2019-2020年高中生物第二节有性生殖第1课时示范教案 苏教版.doc

2019-2020年高中生物第二节有性生殖第1课时示范教案 苏教版“有性生殖”一节主要可以分为简述绿色开花植物的有性生殖和个体发育过程，举例说出脊椎动物的有性生殖与发育过程。本节的关键词是“有性生殖”“双受精”。 绝大多数生物以及人类都是以有性生殖的方式产生后代。有性生殖是生物最重要的生殖方式。它与无性生殖有着重要的区别：无性生殖是由母体直接产生后代，而有性生殖是由精子和卵细胞结合成合子，再由合子发育成后代。有性生殖过程中受精作用对于生物的遗传、变异和进化具有重要的意义。关于有性生殖，教材以被子植物的有性生殖为例，讲述有性生殖的概念。这些内容也是在初中生物课本的基础上讲述的，因此，在这部分内容一开始，先提出问题，让学生回忆有关花的结构和功能的知识，在思考的基础上，再较详细地讲述花粉粒、胚珠的结构以及双受精的大致过程。这样处理，不仅阐明了学生不了解的有关花粉粒、胚珠结构等知识，而且能更好地与个体发育的内容相衔接，为学生学习这部分内容打下必要的基础。被子植物的个体发育这一部分内容，教师可以用板图或者是自己绘制的投影片介绍种子的形成、种子的萌发和植株的生长发育这三个主要阶段，以便学生了解被子植物个体发育的全过程。在绿色开花植物有性生殖过程中，被子植物有双受精现象，而且这种现象是其特有的。被子植物的有性生殖与个体发育知识与初中阶段所学的“开花”“结果”以及“种子的萌发”等内容有着密切的联系。脊椎动物的有性生殖与发育过程等与本章第一节“减数分裂”以及初中的“动物的生殖与发育”等知识有密切的联系。本节安排了一个“绿色开花植物的有性生殖与个体发育”的“积极思维”活动，旨在通过正确地读图来分析理解绿色开花植物的有性生殖过程以及植物和动物有性生殖之间的异同点。还有一个图群“蛙的个体发育过程示意图”，帮助理解蛙的胚的发育过程。一个“继续探究”，设计实验，探究酵母菌出芽生殖的环境因素。教学重点 1.绿色开花植物的有性生殖方式。2脊椎动物的个体发育。教学难点 脊椎动物的胚胎发育过程。教具准备 被子植物双受精的过程及种子萌发的过程的多媒体动画课件，蛙的个体发育示意图。课时安排 2课时1举例说出有性生殖的概念和意义。2以绿色开花植物为例阐明精子、卵细胞、受精卵的形成过程及场所，训练学生由具体到抽象的思维能力。3通过让学生讲清卵细胞、精子、合子(或受精卵)、受精作用的过程，让学生体会如何与他人交流，如何用规范的生物学语言表述自己的观点。4减数分裂过程中，染色体形态数目发生一系列规律性变化，通过受精作用使生物前后代之间能保持染色体数目的恒定，引导学生了解生命是运动的、有规律的。5树立科学、社会、技术相统一的思想(STS)。6通过亲历制作蚕豆花药临时装片的过程，培养学生严谨、求实、创新的精神。第一课时绿色开花植物的有性生殖与个体发育师：生物的寿命各不相同，每个生物体最终都要衰老死亡。生命的延续是靠个体生殖产生后代，代代相传实现的。生物的生殖方式包括无性生殖和有性生殖。无性生殖能够保持亲本的性状，而有性生殖能够使它们的后代的遗传多样性更加丰富。绿色开花植物为现今自然界植物中最繁盛的类群，我们以绿色开花植物为例来了解生物的有性生殖过程。师：你知道绿色开花植物的有性生殖与个体发育过程吗？板书：一、绿色开花植物的有性生殖与个体发育师：植物体的精子、卵细胞是直接通过减数分裂的过程形成的吗？生：不是。精子是由小孢子(n)经过一次有丝分裂形成的，卵细胞是由大孢子(n)经过三次有丝分裂得到的。师：植物的精子、卵细胞是在哪儿形成的？教师：活动：教师出示一朵桃花的模型。师： (1)花的结构由哪几部分组成？(2)桃花中与生殖有关的结构主要是什么？学生活动：学生小组讨论，代表发言。生甲：一朵桃花可以由花柄、花托、花被、雄蕊和雌蕊构成(指着模型回答)。生乙：桃花中与生殖有关的结构主要是雄蕊和雌蕊。教师：活动：教师进一步展示模型，突出雄蕊和雌蕊的结构。师：雄蕊和雌蕊各由哪几部分组成？生：雄蕊由花药和花丝构成，雌蕊由柱头、花柱和子房构成。教师：活动：教师利用模型，打开花药囊，显示出内部的花粉粒；打开子房壁，显示出胚珠及内部的卵细胞、极核。课件展示：被子植物双受精动画模拟。师：(1)开花之后，通过传粉，花粉粒落到雌蕊的柱头上，在水和酶的作用下开始萌发，形成花粉管。(2)花粉管不断伸长(内有两个精子)，经过花柱，进入子房，直达胚珠，伸向胚囊，同时将两个精子释放到胚囊中：一个精子与卵细胞结合，形成受精卵，将来发育成胚；另一个精子与两个极核结合，将来发育成胚乳。(3)像这样，卵细胞和极核分别与两个精子融合的过程，称为双受精。这是绿色开花植物有性生殖特有的现象。(4)被子植物的开花意味着生殖细胞发育成熟，成熟的生殖细胞是在哪儿产生的？是如何产生的？它们与被子植物的有性生殖与个体发育有什么关系呢？课件展示：被子植物大、小孢子的形成过程，大、小孢子形成生殖细胞的过程，双受精的过程，种子的形成过程，种子萌发成新植物体的过程。师：(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细胞的？(3)经过双受精过程形成了什么？(4)种子是如何形成的？(5)种子中的结构将来发育成新植物体的哪些部分？学生活动：学生分组讨论、交流，代表回答。 生甲：被子植物的花药囊里有许多花粉母细胞，每个花粉母细胞通过减数分裂，形成4个细胞，叫做小孢子。每个小孢子细胞内的染色体数目都比花粉母细胞的减少了一半。初始形成的4个小孢子排成一列，以后相互分离，形成4个单核的花粉粒。在雌蕊的胚珠内分化出了大孢子母细胞，每个大孢子母细胞经过减数分裂产生4个大孢子，其中只有一个能够继续发育。生乙：胚珠中的一个大孢子再经过3次有丝分裂，形成具有8核的胚囊，其中靠近珠孔中间的那个细胞为卵细胞，中央的两个核称为极核。花粉囊里的小孢子经过一次有丝分裂，可形成2个精细胞。生丙：经过双受精过程可形成受精卵和受精极核。生丁：胚囊里的受精卵可分裂、分化为胚，胚的结构包括胚芽、胚轴、胚根、子叶几个组成部分。受精极核可分裂、分化为胚乳。大多的双子叶植物中的子叶吸收了胚乳内的养料成为无胚乳种子，而大多数的单子叶植物的种子为有胚乳的种子。生戊：种子在适宜的条件下萌发，胚根将来发育成根，胚芽将来发育成茎、叶，胚轴将来发育成连接根、茎的部分，胚乳、子叶提供种子萌发时所需的养料。(1)绿色植物的有性生殖是通过大、小孢子的产生，由大、小孢子分别产生卵细胞和精子，再由卵细胞和精子两两结合成为受精卵，由受精卵发育成胚来实现的，胚就是新植物体的幼体。这是植物的种子形成过程。种子遇到合适的环境条件，就会萌发并长成幼苗。(2)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。花芽的形成，标志着生殖生长的开始。(3)对于一年生植物和二年生植物来说，在植株长出生殖器官后，营养生长就逐渐减慢甚至停止。(4)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。其中营养器官的发育包括：根和茎顶端分生组织的活动，使茎不断长高，根不断伸长。