواة نباتية أو نواة أنبوبية واثنين من الأمشاج الذكرية. في وقت لاحق ، تتدهور الخلية الخضرية. يصل أنبوب حبوب اللقاح الآن إلى البويضة بعد مروره عبر النمط.
2. دخول أنبوب حبوب اللقاح إلى OVULE
بعد الوصول إلى المبيض ، يدخل أنبوب حبوب اللقاح إلى البويضة. قد يدخل أنبوب حبوب اللقاح البويضة بأي من الطرق التالية:
أ. Porogamy - عندما يدخل أنبوب حبوب اللقاح البويضة من خلال micropyle ، يطلق عليه اسم porogamy . إنه النوع الأكثر شيوعًا ، مثل الزنبق
ب. Chalazogamy - يُعرف دخول أنبوب حبوب اللقاح إلى البويضة من منطقة chalazal باسم chalazogamy. Chalazogamy أقل شيوعًا ، مثل Casuarina و Juglans و Betula وما إلى ذلك.
ج. Mesogamy - يدخل أنبوب حبوب اللقاح البويضة من خلال الجزء الأوسط منه ، أي من خلال غلاف (مثل القرع ، الحور ) أو من خلال الحبل المعلق (مثل Pistacia ).
3. دخول أنبوب اللقاح إلى EMBRYO SAC
يدخل أنبوب حبوب اللقاح كيس الجنين فقط من الطرف الصغير بغض النظر عن طريقة دخوله إلى البويضة. يمر أنبوب حبوب اللقاح إما بين التآزر وخلايا البويضة أو يدخل في أحد التآزرات من خلال الجهاز الخيطي. تقوم التآزرات بتوجيه نمو أنبوب حبوب اللقاح عن طريق إفراز بعض المواد الكيميائية ( إفراز الموجه الكيميائي). يدخل طرف أنبوب حبوب اللقاح في تآزر واحد. يبدأ التآزر المخترق في التدهور. بعد الاختراق ، يتضخم طرف أنبوب حبوب اللقاح ويتمزق ويطلق معظم محتوياته بما في ذلك الأمشاج الذكوريان والنواة الخضرية في التآزر.
4. التسميد المزدوج
يتم إطلاق نوى كل من الأمشاج الذكرية في كيس الجنين. يندمج ذكر مشيج واحد مع البويضة لتشكيل اللاقحة ثنائية الصبغيات. تسمى هذه العملية بالتناغم أو الإخصاب التوليدي.
يتطور الزيجوت ثنائي الصبغة أخيرًا إلى جنين. يندمج المشيج الذكري الآخر مع نواتين قطبيتين (أو نواة ثانوية) لتشكيل نواة السويداء الأولية ثلاثية الصبغيات. تسمى هذه العملية بالانصهار الثلاثي أو الإخصاب الخضري. تشكل عمليتا الإخصاب عملية الإخصاب المزدوج. يحدث الإخصاب المزدوج في كاسيات البذور فقط.
عملية التسميد في الحيوانات
الإخصاب هو العملية التي يندمج فيها حيوان منوي فردي مع بويضة أحادية العدد لتشكيل زيجوت. تمتلك كل من الحيوانات المنوية وخلايا البويضات ميزات محددة تجعل هذه العملية ممكنة.
البويضة هي أكبر خلية تنتج في معظم الأنواع الحيوانية. خلية البويضة البشرية أكبر بنحو 16 مرة من خلية الحيوانات المنوية البشرية. يحتوي بيض الأنواع المختلفة على كميات متفاوتة من صفار البيض والمغذيات لدعم نمو الجنين النامي. البويضة محاطة بطبقة هلامية ، تتكون من بروتينات سكرية (بروتينات تلتصق بها سكريات) ، والتي تطلق عوامل كيميائية خاصة بالأنواع (عوامل جذب كيميائية) توجه الحيوانات المنوية إلى البويضة. في الثدييات ، تسمى هذه الطبقة المنطقة الشفافة . في الثدييات المشيمية ، تحيط طبقة من الخلايا الجرابية بالمنطقة الشفافة. يتم فصل طبقة المنطقة الشفافة / الهلام عن البويضة بواسطة غشاء يسمى الغلاف المحي ، وهو خارج غشاء البلازما للخلية. توجد حبيبات قشرية تحت الغشاء البلازمي للبويضة ، وهي عبارة عن حويصلات تحتوي على إنزيمات تعمل على تحطيم البروتينات التي تحمل الغلاف المحي حول غشاء البلازما عند حدوث الإخصاب.
الحيوانات المنوية هي واحدة من أصغر الخلايا التي تنتج في معظم الأنواع الحيوانية. يتكون الحيوان المنوي من رأس يحتوي على حمض نووي مضغوط بإحكام ، وذيل سوطي للسباحة ، والعديد من الميتوكوندريا لتوفير القوة لحركة الحيوانات المنوية. يحتوي الغشاء البلازمي للحيوان المنوي على بروتينات تسمى بندين ، وهي بروتينات خاصة بالأنواع تتعرف على المستقبلات الموجودة على غشاء بلازما البويضة وترتبط بها. بالإضافة إلى النواة ، يحتوي رأس الحيوانات المنوية أيضًا على عضية تسمى الأكروسوم ، والتي تحتوي على إنزيمات هضمية تعمل على تحلل طبقة الهلام / المنطقة الشفافة للسماح للحيوانات المنوية بالوصول إلى غشاء بلازما البيض.
للتأكد من أن النسل يحتوي فقط على مجموعة ثنائية الصبغيات كاملة من الكروموسومات ، يمكن لحيوان منوي واحد فقط أن يندمج مع بويضة واحدة. اندماج أكثر من حيوان منوي مع بويضة أو تعدد النطاف غير متوافق وراثيًا مع الحياة وينتج عنه موت الزيجوت. هناك آليتان تمنعان تعدد النطاف: "الكتلة السريعة" لتعدد النطاف و "الكتلة البطيئة" polyspermy.
تمت مناقشة ما سبق وخطوات الإخصاب الأخرى أدناه:
