leerdoelen
Wat is bevruchting?
Bevruchting is het proces waarbij mannelijke en vrouwelijke gameten met elkaar worden versmolten, waardoor de ontwikkeling van een nieuw organisme wordt geïnitieerd.
De mannelijke gameet of 'sperma' en de vrouwelijke gameet 'ei' of 'ovum' zijn gespecialiseerde geslachtscellen, die samensmelten om de vorming van een zygote te beginnen tijdens een proces dat seksuele voortplanting wordt genoemd.
Het bevruchtingsproces bij dieren kan zowel inwendig als uitwendig plaatsvinden, een verschil dat grotendeels bepaald wordt door de wijze van geboorte. Mensen geven een voorbeeld van interne bevruchting, terwijl de voortplanting van zeepaardjes een voorbeeld is van externe bevruchting.
Externe bemesting
Uitwendige bemesting vindt meestal plaats in aquatische omgevingen waar zowel eieren als sperma in het water worden vrijgegeven. Nadat het sperma het ei heeft bereikt, vindt bevruchting plaats.
De meeste uitwendige bevruchting vindt plaats tijdens het paaiproces, waarbij een of meerdere vrouwtjes hun eieren vrijgeven en het mannetje (s) tegelijkertijd sperma in hetzelfde gebied afgeven. Het vrijkomen van het voortplantingsmateriaal kan worden veroorzaakt door de watertemperatuur of de lengte van het daglicht. Bijna alle vissen paaien, evenals schaaldieren (zoals krabben en garnalen), weekdieren (zoals oesters), inktvissen en stekelhuidigen (zoals zee-egels en zeekomkommers).
Paren van vissen die geen uitgezonden spawners zijn, kunnen baltsgedrag vertonen . Hierdoor kan het vrouwtje een bepaald mannetje selecteren. De trigger voor het vrijkomen van eieren en sperma (paaien) zorgt ervoor dat het ei en het sperma in een klein gebied worden geplaatst, waardoor de mogelijkheid van bevruchting wordt vergroot.
Externe bemesting in een aquatisch milieu beschermt de eieren tegen uitdroging. Het paaien van uitzendingen kan resulteren in een grotere vermenging van de genen binnen een groep, wat leidt tot een grotere genetische diversiteit en een grotere overlevingskans van soorten in een vijandige omgeving. Voor sessiele in het water levende organismen zoals sponzen, is broadcast paaien het enige mechanisme voor bevruchting en kolonisatie van nieuwe omgevingen. De aanwezigheid van de bevruchte eieren en de zich ontwikkelende jongen in het water biedt mogelijkheden voor predatie met verlies van nakomelingen tot gevolg. Daarom moeten miljoenen eieren door individuen worden geproduceerd en de nakomelingen die via deze methode worden geproduceerd, moeten snel rijpen. Het overlevingspercentage van eieren die worden geproduceerd door middel van uitzendingen, is laag.
Interne bevruchting
Interne bemesting komt het meest voor bij landdieren, hoewel sommige waterdieren deze methode ook gebruiken. Er zijn drie manieren waarop nakomelingen worden geproduceerd na interne bevruchting.
Interne bevruchting heeft als voordeel dat de bevruchte eicel wordt beschermd tegen uitdroging op het land. Het embryo is geïsoleerd in het vrouwtje, wat predatie op de jongen beperkt. Interne bevruchting verbetert de bevruchting van eieren door een specifiek mannetje. Met deze methode worden minder nakomelingen geproduceerd, maar hun overlevingspercentage is hoger dan bij uitwendige bevruchting.
| Externe bemesting | Interne bevruchting |
| De fusie van mannelijke gameet (sperma) en vrouwelijke gameet (eicel) vindt plaats buiten het lichaam | De fusie van gameten vindt plaats in het lichaam |
| Beide individuen ontladen hun gameten buiten het lichaam | Alleen de man loost sperma in de vrouwelijke geslachtsorganen |
| Ontwikkeling vindt plaats buiten het lichaam | Ontwikkeling vindt plaats in het lichaam |
| De overlevingskansen van het nageslacht zijn kleiner. Daarom worden er een groot aantal eieren geproduceerd | De overlevingskansen van het nageslacht zijn groter. Daarom wordt een klein aantal eieren geproduceerd |
| Bijvoorbeeld kikker, vis | Bijvoorbeeld mensen, vogels, koeien, hen |
Bemesting in planten vindt plaats na bestuiving en kieming. Bestuiving vindt plaats door de overdracht van stuifmeel - de mannelijke microgameten van zaadplanten die het sperma produceren - van de ene plant naar het stigma (het vrouwelijke voortplantingsorgaan) van een andere. De stuifmeelkorrel neemt water op en kieming vindt plaats.
De ontkiemde stuifmeelkorrel ontspruit een stuifmeelbuis, die groeit en de zaadknop (de eistructuur van de plant) binnendringt via een porie die een micropyle wordt genoemd. Het sperma wordt vervolgens via de stuifmeelbuis vanuit het stuifmeel overgebracht.
In bloeiende planten vindt een secundaire bemestingsgebeurtenis plaats. Van elke stuifmeelkorrel worden twee spermacellen overgebracht, waarvan er één de eicel bevrucht om een diploïde zygote te vormen. De kern van de tweede zaadcel versmelt met twee haploïde kernen die zich in een tweede vrouwelijke gameet bevinden, de centrale cel. Deze tweede bevruchting vormt een triploïde cel, die vervolgens opzwelt en een vruchtlichaam ontwikkelt.
Het proces van bevruchting, waarbij sprake is van kruisbestuiving tussen gameten van twee verschillende individuen, mannelijk en vrouwelijk, wordt allogamie genoemd. Autogamie, ook bekend als zelfbevruchting, treedt op wanneer twee gameten van één persoon samensmelten; dit komt voor bij hermafrodieten, zoals platwormen en bepaalde planten.
Plantenbemesting
De fusie van twee ongelijke seksuele reproductieve eenheden (gameten) wordt bevruchting genoemd. Dit proces werd ontdekt door Strasburger (1884).
1. KIEMING
Kieming van stuifmeelkorrels op stigma en groei van stuifmeelbuis: Stuifmeelkorrels bereiken het receptieve stigma van het vruchtblad door bestuiving. Stuifmeelkorrels nemen, nadat ze aan het stigma zijn gehecht, water op en zwellen op. Na wederzijdse erkenning en acceptatie van stuifmeelkorrels, ontkiemt de stuifmeelkorrel (in vivo) om een stuifmeelbuis te produceren die uitgroeit tot stigma naar de eierstokholte.
GB Amici (1824) ontdekte de pollenbuis in Portulaca oleracea. Over het algemeen wordt slechts één stuifmeelbuis geproduceerd door een stuifmeelkorrel (monosiphonous). Maar sommige planten, zoals leden van Cucurbitaceae, produceren veel stuifmeelbuizen ( polysiphonous ). De pollenbuis bevat een vegetatieve kern of buiskern en twee mannelijke gameten. Later degenereert de vegetatieve cel. De pollenbuis bereikt nu de zaadknop na het passeren van de stijl.
2. INVOER VAN STUIFMEELBUIS IN OVULE
Na het bereiken van de eierstok komt de pollenbuis de eicel binnen. Pollenbuis kan de zaadknop binnendringen via een van de volgende routes:
a. Porogamie - Wanneer de pollenbuis de zaadknop binnenkomt via micropyle, wordt dit porogamie genoemd. Het is het meest voorkomende type, bijv. Lily
b. Chalazogamie - Het binnendringen van de pollenbuis in de zaadknop vanuit het chalazal-gebied staat bekend als chalazogamie. Chalazogamie komt minder vaak voor, bijv. Casuarina, Juglans, Betula, etc.
c. Mesogamie - De stuifmeelbuis komt de zaadknop binnen via het middelste deel, dat wil zeggen via het omhulsel (bijv . Cucurbita, Populus ) of via de kabelbaan (bijv. Pistacia ).
