Back to the topics list

pagpapabunga

Mga Layunin sa pag-aaral

• Ano ang pagpapabunga?
• Panlabas at panloob na pagpapabunga sa mga hayop
• Apat na uri ng pagpapabunga sa mga halaman
• Proseso ng pagpapabunga sa mga hayop at halaman

Ano ang pagpapabunga?

Ang fertilization ay ang proseso kung saan ang mga male at female gametes ay pinagsama, na nagpapasimula ng pagbuo ng isang bagong organismo.

Ang male gamete o 'sperm' at ang female gamete na 'egg' o 'ovum' ay mga specialized sex cell, na nagsasama-sama upang simulan ang pagbuo ng isang zygote sa panahon ng prosesong tinatawag na sexual reproduction.

Mga uri ng pagpapabunga

Pagpapabunga sa mga hayop

Ang proseso ng pagpapabunga sa mga hayop ay maaaring mangyari sa loob o panlabas, isang pagkakaiba na higit na tinutukoy ng paraan ng kapanganakan. Ang mga tao ay nagbibigay ng halimbawa ng panloob na pagpapabunga samantalang ang pagpaparami ng seahorse ay isang halimbawa ng panlabas na pagpapabunga.

Panlabas na pagpapabunga

Karaniwang nangyayari ang panlabas na pagpapabunga sa mga kapaligirang nabubuhay sa tubig kung saan ang parehong mga itlog at tamud ay inilabas sa tubig. Matapos maabot ng tamud ang itlog, nagaganap ang pagpapabunga.

Karamihan sa panlabas na pagpapabunga ay nangyayari sa panahon ng proseso ng pangingitlog kung saan ang isa o ilang mga babae ay naglalabas ng kanilang mga itlog at ang mga lalaki ay naglalabas ng semilya sa parehong lugar, sa parehong oras. Ang paglabas ng reproductive material ay maaaring ma-trigger ng temperatura ng tubig o sa haba ng liwanag ng araw. Halos lahat ng isda ay nangingitlog, tulad ng mga crustacean (tulad ng mga alimango at hipon), mga mollusk (tulad ng mga talaba), pusit, at mga echinoderms (tulad ng mga sea urchin at sea cucumber).

Ang mga pares ng isda na hindi broadcast spawners ay maaaring magpakita ng pag-uugali ng panliligaw . Pinapayagan nito ang babae na pumili ng isang partikular na lalaki. Ang trigger para sa paglabas ng itlog at tamud (pangingitlog) ay nagiging sanhi ng paglalagay ng itlog at tamud sa isang maliit na lugar, na nagpapataas ng posibilidad ng pagpapabunga.

Ang panlabas na pagpapabunga sa isang aquatic na kapaligiran ay nagpoprotekta sa mga itlog mula sa pagkatuyo. Ang broad spawning ay maaaring magresulta sa mas malaking halo ng mga gene sa loob ng isang grupo, na humahantong sa mas mataas na pagkakaiba-iba ng genetic at isang mas malaking pagkakataon na mabuhay ang mga species sa isang masamang kapaligiran. Para sa mga sessile aquatic organism tulad ng mga espongha, ang broadcast spawning ay ang tanging mekanismo para sa pagpapabunga at kolonisasyon ng mga bagong kapaligiran. Ang pagkakaroon ng mga fertilized na itlog at pagbuo ng mga bata sa tubig ay nagbibigay ng mga pagkakataon para sa predation na nagreresulta sa pagkawala ng mga supling. Samakatuwid, milyon-milyong mga itlog ang dapat gawin ng mga indibidwal, at ang mga supling na ginawa sa pamamagitan ng pamamaraang ito ay dapat na mabilis na mature. Ang survival rate ng mga itlog na ginawa sa pamamagitan ng broadcast spawning ay mababa.

Panloob na Pagpapataba

Ang panloob na pagpapabunga ay madalas na nangyayari sa mga hayop na nakabase sa lupa, bagaman ang ilang mga hayop sa tubig ay gumagamit din ng pamamaraang ito. Mayroong tatlong mga paraan na ang mga supling ay ginawa kasunod ng panloob na pagpapabunga.

• Sa oviparity, ang mga fertilized na itlog ay inilalagay sa labas ng katawan ng babae at bubuo doon, tumatanggap ng sustansya mula sa yolk na bahagi ng itlog. Ito ay nangyayari sa karamihan ng mga bony fish, maraming reptilya, ilang cartilaginous na isda, karamihan sa mga amphibian, dalawang mammal, at lahat ng ibon. Ang mga reptilya at insekto ay gumagawa ng mga balat na itlog, habang ang mga ibon at pagong ay gumagawa ng mga itlog na may mataas na konsentrasyon ng calcium carbonate sa shell, na nagpapatigas sa kanila. Ang mga itlog ng manok ay isang halimbawa ng pangalawang uri na ito.

• Sa ovoviparity, ang mga fertilized na itlog ay pinananatili sa babae, ngunit ang embryo ay nakakakuha ng pagkain nito mula sa pula ng itlog at ang mga bata ay ganap na nabuo kapag sila ay napisa. Ito ay nangyayari sa ilang bony fish (tulad ng guppy Lebistes reticulatus ), ilang pating, ilang butiki, ilang ahas (tulad ng garter snake Thamnophis sirtalis ), ilang viper, at ilang invertebrate na hayop (tulad ng Madagascar hissing cockroach Gromphadorhina portentosa ).

• Sa viviparity ang mga bata ay nabubuo sa loob ng babae, tumatanggap ng pagkain mula sa dugo ng ina sa pamamagitan ng isang inunan. Ang mga supling ay bubuo sa babae at ipinanganak na buhay. Ito ay nangyayari sa karamihan ng mga mammal, ilang cartilaginous na isda, at ilang reptile.

Ang panloob na pagpapabunga ay may kalamangan sa pagprotekta sa fertilized na itlog mula sa dehydration sa lupa. Ang embryo ay nakahiwalay sa loob ng babae, na naglilimita sa predation sa mga bata. Ang panloob na pagpapabunga ay nagpapahusay sa pagpapabunga ng mga itlog ng isang partikular na lalaki. Mas kaunting mga supling ang nagagawa sa pamamagitan ng pamamaraang ito, ngunit ang kanilang survival rate ay mas mataas kaysa sa panlabas na pagpapabunga.

Pagpapabunga sa mga halaman

Ang pagpapabunga sa mga halaman ay nangyayari pagkatapos ng polinasyon at pagtubo. Ang polinasyon ay nangyayari sa pamamagitan ng paglipat ng pollen - na kung saan ay ang male microgametes ng mga buto ng halaman, na gumagawa ng sperm - mula sa isang halaman patungo sa stigma (ang babaeng reproductive organ) ng isa pa. Ang butil ng pollen ay kumukuha ng tubig at nangyayari ang pagtubo.

Ang tumubo na butil ng pollen ay sumibol ng pollen tube, na lumalaki at tumagos sa ovule (ang istraktura ng itlog ng halaman) sa pamamagitan ng isang butas na tinatawag na micropyle. Ang tamud ay pagkatapos ay inilipat sa pamamagitan ng pollen tube mula sa pollen.

Sa mga namumulaklak na halaman, ang pangalawang kaganapan sa pagpapabunga ay nagaganap. Dalawang tamud ang inililipat mula sa bawat butil ng pollen, na ang isa ay nagpapataba sa egg cell upang bumuo ng isang diploid zygote. Ang nucleus ng pangalawang sperm cell ay nagsasama sa dalawang haploid nuclei na nasa loob ng pangalawang babaeng gamete na tinatawag na central cell. Ang pangalawang pagpapabunga na ito ay bumubuo ng isang triploid na selula, na kasunod na namamaga at nagkakaroon ng isang namumungang katawan.

Pagpapabunga sa sarili

Ang proseso ng pagpapabunga, na kinabibilangan ng cross-fertilization sa pagitan ng mga gametes mula sa dalawang magkaibang indibidwal, lalaki at babae, ay tinatawag na allogamy. Ang autogamy, na kilala rin bilang self-fertilization, ay nangyayari kapag ang dalawang gametes mula sa isang indibidwal na fuse; ito ay nangyayari sa mga hermaphrodites, tulad ng mga flatworm at ilang partikular na halaman.

Proseso ng Pagpapabunga

Pagpapataba ng Halaman

Ang pagsasanib ng dalawang magkaibang sexual reproductive unit (gametes) ay tinatawag na fertilization. Ang prosesong ito ay natuklasan ni Strasburger (1884).

1. PAGSIBO

Pagsibol ng butil ng pollen sa stigma at paglaki ng pollen tube: Ang mga butil ng pollen ay umaabot sa receptive stigma ng carpel sa pamamagitan ng pagkilos ng polinasyon. Ang mga butil ng pollen, pagkatapos madikit sa mantsa, ay sumisipsip ng tubig at bumukol. Kasunod ng magkaparehong pagkilala at pagtanggap ng mga butil ng pollen, ang butil ng pollen ay tumutubo (sa vivo) upang makabuo ng isang tubo ng pollen na lumalaki sa stigma patungo sa ovarian cavity.

