高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座专题十六植物的生殖和发育.docx

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高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座专题十六植物的生殖和发育

高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座

专题十六植物的生殖和发育

[竞赛要求]

1．生殖（包括蕨类和苔藓）

无性生殖（无性繁殖系的形成）

有性生殖

2．花的结构

3．传粉

4．双受精

5．种子植物、蕨类和苔藓的世代交替

6．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ

[知识梳理]

生殖的类型：

有两大类

一、无性生殖

一切不涉及性别，没有配子参与、没有受精过程的生殖。

这在生物界很普遍。

1．裂殖：

细胞一分为二。

单细胞生物中常见,如细菌、草履虫、眼虫等。

2．芽殖：

水螅和酵母中常见。

母体一定部位出芽，分裂后的子核移入芽中。

旺盛生长时,

可成一串。

3．孢子生殖：

真菌，藻类营养体产生孢子→度过不良环境。

4．再生作用：

生物修复损伤的一种生理过程。

再生作用可以产生新的个体。

如插条发育为新植物。

例子:

（1）鞭毛藻：

群体鞭毛藻：

脱离群体的单个细胞可发育成新群体（脱离后发育程序重新启动），而失去细胞的群体不能恢复（发育程序已固定）。

（2）伞藻：

海生绿藻，单细胞，有假根、茎、叶（伞）三部分组成。

核位于假根中。

伞藻是细胞学、遗传学、生物化学研究中的一种很好的实验材料。

很多基础的遗传学、生物化学研究工作是在其上做的。

伞藻的再生能力很强。

独立的根可再生出茎、伞，继续生活，独立的茎可再生出伞和根，但由于缺少细胞核，最终死去。

（3）高等植物的营养生殖：

营养体的一部分根、茎或叶来繁殖新个体。

有些植物主要靠营养繁殖，如竹子、水仙、马铃薯等。

人工繁殖扦插、压条、嫁接等，还有组织培养也属于营养生殖。

二、有性生殖

两个性细胞，即配子（大小相似）或精子（小）和卵（大）融合为一，成为合子或受精卵，再发育成新的一代。

1．减数分裂：

配子（或精子和卵）由配子母细胞减数分裂产生。

特点是DNA复制一次，而母细胞连续分裂两次，结果产生的细胞是单倍体的。

（1）过程

减数第一次分裂：

前期I：

同源染色体配对，形成四分体。

每对染色体之间形成一个特殊结构，称为联会丝复合体。

染色体缩短变粗后，可看到在同源染色体的非姐妹染色体单体之间形成交叉，发生染色体片段的互换，结果每一条染色单体就不再是原来的染色单体了，而已含有对方的基因成分。

随染色体向两端分开，交叉也向两端移动，即端化。

同染色体分开时，交叉也消失，核膜、核仁解体，中心粒完成复制，两个中心体分别移向两极。

此期持续时间很长，男人精子形成过程中，前期I持续约二十几天。

女人降生时初级卵母细胞就已进入前期I，以后停止发育，一直到性成熟时（约14岁）才开始依次完成减数分裂。

中期I：

成对的染色体排列在赤道板上。

后期I：

同染色体色体分别移向两极，两极各有一个染色体组，其中的染色体是父母双方的染色体随机组合。

末期I：

染色体解旋变细，但不完全伸展，仍然保持染色体形态。

核膜也不一定全部恢复，只是细胞质分裂而成两个子细胞，然后就进行间期。

减数第二次分裂：

分裂后的两个子细胞中，已无同源染色体，染色体数减少一半。

这次分裂类似于有丝分裂，每条染色体的两姐妹染色体单体分裂，DNA分子数也减少一半。

（2）与有丝分裂的比较

有丝分裂

减数分裂

DNA复制一次，细胞分裂一次，形成的细胞是双倍体的。

DNA复制一次，细胞连续分裂两次，形成的细胞是单倍体的。

无“联会”

有联会，因而有交叉、重组等

联会：

同源染色体配对成四分体，发生在前期I。

（3）减数分裂发生的时间：

有三种情况

终端减数分裂：

人；受精卵先发育成二倍体，再减数分裂产生配子。

中间减数分裂：

种子植物；孢子母细胞→大小孢子→配子体（花粉和胚囊（n））→精子

和卵→合子→孢子体（2n）→有丝分裂

始端减数分裂：

衣藻；合子→配子体→配子。

（4）减数分裂丰富基因组合

a、染色体交换：

交叉、基因重组等。

b、染色体随机分配组合：

受精卵含有2组染色体组，来自于父本和母本。

减数分裂的2个同源染色体都是随机分配到2个子细胞中去的，因而减数分裂产生的配子的染色体组合是多种多样的。

例如，人有223=8388608种组合，精子和卵都如此。

2、性别进化

（1）细菌的有性生殖：

大肠杆菌的遗传学：

2个在代谢功能上有缺陷的菌株，分别不能合成甲硫氨酸和生物素、苏氨酸和亮氨酸，假如细菌间无基因交流，在缺少上述四种物质的培养基中培养，则不能生存；而实验结果却相反，出现与野生型相似的大肠杆菌。

这说明有基因交流。

大肠杆菌F+细菌含F质粒（也称性因子，是小的双链环状DNA分子），而F-细菌不含F质粒，两者结合后，单链质粒进入F-细菌，而留下的单链则复制成双链。

细菌的接合表现了初步的性分化。

没有繁殖的意义，但有增多变异的作用。

（2）纤毛虫的交配型

也称接合。

不同交配型的细胞结合（初步的性别分化）。

大核退化，小核减数分裂，接着三小核退化，剩一小核分裂一次，形成静止核和迁移核迁移合子分裂（接合体分开）八核核分化四大核，四小核细胞分裂四个纤毛虫。

（3）配子生殖

性别分化完善。

配子是单倍体的有性生殖细胞。

根据配子的形态和功能分化水平，配子生殖分成三类：

同配生殖：

两配子大小、形态相似，都有纤毛，能运动。

异配生殖：

两配子大小不等，但形态相似，都有纤毛，能运动。

卵配生殖：

配子特化为精子和卵。

精子形小，有鞭毛，能运动；卵形大，无鞭毛，不能运动，其内储藏有大量的营养物质。

3．雌雄同体

虽然有雌雄两性的分化，生物体却不一定都分为雌性个体和雄性个体，很多生物是雌雄同体的。

植物界雌雄同体比较普遍，如两性花；雌雄同株如南瓜。

无脊椎动物如虫、蚯蚓等是雌雄同体。

生物体的性别一般是由基因决定的，如人类，男性XY、女性XX。

但有些动物的性别是由环境决定的。

如后缢，雌虫有吻，长约1米，自由生活。

雄虫无吻，长约1-3厘米，栖居于雌虫的子宫或体腔中，器官大多退化。

这种生殖方式比较经济，有利于受精及繁殖后代。

4．孤雌生殖

定义：

卵不必受精就可发育成成虫。

无脊椎动物中的轮虫、甲壳类动物，某些昆虫。

在环境恶化时，才有雄虫出现，产生精子，精卵融合产生带厚壳的受精卵。

蜜蜂孤雌生殖产生雄峰。

由它产生精子，完成有性生殖。

（三）高等植物的生殖和发育：

以被子植物为例

1．花：

花是被子植物的生殖器官，是一变态的枝条。

（1）花柄：

花柄是节间缩短的枝条。

（2）花托：

花托是花柄顶端膨大的部分。

它的形态多变，如草莓的花托为圆锥状。

（3）花被：

花萼：

多为绿色。

有离萼、合萼，早落萼（虞美人）、宿存萼（柿、茄）、落萼。

花冠：

比较艳丽。

色彩是薄壁细胞中两个结构所致。

一是质体，含胡萝卜素，呈橙色；二是液泡含花青素，呈紫、红、蓝等颜色，随pH值变化而变化。

（4）雄蕊群：

雄蕊的总称。

雄蕊也是特化的叶，或称小孢子叶。

雄蕊的数目可变。

雄蕊，花丝有分离（桃）、单体（锦葵）、二体（豆）、多体（金丝桃）等类型。

花药二或四个花粉囊，花粉在此产生。

（5）雌蕊群：

雌蕊的总称。

雌蕊的组成单位称心皮，是特化的叶，也称大孢子叶。

一个雌蕊可能只有一个心皮，也可能由多个心皮组成。

有合生雌蕊、离生雌蕊。

雌蕊的柱头是接受花粉的地方。

花柱中有花粉管的通道。

子房一室或多室，内有胚珠，珠被由一层或两层细胞。

子房内壁着生胚珠的地方称胎座。

在形态上，胚珠可分为直生、侧生、横生。

子房在花托上的着生部位有三种形式：

a、子房上位：

原始形式。

如樱桃、李等。

b、子房半下位或称子房周位：

花托中部凹陷，包围子房，但不与子房壁愈合。

如蔷薇、月季。

c、子房下位：

子房壁与花托愈合。

苹果、南瓜（吃的部分主要是花托）等。

二被花：

油菜；单被花：

百合；无被花：

杨；

花的形态多变：

离瓣花：

玉兰；合瓣花：

牵牛；辐射对称：

牵牛；两侧对称：

紫藤。

（6）花序

少数植物是独生花（郁金香）或单生花（紫玉兰），但更多的植物，花以一定的方式排列在花序轴上，这种形式称花序。

样式很多，书上有图解。

（实际比书上画的多的多）。

2．花粉粒的产生

（1）从孢原细胞到小孢子

花粉壁上有萌发孔，有利于花粉萌发。

花粉的形态多样,而且不易腐烂，因此在古植物学、气候、地层等研究中很有用。

花粉营养丰富,但壁不易消化,因此加工技术很重要。

3．胚囊的形成

（1）从孢原细胞到大孢子：

近珠孔的珠心顶端为孢原细胞（核大,质浓），直接发育成或分裂，上面的细胞参与到珠心组织的形成中，下面的细胞发育成大孢子母细胞，经减数分裂，形成四个细胞，近珠孔三个退化，一个发育成大孢子（每一胚珠仅有一个大孢子）。

（2）从大孢子到胚囊：

大孢子进行三次分裂，一个大孢子形成8核，组成7个细胞。

成熟胚囊的组成：

珠孔端有一个卵细胞和两个助细胞。

助细胞能分泌向化性物质，引导花粉管生长。

中央是有两个极核的中央细胞，它受精后发育胚乳。

另一端是三个反足细胞。

它们可能有运输营养物质入胚囊的作用。

4．开花及传粉

传粉是指花粉传递到柱头上的过程。

（1）自花传粉和异花传粉：

豌豆是闭花受精。

单性花进行异花传粉，有利于基因交换。

（2）风媒和虫媒：

风媒花：

结构简单,节省资源。

产生大量花粉，柱头大，而且结构特殊,花粉小而轻，常有翅。

虫媒花：

有吸引昆虫的结构和物质，如艳丽花被，有蜜腺分泌蜜（可作昆虫的食物），发出香味或特殊之味能吸收昆虫的物质。

开花后,花粉和胚囊成熟,花药破裂,花粉粒有由风力、昆虫等传递到柱头上。

5．花粉的发育和受精

花粉传到柱头上后,就能被柱头细胞分泌的一层亲水蛋白粘住。

同种花粉萌发,异种花粉则不能。

存在花粉和柱头的识别作用,保证了植物种的稳定性。

识别机制是亲和力：

花粉壁上有绒毡层分泌的糖蛋白质分子，柱头表面有一薄层蛋白质,其上有特异的受体部位（蛋白质分子），能与同种植物花粉的识别分子相结合。

结合后，柱头分泌某些激活物质，促进花粉萌发。

花粉萌发时，从萌发孔处长出花粉管，花粉管穿过柱头、花柱、珠孔，经助细胞进入胚囊,在此期间两个精子或生殖细胞移入花粉管（生殖细胞在花粉管进入胚囊前分裂成两个精子），营养细胞消失。

接着释放精子，进行双受精。

受精卵发育为胚。

受精的中央细胞发育为胚乳（三倍体），为胚的发育提供养料。

6．胚的发育

受精后,子房和胚珠继续发育成果实和种子,其他部分则枯萎。

3n的胚乳核立即进行连续分裂发育成胚乳，胚乳含大量营养物质,供胚发育之用。

受精卵一般经过一段时间休眠后，受精卵就分裂、生长,最终分化成胚。

双子叶植物的胚由子叶、胚芽、胚轴、胚根等部分。

单子叶植物的胚一般较小，仅具一子叶，另一退化，胚乳丰富。

其中禾本科植物的子叶特化为盾片。

蚕豆、大豆等我们食用的是子叶，而谷物则为胚乳。

7．果实的类型

果实的类型可以从不同方面来划分：

按果实的来源分为真果和假果：

①果实的果应由子房发育而成的，称真果，多数植物的果实是这一情况。

②除子房外，还有其他部分参加果皮组成的，如花被、花托以至花序轴，这类果实称为假果，如苹果、瓜类、凤梨（菠萝）等。

另外，一朵花中如果只有一枚雌蕊，以后只形成一个果实的，称单果。

如果一朵花中有许多离生雌蕊，以后每一雌蕊形成一个小果，相聚在同一花托之上，称为聚合果，如莲、草莓、玉兰等。

如果果实是由整个花序发育而来，花序也参与果实的组成部分，这就称为聚花果（复果），如桑、凤梨（菠萝）、无花果等。

按果皮的性质分有肉果和干果：

肉果的果皮肉质化，肥厚多汁，依果皮来源和性质不同又分为：

①浆果，由一个或几个心皮形成的果实，如葡萄、番茄、柿等，葫芦科植物的果实是浆果的另一种，一般称为瓠果。

②核果，