Em formação

32.1: Desenvolvimento e Estrutura Reprodutiva - Biologia


Habilidades para desenvolver

  • Descreva os dois estágios do ciclo de vida de uma planta
  • Compare e contraste gametófitos masculinos e femininos e explique como eles se formam nas angiospermas
  • Descreva as estruturas reprodutivas de uma planta
  • Descreva os componentes de uma flor completa
  • Descreva o desenvolvimento de microsporângio e megasporângio em gimnospermas

A reprodução sexual ocorre com pequenas variações em diferentes grupos de plantas. O gametófito haplóide produz os gametas masculino e feminino por mitose em estruturas multicelulares distintas. A fusão dos gametas masculinos e femininos forma o zigoto diplóide, que se desenvolve no esporófito. Após atingir a maturidade, o esporófito diploide produz esporos por meiose, que por sua vez se dividem por mitose para produzir o gametófito haplóide. O novo gametófito produz gametas e o ciclo continua. Esta é a alternância de gerações e é típica da reprodução das plantas (Figura ( PageIndex {1} )).

O ciclo de vida das plantas superiores é dominado pelo estágio de esporófito, com o gametófito carregado no esporófito. Nas samambaias, o gametófito tem vida livre e estrutura muito distinta do esporófito diplóide. Em briófitas, como musgos, o gametófito haplóide é mais desenvolvido do que o esporófito.

Durante a fase vegetativa de crescimento, as plantas aumentam de tamanho e produzem um sistema de rebentos e um sistema de raízes. À medida que entram na fase reprodutiva, alguns dos ramos começam a dar flores. Muitas flores nascem sozinhas, enquanto algumas nascem em cachos. A flor é carregada em um talo conhecido como receptáculo. A forma, a cor e o tamanho das flores são únicos para cada espécie e costumam ser usados ​​pelos taxonomistas para classificar as plantas.

Reprodução Sexual em Angiospermas

O ciclo de vida das angiospermas segue a alternância de gerações explicada anteriormente. O gametófito haplóide se alterna com o esporófito diploide durante o processo de reprodução sexual das angiospermas. As flores contêm as estruturas reprodutivas da planta.

Estrutura da Flor

Uma flor típica tem quatro partes principais - ou espirais - conhecidas como cálice, corola, androceu e gineceu (Figura ( PageIndex {2} )). O verticilo externo da flor tem estruturas verdes e folhosas conhecidas como sépalas. As sépalas, chamadas coletivamente de cálice, ajudam a proteger o botão fechado. O segundo verticilo é composto de pétalas - geralmente de cores vivas - chamadas coletivamente de corola. O número de sépalas e pétalas varia dependendo se a planta é monocotiledônea ou dicotiledônea. Nas monocotiledôneas, as pétalas geralmente são três ou múltiplos de três; nas dicotiledôneas, o número de pétalas é quatro ou cinco, ou múltiplos de quatro e cinco. Juntos, o cálice e a corola são conhecidos como perianto. O terceiro verticilo contém as estruturas reprodutivas masculinas e é conhecido como androceu. O androceu possui estames com anteras que contêm os microsporângios. O grupo mais interno de estruturas da flor é o gineceu, ou componente (s) reprodutivo (s) feminino (s). O carpelo é a unidade individual do gineceu e tem estigma, estilete e ovário. Uma flor pode ter um ou vários carpelos.

Art Connection

Se a antera estiver faltando, que tipo de estrutura reprodutiva a flor será incapaz de produzir? Que termo é usado para descrever uma flor incompleta sem androceu? Que termo descreve uma flor incompleta sem gineceu?

Se todos os quatro verticilos (cálice, corola, androceu e gineceu) estão presentes, a flor é descrita como completa. Se alguma das quatro partes estiver faltando, a flor é considerada incompleta. As flores que contêm um androceu e um gineceu são chamadas de perfeitas, andróginas ou hermafroditas. Existem dois tipos de flores incompletas: as flores estaminadas contêm apenas um androceu e as flores carpeladas têm apenas um gineceu (Figura ( PageIndex {3} )).

Se as flores masculinas e femininas nascem na mesma planta, a espécie é chamada monóica (que significa “uma casa”): exemplos são o milho e a ervilha. Espécies com flores masculinas e femininas nascidas em plantas separadas são denominadas dióicas, ou "duas casas", exemplos das quais são C. papaya e Cannabis. O ovário, que pode conter um ou vários óvulos, pode ser colocado acima de outras partes da flor, que são referidas como superiores; ou, pode ser colocado abaixo das outras partes da flor, referidas como inferiores (Figura ( PageIndex {4} )).

Gametófito masculino (o grão de pólen)

O gametófito masculino se desenvolve e atinge a maturidade em uma antera imatura. Nos órgãos reprodutivos masculinos de uma planta, o desenvolvimento do pólen ocorre em uma estrutura conhecida como microsporângio (Figura ( PageIndex {5} )). Os microsporangia, que geralmente são bilobados, são sacos polínicos nos quais os micrósporos se desenvolvem em grãos de pólen. Eles são encontrados na antera, que está no final do estame - o filamento longo que sustenta a antera.

