Lärandemål
Vad är befruktning?
Befruktning är den process genom vilken manliga och kvinnliga gameter smälts samman, vilket initierar utvecklingen av en ny organism.
Den manliga gameten eller "spermien" och den kvinnliga gameten "ägget" eller "ägget" är specialiserade könsceller, som smälter samman för att påbörja bildandet av en zygot under en process som kallas sexuell reproduktion.
Befruktningsprocessen hos djur kan ske antingen internt eller externt, en skillnad som till stor del bestäms av födelsemetoden. Människor ger ett exempel på inre befruktning medan sjöhästars reproduktion är ett exempel på extern befruktning.
Extern befruktning
Extern befruktning sker vanligtvis i vattenmiljöer där både ägg och spermier släpps ut i vattnet. Efter att spermierna når ägget sker befruktning.
De flesta externa befruktningar sker under lekprocessen där en eller flera honor släpper ut sina ägg och hanen/hanarna släpper spermier i samma område, samtidigt. Frigörandet av odlingsmaterialet kan utlösas av vattentemperaturen eller dagsljusets längd. Nästan all fisk leker, liksom kräftdjur (som krabbor och räkor), blötdjur (som ostron), bläckfisk och tagghudingar (som sjöborrar och sjögurkor).
Fiskpar som inte är broadcast spawners kan uppvisa uppvaktningsbeteende . Detta gör att honan kan välja en viss hane. Utlösaren för frisättning av ägg och spermier (lek) gör att ägget och spermierna placeras på ett litet område, vilket ökar möjligheten till befruktning.
Extern befruktning i vattenmiljö skyddar äggen från att torka ut. Broadcast-lek kan resultera i en större blandning av generna inom en grupp, vilket leder till högre genetisk mångfald och en större chans för arternas överlevnad i en fientlig miljö. För fastsittande vattenlevande organismer som svampar är spridningslek den enda mekanismen för befruktning och kolonisering av nya miljöer. Närvaron av de befruktade äggen och ungar under utveckling i vattnet ger möjligheter till predation vilket leder till förlust av avkomma. Därför måste miljontals ägg produceras av individer, och avkomman som produceras med denna metod måste mogna snabbt. Överlevnadsgraden för ägg som produceras genom utsänd lek är låg.
Inre befruktning
Intern befruktning sker oftast hos landbaserade djur, även om vissa vattenlevande djur också använder denna metod. Det finns tre sätt att avkomma produceras efter inre befruktning.
Intern befruktning har fördelen att det skyddar det befruktade ägget från uttorkning på land. Embryot är isolerat inom honan, vilket begränsar predationen på ungarna. Intern befruktning förbättrar befruktningen av ägg av en specifik hane. Färre avkommor produceras genom denna metod, men deras överlevnadsgrad är högre än för extern befruktning.
| Extern befruktning | Inre befruktning |
| Sammanslagningen av manliga gameter (spermier) och kvinnliga gameter (äggceller) sker utanför kroppen | Sammanslagningen av gameter sker inuti kroppen |
| Båda individerna släpper ut sina könsceller utanför kroppen | Endast hanen släpper ut spermier i det kvinnliga könsorganet |
| Utvecklingen sker utanför kroppen | Utvecklingen sker inuti kroppen |
| Chansen att överleva avkomman är mindre. Därför produceras ett stort antal ägg | Chansen att överleva avkomman är större. Därför produceras ett litet antal ägg |
| Till exempel, groda, fisk | Till exempel människor, fåglar, ko, höna |
Befruktning i växter sker efter pollinering och groning. Pollinering sker genom överföring av pollen - som är de manliga mikrogameterna hos fröväxter, som producerar spermierna - från en växt till stigmatiseringen (det kvinnliga reproduktionsorganet) hos en annan. Pollenkornet tar upp vatten och groning sker.
Det grodda pollenkornet spirar ett pollenrör, som växer och penetrerar ägglosset (växtens äggstruktur) genom en por som kallas mikropyle. Spermierna överförs sedan genom pollenröret från pollen.
Hos blommande växter sker en sekundär befruktningshändelse. Två spermier överförs från varje pollenkorn, varav en befruktar äggcellen för att bilda en diploid zygot. Kärnan i den andra spermiecellen smälter samman med två haploida kärnor som finns i en andra kvinnlig gamet som kallas centralcellen. Denna andra befruktning bildar en triploid cell, som sedan sväller och utvecklar en fruktkropp.
Befruktningsprocessen, som innebär korsbefruktning mellan könsceller från två olika individer, manliga och kvinnliga, kallas allogami. Autogami, även känd som självbefruktning, uppstår när två könsceller från en enskild smälter samman; detta förekommer hos hermafroditer, såsom plattmaskar och vissa växter.
Växtgödsling
Sammanslagningen av två olika sexuella reproduktiva enheter (gameter) kallas befruktning. Denna process upptäcktes av Strasburger (1884).
