Sexuelle Reproduktion: 3 Stufen des sexuellen Reproduktionszyklus

Diese Ereignisse können in drei Stufen eingeteilt werden: Vorbefruchtung, Befruchtung und Nachbefruchtungsereignisse.

1. Vorbefruchtungsereignisse:

Diese Ereignisse sexueller Fortpflanzung finden vor der Fusion (Befruchtung) von männlichen und weiblichen Gameten statt.

Bild mit freundlicher Genehmigung: obgyn.med.umich.edu/sites/obgyn.med.umich.edu/files/pregnantbelly_crop-1024x787.jpg

Diese Ereignisse sind Gametogenese und Gametentransfer.

(i) Gametogenese (Gk. gametos = Gamete, Genese = Produktion):

Der Prozess der Bildung von zwei Arten von Gameten - männlich und weiblich - wird Gametogenese genannt. Gameten sind haploide Zellen. Bei einigen Algen sind die beiden Gameten so ähnlich, dass sie als Homogameten (Isogameten; Abb. 1.29) bezeichnet werden, z. B. Cladophora, Ulothrix. Daher ist es nicht möglich, sie in männliche und weibliche Gameten zu unterscheiden.

In den meisten sexuell reproduzierenden Organismen sind die Gameten jedoch von zwei morphologisch unähnlichen Typen, daher sind sie als Heterogameten (Anisogameten) bekannt, z. B. Fucus (eine braune Alge), Menschen. In diesen Organismen wird der männliche Gamete als Antherozoid oder Sperma bezeichnet und der weibliche Gamete als Ei oder Eizelle (Abb. 1.29 v. Chr.).

Zellteilung während der Gametenbildung:

Gameten sind haploide, unabhängig davon, ob die Strukturen oder Zellen, die sie produzieren, haploide oder diploide sind. Die durch die Fusion von Gameten gebildete Struktur ist immer diploid. Es liegt an der Meiose, die im Leben aller sich sexuell reproduzierenden Organismen auftritt. Gamete produzierende Zellen, die eine Meiose durchmachen, werden Meiozyten (Gametenmutterzellen) genannt. Letztere sind diploid. Basierend auf dem Stadium, in dem die Meiose auftritt, gibt es drei Arten von Meiosen.

a) Zygotische Meiose

Meiose tritt in der Zygote auf, die haploide Organismen produziert. So fungiert die Zygote als Meiozyt. Beispiele: Chlamydomonas und Ulothrix.

(b) sporische Meiose:

Meiose tritt in Sporangien auf. Meiozyten treten in Sporangien auf und produzieren haploide Sporen. Bei der Keimung erzeugen haploide Sporen (Meiosporen) haploide Körper, sogenannte Gametophyten. Gameten werden in Gametophyten durch Mitose produziert. Beispiele: die meisten Pflanzen.

(c) Gametic Meiosis:

Die Keimzellen sind diploid und wirken als Meiozyten, die Meiose durchlaufen, um haploide Gameten zu bilden. Beispiele: die meisten Tiere. So haben Meiozyten eine diploide (2N) Chromosomenzahl und Gameten enthalten eine haploide (N) Chromosomenzahl.

Chromosomenzahlen in Meiozyten (diploid, 2N) und Gameten (haploid, N) einiger Organismen.

(ii) Gamete Transfer:

Nach der Bildung von männlichen und weiblichen Gameten müssen sie zur Befruchtung zusammengebracht werden. In den meisten Organismen ist der männliche Gamete beweglich und der weibliche Gamete ist unbeweglich. Es gibt jedoch einige Pilze und Algen, bei denen beide Gametentypen beweglich sind (Abb. 1.30).

Es wird ein Medium benötigt, durch das sich männliche Gameten bewegen. In Algen, Bryophyten und Pteriodophyten dient Wasser als Medium, durch das der Gametentransfer stattfindet. Da mehrere männliche Gameten die weiblichen Gameten nicht erreichen, werden die männlichen Gameten in großer Zahl produziert, dh mehrere tausend Mal mehr als die weiblichen Gameten.

Bei Blütenpflanzen tragen Pollen die männlichen Gameten, die in großer Zahl produziert werden. Die Pollenkörner werden durch die Bestäubung in das Stigma des weiblichen Organs (Karpfen) überführt. Die Übertragung von Pollenkörnern von der Anthere zur Stigma wird Bestäubung genannt.

Die Bestäubung erfolgt in zwei Arten: Selbstbestäubung und Kreuzbestäubung. Die Selbstbestäubung ist die Übertragung der Pollenkörner von einer Blume einer Blume auf das Stigma derselben Blume oder auf das Stigma einer anderen Blume derselben Pflanze oder genetisch ähnlicher Pflanze. Kreuzbestäubung ist die Übertragung von Pollenkörnern von einer Blume auf das Stigma einer genetisch anderen Blume einer anderen Pflanze derselben Art.

Bei unisexuellen Tieren werden männliche und weibliche Gameten bei verschiedenen Individuen gebildet, daher muss der Organismus einen speziellen Mechanismus für den Gametentransfer entwickeln. Viele Tiere haben Kopulationsorgane, um die männlichen Gameten zu übertragen. Die Übertragung von Gameten und das Zusammenkommen von Gameten ist für die Befruchtung bei der sexuellen Reproduktion unerlässlich.

2. Düngung:

Die Befruchtung ist die vollständige und dauerhafte Verschmelzung von zwei Gameten von verschiedenen Elternteilen oder von demselben Elternteil, um eine diploide Zygote zu bilden. Dieser Vorgang wird auch Syngamie genannt. Obwohl die Begriffe Syngamie und Befruchtung häufig austauschbar verwendet werden. Wenn keine Syngamie auftritt, gibt es keine Variationen bei den Nachkommen.

Wo erfolgt die Befruchtung?

Die Düngung erfolgt entweder in einem externen Medium (Wasser) oder im Körper des Organismus. Somit gibt es zwei Arten der Gametikfusion, nämlich die externe Befruchtung und die innere Befruchtung.

(i) Äußere Düngung:

Wenn die Befruchtung außerhalb des Körpers des Organismus stattfindet, wird diese Art der Gametic Fusion als externe Befruchtung oder externe Syngamie bezeichnet. Für diese Art der Befruchtung wird das externe Medium wie Wasser benötigt. Bei den meisten Wasserorganismen, wie etwa einer Mehrheit von Algen, Fischen und Amphibien, kommt es daher zu einer äußeren Befruchtung.

Organismen, die eine externe Befruchtung zeigen, produzieren eine große Anzahl von Gameten im Wasser, um die Düngungschancen zu erhöhen. Dies geschieht bei Knochenfischen und Fröschen, wo eine große Anzahl von Nachkommen produziert wird. Ein großer Nachteil dieser Art der Befruchtung ist, dass die Nachkommen nicht vor den Raubtieren geschützt werden und ihr Überleben bis zum Erwachsenenalter gefährdet ist.

(ii) innere Befruchtung:

Wenn sich ein Ei im weiblichen Körper bildet und dort mit dem männlichen Gameten verschmilzt, spricht man von innerer Befruchtung oder innerer Syngamie. Viele terrestrische Organismen, die zu Pilzen gehören, höhere Tiere wie Reptilien, Vögel und Säugetiere und die Mehrheit der Bryophyten, Pteridophyten, Gymnospermen und Angiospermen sind die Beispiele, bei denen die innere Befruchtung stattfindet.

Hier ist der männliche Gamete mobil und muss das Ei erreichen, um sich mit ihm zu verbinden. Die Anzahl der produzierten Spermien ist sehr groß, die Anzahl der produzierten Eier ist jedoch geringer. In Samenpflanzen werden jedoch die nicht beweglichen männlichen Gameten durch Pollenröhrchen zu den weiblichen Gameten befördert.

3. Ereignisse nach der Befruchtung:

Ereignisse bei der sexuellen Fortpflanzung nach der Befruchtung (Bildung von Zygote) werden Nachbefruchtungsereignisse genannt. Diese Ereignisse können unter zwei Überschriften beschrieben werden: Zygote und Embryogenese.

(i) Zygote:

Nach der Befruchtung bildet sich in allen sexuell reproduzierenden Organismen eine diploide Zygote. Bei der äußeren Befruchtung wird Zygote im äußeren Medium (normalerweise Wasser) gebildet, während bei der inneren Befruchtung Zygote im Körper des Organismus gebildet wird. Die weitere Entwicklung der Zygote hängt von der Art des Lebenszyklus des Organismus und den Umweltbedingungen ab.

(a) In vielen Pilzen und Algen bildet die Zygote eine dicke Wand und bildet Spore, die Zygospore genannt wird. Zygospore macht eine Ruhephase durch. Sie keimt während der nächsten Vegetationsperiode. Der Zygospore unterliegt einer Meiose, um haploide Individuen herzustellen. Es führt einen haploiden Lebenszyklus.

(b) Bei den meisten Tieren ruht sich Zygote nicht aus. Sie teilt sich durch Mitose, indem sie zuerst einen diploiden Embryo bildet und dann das Individuum, das auch diploid ist. Es führt einen diplomatischen Lebenszyklus.

(c) In den meisten Pflanzen bildet die Zygote zuerst einen Embryo und dann den diploiden Sporophyt. Der Sporophyt hat Sporangien, bei denen Meiose auftritt, um haploide Sporen zu bilden. Letztere produzieren haploide Gametophyten. Gameten werden in den Gametophyten produziert. Es führt einen diplohaplontischen Lebenszyklus.

(ii) Embryogenese:

Der Entwicklungsprozess des Embryos aus der Zygote wird als Embryogenese bezeichnet. Während der Embryogenese durchläuft die Zygote eine mitotische Zellteilung und Zelldifferenzierung. Die Zellteilung erhöht die Anzahl der Zellen im sich entwickelnden Embryo, während die Zelldifferenzierung dazu beiträgt, spezialisierte Gewebe und Organe zu bilden, um einen Organismus zu bilden.

(i) Aufgrund der Entwicklung der Zygote werden die Tiere in Ovipar, Vivipar und Ovovivipar eingeteilt. Die Eierstöcke wie Reptilien und Vögel legen Eier. Ihre befruchteten Eier sind mit einer harten Kalkschale bedeckt und werden an einem sicheren Ort in der Umgebung abgelegt. Nach der Inkubationszeit schlüpfen die Jungen aus. Bei lebenden Tieren wie der Mehrheit der Säugetiere einschließlich des Menschen entwickelt sich die Zygote im Körper des weiblichen Individuums zu einer jungen.

Nach einem gewissen Wachstum werden die Jungen von der weiblichen Person befreit. Aufgrund der richtigen Pflege und des richtigen Schutzes sind die Überlebenschancen junger Menschen eher bei lebenden Individuen. Bei ovoviviparen Tieren behält das Weibchen nach der Befruchtung die Eier in seinem Körper und ermöglicht die Entwicklung des Embryos im Körper, ohne den sich entwickelnden Embryo mit zusätzlicher Nahrung zu versorgen, da die Plazenta fehlt. Die weiblichen Tiere bringen jedoch die Jungen zur Welt. Beispiele für ovovivipare Tiere sind Haie und Rasselschlangen.

(ii) Bei Blütenpflanzen bildet sich die Zygote innerhalb der Eizelle der weiblichen Geschlechtsorgane. Nach der Befruchtung verblassen die Kelchblätter, Blütenblätter und Staubblätter der Blüte und fallen ab. Die Kelchblätter bleiben im Hibiskus hängen. Der Kolben bleibt jedoch an der Anlage befestigt.

Samen- und Fruchtbildung:

In Angiospermien erzeugt die Doppeldüngung zwei Strukturen - eine diploide Zygote (= Oospore) und eine triploide primäre Endospermzelle. Zygote bildet den Embryo. Die triploide primäre Endospermzelle bildet ein Nährgewebe, das Endosperm genannt wird. Endosperm versorgt den wachsenden Embryo mit Nahrung. Die befruchteten Eizellen werden reif und verwandeln sich in Samen. Die Wand des Ovars bildet die Perikarp (Fruchtwand). Der gereifte Eierstock mit Perikarp und Samen wird Frucht genannt. Das Perikarp schützt die jungen Samen. Nach der Verteilung keimen die Samen zu neuen Pflanzen.

Pflege der Chromosomennummer:

Die reproduktiven Einheiten der sexuellen Fortpflanzung sind die männlichen und weiblichen Gameten, die von Hoden bzw. Eierstöcken produziert werden. Die Gameten sind mit nur N-Chromosomen haploid. Folglich wird die Zygote, die aus der Fusion zweier solcher haploider Gameten resultiert, bei 2N-Chromosomen diploid. Der Nachwuchs, der sich aus der Zygote entwickelt, ist auch diploid.