Dentro do microsporângio, a célula-mãe do micrósporo se divide por meiose para dar origem a quatro micrósporos, cada um dos quais formará um grão de pólen (Figura ( PageIndex {6} )). Uma camada interna de células, conhecida como tapete, fornece nutrição para os micrósporos em desenvolvimento e contribui com componentes essenciais para a parede do pólen. Os grãos de pólen maduros contêm duas células: uma célula geradora e uma célula do tubo polínico. A célula geradora está contida na célula maior do tubo polínico. Após a germinação, a célula tubular forma o tubo polínico através do qual a célula geradora migra para entrar no ovário. Durante seu trânsito dentro do tubo polínico, a célula geradora se divide para formar dois gametas masculinos (células espermáticas). Na maturidade, o microsporangia estourou, liberando os grãos de pólen da antera.

Cada grão de pólen tem duas coberturas: a exina (camada mais espessa, externa) e a intina (Figura ( PageIndex {6} )). A exina contém esporopolenina, uma substância impermeabilizante complexa fornecida pelas células do tapete. A esporopolenina permite que o pólen sobreviva em condições desfavoráveis ​​e seja transportado pelo vento, pela água ou por agentes biológicos sem sofrer danos.

Gametófito feminino (o saco do embrião)

Embora os detalhes possam variar entre as espécies, o desenvolvimento geral do gametófito feminino tem duas fases distintas. Primeiro, no processo de megasporogênese, uma única célula no megasporângio diplóide - uma área de tecido nos óvulos - sofre meiose para produzir quatro megásporos, dos quais apenas um sobrevive. Durante a segunda fase, megagametogênese, o megagametófito sobrevivente sofre mitose para produzir um gametófito feminino de sete células e oito nucleados, também conhecido como megagametófito ou saco embrionário. Dois dos núcleos - os núcleos polares - movem-se para o equador e se fundem, formando uma única célula central diplóide. Esta célula central posteriormente se funde com um espermatozóide para formar o endosperma triploide. Três núcleos se posicionam na extremidade do saco embrionário oposto à micrópila e se desenvolvem em células antípodas, que posteriormente degeneram. O núcleo mais próximo da micrópila torna-se o gameta feminino, ou óvulo, e os dois núcleos adjacentes se desenvolvem em células sinérgicas (Figura ( PageIndex {7} )). As sinérgidas ajudam a guiar o tubo polínico para uma fertilização bem-sucedida, após a qual eles se desintegram. Quando a fertilização é concluída, o zigoto diplóide resultante se desenvolve no embrião, e o óvulo fertilizado forma os outros tecidos da semente.

Um tegumento de dupla camada protege o megasporângio e, posteriormente, o saco embrionário. O tegumento se desenvolverá no tegumento após a fertilização e protegerá toda a semente. A parede do óvulo se tornará parte da fruta. Os tegumentos, ao mesmo tempo que protegem o megasporângio, não o envolvem completamente, mas deixam uma abertura chamada micrópila. A micrópila permite que o tubo polínico entre no gametófito feminino para fertilização.

Art Connection

Um saco embrionário está sem as sinérgias. Que impacto específico você espera que isso tenha na fertilização?

  1. O tubo polínico não será capaz de se formar.
  2. O tubo polínico se formará, mas não será conduzido em direção ao ovo.
  3. A fecundação não ocorrerá porque a sinérgica é o ovo.
  4. A fecundação ocorrerá, mas o embrião não será capaz de crescer.

Reprodução Sexual em Gimnospermas

Tal como acontece com as angiospermas, o ciclo de vida de uma gimnosperma também é caracterizado pela alternância de gerações. Em coníferas como os pinheiros, a parte folhosa verde da planta é o esporófito e os cones contêm os gametófitos masculinos e femininos (Figura ( PageIndex {8} )). Os cones femininos são maiores do que os cones masculinos e estão posicionados no topo da árvore; os pequenos cones masculinos estão localizados na região inferior da árvore. Como o pólen é derramado e soprado pelo vento, esse arranjo torna difícil para uma gimnosperma se autopolinizar.

Gametófito Masculino

Um cone macho tem um eixo central no qual as brácteas, um tipo de folha modificada, são fixadas. As brácteas são conhecidas como microsporófilos (Figura ( PageIndex {9} )) e são os locais onde os micrósporos se desenvolverão. Os micrósporos se desenvolvem dentro do microsporângio. Dentro do microsporângio, as células conhecidas como microsporócitos se dividem por meiose para produzir quatro micrósporos haplóides. A mitose posterior do micrósporo produz dois núcleos: o núcleo gerador e o núcleo tubular. Após a maturidade, o gametófito masculino (pólen) é liberado dos cones masculinos e é levado pelo vento para pousar no cone feminino.

Link para aprendizagem

Assista a este vídeo para ver um cedro liberando seu pólen ao vento.

Gametófito Feminino

O cone feminino também tem um eixo central no qual brácteas conhecidas como megasporófilas (Figura ( PageIndex {9} )) estão presentes. No cone feminino, as células-mãe do megásporo estão presentes no megásporângio. A célula-mãe do megásporo se divide por meiose para produzir quatro megásporos haplóides. Um dos megásporos se divide para formar o gametófito feminino multicelular, enquanto os outros se dividem para formar o resto da estrutura. O gametófito feminino está contido em uma estrutura chamada arquegônio.

Processo Reprodutivo

Ao pousar no cone feminino, a célula tubular do pólen forma o tubo polínico, através do qual a célula geradora migra em direção ao gametófito feminino através da micrópila. Leva aproximadamente um ano para o tubo polínico crescer e migrar em direção ao gametófito feminino. O gametófito masculino contendo a célula geradora se divide em dois núcleos de espermatozoides, um dos quais se funde com o óvulo, enquanto o outro degenera. Após a fertilização do ovo, o zigoto diploide é formado, que se divide por mitose para formar o embrião. As escamas dos cones são fechadas durante o desenvolvimento da semente. A semente é coberta por um tegumento, que é derivado do esporófito feminino. O desenvolvimento da semente leva mais um a dois anos. Uma vez que a semente está pronta para ser dispersa, as brácteas dos cones femininos se abrem para permitir a dispersão da semente; nenhuma formação de fruto ocorre porque as sementes de gimnosperma não têm cobertura.

Angiospermas versus Gimnospermas

A reprodução das gimnospermas difere das angiospermas de várias maneiras (Figura ( PageIndex {10} )). Nas angiospermas, o gametófito feminino existe em uma estrutura fechada - o óvulo - que fica dentro do ovário; nas gimnospermas, o gametófito feminino está presente nas brácteas expostas do cone feminino. A fertilização dupla é um evento chave no ciclo de vida das angiospermas, mas está completamente ausente nas gimnospermas. As estruturas gametófitas masculinas e femininas estão presentes em cones masculinos e femininos separados nas gimnospermas, enquanto nas angiospermas, elas são uma parte da flor. Por último, o vento desempenha um papel importante na polinização nas gimnospermas porque o pólen é soprado pelo vento para pousar nos cones femininos. Embora muitas angiospermas também sejam polinizadas pelo vento, a polinização animal é mais comum.

Link para aprendizagem

Visite este site para ver uma animação do processo de dupla fertilização das angiospermas.

Resumo

A flor contém as estruturas reprodutivas de uma planta. Todas as flores completas contêm quatro verticilos: o cálice, a corola, o androceu e o gineceu. Os estames são constituídos por anteras, nas quais os grãos de pólen são produzidos, e um cordão de suporte denominado filamento. O pólen contém duas células - uma célula geradora e uma célula tubular - e é coberto por duas camadas chamadas intina e exina. Os carpelos, que são as estruturas reprodutivas femininas, consistem no estigma, estilete e ovário. O gametófito feminino é formado por divisões mitóticas do megásporo, formando um saco óvulo de oito núcleos. Ele é coberto por uma camada conhecida como tegumento. O tegumento contém uma abertura chamada micrópila, através da qual o tubo polínico entra no saco embrionário.

O esporófito diplóide de angiospermas e gimnospermas é o estágio conspícuo e de longa duração do ciclo de vida. Os esporófitos diferenciam estruturas reprodutivas especializadas chamadas esporângios, que se dedicam à produção de esporos. O microsporângio contém células-mãe de micrósporos, que se dividem por meiose para produzir micrósporos haplóides. Os micrósporos se desenvolvem em gametófitos masculinos que são liberados como pólen. O megasporângio contém células-mãe de megásporos, que se dividem por meiose para produzir megásporos haplóides. Um megásporo se desenvolve em um gametófito feminino contendo um ovo haplóide. Um novo esporófito diplóide é formado quando um gameta masculino de um grão de pólen entra no saco do óvulo e fertiliza esse ovo.

Art Connections

[link] Se a antera estiver faltando, que tipo de estrutura reprodutiva a flor será incapaz de produzir? Que termo é usado para descrever uma flor que normalmente não tem androceu? Que termo descreve uma flor sem gineceu?

[link] Pólen (ou esperma); carpellate; staminate.

[link] Um saco embrionário está perdendo as sinérgidas. Que impacto específico você espera que isso tenha na fertilização?

  1. O tubo polínico não será capaz de se formar.
  2. O tubo polínico se formará, mas não será conduzido em direção ao ovo.
  3. A fecundação não ocorrerá porque a sinérgica é o ovo.
  4. A fecundação ocorrerá, mas o embrião não será capaz de crescer.

[link] B: O tubo polínico se formará, mas não será conduzido em direção ao ovo.

Glossário

androceu
soma de todos os estames em uma flor
antipodais
as três células longe da micrópila
Exine
cobertura externa de pólen
gametófito
estágio multicelular da planta que dá origem a gametas ou esporos haplóides
gineceu
a soma de todos os carpelos em uma flor
intine
revestimento interno do pólen
megagametogênese
segunda fase do desenvolvimento do gametófito feminino, durante a qual o megagametófito sobrevivente sofre mitose para produzir um gametófito feminino de sete células com oito nucleados, também conhecido como megagametófito ou saco embrionário.
megásporângio
tecido encontrado no ovário que dá origem ao óvulo ou gameta feminino
megasporogênese
primeira fase do desenvolvimento do gametófito feminino, durante a qual uma única célula do megásporângio diploide sofre meiose para produzir quatro megásporos, dos quais apenas um sobrevive
megasporofila
bráctea (um tipo de folha modificada) no eixo central de um gametófito feminino
micrópila
abertura no saco do óvulo através da qual o tubo polínico pode entrar
microsporângio
tecido que dá origem aos micrósporos ou grão de pólen
microsporofila
eixo central de um cone macho no qual brácteas (um tipo de folha modificada) são fixadas
perianto
(também, pétala ou sépala) parte da flor que consiste no cálice e / ou corola; forma o envelope externo da flor
núcleos polares
encontrado no saco do óvulo; fusão com uma célula espermática forma o endosperma
esporófito
estágio diplóide multicelular em plantas que é formado após a fusão de gametas masculinos e femininos
sinérgico
tipo de célula encontrada no saco do óvulo que secreta produtos químicos para guiar o tubo polínico em direção ao ovo

Uma flor típica tem quatro partes principais - ou espirais - conhecidas como cálice, corola, androceu e gineceu (Figura). O verticilo externo da flor tem estruturas verdes e folhosas conhecidas como sépalas. As sépalas, chamadas coletivamente de cálice, ajudam a proteger o botão fechado. O segundo verticilo é composto de pétalas - geralmente de cores vivas - chamadas coletivamente de corola. O número de sépalas e pétalas varia dependendo se a planta é monocotiledônea ou dicotiledônea. Nas monocotiledôneas, as pétalas geralmente são três ou múltiplos de três nas dicotiledôneas, o número de pétalas é quatro ou cinco, ou múltiplos de quatro e cinco. Juntos, o cálice e a corola são conhecidos como perianto. O terceiro verticilo contém as estruturas reprodutivas masculinas e é conhecido como androceu. O androceu possui estames com anteras que contêm os microsporângios. O grupo mais interno de estruturas na flor é o gineceu, ou componente (s) reprodutivo (s) feminino (s). O carpelo é a unidade individual do gineceu e tem estigma, estilete e ovário. Uma flor pode ter um ou vários carpelos.

Art Connection

As quatro partes principais da flor são o cálice, a corola, o androceu e o gineceu. O androceu é a soma de todos os órgãos reprodutivos masculinos e o gineceu é a soma dos órgãos reprodutivos femininos. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

Se a antera estiver faltando, que tipo de estrutura reprodutiva a flor será incapaz de produzir? Que termo é usado para descrever uma flor incompleta sem androceu? Que termo descreve uma flor incompleta sem gineceu?

Se todos os quatro verticilos (cálice, corola, androceu e gineceu) estão presentes, a flor é descrita como completa. Se alguma das quatro partes estiver faltando, a flor é considerada incompleta. As flores que contêm um androceu e um gineceu são chamadas de perfeitas, andróginas ou hermafroditas. Existem dois tipos de flores incompletas: as flores estaminadas contêm apenas um androceu e as flores carpeladas têm apenas um gineceu (Figura).

A planta do milho tem flores estaminadas (masculinas) e carpeladas (femininas). As flores estaminadas, que estão agrupadas na borla na ponta do caule, produzem grãos de pólen. As flores carpeladas estão agrupadas nas orelhas imaturas. Cada fio de seda é um estigma. Os grãos de milho são sementes que se desenvolvem na espiga após a fertilização. Também é mostrado o caule e a raiz inferiores.

Se as flores masculinas e femininas nascem na mesma planta, a espécie é chamada monóica (que significa “uma casa”): exemplos são o milho e a ervilha. Espécies com flores masculinas e femininas nascidas em plantas separadas são denominadas dióicas, ou "duas casas", exemplos das quais são C. papaya e Cannabis. O ovário, que pode conter um ou vários óvulos, pode ser colocado acima das outras partes da flor, que é referido como superior ou, pode ser colocado abaixo das outras partes da flor, referido como inferior (Figura).

O (a) lírio é uma flor superior, que possui o ovário acima das outras partes da flor. (b) Fúcsia é uma flor inferior, que tem o ovário abaixo de outras partes da flor. (crédito de uma foto: modificação da obra de Benjamin Zwittnig crédito de foto b: modificação da obra de "Koshy Koshy" / Flickr)


Resumo da Seção

A flor contém as estruturas reprodutivas de uma planta. Todas as flores completas contêm quatro verticilos: o cálice, a corola, o androceu e o gineceu. Os estames são constituídos por anteras, nas quais os grãos de pólen são produzidos, e um cordão de suporte denominado filamento. O pólen contém duas células - uma célula geradora e uma célula tubular - e é coberto por duas camadas chamadas intina e exina. Os carpelos, que são as estruturas reprodutivas femininas, consistem no estigma, estilete e ovário. O gametófito feminino é formado por divisões mitóticas do megásporo, formando um saco óvulo de oito núcleos. Ele é coberto por uma camada conhecida como tegumento. O tegumento contém uma abertura chamada micrópila, através da qual o tubo polínico entra no saco embrionário.

O esporófito diplóide de angiospermas e gimnospermas é o estágio conspícuo e de longa duração do ciclo de vida. Os esporófitos diferenciam estruturas reprodutivas especializadas chamadas esporângios, que se dedicam à produção de esporos. O microsporângio contém células-mãe de micrósporos, que se dividem por meiose para produzir micrósporos haplóides. Os micrósporos se desenvolvem em gametófitos masculinos que são liberados como pólen. O megásporângio contém células-mãe de megásporos, que se dividem por meiose para produzir megásporos haplóides. Um megásporo se desenvolve em um gametófito feminino contendo um ovo haplóide. Um novo esporófito diplóide é formado quando um gameta masculino de um grão de pólen entra no saco do óvulo e fertiliza esse ovo.


32.1: Desenvolvimento e Estrutura Reprodutiva - Biologia

Ao final desta seção, você será capaz de fazer o seguinte:

  • Descreva os dois estágios do ciclo de vida de uma planta
  • Compare e contraste gametófitos masculinos e femininos e explique como eles se formam nas angiospermas
  • Descreva as estruturas reprodutivas de uma planta
  • Descreva os componentes de uma flor completa
  • Descreva o desenvolvimento de microsporângio e megasporângio em gimnospermas

A reprodução sexual ocorre com pequenas variações em diferentes grupos de plantas. As plantas têm dois estágios distintos em seu ciclo de vida: o estágio gametófito e o estágio esporófito. O gametófito haplóide produz os gametas masculino e feminino por mitose em estruturas multicelulares distintas. A fusão dos gametas masculinos e femininos forma o zigoto diplóide, que se desenvolve no esporófito. Após atingir a maturidade, o esporófito diploide produz esporos por meiose, que por sua vez se dividem por mitose para produzir o gametófito haplóide. O novo gametófito produz gametas e o ciclo continua. Esta é a alternância de gerações e é típica da reprodução das plantas ((Figura)).