3. INVOER VAN STUIFMEELBUIS IN EMBRYO SAC
De pollenbuis komt de embryozak alleen binnen vanaf het micropylaire uiteinde, ongeacht de wijze van binnenkomst in de zaadknop. De pollenbuis passeert ofwel tussen een synergide en de eicellen of gaat in een van de synergiden via het draadvormige apparaat. De synergiden sturen de groei van de pollenbuis door enkele chemische stoffen af te scheiden ( chemotrope secretie ). De punt van de pollenbuis komt in één synergide terecht. Het doorgedrongen synergide begint te degenereren. Na penetratie wordt de punt van de pollenbuis groter en scheurt, waardoor het grootste deel van de inhoud vrijkomt, inclusief de twee mannelijke gameten en de vegetatieve kern in de synergide.
4. DUBBELE BEMESTING
De kernen van beide mannelijke gameten komen vrij in de embryozak. Een mannelijke gameet versmelt met het ei om de diploïde zygote te vormen. Het proces wordt syngamie of generatieve bevruchting genoemd.
De diploïde zygote ontwikkelt zich uiteindelijk tot een embryo. De andere mannelijke gameet versmelt met de twee polaire kernen (of secundaire kern) om de triploïde primaire endospermkern te vormen. Het proces wordt drievoudige fusie of vegetatieve bevruchting genoemd. Deze twee handelingen van bevruchting vormen het proces van dubbele bevruchting. Dubbele bevruchting komt alleen voor bij angiospermen.
Bevruchtingsproces bij dieren
Bevruchting is het proces waarbij een enkel haploïde sperma versmelt met een enkel haploïde ei om een zygote te vormen. De zaad- en eicellen hebben elk specifieke eigenschappen die dit proces mogelijk maken.
Het ei is de grootste cel die bij de meeste diersoorten wordt geproduceerd. Een menselijke eicel is ongeveer 16 keer groter dan een menselijke zaadcel. De eieren van verschillende soorten bevatten verschillende hoeveelheden dooier , voedingsstoffen om de groei van het zich ontwikkelende embryo te ondersteunen. Het ei is omgeven door een geleilaag , samengesteld uit glycoproteïnen (eiwitten waaraan suikers vastzitten), die soortspecifieke chemoattractanten (chemische attractoren) vrijgeeft die sperma naar het ei leiden. Bij zoogdieren wordt deze laag de zona pellucida genoemd. Bij placentale zoogdieren omringt een laag folliculaire cellen de zona pellucida. De zona pellucida/geleilaag wordt van het ei gescheiden door een membraan dat de vitelline-envelop wordt genoemd en dat zich buiten het plasmamembraan van de cel bevindt. Net onder het plasmamembraan van het ei bevinden zich corticale korrels, blaasjes die enzymen bevatten die de eiwitten afbreken die de vitelline-envelop rond het plasmamembraan houden wanneer de bevruchting plaatsvindt.
Het sperma is een van de kleinste cellen die bij de meeste diersoorten wordt geproduceerd. Het sperma bestaat uit een kop met dicht opeengepakt DNA, een flagellaire staart om te zwemmen en veel mitochondriën om kracht te leveren voor de beweging van het sperma. Het plasmamembraan van het sperma bevat eiwitten die bindine worden genoemd, dit zijn soortspecifieke eiwitten die receptoren op het eiplasmamembraan herkennen en eraan binden. Naast de kern bevat de spermakop ook een organel, het acrosoom genaamd, dat spijsverteringsenzymen bevat die de geleilaag / zona pellucida zullen afbreken zodat het sperma het plasmamembraan van de eicel kan bereiken.
Om ervoor te zorgen dat het nageslacht slechts één volledige diploïde set chromosomen heeft, kan slechts één spermacel fuseren met één ei. Fusie van meer dan één sperma met een eicel of polyspermie is genetisch onverenigbaar met het leven en resulteert in de dood van de zygote. Er zijn twee mechanismen die polyspermie voorkomen: de "snelle blokkering" naar polyspermie en de "langzame blokkering" polyspermie.
Het bovenstaande en de andere stappen van bemesting worden hieronder besproken:
