ҚММУ БЕ 4/02
2007 ж. 14 маусымдағы
ҚазММА жанындағы
ОӘК №6 НХ
Қарағанды мемлекеттік медицина университет
Молекулярлық биология және медициналық генетика кафедрасы
Дәріс
Тақырыбы: «Ұрықтану. Тұқым мен жемістің жіктелуі. Гүлді өсімдіктердің жіктелуі»
Мамандығы: 051103 «Фармация»
Курс: 1
Уақыты: 50 мин.
Қарағанды 2013
Кафедра мәжілісінде талқыланып және бекітілген
02.09.2013 ж №1 хаттама
Кафедра меңгерушісі ______________ Құлтанов Б.Ж.
Дәріс құрылымы
Тақырыбы: Ұрықтану. Тұқым мен жемістің жіктелуі. Гүлді өсімдіктердің жіктелуі.
Мақсаты: Жабықтұқымдылар бөлімі. Гүлдің құрылысына жалпы сипаттама.
Дәріс жоспары:
1.Гүлдіөсімдіктілер және жабықтұқымдылар.
2. Гүлді өсімдіктердің шығу тегі.
3. Гүлді өсімдіктердің қосарлану ұрықтануы.
4. Жеміс және оның мәні.
5. Гүлді өсімдіктердің басты жүйеленуі.
6. Гүлді өсімдіктердің жүйеленуі.
Дәріс тезистері
Тұқым.
Тұқым (semen) - өсімдіктердің көбеюіне және таралуына арналған мүше. Ол гүлді өсімдіктерде жемістің ішінде болатын, ал жалаңаш тұқымдылардың мегаспорофиллде орналасқан түйінде тұқым ұрығынан, (тұқымбуршігінен) дамиды. Кейде ұрықтанусыз дамиды, (апомиксис). Типтік тұқым 1-2 интегументтен түзілген жабыннан, (қауыз), ұрықтан және эндоспермадан және, (немесе) периспермадан тұрады. Тұқымда кейде бірнеше ұрықтар түзіледі, полиэмбриония, (жалаңаш тұқымдарда, орхидті, күрделі гүлділерде, лалагүлділерде жиі болады). Қалыптасқан ұрықта ұрық қапшығы, тамыр мойыны, тұқымжарнақтары, (немесе түқымжарнагы), бүршігі болады.[1]
Гүлдi өсiмдiктердiң алуан түрлiлiгi таң қаларлықтай. Осы көп түрлiлiктi бiр жүйеге келтiру мақсатында ботаниктер өсiмдiктердiң барлық түрлерiн топтарга бiрiктiрдi.
Өсiмдiктердi топтарга бiрiктiргенде олардың бiр-бiрiне ұқсастықтарын немесе айырмашылықтарын көрсететiн белгiлер пайдаланылады. Солар арқылы өсiмдiктердiң бiр-бiрiне туыстық жақындықтарының деңгейi анықталады.
Құрылысы, тiршiлiк етуi бiрдей және өздерiнiң арғы тегiне ұқсас өсiмдiктердi бiр түрге жатқызады. Олар жемiс беретiн ұрпақ түзуге қабiлеттi келедi. Мысалы, қара сексеуiлдiң тұқымдарынан дәл сондай қара сексеуiл (саксауыл безлистый – Haloxylon aphyllum) өсiп шығады.
Жер бетiнде шамамен 250 мыңдай гүлдi өсiмдiктердiң түрлерi белгiлi. Сонымен бiрге ботаниктер — ғылымға бұрын белгiсiз болып келген өсiмдiктердiң жаңа түрлерiн тауып, оларды сипаттап жазуда.
Құрылысы жағынан ұқсас түрлер туысқа бiрiктiрiледi. Мысалы, ермен жусан мен дәрмене жусан бiр туыстың — жусанның түрлерi. Бұл туысқа тағы да көптеген басқа түрлер жатады. Әр тiлде бiр өсiмдiктiң өзiн әр түрлi атайды. Соған байланысты ғалымдар өсiмдiктердiң латын тiлiндегi ғылыми аттарын енгiздi. Өсiмдiктердiң латын тiлiндегi аттары дүниежүзi ботаниктерiне түсiнiктi. Мысалы, латын тiлiнде ермен жусанын Artemisia vulgaris, ал дәрмене жусанын Artemisia cina деп атайды.
Жақын туыстар бiр тұқымдасқа жатқызылады. Мысалы, бидай туысы, қарабидай туысы, арпа туысы және оларға жақын көптеген туыстар бiр үлкен астық тұқымдасын түзедi.
Тұқымдастардың әрқайсысын қандай да бiр класқа жатқызады. Гүлдi өсiмдiктердi қос жарнақтылар(двудольные -Dicotyledoneae) класы және дара жарнақтылар(однодольные — Monocotyledoneae) класы деп екiге бөледi.
Өсiмдiктiң қай класқа жататындығын оның ұрығының, тұқым жарнағының санына қарай анықтайды. Бiрқатар өсiмдiктердiң жапырақтарының жүйкеленуi мен формасы, тамыр жүйесiнiң типтерiде негiзгi белгiлерге жатады.
Егер өсiмдiктiң ұрығында екi тұқым жарнағы болса, онда оны қос жарнақтылар класына жатқызады. Мысалы, үрмебұршақтың (фасоль — Phaseolus) ұрығының екi тұқым жарнағы болады; жапырағы торлы жүйкеленедi, тамыр жүйесi — кiндiк тамырлы. Қос жарнақтылар класына жалпақ жапырақты ағаштар мен бұталардың, көкөнiстiк дақылдардың бәрi жатады. Сонымен бiрге бұл класқа көптеген шөптесiн өсiмдiктер де жатады.
Егер өсiмдiктiң ұрығының тұқым жарнағы бiреу болса, онда ол дара жарнақтылар класына жатады.Сонымен бiрге бұл кластың өкiлдерiнiң жапырағы параллель немесе доға тәрiздi жүйкеленедi, шашақ тамырлы болады. Дара жарнақтылар класына астық тұқымдасының, қияқ өлеңдердiң, лалагүлдiлердiң, т.б. тұкымдастардың өкiлдерi жатады.
Бiрақ өсiмдiктердi олардың тек бiр ғана белгiсiне қарап, қай класқа жататындығын анықтау, көп ретте мүмкiн бола бермейдi. Орманда өсетiн шөптесiн өсiмдiк кәдiмгi қарғакөздiң (вороный глаз обыкновенный – Paris quadrifolia) жапырағы торлы жүйкеленедi, бiрак, ұрығының тұқым жарнағы жалғыз болады (22-сурет). Қарғакөз — дара жарнақты өсiмдiк. Бақажапырақтың (подорожник — Plantago) жапырағы доға тәрiздi жүйкеленедi, шашақ тамырлы, бiрақ оны қос жарнақтылар класына жатқызады. Себебi ұрығының екi тұқым жарнағы болады.
Бұдан әрi бiз қос жарнақтылар мен дара жарнақтылар кластарына жататын бiрнеше тұқымдастардың өкiлдерiмен танысамыз. Қос жарнақтылар класынан көкнәрлер орамжапырақтылар, раушангулдiлер, бұршақтар, алқалар, құлқайырлар, алаботалар, асқабақтар және күрделiгүлдiлер тұқымдастарына, ал дара жарнақтылар класынан құртқашаштар, лалагүлдiлер, жуалар, меруертгүлдiлер және астық тұқымдастарына тоқталамыз.
Өсімдіктердің ұрықтану ерекшеліктері.
Жоғары сатыдағы гүлді өсімдіктерде 2 жұп гаметалар бір мезгілде қосылады. Гүлді есіущіктердың: кебею мүшелері: гүланалық (аналық мүше) және аталық (аталық мүше). Гаметалар осы мүшелерде пісіп жетіледі. Пісіп жетілген тозаң дәні қауызбен капталған және екі гаплоидты: жынысты және өсімді жасушасы болады. Жалпы алғанда тозаң ұрықтану үдерісіне жақсы бейімделген. Егер өсімдік желмен тозаңданатын болса, онда өсімдік тасымалды жеңілдету және ұрықтану мумкіндігін арттыру үшін құрғақ, жеңіл тозаңды көп өндіреді. Егер бунақденелілер тозандандыратын өсімдік болса, онда тасымалдаушылардың (көбелек, түкті ара, шыбын, т.б.) денесіне жабысу үшін әдетте тозаң кедір-бұдырлы болып келеді. Тозаңның қауызы да гүлдің гүланалық аузына тұтылатындай болып құрылады. Әр алуан түрге жататын өсімдіктер гүланалық аузымен химиялық және механикалық үйлесімсіздіктерден будандаса алмайды.
Ұрықтану соңынан тозаң тұтікшесінде өну үдерісі басталады. Мұны өсімді жасуша іске асырады. Жынысты жасуша бір рет митоз жолымен бөлінеді. Соның нәтижесінде ұрықтануға қатысатын екі гаплоидты аталық жасуша (спермий) пайда болады. Аналық жыныс жасушасы аналық аузындағы жатын ішінде болады, бұлар «ұрық қапшығы» деп аталады. Дұрысырақ айтқанда ұрық қапшығынын, ішінде сегіз гаплоидты ядро қалыптасатын өте үлкейіп өскен бір жасуша деуге болады. Сегіз ядроның біреуі жұмыртқажасуша болып шығады, екі ядросы қосылып, «косарланған орталық жасуша» түзеді, ал қалған ядролардан қосалкы жасушалар калыптасады, олар үрықтануға қатыспай, тіршілігін жояды.
Сонымен, гүлді өсімдіктердің ұрық қапшығында гаплоидты (жалғыз-жалғыздан) жұмыртқажасуша, диплоидты (қосарланған) орталық жасуша және тағы бес гаплоидты ядро немесе жасушалар қамтылады, соңғыларды ескермесе де болады. Ұрықтану мезетінде аталық жасушаның біреуі жұмыртқажасушаға, екіншісі диплоидты орталық жасушаға қосылады. Қосылу нәтижесінде жұмыртқажасуша және аталық жасушадан - қосарланған зигота, ал орталық жасуша және екінші аталық жасушадан үшплоидты эндосперм (тұқымның қоректік заттар қоры) түзіледі. Қосарлы ұрықтану ретіндегі мұндай күрделі үрдіс өсімдіктерге икемді материалды үнемдеуге мүмкіндік береді. Ұрықтың түзілуі сенімсіз болса, гүлді өсімдіктер қоректік заттарды биосинтездеуге энергия шығындамайды.
Ұрықтану. Ұрықтанудың мәні. Аталық және аналық жыныс клеткаларының ядролары қосылу (кариогамия) арқылы жұмыртқаның дамып жетілуіне жағдай тууын ұрықтану деп атайды. Ұрықтану — кері жүрмейтін бір беткей процесс: Бір рет ұрықтанған жұмыртқа клеткасы қайтадан ұрықтанбайды. Сингамия (аталық және аналық жыныс клеткаларының қосылып бірігуі) мен кариогамия ұрықтанудың негізгі мәнін білдіреді.
Жануарлардағы ұрықтану. Жануарларда болатын ұрықтану процесін бірнеше фазаға бөлуге болады. Жұмыртқа клекасының кез келген бір нүктесіне сперматозоидтың бекінуі немесе микропиле арқылы оған енуі — бірінші фазаның басталуы. Сперматозоид басының жұмыртқа клеткамен түйісуі химиялық реакциялар тізбегінің бастамасы болып табылады. Бүл фазаны жұмыртқаның активтену фазасы деп атайды. Жұмыртқа клеткасына бір сперматозоид (моноспермия), ал кейбір жануарларда бірнеше сперматозоидтар (полиспермия) енгеннен кейін үрықтану процесінің екінші фазасы-басталады. Жүмыртқа клеткасының ішіне енген сперматозоид аналық ядромен қосылып бірігуге «дайындалады», ол митоз бойынша жүреді: сперматозоид ядросы біртіндеп ісінеді де интерфаза кезіндегі ядроға ұқсайды. Мұндай ядро аталық про~ нуклеус деп аталады. Сперматозоид ядросымен қосылып бірігуге дайын болған (мейоздың барлық фазасынан өткен) жұмыртқа клеткасының ядросын аналық пронуклеус деп атайды.
Сперматозоидтың жүмыртқамен түйісу және оның ядросына енуі кезінде әр түрлі жануарларда жұмыртқа бөліне отырып жетілудің әр түрлі бөліну стадиясында болуы мүмкін. Мейоз аяқталғаннан кейін ғана, яғни аналық пронуклеус түзілгеннен кейін ғана кариогамия іске асады.Үрықтану актісінде гаплоидты екі пронуклеус бір ядро болып бірігеді де, зигота түзеді. Осы мезгіл жыиысты көбею процесінін кульминациялық шегі болып табылады. Алдыңғы үр-пақтағы мейозда ажырап кеткен гомологиялық хромосомалар кариогамия нәтижесінде зиготаның бір ядросына қайтадан бірігеді. Жыныстық көбеюде хромосомалардың диплоидты жиынтығы осылай калпына келеді.
Өсімдіктердегі ұрықтану. Өсімдіктердегі үрықтаиу процесі негізінен жануарлардағыларға ұқсас, дегенмен бірқатар ерекшеліктері де бар.
Бұрын айтылғандай, ёкі спермия түзілумен микрогаметогенез аяқталады, ол екі спермия нетозаң дәнінде, немесе тозаң түтігінде тозаң дәиінің өсуі кезінде қалыптасады. Тозаң түтігі өсіп, ұрық қалтасыыың микропилесіне дейін жетеді де жұмыртқа аппаратымен — жұмыртқа клеткасымен және синергидтер-
ұрықтану
19-сурет. Өсімдіктегі қос қабат ұрықтану схемасы:
1— тозяң түтігінің ұрың ңапшығына енуі; 2—■ тозаң түтігіндегі заттың ұрықтапшыныға құйылуы; 3— ұрықтанғаннан кейінгі ұрынапшығы.
мен түйіседі (19-сурет, 1). Тозаң түтігінің ұшы синергидтермен түйіскеннен кейін тозаң түтігі жарылады да синергидтер бүлініп ыдырап кетеді. Тозаң түтігімен жүріп, жылжып келе жатқан генеративті екі ядро — спермиялар — түтік өсе түсіп, жарылғаннан кейін, оның барлық заттарымен бірге ұрық қалтасының ішіне құйылады (19-сурет, 2). Ұрық қалтасына енген екі спермияның біреуі жұмыртқа клеткасының гаплоидты ядросымен қосылып бірігеді (19-сурет, 3). Спермия ядросының жұмыртқа клеткасы ядросымен қосылып бірігуі өсімдіктердегі нағыз ұрықтану болып табылады. Ұрықтанған жұмыртқа клеткасында — зиготада — хромосомалардың диплоидты жиынтығы қалпыыа келеді. Зиготадан түқым ұрығы өсіп-жетіледі.
Өсімдіктерде де, жануарларда да спермиялар ұрық қалтасына кірер алдында аналық ядро әр түрлі стадияда болуы мүмкін, ал кариогамия мейоз аяқталғаннан кейін ғана орындалатынын атап өту қажет.
Жабық түқымды өсімдіктер тұқымында ұрықтан өзге, эмбриональдық қосымша орган — эндосперм өсіпжетіледі, ол үрықтың азық қоры болып табылады. Эндоспермнің дами бастауы екінші рет ұрықтанудан басталады. Тозаң түтігіндегі екінші спермия ұрық қалтасына түскен соң, ұрық қалтасындағы орталық клетканың диплоидты ядросымен қосылып бірігеді. Бүл кезде хромосомалар саны үш есе көп клетка түзіледі: оның құрамында аналық организм хромосомаларының екі есе жиынтығы және аталық организм хромосомаларының бір есе жиынтығы болады (19-сурет, 3). Бір спермияның жүмыртқа клетка-сымен, екінші спермияның орталық клетка ядросының құйылып қосылуын қосарынан ұрықтану деп атайды. Қосарынан ұрықтануды 1898 жылы біздің отандасымыз С. Г. Навашин ашты.
Жануарлар мен өсімдіктердегі ұрықтану процесінін, жалпы сипаты осындай болады.
Моноспермия, полиспермия, таңдаушылық жэне селективті
ұрықтану. Жануарлардың және өсімдіктердің бір жұмыртқа клеткасына келетін сперматозоидтар мен тозаң түйірлерінщ саны орасан көп болғанымен, ұрықтану процесіне әдетте бір ғана сперматозоид пен бір тозаң түйірі қатысады. Ұрықтанудың мұндай түрі моноспермиялы ұрықтану деп аталады. Мұндай үрықтану жануарлардың және өсімдіктердің көпшілігіне тән болады.
Моноспермиялы үрықтануды бірқатар механизмдер бақылайды.
Дегенмен, жануарларда жұмыртқа клеткасының цитоплаз-масына бірнеше сперматозоид кіреді. Жұмыртқа клеткасының цитоплазмасына бірнеше сперматозоидтың ену құбылысыь полиспермия деп атайды. Полиспермия ұлулар, тікен терілілер, насекомдар сияқты омыртқасыздарда кең таралған. Ол құбылыс балықтар (акула тәрізділерде заңды түрде), амфибиялар, рептилиялар және құстар сияқты омыртқалыларда да кезде-седі.
Сүт қоректілерде полиспермия әдетте сирек кездеседі (1—2%); бір тесіктілер бүл ережеге бағынбайды, оларда әдетте осы құбылыс кездеседі. Полиспермия құбылысы өсімдіктерде егер ұрық қалтасына бірнеше тозаң түтігі еніп кеткенде байқалады. Қызылшада, мақтада, қарақұмықта, темекіде және басқа өсімдіктерде полиспермия байқалды.
Алайда полиспермия құбылысында жүмыртқа клеткасына бірнеше сперматозоидтың еніп кеткеніне қарамай, аналық нуклеуспен бір ғана аталық нуклеус қосылады. Басқалары жойылып кетеді. Полиспермді кариогамия, яғни бірнеше нуклеустер-дің құйылып қосылуы әдетте, кездеспейді. Өсімдіктерде қосымша спермиялар жүмыртқа клеткасы ядросымен емес, ұрық қалтасындағы басқа ядролармен (синергидтермен немесе антиподтармен) қосылып бірігу құбылысы байқалғаны белгілі. Мұн-дай жағдайда бір ұрық қалтасынан бірнеше ұрық (полиэмбриочия) пайда болады.
Жұмыртқа клеткасы цитоплазмасына бірнеше спермияның енуі және оның біреуінің ғана жүмыртқа клеткасының ядросымен қосылып бірігуі, бұл процесс кездейсоқ механикалық процесс емес деген ойға көптен бері итермеледі. Кариогамия процесінде «таңдаушылық», яғни аналық пронуклеустің белгілі бір аталық пронуклеуісті «таңдап», онымен қосылуы мүмкін деп есептелінеді.
Екінші жағынан, сперматозоидтар өзара таласып бәсекелес алады, ондайда белгілі қасиеттері бар сперматозоидтар көбінесе жұмыртқа клетканы ұрықтандырады. Мұндай құбылыс селективті ұрықтану деп аталады. Бұл жағдай еркін шағылысуға (панмиксия) тежеу салады және өсімдіктер мен жануарлар эволюциясында оқшаулануға бейімделу механизмдерінін бірі болып табылады.
Бақылау сұрақтары:
1. Гүлді өсімдіктердің шығу тегі.
2. Гүлді өсімдіктердің ұрықтануы.
3. Жеміс жүйесі.
4.Тұқым жүесі.
5. Гүлді өсімдіктердің басты жүйеленуі.
6. Гүлді өсімдіктің жүйесі.