Figura 1. A alternância de gerações em angiospermas é ilustrada neste diagrama. (crédito: modificação da obra de Peter Coxhead)

O ciclo de vida das plantas superiores é dominado pelo estágio de esporófito, com o gametófito carregado no esporófito. Nas samambaias, o gametófito tem vida livre e estrutura muito distinta do esporófito diplóide. Em briófitas, como musgos, o gametófito haplóide é mais desenvolvido que o esporófito.

Durante a fase vegetativa de crescimento, as plantas aumentam de tamanho e produzem um sistema de rebentos e um sistema de raízes. À medida que entram na fase reprodutiva, alguns dos ramos começam a dar flores. Muitas flores nascem sozinhas, enquanto algumas nascem em cachos. A flor é carregada em um talo conhecido como receptáculo. A forma, a cor e o tamanho das flores são únicos para cada espécie e costumam ser usados ​​pelos taxonomistas para classificar as plantas.

Reprodução Sexual em Angiospermas

O ciclo de vida das angiospermas segue a alternância de gerações explicada anteriormente. O gametófito haplóide se alterna com o esporófito diploide durante o processo de reprodução sexual das angiospermas. As flores contêm as estruturas reprodutivas da planta.

Estrutura da Flor

Uma flor típica tem quatro partes principais - ou espirais - conhecidas como cálice, corola, androceu e gineceu ((Figura)). O verticilo externo da flor tem estruturas verdes e folhosas conhecidas como sépalas. As sépalas, chamadas coletivamente de cálice, ajudam a proteger o botão fechado. O segundo verticilo é composto de pétalas - geralmente de cores vivas - chamadas coletivamente de corola. O número de sépalas e pétalas varia dependendo se a planta é monocotiledônea ou dicotiledônea. Nas monocotiledôneas, as pétalas geralmente são três ou múltiplos de três nas dicotiledôneas, o número de pétalas é quatro ou cinco, ou múltiplos de quatro e cinco. Juntos, o cálice e a corola são conhecidos como perianto. O terceiro verticilo contém as estruturas reprodutivas masculinas e é conhecido como androceu. O androceu possui estames com anteras que contêm os microsporângios. O grupo mais interno de estruturas da flor é o gineceu, ou componente (s) reprodutivo (s) feminino (s). O carpelo é a unidade individual do gineceu e tem estigma, estilete e ovário. Uma flor pode ter um ou vários carpelos.

Art Connection

Figura 2. As quatro partes principais da flor são o cálice, a corola, o androceu e o gineceu. O androceu é a soma de todos os órgãos reprodutivos masculinos e o gineceu é a soma dos órgãos reprodutivos femininos. (crédito: modificação da obra de Mariana Ruiz Villareal)

Se a antera estiver faltando, que tipo de estrutura reprodutiva a flor será incapaz de produzir? Que termo é usado para descrever uma flor incompleta sem androceu? Que termo descreve uma flor incompleta sem gineceu?

Estaminado carpelado de pólen (ou esperma).

Se todos os quatro verticilos (cálice, corola, androceu e gineceu) estão presentes, a flor é descrita como completa. Se alguma das quatro partes estiver faltando, a flor é considerada incompleta. As flores que contêm um androceu e um gineceu são chamadas de perfeitas, andróginas ou hermafroditas. Existem dois tipos de flores incompletas: as flores estaminadas contêm apenas um androceu e as flores carpeladas têm apenas um gineceu ((Figura)).

Figura 3. A planta do milho tem flores estaminadas (masculinas) e carpeladas (femininas). As flores estaminadas, que se agrupam na borla na ponta do caule, produzem grãos de pólen. As flores carpeladas estão agrupadas nas orelhas imaturas. Cada fio de seda é um estigma. Os grãos de milho são sementes que se desenvolvem na espiga após a fertilização. Também é mostrado o caule e a raiz inferiores.

Se as flores masculinas e femininas nascem na mesma planta, a espécie é chamada monóica (que significa “uma casa”): exemplos são o milho e a ervilha. Espécies com flores masculinas e femininas nascidas em plantas separadas são denominadas dióicas, ou "duas casas", exemplos das quais são C. papaya e Cannabis. O ovário, que pode conter um ou vários óvulos, pode ser colocado acima de outras partes da flor, que é referido como superior ou, pode ser colocado abaixo das outras partes da flor, referido como inferior ((Figura)).

Figura 4. O (a) lírio é uma flor superior, que possui o ovário acima das outras partes da flor. (b) Fúcsia é uma flor inferior, que tem o ovário abaixo de outras partes da flor. (crédito de uma foto: modificação da obra de Benjamin Zwittnig crédito de foto b: modificação da obra de & # 8220Koshy Koshy & # 8221 / Flickr)

Gametófito masculino (o grão de pólen)

O gametófito masculino se desenvolve e atinge a maturidade em uma antera imatura. Nos órgãos reprodutivos masculinos de uma planta, o desenvolvimento do pólen ocorre em uma estrutura conhecida como microsporângio ((Figura)). Os microsporângios, geralmente bilobados, são sacos polínicos nos quais os micrósporos se transformam em grãos de pólen. Eles são encontrados na antera, que está no final do estame - o filamento longo que sustenta a antera.

Figura 5. É mostrado (a) uma seção transversal de uma antera em dois estágios de desenvolvimento. A antera imatura (topo) contém quatro microsporângios ou sacos polínicos. Cada microsporângio contém centenas de células-mãe de micrósporos, cada uma delas dando origem a quatro grãos de pólen. O tapetum apóia o desenvolvimento e a maturação dos grãos de pólen. Após a maturação do pólen (parte inferior), as paredes do saco polínico se abrem e os grãos de pólen (gametófitos masculinos) são liberados, conforme mostrado na micrografia (b) de uma antera de lírio imatura. Nessas micrografias eletrônicas de varredura, os sacos de pólen estão prontos para explodir, liberando seus grãos. (crédito a: modificação do trabalho por LibreTexts b: modificação do trabalho por Robert R. Wise dados da barra de escala de Matt Russell)

Dentro do microsporângio, a célula-mãe do micrósporo se divide por meiose para dar origem a quatro micrósporos, cada um dos quais formará um grão de pólen ((Figura)). Uma camada interna de células, conhecida como tapete, fornece nutrição para os micrósporos em desenvolvimento e contribui com componentes essenciais para a parede do pólen. Os grãos de pólen maduros contêm duas células: uma célula geradora e uma célula do tubo polínico. A célula geradora está contida na célula maior do tubo polínico. Após a germinação, a célula tubular forma o tubo polínico através do qual a célula geradora migra para entrar no ovário. Durante seu trânsito dentro do tubo polínico, a célula geradora se divide para formar dois gametas masculinos (células espermáticas). Na maturidade, o microsporangia estourou, liberando os grãos de pólen da antera.

Figura 6. O pólen se desenvolve a partir das células-mãe dos micrósporos. O grão de pólen maduro é composto por duas células: a célula do tubo polínico e a célula geradora, que está dentro da célula do tubo. O grão de pólen tem duas coberturas: uma camada interna (intina) e uma camada externa (exina). A micrografia eletrônica de varredura inserida mostra os grãos de pólen de Arabidopsis lyrata. (crédito "micrografia de pólen": modificação do trabalho por Robert R. Wise dados de barra de escala de Matt Russell)

Cada grão de pólen tem duas coberturas: a exina (camada mais espessa, externa) e a intina ((Figura)). A exina contém esporopolenina, uma substância impermeabilizante complexa fornecida pelas células do tapete. A esporopolenina permite que o pólen sobreviva em condições desfavoráveis ​​e seja transportado pelo vento, pela água ou por agentes biológicos sem sofrer danos.

Gametófito feminino (o saco do embrião)

Embora os detalhes possam variar entre as espécies, o desenvolvimento geral do gametófito feminino tem duas fases distintas. Primeiro, no processo de megasporogênese, uma única célula no megasporângio diplóide - uma área de tecido nos óvulos - sofre meiose para produzir quatro megásporos, dos quais apenas um sobrevive. Durante a segunda fase, megagametogênese, o megagametófito sobrevivente sofre mitose para produzir um gametófito feminino de sete células com oito nucleados, também conhecido como megagametófito ou saco embrionário. Dois dos núcleos - os núcleos polares - movem-se para o equador e se fundem, formando uma única célula central diplóide. Esta célula central posteriormente se funde com um espermatozóide para formar o endosperma triploide. Três núcleos se posicionam na extremidade do saco embrionário oposto à micrópila e se desenvolvem em células antípodas, que posteriormente degeneram. O núcleo mais próximo da micrópila torna-se o gameta feminino, ou óvulo, e os dois núcleos adjacentes se desenvolvem em células sinérgicas ((Figura)). As sinérgidas ajudam a guiar o tubo polínico para uma fertilização bem-sucedida, após a qual eles se desintegram. Quando a fertilização é concluída, o zigoto diplóide resultante se desenvolve no embrião, e o óvulo fertilizado forma os outros tecidos da semente.

Um tegumento de dupla camada protege o megasporângio e, posteriormente, o saco embrionário. O tegumento se desenvolverá no tegumento após a fertilização e protegerá toda a semente. A parede do óvulo se tornará parte da fruta. Os tegumentos, ao mesmo tempo que protegem o megasporângio, não o envolvem completamente, mas deixam uma abertura chamada micrópila. A micrópila permite que o tubo polínico entre no gametófito feminino para fertilização.

Art Connection

Figura 7. Conforme mostrado neste diagrama do saco embrionário em angiospermas, o óvulo é coberto por tegumentos e tem uma abertura chamada micrópila. Dentro do saco embrionário estão três células antípodas, duas sinérgicas, uma célula central e a célula-ovo.

Um saco embrionário está perdendo as sinérgias. Que impacto específico você espera que isso tenha na fertilização?

  1. O tubo polínico não será capaz de se formar.
  2. O tubo polínico se formará, mas não será conduzido em direção ao ovo.
  3. A fecundação não ocorrerá porque a sinérgica é o ovo.
  4. A fecundação ocorrerá, mas o embrião não será capaz de crescer.

Reprodução Sexual em Gimnospermas

As with angiosperms, the lifecycle of a gymnosperm is also characterized by alternation of generations. In conifers such as pines, the green leafy part of the plant is the sporophyte, and the cones contain the male and female gametophytes ((Figure)). The female cones are larger than the male cones and are positioned towards the top of the tree the small, male cones are located in the lower region of the tree. Because the pollen is shed and blown by the wind, this arrangement makes it difficult for a gymnosperm to self-pollinate.

Figura 8. This image shows the lifecycle of a conifer. Pollen from male cones blows up into upper branches, where it fertilizes female cones. Examples are shown of female and male cones. (credit “female”: modification of work by “Geographer”/Wikimedia Commons credit “male”: modification of work by Roger Griffith)

Male Gametophyte

A male cone has a central axis on which bracts, a type of modified leaf, are attached. The bracts are known as microsporophylls ((Figure)) and are the sites where microspores will develop. The microspores develop inside the microsporangium. Within the microsporangium, cells known as microsporocytes divide by meiosis to produce four haploid microspores. Further mitosis of the microspore produces two nuclei: the generative nucleus, and the tube nucleus. Upon maturity, the male gametophyte (pollen) is released from the male cones and is carried by the wind to land on the female cone.

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Watch this video to see a cedar releasing its pollen in the wind.

Female Gametophyte

The female cone also has a central axis on which bracts known as megasporophylls ((Figure)) are present. In the female cone, megaspore mother cells are present in the megasporangium. The megaspore mother cell divides by meiosis to produce four haploid megaspores. One of the megaspores divides to form the multicellular female gametophyte, while the others divide to form the rest of the structure. The female gametophyte is contained within a structure called the archegonium.

Figura 9. This series of micrographs shows male and female gymnosperm gametophytes. (a) This male cone, shown in cross section, has approximately 20 microsporophylls, each of which produces hundreds of male gametophytes (pollen grains). (b) Pollen grains are visible in this single microsporophyll. (c) This micrograph shows an individual pollen grain. (d) This cross section of a female cone shows portions of about 15 megasporophylls. (e) The ovule can be seen in this single megasporophyll. (f) Within this single ovule are the megaspore mother cell (MMC), micropyle, and a pollen grain. (credit: modification of work by Robert R. Wise scale-bar data from Matt Russell)

Reproductive Process

Upon landing on the female cone, the tube cell of the pollen forms the pollen tube, through which the generative cell migrates towards the female gametophyte through the micropyle. It takes approximately one year for the pollen tube to grow and migrate towards the female gametophyte. The male gametophyte containing the generative cell splits into two sperm nuclei, one of which fuses with the egg, while the other degenerates. After fertilization of the egg, the diploid zygote is formed, which divides by mitosis to form the embryo. The scales of the cones are closed during development of the seed. The seed is covered by a seed coat, which is derived from the female sporophyte. Seed development takes another one to two years. Once the seed is ready to be dispersed, the bracts of the female cones open to allow the dispersal of seed no fruit formation takes place because gymnosperm seeds have no covering.

Angiosperms versus Gymnosperms

Gymnosperm reproduction differs from that of angiosperms in several ways ((Figure)). In angiosperms, the female gametophyte exists in an enclosed structure—the ovule—which is within the ovary in gymnosperms, the female gametophyte is present on exposed bracts of the female cone. Double fertilization is a key event in the lifecycle of angiosperms, but is completely absent in gymnosperms. The male and female gametophyte structures are present on separate male and female cones in gymnosperms, whereas in angiosperms, they are a part of the flower. Lastly, wind plays an important role in pollination in gymnosperms because pollen is blown by the wind to land on the female cones. Although many angiosperms are also wind-pollinated, animal pollination is more common.

Figura 10. (a) Angiosperms are flowering plants, and include grasses, herbs, shrubs and most deciduous trees, while (b) gymnosperms are conifers. Both produce seeds but have different reproductive strategies. (credit a: modification of work by Wendy Cutler credit b: modification of work by Lews Castle UHI)

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View an animation of the double fertilization process of angiosperms.

Resumo da Seção

The flower contains the reproductive structures of a plant. All complete flowers contain four whorls: the calyx, corolla, androecium, and gynoecium. The stamens are made up of anthers, in which pollen grains are produced, and a supportive strand called the filament. The pollen contains two cells— a generative cell and a tube cell—and is covered by two layers called the intine and the exine. The carpels, which are the female reproductive structures, consist of the stigma, style, and ovary. The female gametophyte is formed from mitotic divisions of the megaspore, forming an eight-nuclei ovule sac. This is covered by a layer known as the integument. The integument contains an opening called the micropyle, through which the pollen tube enters the embryo sac.

The diploid sporophyte of angiosperms and gymnosperms is the conspicuous and long-lived stage of the life cycle. The sporophytes differentiate specialized reproductive structures called sporangia, which are dedicated to the production of spores. The microsporangium contains microspore mother cells, which divide by meiosis to produce haploid microspores. The microspores develop into male gametophytes that are released as pollen. The megasporangium contains megaspore mother cells, which divide by meiosis to produce haploid megaspores. A megaspore develops into a female gametophyte containing a haploid egg. A new diploid sporophyte is formed when a male gamete from a pollen grain enters the ovule sac and fertilizes this egg.

Art Connections

(Figure) If the anther is missing, what type of reproductive structure will the flower be unable to produce? What term is used to describe a flower that is normally lacking the androecium? What term describes a flower lacking a gynoecium?

(Figure) Pollen (or sperm) carpellate staminate.

(Figure) An embryo sac is missing the synergids. What specific impact would you expect this to have on fertilization?

  1. The pollen tube will be unable to form.
  2. The pollen tube will form but will not be guided toward the egg.
  3. Fertilization will not occur because the synergid is the egg.
  4. Fertilization will occur but the embryo will not be able to grow.

(Figure) B: The pollen tube will form but will not be guided toward the egg.

Perguntas de revisão

In a plant’s male reproductive organs, development of pollen takes place in a structure known as the ________.

The stamen consists of a long stalk called the filament that supports the ________.

The ________ are collectively called the calyx.

The pollen lands on which part of the flower?

Resposta livre

Describe the reproductive organs inside a flower.

Inside the flower are the reproductive organs of the plant. The stamen is the male reproductive organ. Pollen is produced in the stamen. The carpel is the female reproductive organ. The ovary is the swollen base of the carpel where ovules are found. Not all flowers have every one of the four parts.

Describe the two-stage lifecycle of plants: the gametophyte stage and the sporophyte stage.

Plants have two distinct phases in their lifecycle: the gametophyte stage and the sporophyte stage. In the gametophyte stage, when reproductive cells undergo meiosis and produce haploid cells called spores, the gametophyte stage begins. Spores divide by cell division to form plant structures of an entirely new plant. The cells in these structures or plants are haploid. Some of these cells undergo cell division and form sex cells. Fertilization, the joining of haploid sex cells, begins the sporophyte stage. Cells formed in this stage have the diploid number of chromosomes. Meiosis in some of these cells forms spores, and the cycle begins again: a process known as alternation of generations.

Describe the four main parts, or whorls, of a flower.

A typical flower has four main parts, or whorls: the calyx, corolla, androecium, and gynoecium. The outermost whorl of the flower has green, leafy structures known as sepals, which are collectively called the calyx. It helps to protect the unopened bud. The second whorl is made up of brightly colored petals that are known collectively as the corolla. The third whorl is the male reproductive structure known as the androecium. The androecium has stamens, which have anthers on a stalk or filament. Pollen grains are borne on the anthers. The gynoecium is the female reproductive structure. The carpel is the individual structure of the gynoecium and has a stigma, the stalk or style, and the ovary.

Discuss the differences between a complete flower and an incomplete flower.

If all four whorls of a flower are present, it is a complete flower. If any of the four parts is missing, it is known as incomplete. Flowers that contain both an androecium and gynoecium are called androgynous or hermaphrodites. Those that contain only an androecium are known as staminate flowers, and those that have only carpels are known as carpellate. If both male and female flowers are borne on the same plant, it is called monoecious, while plants with male and female flowers on separate plants are termed dioecious.


Reproductive Process

Upon landing on the female cone, the tube cell of the pollen forms the pollen tube, through which the generative cell migrates towards the female gametophyte through the micropyle. It takes approximately one year for the pollen tube to grow and migrate towards the female gametophyte. The male gametophyte containing the generative cell splits into two sperm nuclei, one of which fuses with the egg, while the other degenerates. After fertilization of the egg, the diploid zygote is formed, which divides by mitosis to form the embryo. The scales of the cones are closed during development of the seed. The seed is covered by a seed coat, which is derived from the female sporophyte. Seed development takes another one to two years. Once the seed is ready to be dispersed, the bracts of the female cones open to allow the dispersal of seed no fruit formation takes place because gymnosperm seeds have no covering.


Describe the reproductive organs inside a flower.

Inside the flower are the reproductive organs of the plant. The stamen is the male reproductive organ. Pollen is produced in the stamen. The carpel is the female reproductive organ. The ovary is the swollen base of the carpel where ovules are found. Not all flowers have every one of the four parts.

Describe the two-stage lifecycle of plants: the gametophyte stage and the sporophyte stage.

Plants have two distinct phases in their lifecycle: the gametophyte stage and the sporophyte stage. In the gametophyte stage, when reproductive cells undergo meiosis and produce haploid cells called spores, the gametophyte stage begins. Spores divide by cell division to form plant structures of an entirely new plant. The cells in these structures or plants are haploid. Some of these cells undergo cell division and form sex cells. Fertilization, the joining of haploid sex cells, begins the sporophyte stage. Cells formed in this stage have the diploid number of chromosomes. Meiosis in some of these cells forms spores, and the cycle begins again: a process known as alternation of generations.

Describe the four main parts, or whorls, of a flower.

A typical flower has four main parts, or whorls: the calyx, corolla, androecium, and gynoecium. The outermost whorl of the flower has green, leafy structures known as sepals, which are collectively called the calyx. It helps to protect the unopened bud. The second whorl is made up of brightly colored petals that are known collectively as the corolla. The third whorl is the male reproductive structure known as the androecium. The androecium has stamens, which have anthers on a stalk or filament. Pollen grains are borne on the anthers. The gynoecium is the female reproductive structure. The carpel is the individual structure of the gynoecium and has a stigma, the stalk or style, and the ovary.

Discuss the differences between a complete flower and an incomplete flower.

If all four whorls of a flower are present, it is a complete flower. If any of the four parts is missing, it is known as incomplete. Flowers that contain both an androecium and gynoecium are called androgynous or hermaphrodites. Those that contain only an androecium are known as staminate flowers, and those that have only carpels are known as carpellate. If both male and female flowers are borne on the same plant, it is called monoecious, while plants with male and female flowers on separate plants are termed dioecious.


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