Natuklasan ni GB Amici (1824) ang pollen tube sa Portulaca oleracea. Sa pangkalahatan, isang pollen tube lamang ang ginagawa ng isang butil ng pollen (monosiphonous). Ngunit ang ilang mga halaman tulad ng mga miyembro ng Cucurbitaceae ay gumagawa ng maraming pollen tubes ( polysiphonous ). Ang pollen tube ay naglalaman ng isang vegetative nucleus o tube nucleus at dalawang male gametes. Nang maglaon, ang vegetative cell ay bumagsak. Ang pollen tube ay umaabot na ngayon sa ovule pagkatapos dumaan sa istilo.

2. PAGPASOK NG POLLEN TUBE SA OVULE

Matapos maabot ang obaryo, ang pollen tube ay pumapasok sa ovule. Ang pollen tube ay maaaring pumasok sa ovule sa pamamagitan ng alinman sa mga sumusunod na ruta:

a. Porogamy - Kapag ang pollen tube ay pumasok sa ovule sa pamamagitan ng micropyle, ito ay tinatawag na porogamy . Ito ang pinakakaraniwang uri, hal. Lily

b. Chalazogamy - Ang pagpasok ng pollen tube sa ovule mula sa chalazal region ay kilala bilang chalazogamy. Ang Chalazogamy ay hindi gaanong karaniwan, hal. Casuarina, Juglans, Betula, atbp.

c. Mesogamy - Ang pollen tube ay pumapasok sa ovule sa pamamagitan ng gitnang bahagi nito ie, sa pamamagitan ng integument (hal. Cucurbita, Populus ) o sa pamamagitan ng funicle (hal. Pistacia ).

3. PAGPASOK NG POLLEN TUBE SA EMBRYO SAC

Ang pollen tube ay pumapasok sa embryo sac mula lamang sa micropylar end anuman ang paraan ng pagpasok nito sa ovule. Ang pollen tube ay maaaring pumasa sa pagitan ng synergid at ng mga egg cell o pumapasok sa isa sa mga synergid sa pamamagitan ng filiform apparatus. Ang mga synergid ay nagdidirekta sa paglaki ng pollen tube sa pamamagitan ng pagtatago ng ilang mga kemikal na sangkap ( chemotropic secretion ). Ang dulo ng pollen tube ay pumapasok sa isang synergid. Ang natagos na synergid ay nagsisimulang lumala. Pagkatapos ng pagtagos, ang dulo ng pollen tube ay lumalaki at pumuputok na naglalabas ng karamihan sa mga nilalaman nito kabilang ang dalawang male gametes at ang vegetative nucleus sa synergid.

4. DOBLE FERTILIZATION

Ang nuclei ng parehong male gametes ay inilabas sa embryo sac. Ang isang male gamete ay nagsasama sa itlog upang mabuo ang diploid zygote. Ang proseso ay tinatawag na syngamy o generative fertilization.

Ang diploid zygote sa wakas ay bubuo sa isang embryo. Ang iba pang male gamete ay nagsasama sa dalawang polar nuclei (o pangalawang nucleus) upang bumuo ng triploid na pangunahing endosperm nucleus. Ang proseso ay tinatawag na triple fusion o vegetative fertilization. Ang dalawang gawaing ito ng pagpapabunga ay bumubuo sa proseso ng dobleng pagpapabunga. Ang double fertilization ay nangyayari lamang sa mga angiosperms.

Proseso ng Pagpapabunga sa mga Hayop

Ang fertilization ay ang proseso kung saan ang isang haploid sperm ay nagsasama sa isang haploid egg upang bumuo ng isang zygote. Ang sperm at egg cells ay nagtataglay ng mga partikular na katangian na ginagawang posible ang prosesong ito.

Ang itlog ay ang pinakamalaking cell na ginawa sa karamihan ng mga species ng hayop. Ang egg cell ng tao ay humigit-kumulang 16 na beses na mas malaki kaysa sa sperm cell ng tao. Ang mga itlog ng iba't ibang species ay naglalaman ng iba't ibang dami ng pula ng itlog , mga sustansya upang suportahan ang paglaki ng pagbuo ng embryo. Ang itlog ay napapalibutan ng isang jelly layer , na binubuo ng mga glycoprotein (mga protina na may mga sugars na dumikit sa kanila), na naglalabas ng mga chemoattractant na partikular sa species (chemical attractor) na gumagabay sa sperm patungo sa itlog. Sa mga mammal, ang layer na ito ay tinatawag na zona pellucida . Sa mga placental mammal, isang layer ng follicular cells ang pumapalibot sa zona pellucida. Ang zona pellucida/jelly layer ay pinaghihiwalay mula sa itlog ng isang lamad na tinatawag na vitelline envelope , na nasa labas ng plasma membrane ng cell. Sa ilalim lamang ng plasma membrane ng itlog ay mga cortical granules, mga vesicle na naglalaman ng mga enzyme na magpapababa sa mga protina na humahawak sa vitelline envelope sa paligid ng plasma membrane kapag nangyari ang fertilization.

Ang tamud ay isa sa pinakamaliit na selula na ginawa sa karamihan ng mga species ng hayop. Ang tamud ay binubuo ng isang ulo na naglalaman ng mahigpit na nakaimpake na DNA, isang flagellar na buntot para sa paglangoy, at maraming mitochondria upang magbigay ng kapangyarihan para sa paggalaw ng tamud. Ang plasma membrane ng sperm ay naglalaman ng mga protina na tinatawag na bindin, na mga protina na partikular sa species na kumikilala at nagbubuklod sa mga receptor sa egg plasma membrane. Bilang karagdagan sa nucleus, ang sperm head ay naglalaman din ng organelle na tinatawag na acrosome, na naglalaman ng mga digestive enzymes na magpapababa sa jelly layer/zona pellucida upang payagan ang sperm na maabot ang egg plasma membrane.

Upang matiyak na ang supling ay mayroon lamang isang kumpletong diploid na hanay ng mga chromosome, isang tamud lamang ang maaaring magsama sa isang itlog. Ang pagsasanib ng higit sa isang tamud na may isang itlog o polyspermy ay genetically incompatible sa buhay at nagreresulta sa pagkamatay ng zygote. Mayroong dalawang mekanismo na pumipigil sa polyspermy: ang "mabilis na bloke" sa polyspermy at ang "mabagal na bloke" na polyspermy.

Ang nasa itaas at ang iba pang mga hakbang ng pagpapabunga ay tinalakay sa ibaba:

• Ang tamud ay naaakit at nakakadikit sa jelly layer/zona pellucida.
• Ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga receptor sa sperm cell at glycoproteins sa egg cell ay nagpapasimula ng acrosome reaction. Ang mga digestive enzymes ay inilabas mula sa acrosome, at sinisira nila ang jelly layer/zona pellucida kaya lumilikha ng isang daanan para sa sperm na lumapit sa itlog.
• Ang tamud ay umabot sa egg plasma membrane at ang sperm at egg plasma membrane ay nagsasama. Ang pakikipag-ugnayan na ito ay pinamagitan ng mga protina ng sperm bindin, na nagbubuklod sa mga nagbubuklod na protina ng receptor sa lamad ng plasma ng itlog. Ang pakikipag-ugnayan na ito ay partikular sa species, na may bahagyang magkakaibang mga bersyon ng bindin protein at ang bindin receptor protein sa bawat iba't ibang species.
• Ang pagsasanib ng sperm at egg membrane ay nagpapasimula ng electrical depolarization ng buong egg plasma membrane, pansamantala (sa loob ng 10-20 segundo) na pumipigil sa anumang iba pang sperm na sumanib sa egg plasma membrane. Ang depolarization ng lamad na ito, na pinapamagitan ng isang pag-agos ng mga sodium ions, ay ang mabilis na bloke sa polyspermy.
• Ang depolarization ng lamad ay nagpapasimula ng isang cross wave ng calcium na inilabas sa plasma membrane.
• Pinasimulan ng calcium wave ang cortical reaction sa itlog: ang cortical granules ay nagsasama sa egg plasma membrane, naglalabas ng digestive enzymes na nagpapababa sa mga protina ng receptor ng bindin na nagsisilbing sperm docking site, at ang mga protina na humahawak sa vitelline layer laban sa plasma membrane.
• Ang cortical reaction ay nagreresulta sa pag-aalis ng vitelline layer palayo sa egg plasma membrane, upang lumikha ng fertilization envelope. Ang fertilization envelope ay isang hadlang na pumipigil sa karagdagang tamud na maabot ang itlog, at ang mabagal na bloke sa polyspermy.
• Ang mga kaganapan ay nagtatapos sa pag-activate ng itlog, na nagiging sanhi ng pagkilala ng itlog na naganap ang pagpapabunga at nagresulta sa pagsisimula ng pag-unlad.