Öğrenme hedefleri
Döllenme nedir?
Döllenme, erkek ve dişi gametlerin birbirine kaynaştığı ve yeni bir organizmanın gelişimini başlatan süreçtir.
Erkek gameti veya "sperm" ve dişi gameti "yumurta" veya "yumurta", cinsel üreme adı verilen bir süreç sırasında bir zigot oluşumunu başlatmak için bir araya gelen özelleşmiş eşey hücreleridir.
Hayvanlarda döllenme süreci, büyük ölçüde doğum yöntemi tarafından belirlenen bir fark olarak, dahili veya harici olarak gerçekleşebilir. İnsanlar iç döllenmeye bir örnek verirken, denizatı üremesi dış döllenmeye bir örnektir.
Dış döllenme
Dış döllenme genellikle hem yumurtaların hem de spermlerin suya salındığı su ortamlarında gerçekleşir. Sperm yumurtaya ulaştıktan sonra döllenme gerçekleşir.
Çoğu dış döllenme, bir veya birkaç dişinin yumurtalarını bıraktığı ve erkek(ler)in aynı anda aynı bölgede sperm saldığı yumurtlama sürecinde gerçekleşir. Üreme materyalinin salınması, su sıcaklığı veya gün ışığının uzunluğu ile tetiklenebilir. Kabuklular (yengeç ve karides gibi), yumuşakçalar (istiridye gibi), kalamar ve deridikenliler (deniz kestanesi ve deniz hıyarı gibi) gibi neredeyse tüm balıklar yumurtlar.
Yayılma yumurtası olmayan balık çiftleri kur yapma davranışı sergileyebilir. Bu, dişinin belirli bir erkeği seçmesine izin verir. Yumurta ve sperm salınımını tetikleyen (yumurtlama) yumurta ve spermin küçük bir alana yerleşmesine neden olarak döllenme olasılığını artırır.
Su ortamındaki dış döllenme, yumurtaların kurumasını önler. Yayın yumurtlaması, bir grup içindeki genlerin daha fazla karışımıyla sonuçlanabilir, bu da daha yüksek genetik çeşitliliğe ve düşmanca bir ortamda türlerin hayatta kalma şansının artmasına yol açar. Süngerler gibi sapsız suda yaşayan organizmalar için, yayın yumurtlama, yeni ortamların döllenmesi ve kolonizasyonu için tek mekanizmadır. Suda döllenmiş yumurtaların ve gelişmekte olan gençlerin varlığı, avlanma için fırsatlar sağlar ve bu da yavruların kaybına neden olur. Bu nedenle milyonlarca yumurtanın bireyler tarafından üretilmesi ve bu yöntemle üretilen yavruların hızla olgunlaşması gerekmektedir. Yayın yumurtlama yoluyla üretilen yumurtaların hayatta kalma oranı düşüktür.
İç Döllenme
Bazı suda yaşayan hayvanlar da bu yöntemi kullansa da, iç döllenme en çok karada yaşayan hayvanlarda görülür. İç döllenmeyi takiben yavruların üretilmesinin üç yolu vardır.
İç döllenme, döllenmiş yumurtayı karada kurumadan koruma avantajına sahiptir. Embriyo, dişi içinde izole edilmiştir, bu da gençlerde avlanmayı sınırlar. İç döllenme, yumurtaların belirli bir erkek tarafından döllenmesini artırır. Bu yöntemle daha az yavru üretilir, ancak hayatta kalma oranları dış döllenmeden daha yüksektir.
| Dış döllenme | iç döllenme |
| Erkek gamet (sperm) ve dişi gametin (ovum) füzyonu vücudun dışında gerçekleşir. | Gametlerin füzyonu vücudun içinde gerçekleşir. |
| Her iki birey de gametlerini vücut dışına boşaltır. | Sadece erkek spermleri dişi genital yoluna boşaltır. |
| Gelişim vücut dışında gerçekleşir | Gelişim vücudun içinde gerçekleşir |
| Yavruların hayatta kalma şansı daha azdır. Bu nedenle çok sayıda yumurta üretilir. | Yavruların yaşama şansı daha fazladır. Bu nedenle az sayıda yumurta üretilir. |
| Örneğin kurbağa, balık | Örneğin, insanlar, kuşlar, inek, tavuk |
Bitkilerde döllenme tozlaşma ve çimlenmeden sonra gerçekleşir. Tozlaşma, tohum bitkilerinin sperm üreten erkek mikrogametleri olan polenin bir bitkiden diğerinin stigmasına (dişi üreme organı) aktarılmasıyla gerçekleşir. Polen tanesi suyu alır ve çimlenme gerçekleşir.
Çimlenmiş polen tanesi, mikropil adı verilen bir gözenek aracılığıyla yumurtaya (bitkinin yumurta yapısı) büyüyen ve nüfuz eden bir polen tüpünü filizlendirir. Sperm daha sonra polenden polen tüpü yoluyla aktarılır.
Çiçekli bitkilerde ikincil bir döllenme olayı gerçekleşir. Her polen tanesinden iki sperm aktarılır, bunlardan biri yumurta hücresini dölleyerek diploid bir zigot oluşturur. İkinci sperm hücresinin çekirdeği, merkezi hücre adı verilen ikinci bir dişi gamette bulunan iki haploid çekirdekle birleşir. Bu ikinci döllenme, daha sonra şişen ve meyve veren bir vücut geliştiren bir triploid hücre oluşturur.
Erkek ve dişi olmak üzere iki farklı bireyin gametleri arasındaki çapraz döllenmeyi içeren döllenme sürecine allogami denir. Kendi kendine döllenme olarak da bilinen otogami, bir bireysel gametten iki gamet birleştiğinde meydana gelir; bu, yassı kurtlar ve bazı bitkiler gibi hermafroditlerde görülür.
Bitki Gübreleme
Birbirine benzemeyen iki cinsel üreme biriminin (gamet) kaynaşmasına döllenme denir. Bu süreç Strasburger (1884) tarafından keşfedildi.
1. ÇİMLENME
Polen tanesinin stigma üzerinde çimlenmesi ve polen tüpünün büyümesi: Polen taneleri, tozlaşma eylemi ile karpelin alıcı stigmasına ulaşır. Polen taneleri stigmaya tutunduktan sonra suyu emer ve şişer. Polen tanelerinin karşılıklı olarak tanınması ve kabul edilmesinin ardından, polen tanesi yumurtalık boşluğuna doğru stigmaya dönüşen bir polen tüpü üretmek için çimlenir (in vivo) .
GB Amici (1824), Portulaca oleracea'daki polen tüpünü keşfetti. Genel olarak, bir polen tanesi (monosifon) tarafından yalnızca bir polen tüpü üretilir. Ancak Cucurbitaceae üyeleri gibi bazı bitkiler çok sayıda polen tüpü ( polisifon ) üretir. Polen tüpü, bitkisel bir çekirdek veya tüp çekirdeği ve iki erkek gamet içerir. Daha sonra bitkisel hücre dejenere olur. Polen tüpü artık stilden geçtikten sonra yumurtaya ulaşır.
2. POLEN TÜPÜNÜN OVULE GİRİŞİ
Polen tüpü yumurtalığa ulaştıktan sonra yumurtaya girer. Polen tüpü yumurtaya aşağıdaki yollardan herhangi biriyle girebilir:
a. Porogami - Polen tüpünün mikropil yoluyla yumurtaya girmesine porogami denir. En yaygın türdür, örneğin Lily
b. Chalazogamy - Polen tüpünün chalazal bölgeden ovüle girişi chalazogamy olarak bilinir. Chalazogamy daha az yaygındır, örneğin Casuarina, Juglans, Betula, vb.
c. Mezogami - Polen tüpü ovüle orta kısmından, yani deriden (örn. Cucurbita, Populus ) veya fünikülerden (örn. Pistacia ) girer.
3. POLEN TÜPÜNÜN EMBRİYO KESESİ İÇİNE GİRİŞİ
Polen tüpü embriyo kesesine, ovüle giriş şekline bakılmaksızın sadece mikropil ucundan girer. Polen tüpü ya bir sinerjid ile yumurta hücreleri arasından geçer ya da filiform aparat aracılığıyla sinerjitlerden birine girer. Sinerjitler, bazı kimyasal maddeler salgılayarak ( kemotropik salgı ) polen tüpünün büyümesini yönlendirirler. Polen tüpünün ucu bir sinerjide girer. Nüfuz eden sinerjit bozulmaya başlar. Penetrasyondan sonra, polen tüpünün ucu genişler ve iki erkek gamet ve vejetatif çekirdek de dahil olmak üzere içeriğinin çoğunu sinerjide serbest bırakır.
4. ÇİFT GÜBRELEME
Her iki erkek gametin çekirdeği embriyo kesesinde salınır. Bir erkek gamet, diploid zigotu oluşturmak için yumurta ile birleşir. Sürece eş anlamlılık veya üretken döllenme denir.
Diploid zigot sonunda bir embriyoya dönüşür. Diğer erkek gamet, triploid birincil endosperm çekirdeğini oluşturmak için iki kutup çekirdeği (veya ikincil çekirdek) ile birleşir. İşleme üçlü füzyon veya vejetatif gübreleme denir. Bu iki döllenme eylemi, çift döllenme sürecini oluşturur. Çift döllenme sadece kapalı tohumlularda görülür.
Hayvanlarda Döllenme Süreci
Döllenme, tek bir haploid spermin bir zigot oluşturmak için tek bir haploid yumurta ile birleştiği süreçtir. Sperm ve yumurta hücrelerinin her biri, bu süreci mümkün kılan belirli özelliklere sahiptir.
Yumurta, çoğu hayvan türünde üretilen en büyük hücredir. Bir insan yumurta hücresi, bir insan sperm hücresinden yaklaşık 16 kat daha büyüktür. Farklı türlerin yumurtaları, gelişmekte olan embriyonun büyümesini desteklemek için değişen miktarlarda yumurta sarısı , besin maddeleri içerir. Yumurta, spermi yumurtaya yönlendiren türe özgü kemoatraktanları (kimyasal çekiciler) serbest bırakan glikoproteinlerden (üzerlerine yapışmış şekerlere sahip proteinler) oluşan bir jöle tabakası ile çevrilidir. Memelilerde bu tabakaya zona pellucida denir. Plasental memelilerde, zona pellucida'yı bir foliküler hücre tabakası çevreler. Zona pellucida/jöle tabakası, hücrenin plazma zarının dışında bulunan vitellin zarf adı verilen bir zarla yumurtadan ayrılır. Yumurtanın plazma zarının hemen altında kortikal granüller, döllenme gerçekleştiğinde plazma zarı etrafındaki vitellin zarfı tutan proteinleri parçalayacak enzimler içeren kesecikler bulunur.
Sperm, çoğu hayvan türünde üretilen en küçük hücrelerden biridir. Sperm, sıkıca paketlenmiş DNA içeren bir kafa, yüzmek için kamçılı bir kuyruk ve sperm hareketi için güç sağlayan birçok mitokondriden oluşur. Spermin plazma zarı, yumurta plazma zarı üzerindeki reseptörleri tanıyan ve bunlara bağlanan türe özgü proteinler olan bindin adı verilen proteinler içerir. Çekirdeğe ek olarak, sperm başı ayrıca akrozom adı verilen ve spermin yumurta plazma zarına ulaşmasını sağlamak için jöle tabakasını/zona pellucida'yı parçalayacak sindirim enzimlerini içeren bir organel içerir.
Yavrunun yalnızca bir tam diploid kromozom setine sahip olmasını sağlamak için, yalnızca bir sperm bir yumurta ile kaynaşabilir. Birden fazla spermin bir yumurta ile füzyonu veya polispermi genetik olarak yaşamla bağdaşmaz ve zigot ölümüyle sonuçlanır. Polispermiyi önleyen iki mekanizma vardır: polispermiye "hızlı blok" ve polispermiyi "yavaş bloke eden" polispermi.
Döllenmenin yukarıdaki ve diğer adımları aşağıda tartışılmaktadır:
