Back to the topics list

mbolea

Malengo ya Kujifunza

• Utungisho ni nini?
• Mbolea ya nje na ya ndani kwa wanyama
• Aina nne za mbolea katika mimea
• Mchakato wa mbolea katika wanyama na mimea

Utungisho ni nini?

Urutubishaji ni mchakato ambao gameti za kiume na za kike huunganishwa pamoja, na kuanzisha ukuaji wa kiumbe kipya.

Mchezo wa kiume au 'manii' na 'yai' la kike la gamete au 'ovum' ni seli maalum za ngono, ambazo huungana ili kuanza uundaji wa zaigoti wakati wa mchakato unaoitwa uzazi wa ngono.

Aina za mbolea

Mbolea katika wanyama

Mchakato wa mbolea katika wanyama unaweza kutokea ndani au nje, tofauti ambayo kwa kiasi kikubwa imedhamiriwa na njia ya kuzaliwa. Wanadamu hutoa mfano wa utungishaji wa ndani ilhali uzazi wa farasi wa baharini ni mfano wa utungisho wa nje.

Mbolea ya nje

Utungisho wa nje kwa kawaida hutokea katika mazingira ya majini ambapo mayai na manii zote mbili hutolewa ndani ya maji. Baada ya manii kufikia yai, mbolea hufanyika.

Utungisho mwingi wa nje hutokea wakati wa kuzaa ambapo jike mmoja au kadhaa hutoa mayai yao na dume hutoa mbegu katika eneo moja, kwa wakati mmoja. Kutolewa kwa nyenzo za uzazi kunaweza kuchochewa na joto la maji au urefu wa mchana. Takriban samaki wote huzaa, kama vile krastasia (kama vile kaa na uduvi), moluska (kama vile oysters), ngisi, na echinoderms (kama vile urchins wa baharini na matango ya baharini).

Jozi za samaki ambao si watayarishaji wa matangazo wanaweza kuonyesha tabia ya uchumba . Hii inaruhusu mwanamke kuchagua dume fulani. Kichocheo cha kutolewa kwa yai na manii (kutoa mbegu) husababisha yai na manii kuwekwa kwenye eneo ndogo, na kuongeza uwezekano wa kutungishwa.

Utungisho wa nje katika mazingira ya majini hulinda mayai kutokana na kukauka. Kuzaa kwa utangazaji kunaweza kusababisha mchanganyiko mkubwa wa jeni ndani ya kikundi, na kusababisha utofauti wa juu wa kijeni na nafasi kubwa ya kuishi kwa spishi katika mazingira ya uhasama. Kwa viumbe viishivyo majini kama vile sponji, kuzaa kwa matangazo ndiyo njia pekee ya kurutubisha na ukoloni wa mazingira mapya. Uwepo wa mayai yaliyorutubishwa na kukua machanga ndani ya maji hutoa fursa za uwindaji na kusababisha upotevu wa watoto. Kwa hiyo, mamilioni ya mayai lazima yatolewe na watu binafsi, na watoto wanaozalishwa kupitia njia hii wanapaswa kukomaa haraka. Kiwango cha kuishi cha mayai yanayozalishwa kwa njia ya kuzaa kwa matangazo ni cha chini.

Mbolea ya Ndani

Urutubishaji wa ndani hutokea mara nyingi kwa wanyama wa ardhini, ingawa baadhi ya wanyama wa majini pia hutumia njia hii. Kuna njia tatu ambazo watoto huzalishwa baada ya mbolea ya ndani.

• Katika oviparity, mayai ya mbolea huwekwa nje ya mwili wa kike na kuendeleza huko, kupokea lishe kutoka kwa yolk ambayo ni sehemu ya yai. Hii hutokea kwa samaki wengi wenye mifupa, wanyama watambaao wengi, samaki wa cartilaginous, amfibia wengi, mamalia wawili, na ndege wote. Reptilia na wadudu huzalisha mayai ya ngozi, wakati ndege na turtle huzalisha mayai yenye viwango vya juu vya kalsiamu carbonate katika shell, na kuifanya kuwa ngumu. Mayai ya kuku ni mfano wa aina hii ya pili.

• Katika ovoviparity, mayai ya mbolea huhifadhiwa kwa mwanamke, lakini kiinitete hupata lishe yake kutoka kwa kiini cha yai na vijana hukua kikamilifu wakati wa kuanguliwa. Hii hutokea kwa baadhi ya samaki wenye mifupa (kama vile guppy Lebistes reticulatus ), papa fulani, mijusi fulani, baadhi ya nyoka (kama vile nyoka aina ya Thamnophis sirtalis ), baadhi ya nyoka, na wanyama wengine wasio na uti wa mgongo (kama vile kombamwiko wa Madagaska wanaozomea Gromphadorhina portenosa ).

• Katika viviparity vijana hukua ndani ya mwanamke, wakipokea lishe kutoka kwa damu ya mama kupitia placenta. Uzao hukua kwa mwanamke na huzaliwa hai. Hii hutokea kwa mamalia wengi, baadhi ya samaki wa cartilaginous, na reptilia wachache.

Mbolea ya ndani ina faida ya kulinda yai la mbolea kutokana na upungufu wa maji kwenye ardhi. Kiinitete hutengwa ndani ya jike, ambayo huzuia uwindaji wa watoto. Utungisho wa ndani huongeza urutubishaji wa mayai na mwanamume maalum. Watoto wachache hutolewa kwa njia hii, lakini kiwango chao cha kuishi ni cha juu kuliko cha mbolea ya nje.

Mbolea katika mimea

Mbolea katika mimea hutokea baada ya uchavushaji na kuota. Uchavushaji hutokea kwa njia ya uhamisho wa poleni - ambayo ni microgametes ya kiume ya mimea ya mbegu, kuzalisha manii - kutoka kwa mmea mmoja hadi kwa unyanyapaa (chombo cha uzazi wa kike) cha mwingine. Nafaka ya poleni huchukua maji na kuota hutokea.

Nafaka ya chavua iliyoota huchipua mirija ya chavua, ambayo hukua na kupenya kwenye yai (muundo wa yai la mmea) kupitia tundu linaloitwa micropyle. Kisha manii huhamishwa kupitia bomba la chavua kutoka kwa chavua.

Katika mimea ya maua, tukio la mbolea ya sekondari hufanyika. Mbegu mbili huhamishwa kutoka kwa kila chembe ya chavua, moja ambayo hurutubisha kiini cha yai na kutengeneza zaigoti ya diploidi. Kiini cha chembe ya pili ya manii huungana na viini viwili vya haploidi vilivyo ndani ya gameti ya pili ya kike iitwayo seli ya kati. Mbolea hii ya pili huunda seli ya triploid, ambayo baadaye huvimba na kukuza mwili wa matunda.

Kujirutubisha

Mchakato wa utungisho, unaohusisha urutubishaji mtambuka kati ya gametes kutoka kwa watu wawili tofauti, wa kiume na wa kike, unaitwa allogamy. Autogamy, pia inajulikana kama kujitegemea mbolea, hutokea wakati gameti mbili kutoka kwa fuse moja ya mtu binafsi; hii hutokea kwa hermaphrodites, kama vile minyoo bapa na mimea fulani.

Mchakato wa Kurutubisha

Urutubishaji wa Mimea

Muunganisho wa vitengo viwili vya uzazi vya ngono tofauti (gametes) huitwa mbolea. Utaratibu huu uligunduliwa na Strasburger (1884).

1. KUOTA

Kuota kwa nafaka ya chavua juu ya unyanyapaa na ukuaji wa mirija ya chavua: Mbegu za chavua hufikia unyanyapaa unaokubalika wa kapeli kwa kitendo cha uchavushaji. Mbegu za poleni, baada ya kushikamana na unyanyapaa, hunyonya maji na kuvimba. Kufuatia utambuzi wa pande zote na kukubalika kwa chembechembe za chavua, chembechembe za chavua huota (katika vivo) na kutoa mrija wa chavua ambao hukua na kuwa unyanyapaa kuelekea patiti ya ovari.

GB Amici (1824) aligundua bomba la poleni huko Portulaca oleracea. Kwa ujumla, bomba moja tu la chavua hutolewa na chembe ya chavua (monosiphonous). Lakini baadhi ya mimea kama vile washiriki wa Cucurbitaceae hutoa mirija mingi ya chavua ( polysiphonous ). Mrija wa chavua una kiini cha mimea au kiini cha mirija na gameti mbili za kiume. Baadaye, seli ya mimea hupungua. Mrija wa chavua sasa hufika kwenye yai baada ya kupita kwa mtindo huo.

2. KUINGIA KWA TUBE YA POLENI KWENYE OVULE

Baada ya kufikia ovari, bomba la poleni huingia kwenye yai. Mrija wa chavua unaweza kuingia kwenye yai kwa kutumia mojawapo ya njia zifuatazo:

a. Porogamy - Wakati mirija ya chavua inapoingia kwenye yai kupitia mikropyle, inaitwa porogamy . Ni aina ya kawaida, kwa mfano Lily

b. Chalazogamy - Kuingia kwa mirija ya chavua kwenye yai kutoka eneo la chalazal hujulikana kama chalazogamy. Chalazogamy haipatikani sana, kwa mfano Casuarina, Juglans, Betula, nk.

c. Mesogamy - Mrija wa chavua huingia kwenye yai la yai kupitia sehemu yake ya kati yaani, kupitia mshikamano (km Cucurbita, Populus ) au kupitia funicle (km Pistacia ).

3. KUINGIA KWA MIRIJA YA CHAVUA KWENYE KIFUKO CHA KIMTOTO

Mrija wa chavua huingia kwenye mfuko wa kiinitete pekee kutoka kwenye ncha ya mikropylar bila kujali namna yake ya kuingia kwenye yai. Mrija wa chavua hupita kati ya synergid na seli za yai au huingia kwenye moja ya synergids kupitia vifaa vya filiform. Synergids huelekeza ukuaji wa bomba la poleni kwa kutoa baadhi ya dutu za kemikali ( usiri wa chemotropiki ). Ncha ya bomba la poleni huingia kwenye synergid moja. Synergid iliyopenyezwa huanza kuharibika. Baada ya kupenya, ncha ya mirija ya chavua hupanuka na kupasuka ikitoa mengi ya yaliyomo ikiwa ni pamoja na gameti mbili za kiume na kiini cha mimea kwenye synergid.

4. RUTUBISHO MARA MBILI

Viini vya gameti zote za kiume hutolewa kwenye mfuko wa kiinitete. Mchezo mmoja wa kiume wa gameti huungana na yai kutengeneza zygote ya diplodi. Utaratibu huo unaitwa syngamy au mbolea ya uzazi.

Zaigoti ya diplodi hatimaye hukua na kuwa kiinitete. Gameti nyingine ya kiume huungana na viini viwili vya ncha ya dunia (au kiini cha pili) ili kuunda kiini cha endospermu ya triploid. Mchakato huo unaitwa fusion mara tatu au mbolea ya mimea. Vitendo hivi viwili vya utungisho vinaunda mchakato wa utungisho maradufu. Mbolea mara mbili hutokea katika angiosperms tu.

Mchakato wa Kurutubisha Kwa Wanyama

Urutubishaji ni mchakato ambapo mbegu moja ya haploidi huungana na yai moja la haploidi kuunda zaigoti. Seli za manii na yai kila moja ina sifa maalum zinazowezesha mchakato huu.

Yai ndio seli kubwa zaidi inayozalishwa katika spishi nyingi za wanyama. Seli ya yai la binadamu ni takriban mara 16 zaidi ya seli ya mbegu ya binadamu. Mayai ya spishi tofauti huwa na kiasi tofauti cha yolk , virutubisho vya kusaidia ukuaji wa kiinitete kinachokua. Yai limezungukwa na safu ya jeli , inayojumuisha glycoproteins (protini ambazo zina sukari iliyokwama), ambayo hutoa chemoattractants maalum (vivutio vya kemikali) vinavyoongoza manii kwenye yai. Katika mamalia, safu hii inaitwa zona pellucida . Katika mamalia wa placenta, safu ya seli za folikoli huzunguka zona pellucida. Safu ya zona pellucida/jeli hutenganishwa na yai kwa utando unaoitwa vitelline envelope , ambao uko nje ya utando wa plasma ya seli. Chini tu ya utando wa plasma ya yai kuna chembechembe za gamba, vilengelenge vyenye vimeng'enya ambavyo vitaharibu protini zinazoshikilia bahasha ya vitelline kuzunguka utando wa plasma wakati utungisho unatokea.

Mbegu ni mojawapo ya seli ndogo zaidi zinazozalishwa katika aina nyingi za wanyama. Mbegu hiyo ina kichwa kilicho na DNA iliyofungwa vizuri, mkia wa bendera ya kuogelea, na mitochondria nyingi ili kutoa nguvu kwa ajili ya harakati ya manii. Utando wa plazima ya manii ina protini zinazoitwa bindin, ambazo ni protini za spishi mahususi ambazo hutambua na kushikamana na vipokezi kwenye membrane ya plasma ya yai. Mbali na kiini, kichwa cha manii pia kina oganelle inayoitwa acrosome, ambayo ina vimeng'enya vya usagaji chakula ambavyo vitaharibu safu ya jeli/zona pellucida ili kuruhusu manii kufikia utando wa plasma ya yai.

Ili kuhakikisha kwamba uzao una seti moja tu ya diploidi kamili ya kromosomu, mbegu moja tu inaweza kuunganisha na yai moja. Muunganisho wa zaidi ya mbegu moja na yai au polispermia haupatani na maisha na kusababisha kifo cha zygote. Kuna njia mbili zinazozuia polyspermy: "block ya haraka" kwa polyspermy na "slow block" polyspermy.

Hatua zilizo hapo juu na zingine za utungishaji zimejadiliwa hapa chini:

• Manii huvutiwa na kuwasiliana na safu ya jeli/zona pellucida.
• Mwingiliano kati ya vipokezi kwenye seli ya manii na glycoproteini kwenye seli ya yai huanzisha mmenyuko wa akrosome. Vimeng'enya vya usagaji chakula hutolewa kutoka kwa akrosomu, na huharibu safu ya jeli/zona pellucida hivyo kutengeneza njia ya manii kukaribia yai.
• Mbegu hufikia utando wa plazima ya yai na utando wa plasma ya manii na yai huungana. Mwingiliano huu unapatanishwa na protini za bindin za manii, ambazo hufunga kwa protini za kipokezi zinazofunga kwenye membrane ya plasma ya yai. Mwingiliano huu ni mahususi wa spishi, na matoleo tofauti kidogo ya protini ya bindin na protini za vipokezi vya bindin katika kila spishi tofauti.
• Muunganisho wa manii na utando wa yai huanzisha utengano wa umeme wa utando mzima wa plasma ya yai, kwa muda (kwa sekunde 10-20) kuzuia mbegu nyingine yoyote kuungana na membrane ya plasma ya yai. Uharibifu huu wa membrane, unaopatanishwa na utitiri wa ioni za sodiamu, ndio kizuizi cha haraka cha polima.
• Utengano wa utando huanzisha wimbi la kalsiamu inayotolewa kwenye utando wa plasma.
• Wimbi la kalsiamu huanzisha mmenyuko wa gamba katika yai: chembechembe za gamba huungana na utando wa plasma ya yai, ikitoa vimeng'enya vya usagaji chakula ambavyo huharibu protini za vipokezi vya bindin ambavyo hutumika kama sehemu za kusimamisha manii, na protini zinazoshikilia safu ya vitelline dhidi ya utando wa plasma.
• Mmenyuko wa gamba husababisha kuinua kutoka kwa safu ya vitelline kutoka kwa membrane ya plasma ya yai, kuunda bahasha ya utungisho. Bahasha ya utungisho ni kizuizi kinachozuia manii ya ziada kufikia yai, na ni kizuizi cha polepole cha polyspermy.
• Matukio hayo huishia katika uanzishaji wa yai, na kusababisha yai kutambua kwamba mbolea imetokea na kusababisha kuanzishwa kwa maendeleo.