2019-2020年高中生物第二節(jié)有性生殖第1課時示范教案 蘇教版“有性生殖”一節(jié)主要可以分為簡述綠色開花植物的有性生殖和個體發(fā)育過程，舉例說出脊椎動物的有性生殖與發(fā)育過程。本節(jié)的關鍵詞是“有性生殖”“雙受精”。 絕大多數(shù)生物以及人類都是以有性生殖的方式產(chǎn)生后代。有性生殖是生物最重要的生殖方式。它與無性生殖有著重要的區(qū)別：無性生殖是由母體直接產(chǎn)生后代，而有性生殖是由精子和卵細胞結(jié)合成合子，再由合子發(fā)育成后代。有性生殖過程中受精作用對于生物的遺傳、變異和進化具有重要的意義。關于有性生殖，教材以被子植物的有性生殖為例，講述有性生殖的概念。這些內(nèi)容也是在初中生物課本的基礎上講述的，因此，在這部分內(nèi)容一開始，先提出問題，讓學生回憶有關花的結(jié)構(gòu)和功能的知識，在思考的基礎上，再較詳細地講述花粉粒、胚珠的結(jié)構(gòu)以及雙受精的大致過程。這樣處理，不僅闡明了學生不了解的有關花粉粒、胚珠結(jié)構(gòu)等知識，而且能更好地與個體發(fā)育的內(nèi)容相銜接，為學生學習這部分內(nèi)容打下必要的基礎。被子植物的個體發(fā)育這一部分內(nèi)容，教師可以用板圖或者是自己繪制的投影片介紹種子的形成、種子的萌發(fā)和植株的生長發(fā)育這三個主要階段，以便學生了解被子植物個體發(fā)育的全過程。在綠色開花植物有性生殖過程中，被子植物有雙受精現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象是其特有的。被子植物的有性生殖與個體發(fā)育知識與初中階段所學的“開花”“結(jié)果”以及“種子的萌發(fā)”等內(nèi)容有著密切的聯(lián)系。脊椎動物的有性生殖與發(fā)育過程等與本章第一節(jié)“減數(shù)分裂”以及初中的“動物的生殖與發(fā)育”等知識有密切的聯(lián)系。本節(jié)安排了一個“綠色開花植物的有性生殖與個體發(fā)育”的“積極思維”活動，旨在通過正確地讀圖來分析理解綠色開花植物的有性生殖過程以及植物和動物有性生殖之間的異同點。還有一個圖群“蛙的個體發(fā)育過程示意圖”，幫助理解蛙的胚的發(fā)育過程。一個“繼續(xù)探究”，設計實驗，探究酵母菌出芽生殖的環(huán)境因素。教學重點 1.綠色開花植物的有性生殖方式。2脊椎動物的個體發(fā)育。教學難點 脊椎動物的胚胎發(fā)育過程。教具準備 被子植物雙受精的過程及種子萌發(fā)的過程的多媒體動畫課件，蛙的個體發(fā)育示意圖。課時安排 2課時1舉例說出有性生殖的概念和意義。2以綠色開花植物為例闡明精子、卵細胞、受精卵的形成過程及場所，訓練學生由具體到抽象的思維能力。3通過讓學生講清卵細胞、精子、合子(或受精卵)、受精作用的過程，讓學生體會如何與他人交流，如何用規(guī)范的生物學語言表述自己的觀點。4減數(shù)分裂過程中，染色體形態(tài)數(shù)目發(fā)生一系列規(guī)律性變化，通過受精作用使生物前后代之間能保持染色體數(shù)目的恒定，引導學生了解生命是運動的、有規(guī)律的。5樹立科學、社會、技術相統(tǒng)一的思想(STS)。6通過親歷制作蠶豆花藥臨時裝片的過程，培養(yǎng)學生嚴謹、求實、創(chuàng)新的精神。第一課時綠色開花植物的有性生殖與個體發(fā)育師：生物的壽命各不相同，每個生物體最終都要衰老死亡。生命的延續(xù)是靠個體生殖產(chǎn)生后代，代代相傳實現(xiàn)的。生物的生殖方式包括無性生殖和有性生殖。無性生殖能夠保持親本的性狀，而有性生殖能夠使它們的后代的遺傳多樣性更加豐富。綠色開花植物為現(xiàn)今自然界植物中最繁盛的類群，我們以綠色開花植物為例來了解生物的有性生殖過程。師：你知道綠色開花植物的有性生殖與個體發(fā)育過程嗎？板書：一、綠色開花植物的有性生殖與個體發(fā)育師：植物體的精子、卵細胞是直接通過減數(shù)分裂的過程形成的嗎？生：不是。精子是由小孢子(n)經(jīng)過一次有絲分裂形成的，卵細胞是由大孢子(n)經(jīng)過三次有絲分裂得到的。師：植物的精子、卵細胞是在哪兒形成的？教師：活動：教師出示一朵桃花的模型。師： (1)花的結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？(2)桃花中與生殖有關的結(jié)構(gòu)主要是什么？學生活動：學生小組討論，代表發(fā)言。生甲：一朵桃花可以由花柄、花托、花被、雄蕊和雌蕊構(gòu)成(指著模型回答)。生乙：桃花中與生殖有關的結(jié)構(gòu)主要是雄蕊和雌蕊。教師：活動：教師進一步展示模型，突出雄蕊和雌蕊的結(jié)構(gòu)。師：雄蕊和雌蕊各由哪幾部分組成？生：雄蕊由花藥和花絲構(gòu)成，雌蕊由柱頭、花柱和子房構(gòu)成。教師：活動：教師利用模型，打開花藥囊，顯示出內(nèi)部的花粉粒；打開子房壁，顯示出胚珠及內(nèi)部的卵細胞、極核。課件展示：被子植物雙受精動畫模擬。師：(1)開花之后，通過傳粉，花粉粒落到雌蕊的柱頭上，在水和酶的作用下開始萌發(fā)，形成花粉管。(2)花粉管不斷伸長(內(nèi)有兩個精子)，經(jīng)過花柱，進入子房，直達胚珠，伸向胚囊，同時將兩個精子釋放到胚囊中：一個精子與卵細胞結(jié)合，形成受精卵，將來發(fā)育成胚；另一個精子與兩個極核結(jié)合，將來發(fā)育成胚乳。(3)像這樣，卵細胞和極核分別與兩個精子融合的過程，稱為雙受精。這是綠色開花植物有性生殖特有的現(xiàn)象。(4)被子植物的開花意味著生殖細胞發(fā)育成熟，成熟的生殖細胞是在哪兒產(chǎn)生的？是如何產(chǎn)生的？它們與被子植物的有性生殖與個體發(fā)育有什么關系呢？課件展示：被子植物大、小孢子的形成過程，大、小孢子形成生殖細胞的過程，雙受精的過程，種子的形成過程，種子萌發(fā)成新植物體的過程。師：(1)被子植物的大、小孢子是如何形成的？(2)大、小孢子是如何形成生殖細胞的？(3)經(jīng)過雙受精過程形成了什么？(4)種子是如何形成的？(5)種子中的結(jié)構(gòu)將來發(fā)育成新植物體的哪些部分？學生活動：學生分組討論、交流，代表回答。 生甲：被子植物的花藥囊里有許多花粉母細胞，每個花粉母細胞通過減數(shù)分裂，形成4個細胞，叫做小孢子。每個小孢子細胞內(nèi)的染色體數(shù)目都比花粉母細胞的減少了一半。初始形成的4個小孢子排成一列，以后相互分離，形成4個單核的花粉粒。在雌蕊的胚珠內(nèi)分化出了大孢子母細胞，每個大孢子母細胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生4個大孢子，其中只有一個能夠繼續(xù)發(fā)育。生乙：胚珠中的一個大孢子再經(jīng)過3次有絲分裂，形成具有8核的胚囊，其中靠近珠孔中間的那個細胞為卵細胞，中央的兩個核稱為極核。花粉囊里的小孢子經(jīng)過一次有絲分裂，可形成2個精細胞。生丙：經(jīng)過雙受精過程可形成受精卵和受精極核。生丁：胚囊里的受精卵可分裂、分化為胚，胚的結(jié)構(gòu)包括胚芽、胚軸、胚根、子葉幾個組成部分。受精極核可分裂、分化為胚乳。大多的雙子葉植物中的子葉吸收了胚乳內(nèi)的養(yǎng)料成為無胚乳種子，而大多數(shù)的單子葉植物的種子為有胚乳的種子。生戊：種子在適宜的條件下萌發(fā)，胚根將來發(fā)育成根，胚芽將來發(fā)育成莖、葉，胚軸將來發(fā)育成連接根、莖的部分，胚乳、子葉提供種子萌發(fā)時所需的養(yǎng)料。(1)綠色植物的有性生殖是通過大、小孢子的產(chǎn)生，由大、小孢子分別產(chǎn)生卵細胞和精子，再由卵細胞和精子兩兩結(jié)合成為受精卵，由受精卵發(fā)育成胚來實現(xiàn)的，胚就是新植物體的幼體。這是植物的種子形成過程。種子遇到合適的環(huán)境條件，就會萌發(fā)并長成幼苗。(2)幼苗經(jīng)過一段時間的生長，成為一株具有根、莖、葉三種營養(yǎng)器官的植株。植株生長發(fā)育到一定階段，就開始形成花芽，接下來便是開花、結(jié)果。花芽的形成，標志著生殖生長的開始。(3)對于一年生植物和二年生植物來說，在植株長出生殖器官后，營養(yǎng)生長就逐漸減慢甚至停止。(4)對于多年生植物來說，當它們達到開花年齡以后，每年營養(yǎng)器官和生殖器官仍然生長發(fā)育。其中營養(yǎng)器官的發(fā)育包括：根和莖頂端分生組織的活動，使莖不斷長高，根不斷伸長。與此同時，由于莖和根的形成層活動，使莖和根不斷長粗。這樣多年生植物就逐年長大。第二節(jié)有性生殖一、綠色開花植物的有性生殖與個體發(fā)育1有性生殖的概念3被子植物花的結(jié)構(gòu)3雙受精4個體發(fā)育1胚珠子房中有一或多個卵形小體，即胚珠(ovules)。胚珠由一個珠心和包在珠心外面的一層或兩層珠被所構(gòu)成。在胚珠頂部，珠被遺留一個小孔，稱為珠孔，它的下面就是珠心。子房內(nèi)壁生長胚珠的地方稱為胎座，胚珠或直立于胎座之上(直生胚珠)，或由于各部分生長速度不同而彎轉(zhuǎn)180(倒生胚珠)，也有只彎曲90的(橫生胚珠)。2植物遠緣雜交的障礙及其克服植物的遠緣雜交是指種以上分類單位的生物類型之間的雜交，包括同屬植物的種間雜交和不同屬植物的屬間雜交。通過植物的遠緣雜交可將其他種的有益性狀(如抗病、抗蟲、抗逆性強、優(yōu)質(zhì))的基因資源導入栽培種，在作物、蔬菜和花卉育種中廣泛應用。因而它是育種工作的一個重要領域。但是遠緣雜交的親本之間其遺傳關系相對較遠，在雜交過程中會出現(xiàn)各種障礙，不能得到雜種或雜種不能繼續(xù)繁育，其表現(xiàn)有雜交不親和、雜種衰亡和雜種不育。(1)遠緣雜交不親和遠緣雜交不親和的表現(xiàn) 雜交的不親和是指兩個可育的種進行授粉后其雜交的障礙發(fā)生在受精之前，主要表現(xiàn)有異種或異屬的花粉在母本柱頭上不能萌發(fā)或只萌發(fā)一部分，一般見于三核花粉粒和干型柱頭的植物中。另一種表現(xiàn)是花粉在母本柱頭上能夠萌發(fā)，但其花粉管不能正常生長，花粉管變粗或前端分叉甚至破裂，一般見于二核花粉粒和濕潤柱頭的植物中。第三種情況是花粉管能夠正常生長到達胚囊，但它釋放的精子不能和卵細胞融合形成雜種合子，這種現(xiàn)象在禾本科植物中常見。遠緣雜交不親和的機理 同植物的自交不親和一樣，雜交不親和也是柱頭與花粉相互作用而識別的過程。當異種或者異屬的花粉落到柱頭上后，如果花粉與柱頭間的形態(tài)學上不相適應，一個種特有的大花粉粒落到另一個種只適于小花粉粒的柱頭上則難以獲得萌發(fā)所需的大量水分；或者是大花粉粒上有限的萌發(fā)孔不能有效地與柱頭乳突細胞接觸而吸水。花柱細胞和柱頭的物理、化學性質(zhì)，如花粉萌發(fā)和花粉管生長所需糖的成分及濃度、滲透壓等都可能使異種花粉或花粉管不適應而被雌蕊拒絕。成熟花粉粒壁上的蛋白質(zhì)根據(jù)存在的部位分為內(nèi)壁蛋白和外壁蛋白。外壁蛋白是由花藥絨氈層合成的一種特異蛋白質(zhì)，在花粉發(fā)育過程中被儲存在花粉粒的外壁中，在孢子體不親和的系統(tǒng)中，對柱頭與花粉的識別起主要作用。如果屬不親和性質(zhì)，則柱頭乳突細胞產(chǎn)生胼胝質(zhì)，使花粉粒在柱頭上不能吸水萌發(fā)?；ǚ哿５膬?nèi)壁蛋白是由花粉粒本身制造的，在配子體不親和系統(tǒng)中起識別作用。如果屬不親和性質(zhì)則表現(xiàn)為花粉管生長緩慢或生長停止變?yōu)榛?。有些遠緣雜交不親和表現(xiàn)為配子不親和，即花粉管到達胚珠后釋放的精細胞不能和雌配子融合。這種情況下經(jīng)常發(fā)生假受精現(xiàn)象，即精細胞未進入卵細胞或者精細胞雖然進入卵細胞中但是未能和卵核融合，但卻促進了卵核的分裂，形成孤雌生殖的現(xiàn)象。遠緣雜交不親和的克服方法 在雌蕊的蕾期，由于柱頭上起識別作用的蛋白質(zhì)尚未合成，此時用成熟花粉授粉，可以躲過它們之間的識別反應而使授粉成功。對于已形成識別蛋白的柱頭，可以用有機溶劑(如己烷、乙酸乙酯等)處理柱頭、或者通過機械損傷、熱處理等方法破壞柱頭的表膜。另外用蒙導花粉授粉法，即用已被殺死的親和花粉混合在不親和的花粉中給成熟雌蕊授粉，以蒙騙柱頭的識別反應，使不親和花粉能夠萌發(fā)完成受精。多次授粉法，用不親和的花粉給雌蕊多次授粉，當柱頭上的識別蛋白被消耗完以后再授以同種花粉則可以萌發(fā)。對于因花粉管生長長度不夠而不能到達胚囊釋放配子的遠緣雜交不親和，可以利用截短花柱的方法來克服。還可以利用試管受精的實驗胚胎學途徑，即在無菌條件下對置于培養(yǎng)基上的雌蕊及裸露的胚珠授粉，使花粉管在培養(yǎng)條件下到達胚囊完成受精。(2)雜種衰亡雜種衰亡的表現(xiàn) 雜種衰亡是指異種或異屬植物進行雜交時花粉能在柱頭上萌發(fā)到達胚囊釋放精細胞完成受精過程，但以后的發(fā)育出現(xiàn)了障礙，其表現(xiàn)有胚和胚乳不能正常發(fā)育。有的是胚的發(fā)育受到抑制，有的是胚乳過早解體從而使胚的發(fā)育過程中因不能得到充足的營養(yǎng)而“餓”死；第二種情況是雜種胚的前期發(fā)育正常，但是在雜交種子接近成熟時雜種胚敗育；第三種情況是雜種有胚，但不發(fā)芽或者形成的幼苗弱小畸形，苗期死亡不能形成植株。雜種衰亡的原因 從營養(yǎng)的角度上來說，雜種胚發(fā)育過程中要不斷從胚乳和母體組織吸收營養(yǎng)物質(zhì)。如果營養(yǎng)物質(zhì)的來源及運輸途徑發(fā)生障礙，則發(fā)生雜種衰亡。其表現(xiàn)有：(1)如果胚珠和母體的其它部分之間營養(yǎng)物質(zhì)運輸通路被阻，則胚珠不能正常發(fā)育形成種子；(2)如果珠被、珠心和胚囊相連接的營養(yǎng)物質(zhì)運輸途徑被阻，則母體營養(yǎng)物質(zhì)在胚珠中積累但不能進入胚囊，使胚和胚乳不能正常發(fā)育。如果胚和胚乳之間的營養(yǎng)物質(zhì)運輸通路被阻，就會產(chǎn)生胚乳正常發(fā)育而胚因缺乏營養(yǎng)死亡或畸形。同時雜種的胚和胚乳也可相互影響，如胚正常發(fā)育過程中胚乳提前解體，使胚因缺乏營養(yǎng)而死亡；有時雜種胚的存在也能促進胚乳的解體。雜種衰亡的克服方法 雜種胚如果是在其發(fā)育的后期敗育(一般是心形胚以后)，可將幼胚從胚囊中取出放在培養(yǎng)基上進行人工培養(yǎng)，從而克服因胚乳不能正常發(fā)育或營養(yǎng)物質(zhì)向胚運輸?shù)耐繁蛔枰鹋呷狈I養(yǎng)造成的雜種衰亡。也可以從外部補充活性物質(zhì)如萘乙酸溶液處理子房可以彌補內(nèi)源活性物質(zhì)的不足而得到雜交種子。當兩個種之間存在著嚴重的不可交配時，可以尋找與兩個親本都能雜交的另一個物種作為橋梁進行三個種之間的雜交，使不能直接雜交的兩種的基因組最終組合在一起。還可通過培育健壯的雜交親本，使雜交親本的雌雄配子體儲存豐富的營養(yǎng)物質(zhì)以利于胚的發(fā)育。(3)雜種不育雜種不育的表現(xiàn) 雜種不育是指遠緣雜種的第1代植株或者是第2代、第3代植株雖然生長正常，但是由于親本種的基因組之間不協(xié)調(diào)或者一個親本的基因組與另一個親本的細胞質(zhì)之間不協(xié)調(diào)而不能生殖的現(xiàn)象。其主要表現(xiàn)有雜種植株的雌雄蕊異常；雜種植株的雌雄配子發(fā)育不正常；雜種的雌雄配子不能融合。雜種不育的原因A基因不育由于植物的基因型不同造成的不育稱為基因不育，可分為二倍體不育和單倍體不育。二倍體不育是由于二倍體組織中一些基因活動使生殖器官的發(fā)育至減數(shù)分裂過程發(fā)生異常造成的。單倍體不育是由雜種減數(shù)分裂后配子所攜帶的基因使配子或配子體在形成時出現(xiàn)異常。B染色體不育由于染色體結(jié)構(gòu)上的差異，使這些染色體在減數(shù)分裂過程中不能聯(lián)會或不均衡聯(lián)會，形成的配子不育，有時還出現(xiàn)染色體不育和基因不育綜合作用的情況。C細胞質(zhì)不育雜種一代不育常是由于1個種的細胞質(zhì)與另1個種的某些基因之間相互作用引起的。D雜種的基因組是由差異較大的基組物質(zhì)組合的結(jié)果，其生理機能往往不協(xié)調(diào)。因而在其生長發(fā)育過程中受到不良環(huán)境條件的影響也更大。外界環(huán)境對其減數(shù)分裂至配子形成過程影響的結(jié)果往往造成雜種不育?？朔s種不育的方法A以異源多倍體途徑克服染色體不育。染色體不育是由于不同種之間染色體結(jié)構(gòu)上缺乏同源性或者存在倒位、易位等結(jié)構(gòu)引起的。當染色體加倍形成異源多倍體后每條染色體均有1條與自己結(jié)構(gòu)完全相同的染色體，因而在減數(shù)分裂時能正常配對形成可育的配子。B對于由基因引起的雜種不育，可因親本的基因型不同而有很大差異。因此可以通過尋找廣親和的品種來克服。