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第五章 生物的生殖和发育 第一节 生物的生殖 一 生殖的类型本节知识点(一)无性生殖1.概念无性生殖：不经过生殖细胞的结合,由母体直接产生出新个体的生殖方式叫做无性生殖无性生殖都是由生物的身体或身体的一部分产生出新的个体2.特点：新个体基本上能够保持母本的性状.(原因:新个体是由母体直接产生出来的,新个 体所含的遗传物质与母体的相同)3.类型：(1)分裂生殖由一个生物体直接分裂成为两个新个体.这两个新个体,大小和形状基本相同单细胞生物一般进行分裂生殖,如细菌、变形虫、草履虫等(2)出芽生殖在母体的一定部位上长出芽体.芽体长大以后,从母体上脱落下来,成为与母体一样的新个体酵母菌、水螅能进行出芽生殖(3)孢子生殖真菌和一些植物（藻类）,能够产生一种无性的生殖细胞-孢子.孢子在适宜的环境条件下,能萌发并长成新个体(4)营养生殖植物体营养器官(根、茎、叶)的一部分,在与母体脱离后,能够发育成为一个新个体相应的技术有扦插、嫁接、分根等(5)植物组织培养原理:利用植物细胞的全能性条件:无菌、适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下离体培养过程:外植体(离体的细胞、组织或器官)脱分化 愈伤组织再分化 根、芽 植株特点:取材少、培养周期短、繁殖率高、便于自动化管理、可获得无病毒植株应用:(1)快速繁殖 (2)培育无病毒植株 (3)培育作物新品种 (取材少,培养周期短,繁殖率高,便于自动化管理,可获得无病毒植株)(二)有性生殖1.花的结构雌蕊（柱头、花柱、子房（含胚珠）、雄蕊(花药、花丝)、花瓣、花托、花萼、花柄对于一朵花而言，在授粉之前其子房（壁）、珠被的基因型已确定，因为属于雌蕊的结构，与母本基因型一致。无论是否完成受精作用，将来子房（壁）发育的果实（皮），珠被发育的种皮，基因型与母本保持一致。受精作用会影响胚囊里面的胚及胚乳的基因型。例黄苹果树授以红苹果的花粉，当年结的果实一律为黄苹果。灰种皮（GG）为父本，白种皮（gg）为母本，两者杂交，当年结的种子种皮一律为白种皮2.双受精在雄蕊的花药中形成的花粉粒成熟后有的含有两个精子,有的含有一个生殖细胞,这个生殖细胞要在花粉粒萌发并长出花粉管后才分裂成为两个精子一朵花的子房里面,往往生有一至数枚胚珠.胚珠的外层是珠被,里面是胚囊.在成熟的胚囊中有8个细胞:1个卵细胞、2个极核、2个助细胞、3个反足细胞花开放以后,通过传粉,花粉粒被传送到雌蕊的柱头上.不久,花粉粒萌发并长出花粉管.里面的两个精子通过花粉管到达胚囊:一个精子与卵细胞结合,形成受精卵;另一个精子与两个极核结合(两个极核先融合,再与精子融合),形成受精极核双受精是被子植物特有的现象正交：AA() X aa()得到的胚的基因型为Aa,胚乳的基因型为Aaa反交：AA() X aa()得到的胚的基因型为Aa,胚乳的基因型为AAa推论：正交与反交得到的胚的基因型相同，胚乳的基因型不同3.单性生殖单性生殖是较特殊的有性生殖,分为孤雌生殖和孤雄生殖,如蜂王的卵细胞未受精就直接发育成雄蜂(单倍体),属于孤雌生殖4.有性生殖的特点和意义在有性生殖中,由于两性生殖细胞分别来自不同的亲本,因此,由它们结合产生的后代就具备了双亲的遗传特性,具有更强的生活力和变异性,这对于生物的生存和进化具有重要意义5.无性生殖与有性生殖的主要区别在于:无性生殖不经过两性生殖细胞的结合,由母体直接产生新个体；而有性生殖则是经过两性生殖细胞的结合,形成合子,由合子发育成新个体注意:有性生殖的关键有两个:一是生殖细胞有两性之分,二是有两性生殖细胞的结合(单性生殖除外).这是判断是否属于有性生殖的主要依据例：下列增加个体数的方式中,不属于有性生殖范畴的有A.蕨类植物的孢子生殖B.蜜蜂的孤雌生殖C.蟾蜍未受精的卵细胞经过人工刺激后发育成新个体D.由受精卵发育成新个体解析:蕨类植物的孢子生殖属于无性生殖；B和C是单性生殖,属于有性生殖；D是有性生殖中常见的卵式生殖答案:A小结:不同的生物生殖方式不同,有的生物可以进行多种生殖方式,如酵母菌可以进行出芽生殖和孢子生殖,绿色植物可以进行营养生殖和有性生殖等.能进行无性生殖和有性生殖的生物,往往在环境恶劣的情况下进行有性生殖,因为,有性生殖得到的后代具有更强的生活力和变异性 二 减数分裂和有性生殖细胞的形成(一)减数分裂的概念1.进行有性生殖的生物,在原始的生殖细胞(精原细胞或卵原细胞)发展成为成熟的生殖细胞(精子或卵细胞)的过程中,要经过减数分裂2.减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次3.减数分裂的结果是,新产生的生殖细胞中的染色体中的染色体数目,比原始的生殖细胞的减少了一半注意：通过有丝分裂形成的精（卵）原细胞可以进行减数分裂 能同时观察到有丝分裂和减数分裂的材料可能来自精巢（睾丸）和卵巢(二)精子的形成过程1.精子的形成的部位哺乳动物的精子是在睾丸(精巢)中形成的.睾丸里面有许多极度弯曲的曲细精管,曲细精管中含有大量的原始生殖细胞,叫做精原细胞.当雄性动物性成熟以后睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂形成精子精原细胞是通过有丝分裂得到的,可以进行减数分裂.(精原细胞含有与体细胞数目一样的染色体)2.精子的形成过程精原细胞经过两次连续的细胞分裂就形成了成熟的生殖细胞-精子(1)减数第一次分裂间期:精原细胞的体积略微增大,染色体进行复制,成为初级精母细胞.复制后的每条染色体都含有两条姐妹染色单体,这两条姐妹染色单体并列在一起,由同一个着丝点连接着(间期DNA加倍,染色体复制形成姐妹染色单体)前期:同源染色体联会,形成四分体,四分体中的非姐妹染色单体之间常常发生交叉互换初级精母细胞中最显著的变化是原来分散存在的染色体进行配对配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一条来自父方,一条来自母方,叫做同源染色体注意:同源染色体最本质的特征是能两两配对(联会).同源染色体形状和大小一般都相同,也有形状和大小差别很大的,如性染色体Y虽然比X染色体小很多,但在减数分裂过程中联会,所以也称同源染色体四分体中的非姐妹染色单体之间的交叉互换,可导致基因重组,这在遗传学上有着重要意义小结：四分体的个数等于精子（卵细胞）中染色体数 1个四分体包含两个着丝点，两条染色体，四个姐妹染色单体，四个DNA中期:各对同源染色体排列在细胞的赤道板上,每条染色体的着丝点都附着在纺锤丝上后期:在纺锤丝牵引下,配对的同源染色体彼此分离,分别向细胞的两极移动,成为新的两组染色体(染色体组).这样,细胞的每个极只得到各对同源染色体中的一条注意:同源染色体的分离在减数第一次分裂后期.同源染色体的分离是减数分裂过程中染色体数目减半的原因末期:两组染色体到达细胞两极的同时,细胞分裂为两个子细胞,即一个初级精母细胞分裂成为两个次级精母细胞(2)减数第二次分裂减数第一次分裂结束后,紧接着开始减数第二次分裂.可以把第二次分裂分为前期、中期、后期和末期减数第二次分裂的主要特点是:着丝点分裂,姐妹染色单体分开注意:减数第二次分裂过程中,由于姐妹染色单体分开,会导致染色体数目暂时加倍;末期两个次级精母细胞分裂成为四个精细胞,又会导致染色体减半.总的来看,减数第二次分裂不会导致染色体减半(3)精子的形变精细胞再经过一系列复杂的形态变化,形成精子。精子呈蝌蚪状,头部含有细胞核,尾很长,能够摆动。在精子形变的过程中,丢弃了大量的细胞质,保留了细胞核,为了运动需要,线粒体的主要集中在鞭毛(尾部)的基部.蝌蚪状流线型体形在受精作用过程中能减少阻力,便于快速运动,优先与卵细胞结合,这样形变有进步意义,是细胞长期进化的结果.因为细胞质匮乏,所以精子的寿命较短.由于卵细胞形成时获得了较多的细胞质,在受精作用过程中,弥补了精子细胞质的不足,使得受精卵细胞质恢复正常.注意：精子与精细胞不是同一种细胞，答题时要加以区别(三)卵细胞的形成过程1.卵细胞的形成部位哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的.卵巢位于腹腔内,内部有许多发育程度不同的卵泡,位于卵泡中央的一个细胞就是卵细胞2.卵细胞的形成过程与精子的基本相同3.卵细胞与精子形成过程的主要区别是：(1).细胞质的不均等分裂1个卵原细胞经染色体复制后成为1个初级卵母细胞.1个初级卵母细胞经减数第一次分裂得到1个次级卵母细胞(较大)和1个极体(第一极体,较小);减数第二次分裂,1个极体(第一极体)分裂成为2个极体(第二极体),1个次级卵母细胞分裂得到1个卵细胞(较大)和1个极体(第二极体,较小)(2)得到的细胞名称、数目的差别1个精原细胞在减数分裂过程中依次会形成1个精母细胞、2个初级精母细胞、4个精细胞、4个精子1个卵原细胞在减数分裂过程中依次会形成1个卵母细胞、1个初级卵母细胞、1个次级卵母细胞、1个卵细胞和3个极体(最终退化消失)注意：基因的行为与染色体的行为一致.减数分裂过程中,同源染色体的分离导致等位基因的分离,非同源染色体的自由组合导致非等位基因的自由组合.(减数第一次分裂后期)小结：基因突变发生在间期（DNA复制的时期）基因重组发生在减数第一次分裂的前期（四分体中非姐妹染色单体的交叉互换）和后期（非同源染色体的自由组合）(四)受精作用1.受精作用的概念在生物的有性生殖过程中,精子和卵细胞通常要融合在一起,才能发育成新个体.精子与卵细胞融合成为受精卵的过程,叫做受精作用2.受精作用的过程在受精作用进行时,通常是精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面.紧接着,在卵细胞膜的外面出现一层特殊的膜,以阻止其他精子再进入.精子的头部进入卵细胞后不久,里面的细胞核就与卵细胞的细胞核相遇,使彼此的染色体会合在一起注意：一个卵细胞只需要一个精子，但参与受精作用过程却有成千上万个精子，自然状态下只有那个运动速度最快、能量最大、体质最强的精子才会优先与卵细胞结合3.受精作用的结果受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目,其中 有一半的染色体来自精子(父方),另一半的染色体来自卵细胞(母本)注意：由于精子中细胞质匮乏，受精卵哦细胞几乎全部来自卵细胞，导致质基因遗传具有母系遗传的特点对于进行有性生殖的生物来说,减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的小结：1.有丝分裂与减数分裂的相同点: (1)都在间期进行染色体复制,导致DNA加倍,形成姐妹染色单体 (2)都有着丝点的分裂导致姐妹染色单体分开 (3)细胞每次分裂时染色体都是平均分配 2.减数分裂与有丝分裂的差别： 有丝分裂的各个时期均存在同源染色体,但同源染色体不配对,不联会,不形成四分体, 不交叉互换,同源染色体也不分离.而这些恰恰是减数分裂所特有的 3.存在同源染色体的时期： (1)有丝分裂的各个时期 (2)减数第一次分裂各个时期 4.存在同源染色体的细胞： 受精卵、体细胞、精原细胞、卵原细胞、初级精母细胞、初级卵母细胞 5.存在姐妹染色单体的时期: (1)有丝分裂的间期、前期、中期 (2)减数第一次分裂前的间期（3）减数第一次分裂的各个时期 (4)减数第二次分裂的前期、中期 6.存在姐妹染色单体的细胞： 处于有丝分裂间期、前期、中期的体细胞,初级精母细胞,初级卵母细胞,、次级精母 细胞,次级卵母细胞,第一极体 注意：次级精母细胞、次级卵母细胞、第一极体只是可能含有单体(在减数第二次分裂 的前期和中期) 7.(二倍体生物)精子、卵细胞、极体(第二)的特点是: 既不含同源染色体(减数第一次分裂把它分离了),也不含姐妹染色单体(减数第二次 分裂把它分裂了)解题支招细 胞 图 的 辨 认有关有丝分裂和减数分裂细胞图辨认上,很多学生混淆不清,其实这里面还是有规律可寻的.有丝分裂各个时期均存在同源染色体,但同源染色体不配对,不联会,不形成四分体,不交叉互换,也不存在同源染色体分离.减数分裂第一次分裂主要是同源染色体分离,第二次分裂主要是姐妹染色单体分开,所以,减数第二次分裂各个时期均不存在同源染色体(因为第一次把它们分开了),成熟的生殖细胞既不存在同源染色体,也不存在姐妹染色单体.我们可以根据同源染色体的有无来判断,如果没有同源染色体,可能是减数第二次分裂或成熟的生殖细胞(精子、卵细胞);如果有同源染色体,则可能是有丝分裂或减数第一次分裂.对于减数第一次分裂和有丝分裂的区别,则主要看是否能看到联会或联会的痕迹,在减数第一次分裂各个时期总能发现联会的迹象,即在一条染色体附近总能很快找到它的同源染色体.至于具体时期可参照教材对有丝分裂各分裂期的描述,染色体排布散乱即为前期；整齐(着丝点落在赤道板上)即为中期；分离(同源染色体分离或姐妹染色单体分开)即为后期；细胞质分裂(细胞一分为二)即为末期.由于,画图的限制,一般不会考查间期和末期的细胞图,所以,此类题目大多考查前、中、后期较多。现将解题步骤归结如下：一.判断同源染色体的有无无同源染色体可以确定为减数第二次分裂或精子、卵细胞有同源染色体则为有丝分裂或减数第一次分裂，但减数第一次分裂总是能看到联会或联会的迹象二.根据染色体的位置、状态和行为来确定具体时期 前期：染色体散乱的分布在纺锤体中央 中期：整齐、清晰（着丝点排列在赤道板位置） 后期：体现个“分”字（同源染色体分离或姐妹染色单体分开）注意：由于画图限制，一般很难考间期和末期的细胞图三.辅助判断。有些特殊现象比如配对、联会、四分体、交叉互换即为减数第一次分裂前期,同源染色体分离即为减数第一次分裂后期做此类题目关键是对同源染色体的辨认,可从染色体的数目、来源、形状大小来着手。同源染色体是指配对的两条染色体形状大小一般相同,一条来自父方,一条来自母方的染色体.而且,联会时必须是两两配对。所以,如果细胞中存在同源染色体,其数目必须是个偶数,并且来自父方和来自母方的染色体各占一半,还要符合任意一条染色体总能在细胞中找到一条来源不同、大小相似的染色体与之对应。注意,千万不要把上下对称的原来是姐妹染色单体的染色体误认为是同源染色体 第二节 生物的个体发育 一 被子植物的个体发育本节知识点：被子植物的个体发育包括种子的形成和萌发、植株的生长和发育等阶段(一)种子的形成和萌发被子植物的双受精完成以后,一般说来,花被和雄蕊首先凋谢,柱头和花柱也随着萎缩,只有子房继续生长发育.在子房的胚珠里面,受精卵逐渐发育成胚,受精极核逐渐发育成胚乳1.胚的发育(以双子叶植物为例)受精卵经过短暂的休眠以后,就开始进行有丝分裂。在第一次分裂形成的两个细胞中,靠近珠孔的一个叫做基细胞,另一个叫做顶细胞顶细胞经过多次分裂,形成球状胚体.基细胞经过几次分裂,形成一列细胞,构成胚柄胚柄的作用:从周围组织吸收并运送营养物质,供球状胚体发育;还能产生一些激素类的物质,促进球状胚体的发育在球状胚体发育完成后,胚柄就退化消失了由于球状胚体顶端两侧的细胞分裂速度比较快,就形成了两个突起,这两个突起逐渐发育成两片子叶.两片子叶之间的一些细胞发育成胚芽,胚体基部的一些细胞发育成胚根,而胚芽与胚根之间的细胞则形成胚轴.子叶、胚芽、胚轴、胚根构成了植物的胚注意:以上提及的分裂都是有丝分裂，植物的受精卵要进行5次分裂才能形成一个具有16个细胞的胚2.胚乳的发育在卵细胞受精的同时,两个极核融合之后,再与另一个精子结合.受精极核不经过休眠,就开始进行有丝分裂,经过多次分裂形成大量的胚乳细胞.这些胚乳细胞构成了胚乳多数双子叶植物在胚和胚乳发育的过程中,胚乳逐渐被胚吸收,营养物质储存在子叶里,这样就形成无胚乳种子多数单子叶植物在胚和胚乳发育的过程中,胚乳不被胚吸收,这样就形成了有胚乳的种子在胚和胚乳发育的同时,珠被发育成种皮.整个胚珠发育成种子.与此同时,子房壁发育成果皮,整个子房发育成果实 种皮（珠被发育）种子 胚（受精卵发育） 胚乳(单子叶)（受精极核发育）注意:单子叶和双子叶植物的种子在是否有胚乳上有差别,但无论单子叶还是双子叶植物均有胚乳的发育,只是双子叶植物的胚乳后来被子叶吸收掉了胚乳的发育先于胚的发育或者说受精极核的发育先于受精卵,原因是受精卵要经过休眠而受精极核不休眠.这有实际意义,因为胚乳要为胚的发育直接或间接提供营养3.种子的萌发果实和种子成熟以后,便从母体上脱落下来.如果遇到合适的环境条件,种子就会萌发并长成幼苗种子萌发至幼苗出土前，营养物质总量不断减少，但营养物质的种类增多，因为种子贮存的营养物质经相应的酶水解后形成了许多中间产物，同时种子萌发过程中要消耗有机物为生命活动供能注意：幼苗子叶出土后，进行光合作用，营养物质逐渐积累、增多，直至该植物成熟。衰老死亡时略有下降(二)植株的生长和发育1.幼苗经过一段时间的生长,成为一株具有根、茎、叶三种营养器官的植株.植株生长发育到一定阶段,就开始形成花芽,接下来便是开花、结果2.花芽的形成,标志着生殖生长的开始3.生殖生长和营养生长的关系(1)对于一年生或二年生植物来说,在植物长出生殖器官以后,营养生长就逐渐减慢甚至停止(有利于营养集中分配到花、果实、种子中去)(2)对于多年生植物来说,当它们达到开花年龄以后,每年营养器官和生殖器官仍然生长发育(营养生长例如茎的长高、根的伸长,可以为生殖生长更好的提供营养) 被子植物个体发育图解 胚根 胚轴 顶细胞有丝分裂 球 状 胚 体 胚芽 胚 幼苗 光合作 植株受精卵短暂休眠 有丝分裂 营养 激素 子叶 营养 基细胞有丝分裂 胚柄 退化消失 受精极核 不休眠 有丝分裂 胚乳细胞 构成 胚乳 提供营养 小结:1.在植物个体发育过程中提供营养的结构或方式依次是: 胚柄（胚的发育）、胚乳或子叶（胚的萌发）、光合作用（植株的生长） 2.在植物第一片真叶长出之前,不能进行光合作用,而呼吸作用又在不断消耗营养,所 以,有机物总量(质量)在减少,但有机物的种类在增加 3.种子形成的过程中，新陈代谢较快；种子成熟的过程中，代谢变慢；种子萌发时，需要吸收（吸胀吸水）大量自由水，代谢变快（往往需要浸种） 二 高等动物的个体发育本节知识点高等动物的个体发育可以分为胚胎发育和胚后发育两个阶段(一)胚胎发育1.卵裂动物受精后不久,受精卵便开始进行