Сегодня мы с вами разберем задание 39 ЕГЭ по биологии. А конкретно разберем половое размножение цветковых растений.

Что происходит в тычинках?

В тычинках есть соответственно пыльцевые гнезда, которые можно назвать “микроспорангии”. В них находятся микроспоры, которые делятся мейозом. Но здесь получается 4 микроспоры, и никто из них не погибает. А значит, материнская клетка микроспоры была диплоидная (2n), а микроспоры уже гаплоидные (n).

Что такое микроспоры?

Микроспоры – это незрелые пыльцевые зернышки, которые затем приступают к созреванию, а это значит, митозом превращаются в мужские гаметофиты.

Давайте нарисуем чуть подробнее женский и мужской гаметофиты у покрытосеменных.

Гаплоидная генеративная клетка делится митозом образуются


Женский гаметофит покрытосеменных представляет собой образование из восьми клеток, две из которых сливаются. То есть три митоза приводят к образованию так называемого зародышевого мешка. В этом зародышевом мешке с одного полюса располагаются три клетки: одна из них — это, безусловно, принцесса "яйцеклетка", и рядом ее подруги, которые носят название "синергиды".

Какой набор имеется у этих клеток?

Если они сформировались митозом из мегаспоры, то, безусловно, и синергиды, и яйцеклетки имеют гаплоидный набор.

С противоположного полюса зародышевого мешка находятся еще три клетки. Они носят название “антиподы”, каждая из них тоже имеет гаплоидный набор хромосом. И в центре путем слияния двух клеток формируется центральная клетка. Но т. к. обычно ядра не сливаются, центральная клетка имеет два ядра — диплоидный набор (2n). На рисунке под буквой Б изображена схема развития женского гаметофита — зародышевого мешка покрытосеменных.

С другой стороны, на рисунке под буквой А мужской гаметофит — это зрелое пыльцевое зернышко, которое состоит из двух клеточек: вегетативная и генеративная. Они покрыты двумя оболочками: экзина (наружная оболочка) и интина (внутренняя оболочка).

Что касается клеток, то так как они результат тоже митоза из микроспор, то и генеративная клетка, и вегетативная клетка имеют гаплоидные наборы хромосом.


Дальше происходит следующее: если это зрелое пыльцевое зерно переносится насекомыми или ветром на рыльца пестика, то из вегетативной клеточки начинается рост пыльцевой трубки. В нее из генеративной клетки попадают два спермия. Генеративная клетка делится митозом, и формируются два спермия (на рисунке — схема А).

Почему называются спермии?

Потому что в данном случае они не имеют жгутиков. Оплодотворение покрытосеменных с водой никак не связано, и плавать им необязательно. Спермии, как вы видите, тоже имеют гаплоидный набор хромосом. И у покрытосеменных, в связи с этим, имеется двойное оплодотворение. Потому что один спермий сливается с яйцеклеткой, и получается диплоидная зигота, а второй спермий сливается с центральными клетками, и формируется триплоидный эндосперм.

Отметим: один спермий + яйцеклетка = зигота (2n), потому что и спермий, и яйцеклетка гаплоидные.

И еще один спермий + центральная клетка = клетка эндосперма (3n – триплоидный набор).

Поэтому покрытосеменные имеют большой запас питательных веществ в виде эндосперма. Кроме того, затем семя покрывается семенной кожурой, оболочками околоплодника — это значит хорошо защищено, что дает им конечное преимущество по сравнению со всеми другими отделами растений на этой планете.

Удачи на экзамене!

Источник: urokidoma.org

Культивирование репродуктивных органов пыльников, неоплодотворенных завязей и семяпочек открывает перспективу массового получения гаплоидных растений, представляющих ценный исходный материал для селекции.


trong>Основным преимуществом гаплоидной технологии является быстрое получение гомозиготных линий. Такие линии происходят либо из отцовского, либо из материнского геномов репродуктивных клеток, имеют максимальную гомозиготность в отличии от соматических клеток, для которых характерна гетерозиготность.Значение гаплоидной технологии было сразу оценено селекционерами из-за значительного сокращения времени для создания гомозиготных линий и получения быстрой информации о ценности тех или иных комбинаций в ранних поколениях.

Гаплоидные растения при культивировании пыльников получены более чем у 70 видов, в том числе у пшеницы, ячменя, риса, кукурузы . Поскольку гаплоиды, полученные в культуре пыльников, несут генотип мужской гаметы, этот процесс называется андрогенезом in vitro. Андрогенез может быть прямым и косвенным. Прямой андрогенез – образование гаплоидных растений-регенерантов благодаря пыльцевому эмбриогенезу, т.е. из эмбриоидов, формирующихся путем деления микроспор. Возникновение гаплоидных растений из каллусов, которые образуются в результате дедифференциации микроспор, называется косвенным андрогенезом. Не все растения, регенерировавшие из каллусов, являются гаплоидными, поэтому для массового получения гаплоидов необходимо индуцировать пыльцевой эмбриогенез.

iv>

В клетках культивируемых пыльников могут идти следующие процессы: 1) эмбриоидогене; 2) дедифференциация и каллусогенез; 3) возникают структуры шаровидной формы: из которых не регенерируют растения; 4) продолжение микроспорогенеза и гаметогенеза; 5) деградация микроспор. Растения-регенеранты: в том числе гаплоидные появляются благодаря двум первым процессам.

При нормальном развитии пыльцы in vivo одноядерные микроспоры претерпевают асиммтеричное деление с образованием генеративной и вегетативной клеток. Вегетативная клетка в дальнейшем остается в состоянии покоя, тогда как генеративная клетка делится, образуя два спермия. В пыльцевых зернах на поздних стадиях запрограммирован гаметофиный путь с образованием спермиев.

Только молодые микроспоры или пыльца, произошедшие непосредственно после первого митоза могут быть индуцированы для перехода на спорофитный путь развития in vitro. При выделении пыльников из цветочных бутонов и помещении их на питательную среду индуцируется спорофитный путь развития микроспор. Внутри пыльника происходят многочисленные деления микроспор и образуется многоклеточный комплекс, из которого формируются различные андрогенные структуры (глобулы, эмбриоиды), дающие начало гаплоидным растениям.

Как же происходит развитие микроспор in vitro? Выяснено 4 основных пути андрогенеза:

1 путь. Микроспора делится на две идентичные дочерние клетки, которые способны к спорофитному развитию. В данном случае не происходит формирования вегетативных и генеративных клеток.


2 путь. Микроспора в результате неравного деления образует вегетативную и генеративную клетки. Спорофиты возникают в результате дальнейшего развития вегетативной клетки, а генеративная клетка дегенерирует.

3 путь. Эмбриоиды формируются только из генеративной клетки. В таких случаях вегетативная клетка либо вовсе не делится , либо делится до известного предела.

4 путь. Как и во втором случае, в результате деления одноядерной микроспоры образуются вегетативная и генеративная клетки, которые в дальнейшем делятся и участвуют в развитии спорофита. Затем возможно непосредственное формирование эмбриоидов или образование спорофитов путем регенерации из каллуса.

Наряду с развитием культуры пыльников и микроспор (андрогенез) в последнее время уделяется большое внимание и культивированию неоплодотворенных завязей и семяпочек, а также зародышевых мешков (гиногенез). Это направление имеет ряд преимуществ перед андрогенезом : 1) получение гаплоидов у мужски стерильных растений возможно только через гиногенез; 2) женский гаметофит является источником гаплоидов у тех растений, у которых андрогенный каллус обладает низкой морфогенетической потенцией или приводит к образованию альбиносов; 3) зародышевый мешок в отличие от микроспор способен к индукции спорофита на всех стадиях развития.

Новый организм в норме может возникнуть только из зиготы – оплодотворенной яйцеклетки. Однако, в определенных условиях в клетках зародышевого мешка может быть нарушен генетически запрограммированный цикл развития, и начало новому организму, кроме яйцеклетки могут дать и другие элементы зародышевого мешка (синергиды, антиподы).

>
и этом образуются апомиктические зародыши, которые наследуют признаки только материнского организма. Это явление имеет важное значение, поскольку образующийся зародыш наследует признаки только материнского организма, что и вызвало развитие метода гиногенеза. Культура неоплодотворенных завязей и семяпочек открывает большие возможности для получения гиногенетических гаплоидов (дигаплоидов). Наибольший простор это направление открывает для исследования фундаментальных механизмов реализации морфогенетических потенций клеток и для прикладных разработок по созданию новых исходных форм растений.

Вошло в селекционную практику также получение гаплоидов методом селективной элиминации хромосом в гибридном зародыше. При скрещивании культурного ячменя (Hordeum vulgare) с диким луковичным ячменем Hordeum bulbosum возникают гаплоиды с набором хромосом Hordeum vulgare. На стадии начала роста зародыша и эндосперма происходит элиминация хромосом дикого вида, Гаплоиды возникают из опыляемых растений в обоих случаях скрещивания, когда Hordeum bulbosum служат как материнской, так и отцовской формой. В первом случае появляются гаплоиды дикого вида, во втором – гаплоиды культурного ячменя, что весьма существенно для селекции. Поскольку гаплоиды стерильны, для получения фертильных растений гаплоиды обязательно должны быть переведены на диплоидный уровень. Дигаплоид, полученный из гаплоидного организма является абсолютно гомозиготным. Использование гибридизации с ячменем луковичным и удвоение хромосом резко сокращает время, необходимое для получения гомозигот. Гаплоиды очень ценны также для мутационной селекции, потому что на гаплоидном уровне облегчается идентификация генетических изменений.


Источник: hitagro.ru

Рекомендации подготовлены методистами по биологии ГМЦ ДОгМ  Миловзоровой А.М. и  Кулягиной Г.П. по материалам  пособий, рекомендованных ФИПИ для подготовки к ЕГЭ по биологии.

Задание 1.

Определите хромосомный набор в клетках заростка и клетках взрослого растения папоротника. В результате какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?

1) Хромосомный набор в клетках заростка гаплоидный (n).

2) Хромосомный набор в клетках взрослого растения диплоидный (2n).

3) Заросток образуется из гаплоидной споры, которая делится МИТОЗОМ; взрослое растение образуется из диплоидной зиготы, которая делится МИТОЗОМ.

Задание 2.

Определите хромосомный набор в клетках взрослого растения и спорах кукушкина льна. В результате какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?


1) Хромосомный набор в клетках взрослого растения гаплоидный (n).

2) Хромосомный набор в спорах гаплоидный (n).

3) Взрослое растение из гаплоидной споры, которая делится МИТОЗОМ, образуя предзародыш (протонему), а затем взрослое растение.

4) Спора образуется в результате МЕЙОЗА из материнских клеток спор в спорангиях.

 Задание 3.

Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор растения мха кукушкина льна? Объясните из каких клеток и, в результате какого деления, они образуются.

Задание 4.

Определите хромосомный набор клеток восьмиядерного зародышевого мешка и клеток покровной ткани цветкового растения. В результате какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?

1) Хромосомный набор клеток восьмиядерного зародышевого мешка цветкового растения — гаплоидный (n).

2) Хромосомный набор клеток покровной ткани цветкового растения – диплоидный (2n).

3) Клетки восьмиядерного зародышевого мешка образуются из гаплоидной мегаспоры, которая ТРИЖДЫ ДЕЛИТСЯ МИТОЗОМ.


Клетки покровной ткани формируются из образовательной ткани, клетки ее диплоидные (2n) и делятся МИТОЗОМ.

Задание 5.

Определите хромосомный набор клеток основной ткани и спермиев цветкового растения. В результате, какого типа деления, и из каких клеток этот хромосомный набор образуется?

1) Хромосомный набор клеток основной ткани – диплоидный (2n).

2) Хромосомный набор спермиев – гаплоидный (n).

3) Клетки основной ткани формируются из образовательной ткани, диплоидные клетки которой делятся митозом.

Спермии образуются из гаплоидной генеративной клетки, которая делится МИТОЗОМ.

Задание 6.

Какой набор хромосом содержится в спермиях и в клетке основной ткани листа огурца? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются спермии и клетки основной ткани.

 Задание 7.

Полипептид состоит из 20 аминокислот. Определите число нуклеотидов на участке гена, который кодирует первичную структуру этого полипептида, число кодонов на иРНК, соответствующее этим аминокислотам, число молекул тРНК, участвующих в биосинтезе полипептида. Ответ поясните.


1) Генетический код триплетен, поэтому участок гена ДНК, кодирующего 20 аминокислот, содержит 20х3=60 нуклеотидов.

2) Молекула иРНК содержит 20 кодонов – триплетов.

3) Для биосинтеза этого полипептида понадобятся 20 молекул тРНК.

 Задание 8.

Фрагмент цепи ДНК содержит 15 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов в молекуле иРНК, число видов молекул тРНК, участвующих в синтезе белка, число аминокислотных остатков в белковой молекуле.

Задание 9.

Известно, что синтезирована белковая молекула, состоящая из 8 аминокислот. Определите, сколько видов тРНК участвовало в синтезе, число нуклеотидов на иРНК, число нуклеотидов на двойной цепи ДНК.

Задание 10.

Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6х109 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и соматической клетке перед началом митотического деления и после его окончания. Ответ поясните.

1) Перед началом деления в исходной клетке количество ДНК удваивается и ее масса равна 2х6х109 = 12х109 мг.

2) После окончания деления в соматической клетке количество ДНК остается таким же, как и в исходной клетке — 6х109 мг.

3) В половых клетках 23 хромосомы, т.е. количество ДНК в два раза меньше, чем в соматических и составляет 6х109 : 2 = 3х109 мг.

Задание 11.

Какой хромосомный набор характерен для клеток зародыша и эндосперма семени, листьев ячменя. Объясните результат в каждом случае.

1) В клетках зародыша семени набор 2n, так как зародыш развивается из зиготы.

2) В клетках эндосперма семени набор хромосом 3n, так как эндосперм образуется при слиянии ядер центральной клетки семязачатка ( 2n) и одного спермия (n).

3) Клетки листьев ячменя имеют набор хромосом 2n, как и все соматические клетки.

Задание 12.

Фрагмент молекулы иРНК содержит 12 нуклеотидов. Определите, сколько триплетов входит в состав матричной цепи ДНК. Установите, какой процент в молекуле ДНК составляют цитозиновые и гуаниновые нуклеотиды, если известно, что тимина 31%.

1) Триплеты ДНК – 4 (12:3).

2) Тимин комплементарен Аденину – 31% .

3) Цитозин и Гуанин составляют по 19 % (100 – 62 =38:2=19).

 Задание 13.

В молекуле ДНК находится 110 нуклеотидов с Тимином, что составляет 10% от их общего числа. Определите, сколько нуклеотидов с Аденином (А), Гуанином (Г), Цитозином (Ц) содержится в молекуле ДНК и объясните полученный результат.

Задание 14.

Молекула иРНК содержит 24 нуклеотида. Определите общее число нуклеотидов на фрагменте двухцепочечной молекулы ДНК, число триплетов на матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех тРНК.

1) Двойная цепь ДНК содержит 48 нуклеотидов (24х2=48).

2) На матричной цепи ДНК 8 триплетов (48:2=24 24:3=8).

3) В антикодонах тРНК содержится 24 нуклеотида ( 8х3=24).

Задание 15.

В процессе трансляции участвовало 42 молекулы тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

1) Одна тРНК переносит одну аминокислоту. 42 тРНК — 42 аминокислоты. Синтезируемый белок состоит из 42 аминокислот.

2) Одну аминокислоту кодирует один триплет нуклеотидов. 42 аминокислоты кодируют 42 триплета.

3) В каждом триплете – три нуклеотида. Ген, кодирующий белок из 42 аминокислот, включает 42х3=126 нуклеотидов.

Задание 16.

Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А). 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А,Т,Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.

1) Согласно принципу комплементарности во второй цепи ДНК содержится нуклеотидов: А — 100, Т — 300, Г — 200, Ц -150.

2) В двух цепях ДНК содержится нуклеотидов: А — 400, Т — 400, Г — 350, Ц — 350.

3) Информацию о структуре белка несет одна из двух цепей, число нуклеотидов в одной цепи ДНК = 300+100+150+200= 750, одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, поэтому в белке должно содержаться 750:3 = 250 аминокислот.

Задание 17.

Молекула иРНК содержит 42 нуклеотида. Определите общее число нуклеотидов в фрагменте двухцепочечной молекулы ДНК, число триплетов на матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех молекул тРНК.

1) Двухцепочечная цепь ДНК содержит 84 нуклеотидов.

2) В матричной цепи ДНК 14 триплетов (42:3).

3) В антикодонах тРНК содержится 42 нуклеотида.

Задание 18.

В синтезе белка принимают участие 11 видов тРНК. Определите, сколько нуклеотидов содержит матричная цепь молекулы ДНК. Установите, какой процент в молекуле ДНК составляют тиминовые, цитозиновые и гуаниновые нуклеотиды, если аденина содержится 18%.

1) Цепь ДНК содержит 33 нуклеотида.

2) Тимин комплементарен Аденину и составляет 18%.

3) Цитозин и Гуанин составляют по 32% (100 — 36 = 64:2 =32).

Задание 19.

Фрагмент молекулы белка состоит из 30 разных аминокислот. Определите, сколько видов тРНК участвовало в синтезе фрагмента молекулы белка. Сколько нуклеотидов содержится в иРНК и одной цепи молекулы ДНК, участвующей в биосинтезе?

В биосинтезе участвует :          1) 30 молекул тРНК.

                                              2) 90 нуклеотидов в иРНК.

                                              3) 90 нуклеотидов в одной цепи ДНК.

 

                                                                                                                                            

Источник: mosmetod.ru