与此同时，由于茎和根的形成层活动，使茎和根不断长粗。这样多年生植物就逐年长大。第二节有性生殖一、绿色开花植物的有性生殖与个体发育1有性生殖的概念3被子植物花的结构3双受精4个体发育1胚珠子房中有一或多个卵形小体，即胚珠(ovules)。胚珠由一个珠心和包在珠心外面的一层或两层珠被所构成。在胚珠顶部，珠被遗留一个小孔，称为珠孔，它的下面就是珠心。子房内壁生长胚珠的地方称为胎座，胚珠或直立于胎座之上(直生胚珠)，或由于各部分生长速度不同而弯转180(倒生胚珠)，也有只弯曲90的(横生胚珠)。2植物远缘杂交的障碍及其克服植物的远缘杂交是指种以上分类单位的生物类型之间的杂交，包括同属植物的种间杂交和不同属植物的属间杂交。通过植物的远缘杂交可将其他种的有益性状(如抗病、抗虫、抗逆性强、优质)的基因资源导入栽培种，在作物、蔬菜和花卉育种中广泛应用。因而它是育种工作的一个重要领域。但是远缘杂交的亲本之间其遗传关系相对较远，在杂交过程中会出现各种障碍，不能得到杂种或杂种不能继续繁育，其表现有杂交不亲和、杂种衰亡和杂种不育。(1)远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和的表现 杂交的不亲和是指两个可育的种进行授粉后其杂交的障碍发生在受精之前，主要表现有异种或异属的花粉在母本柱头上不能萌发或只萌发一部分，一般见于三核花粉粒和干型柱头的植物中。另一种表现是花粉在母本柱头上能够萌发，但其花粉管不能正常生长，花粉管变粗或前端分叉甚至破裂，一般见于二核花粉粒和湿润柱头的植物中。第三种情况是花粉管能够正常生长到达胚囊，但它释放的精子不能和卵细胞融合形成杂种合子，这种现象在禾本科植物中常见。远缘杂交不亲和的机理 同植物的自交不亲和一样，杂交不亲和也是柱头与花粉相互作用而识别的过程。当异种或者异属的花粉落到柱头上后，如果花粉与柱头间的形态学上不相适应，一个种特有的大花粉粒落到另一个种只适于小花粉粒的柱头上则难以获得萌发所需的大量水分；或者是大花粉粒上有限的萌发孔不能有效地与柱头乳突细胞接触而吸水。花柱细胞和柱头的物理、化学性质，如花粉萌发和花粉管生长所需糖的成分及浓度、渗透压等都可能使异种花粉或花粉管不适应而被雌蕊拒绝。成熟花粉粒壁上的蛋白质根据存在的部位分为内壁蛋白和外壁蛋白。外壁蛋白是由花药绒毡层合成的一种特异蛋白质，在花粉发育过程中被储存在花粉粒的外壁中，在孢子体不亲和的系统中，对柱头与花粉的识别起主要作用。如果属不亲和性质，则柱头乳突细胞产生胼胝质，使花粉粒在柱头上不能吸水萌发。花粉粒的内壁蛋白是由花粉粒本身制造的，在配子体不亲和系统中起识别作用。如果属不亲和性质则表现为花粉管生长缓慢或生长停止变为畸形。有些远缘杂交不亲和表现为配子不亲和，即花粉管到达胚珠后释放的精细胞不能和雌配子融合。这种情况下经常发生假受精现象，即精细胞未进入卵细胞或者精细胞虽然进入卵细胞中但是未能和卵核融合，但却促进了卵核的分裂，形成孤雌生殖的现象。远缘杂交不亲和的克服方法 在雌蕊的蕾期，由于柱头上起识别作用的蛋白质尚未合成，此时用成熟花粉授粉，可以躲过它们之间的识别反应而使授粉成功。对于已形成识别蛋白的柱头，可以用有机溶剂(如己烷、乙酸乙酯等)处理柱头、或者通过机械损伤、热处理等方法破坏柱头的表膜。另外用蒙导花粉授粉法，即用已被杀死的亲和花粉混合在不亲和的花粉中给成熟雌蕊授粉，以蒙骗柱头的识别反应，使不亲和花粉能够萌发完成受精。多次授粉法，用不亲和的花粉给雌蕊多次授粉，当柱头上的识别蛋白被消耗完以后再授以同种花粉则可以萌发。对于因花粉管生长长度不够而不能到达胚囊释放配子的远缘杂交不亲和，可以利用截短花柱的方法来克服。还可以利用试管受精的实验胚胎学途径，即在无菌条件下对置于培养基上的雌蕊及裸露的胚珠授粉，使花粉管在培养条件下到达胚囊完成受精。(2)杂种衰亡杂种衰亡的表现 杂种衰亡是指异种或异属植物进行杂交时花粉能在柱头上萌发到达胚囊释放精细胞完成受精过程，但以后的发育出现了障碍，其表现有胚和胚乳不能正常发育。有的是胚的发育受到抑制，有的是胚乳过早解体从而使胚的发育过程中因不能得到充足的营养而“饿”死；第二种情况是杂种胚的前期发育正常，但是在杂交种子接近成熟时杂种胚败育；第三种情况是杂种有胚，但不发芽或者形成的幼苗弱小畸形，苗期死亡不能形成植株。杂种衰亡的原因 从营养的角度上来说，杂种胚发育过程中要不断从胚乳和母体组织吸收营养物质。如果营养物质的来源及运输途径发生障碍，则发生杂种衰亡。其表现有：(1)如果胚珠和母体的其它部分之间营养物质运输通路被阻，则胚珠不能正常发育形成种子；(2)如果珠被、珠心和胚囊相连接的营养物质运输途径被阻，则母体营养物质在胚珠中积累但不能进入胚囊，使胚和胚乳不能正常发育。如果胚和胚乳之间的营养物质运输通路被阻，就会产生胚乳正常发育而胚因缺乏营养死亡或畸形。同时杂种的胚和胚乳也可相互影响，如胚正常发育过程中胚乳提前解体，使胚因缺乏营养而死亡；有时杂种胚的存在也能促进胚乳的解体。杂种衰亡的克服方法 杂种胚如果是在其发育的后期败育(一般是心形胚以后)，可将幼胚从胚囊中取出放在培养基上进行人工培养，从而克服因胚乳不能正常发育或营养物质向胚运输的通路被阻引起胚缺乏营养造成的杂种衰亡。也可以从外部补充活性物质如萘乙酸溶液处理子房可以弥补内源活性物质的不足而得到杂交种子。当两个种之间存在着严重的不可交配时，可以寻找与两个亲本都能杂交的另一个物种作为桥梁进行三个种之间的杂交，使不能直接杂交的两种的基因组最终组合在一起。还可通过培育健壮的杂交亲本，使杂交亲本的雌雄配子体储存丰富的营养物质以利于胚的发育。(3)杂种不育杂种不育的表现 杂种不育是指远缘杂种的第1代植株或者是第2代、第3代植株虽然生长正常，但是由于亲本种的基因组之间不协调或者一个亲本的基因组与另一个亲本的细胞质之间不协调而不能生殖的现象。其主要表现有杂种植株的雌雄蕊异常；杂种植株的雌雄配子发育不正常；杂种的雌雄配子不能融合。杂种不育的原因A基因不育由于植物的基因型不同造成的不育称为基因不育，可分为二倍体不育和单倍体不育。二倍体不育是由于二倍体组织中一些基因活动使生殖器官的发育至减数分裂过程发生异常造成的。单倍体不育是由杂种减数分裂后配子所携带的基因使配子或配子体在形成时出现异常。B染色体不育由于染色体结构上的差异，使这些染色体在减数分裂过程中不能联会或不均衡联会，形成的配子不育，有时还出现染色体不育和基因不育综合作用的情况。C细胞质不育杂种一代不育常是由于1个种的细胞质与另1个种的某些基因之间相互作用引起的。D杂种的基因组是由差异较大的基组物质组合的结果，其生理机能往往不协调。因而在其生长发育过程中受到不良环境条件的影响也更大。外界环境对其减数分裂至配子形成过程影响的结果往往造成杂种不育。克服杂种不育的方法A以异源多倍体途径克服染色体不育。染色体不育是由于不同种之间染色体结构上缺乏同源性或者存在倒位、易位等结构引起的。当染色体加倍形成异源多倍体后每条染色体均有1条与自己结构完全相同的染色体，因而在减数分裂时能正常配对形成可育的配子。B对于由基因引起的杂种不育，可因亲本的基因型不同而有很大差异。因此可以通过寻找广亲和的品种来克服。