1. GRONING
Grorning av pollenkorn på stigma och tillväxt av pollenrör: Pollenkorn når det mottagliga stigmatiseringen av karpellen genom pollineringen. Pollenkorn absorberar vatten och sväller efter att ha fäst sig vid stigmatiseringen. Efter ömsesidigt erkännande och acceptans av pollenkorn, gror pollenkornet (in vivo) för att producera ett pollenrör som växer till stigma mot äggstockshålan.
GB Amici (1824) upptäckte pollenröret i Portulaca oleracea. I allmänhet produceras endast ett pollenrör av ett pollenkorn (monosifon). Men vissa växter som medlemmar av Cucurbitaceae producerar många pollenrör ( polysifoniska ). Pollenröret innehåller en vegetativ kärna eller rörkärna och två manliga könsceller. Senare degenererar den vegetativa cellen. Pollenröret når nu ägglosset efter att ha passerat genom stilen.
2. POLLENRÖR INFÖR I ÄGGLA
Efter att ha nått äggstocken kommer pollenröret in i äggstocken. Pollenröret kan komma in i ägglosset på någon av följande vägar:
a. Porogami - När pollenröret kommer in i ägglosset genom mikropylen kallas det porogami . Det är den vanligaste typen, t.ex. Lily
b. Chalazogamy - Inträdet av pollenröret i ägglosset från chalazalregionen är känt som chalazogamy. Chalazogami är mindre vanligt, t ex Casuarina, Juglans, Betula, etc.
c. Mesogami - Pollenröret kommer in i ägglosset genom dess mellersta del, dvs genom integument (t.ex. Cucurbita, Populus ) eller genom bergbanan (t.ex. Pistacia ).
3. INFÖRING AV POLLENRÖR I EMBRYO SÄCK
Pollenröret kommer in i embryosäcken endast från den mikropylära änden, oavsett dess inträde i ägglosset. Pollenröret passerar antingen mellan en synergid och äggcellerna eller går in i en av synergiderna genom den filiforma apparaten. Synergiderna styr tillväxten av pollenröret genom att utsöndra några kemiska ämnen ( kemotropisk sekretion) . Spetsen på pollenröret går in i en synergid. Den penetrerade synergiden börjar degenerera. Efter penetrering förstoras spetsen av pollenröret och spricker och frigör det mesta av dess innehåll inklusive de två manliga könscellerna och den vegetativa kärnan i synergiden.
4. DUBBEL GÖDNING
Kärnorna hos de båda manliga könscellerna frigörs i embryosäcken. En manlig könscell smälter samman med ägget och bildar den diploida zygoten. Processen kallas syngami eller generativ befruktning.
Den diploida zygoten utvecklas slutligen till ett embryo. Den andra manliga gameten smälter samman med de två polära kärnorna (eller sekundära kärnorna) för att bilda den triploida primära endospermkärnan. Processen kallas trippelfusion eller vegetativ befruktning. Dessa två befruktningshandlingar utgör processen för dubbel befruktning. Dubbel befruktning sker endast i angiospermer.
Befruktningsprocess hos djur
Befruktning är den process där en enda haploid spermie smälter samman med ett enda haploid ägg för att bilda en zygot. Spermierna och äggcellerna har var och en specifika egenskaper som gör denna process möjlig.
Ägget är den största cellen som produceras i de flesta djurarter. En mänsklig äggcell är ungefär 16 gånger större än en mänsklig spermiecell. Äggen av olika arter innehåller varierande mängder äggula , näringsämnen för att stödja tillväxten av det utvecklande embryot. Ägget är omgivet av ett gelélager , sammansatt av glykoproteiner (proteiner som har socker fastnat på sig), som frigör artspecifika kemoattraktanter (kemiska attraherande ämnen) som leder spermier till ägget. Hos däggdjur kallas detta lager för zona pellucida . Hos placenta däggdjur omger ett lager av follikulära celler zona pellucida. Zona pellucida/gelélagret är separerat från ägget av ett membran som kallas vitellinehöljet , som är utanför cellens plasmamembran. Strax under äggets plasmamembran finns kortikala granuler, vesiklar som innehåller enzymer som kommer att bryta ned de proteiner som håller vitellinahöljet runt plasmamembranet när befruktning sker.
Spermierna är en av de minsta cellerna som produceras i de flesta djurarter. Spermierna består av ett huvud som innehåller tätt packat DNA, en flagellär svans för simning och många mitokondrier för att ge kraft för spermierörelser. Spermiernas plasmamembran innehåller proteiner som kallas bindin, som är artspecifika proteiner som känner igen och binder till receptorer på äggets plasmamembran. Utöver kärnan innehåller spermiehuvudet även en organell som kallas akrosomen, som innehåller matsmältningsenzymer som kommer att bryta ner geléskiktet/zona pellucida för att låta spermierna nå äggets plasmamembran.
För att säkerställa att avkomman bara har en komplett diploid uppsättning kromosomer, kan bara en spermie smälta samman med ett ägg. Fusion av mer än en spermie med ett ägg eller polyspermi är genetiskt oförenlig med liv och resulterar i zygotdöd. Det finns två mekanismer som förhindrar polyspermi: det "snabba blocket" till polyspermi och det "slow blocket" polyspermin.
Ovanstående och de andra stegen för befruktning diskuteras nedan:
