Конспект

Жизненный цикл голосеменных растений

Ключевые тезисы:

• Для растений характерно чередование поколений: диплоидного спорофита и гаплоидного гаметофита.
• Голосеменные — разноспоровые растения (имеют микроспоры и мегаспоры).
• Доминирующая фаза жизненного цикла — спорофит (взрослое растение, например, сосна или ель).
• Процесс включает спорогенез, гаметогенез, опыление и оплодотворение.
• У голосеменных формируется первичный эндосперм (гаплоидный), в отличие от покрытосеменных.

Ключевые понятия и термины

Спорофит — диплоидное (2n), бесполое поколение, на котором образуются споры.
Гаметофит — гаплоидное (n), половое поколение, дающее гаметы.

Споры:

• Спора — специализированная гаплоидная клетка для размножения.
• Микроспора — более мелкая спора, даёт начало мужскому гаметофиту.
• Мегаспора — более крупная спора, даёт начало женскому гаметофиту.

Органы образования спор (спорангии):

• Микроспорангий — орган, где образуются микроспоры. Расположен на микроспорофилле (чешуйке мужской шишки).
• Мегаспорангий (нуцеллус) — орган, где образуются мегаспоры. Расположен на мегаспорофилле.

Органы образования гамет (гаметангии):

• Архегоний — женский гаметангий, образует яйцеклетки.
• Антеридий — мужской гаметангий, образует спермии (у голосеменных редуцирован, спермии образуются иначе).

Типы деления клеток:

• Митоз: из одной клетки → две с идентичным набором хромосом.
• Мейоз: из одной диплоидной (2n) клетки → четыре гаплоидные (n) клетки. У растений происходит при образовании спор (спорическая редукция).

Общая схема жизненного цикла растений

1. Спорофит (2n) → (мейоз) → Споры (n).
2. Споры (n) → (митоз) → Гаметофит (n).
3. Гаметофит (n) → (митоз) → Гаметы (n).
4. Гаметы (n + n) → (слияние) → Зигота (2n).
5. Зигота (2n) → (митоз) → Спорофит (2n).

Мужская часть цикла (на примере сосны)

Локализация: Мужская шишка.
Состав шишки: Ось, микроспорофиллы (чешуйки), микроспорангии.

1. Микроспорогенез:

   • В микроспорангии находятся диплоидные микроспороциты (2n).
   • Микроспороциты делятся мейозом → образуется множество микроспор (n).

2. Микрогаметогенез (образование мужского гаметофита):

   • Микроспора (n) делится митозом → образуются две клетки: вегетативная и генеративная (обе n).
   • Генеративная клетка (n) делится митозом → образуются два спермия (n).
   • Вегетативная клетка впоследствии образует пыльцевую трубку.
   • Итог: Структура из вегетативной клетки, двух спермиев и воздушных мешков (для переноса ветром) — это пыльцевое зерно, оно же мужской гаметофит.

Женская часть цикла (на примере сосны)

Локализация: Женская шишка.
Состав шишки: Ось, кроющие и семенные чешуи. На семенной чешуе — семязачаток.
Состав семязачатка: Покровы (интегументы), мегаспорангий (нуцеллус), отверстие — микропиле (пыльцевход).

1. Мегаспорогенез:

   • В мегаспорангии находится одна диплоидная материнская клетка мегаспоры (2n).
   • Она делится мейозом → образуется 4 мегаспоры (n).
   • 3 мегаспоры погибают, остаётся одна.

2. Мегагаметогенез (образование женского гаметофита):

   • Оставшаяся мегаспора (n) многократно делится митозом.
   • Образуется многоклеточный первичный эндосперм (n) и два архегония с яйцеклетками (n).
   • Итог: Первичный эндосперм с архегониями — это женский гаметофит.

Опыление и оплодотворение

1. Опыление: Пыльцевые зерна (мужские гаметофиты) переносятся ветром на семязачаток и прилипают к жидкости у микропиле.
2. Прорастание пыльцы: Вегетативная клетка пыльцевого зерна прорастает в пыльцевую трубку, которая растёт к архегониям. По трубке движутся два спермия.
3. Оплодотворение: До архегония дорастает только одна пыльцевая трубка. Один из двух спермиев сливается с одной яйцеклеткой (вторые спермий и яйцеклетка погибают).
4. Результат: Образуется диплоидная зигота (2n).

Развитие нового растения

• Зигота (2n) → (митоз) → Зародыш → Проросток → Взрослый спорофит (дерево, 2n).

Пример задания (ЕГЭ, часть 2)

Вопрос: Какой хромосомный набор характерен для клеток семенной чешуи шишки и микроспоры ели? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления они образуются.

Ответ:

1. Клетки семенной чешуи — диплоидный (2n). Семенная чешуя — часть спорофита. Образуется из зиготы (2n) путём митоза.
2. Микроспора — гаплоидный (n). Образуется из диплоидных клеток микроспорангия (микроспороцитов) в результате мейоза.

Выводы:

• Понимание жизненного цикла голосеменных строится на чётком знании понятий спорофит, гаметофит, споры и типов деления клеток (митоз и мейоз).
• Ключевое отличие от покрытосеменных — наличие первичного (гаплоидного) эндосперма, формирующегося до оплодотворения.
• Для решения задач ЕГЭ необходимо уметь определять хромосомный набор на разных стадиях цикла и указывать тип деления, приводящего к его изменению.