生物的生殖和发育

第三章　生物的生殖和发育

第一节　生物的生殖

【教学目标】

一、知识目标

了解生物生殖方式的多样性，掌握有性生殖和无性生殖的概念和特点，理解生殖方式的进化趋势；通过学习高等动物精子、卵细胞的形成过程，理解减数分裂中染色体的规律性变化，掌握减数分裂的概念，理解减数分裂和受精作用的意义。

二、能力目标

通过总结无性生殖和有性生殖的概念，培养学生分析、概括和归纳能力；通过分析有性生殖细胞形成过程，培养学生运用图形语言解释和说明相关知识的能力；通过对比减数分裂和有丝分裂、精子和卵细胞的形成过程的异同，培养学生比较、分析问题并认识事物实质的思维能力。

三、情感目标

通过分析两大类生殖方式的特点，使学生能够辩证地认识生命现象；通过介绍克隆技术及其带来的社会问题，对学生进行生命科学价值观的教育；通过理解生殖方式的进化趋势，对学生进行适应、进化等生命科学观点的教育；通过分析有性生殖细胞种类的多样性及形成过程，形成生物界中多样性与共同性相统一的观点，树立辩证唯物主义的自然观。

【教学建议】

本节知识结构体系

图6

【重难点分析】

一、重点分析

1.无性生殖和有性生殖的特点

图7

这部分内容是理解生殖方式进化的知识基础。分析两类生殖方式的特点，阐明二者对于物种生存发展的不同意义，有助于培养学生辩证思维能力。无性生殖和有性生殖的特点分别与细胞的有丝分裂和减数分裂密切相关，加强这一知识点的教学，将巩固有丝分裂的知识，引出减数分裂的知识，做到温故知新。

在本课题教学中，应对无性生殖有关内容的教学给予充分重视。特别是1997年英国科学家克隆绵羊获得成功，引起了世界的震惊，使无性生殖技术即克隆技术成为全球关注的热点。从激发学生兴趣、关心科学技术带来的社会问题的角度出发，在教学中加重这部分知识的分量，有利于培养学生的科学素质，形成科学的价值观。

2.减数分裂的过程

减数分裂是理解有性生殖方式的特点和进化地位的知识基础。高等动物通过减数分裂产生染色体数目减半的配子，通过受精作用形成受精卵，发育成新个体，维持了亲、子代体细胞中染色体数目一致，保证了物种的稳定；通过减数分裂产生遗传内容不同的配子，是有性生殖产生的后代具有丰富变异性的重要原因，决定了有性生殖和无性生殖之间的本质区别，说明了在生殖方式上有性生殖的进化地位更高级。

减数分裂是三大遗传规律的细胞学基础。减数第一次分裂同源染色体分离，是基因分离规律的细胞学基础；减数第一次分裂时期，在同源染色体分离的同时，非同源染色体随机进入到不同的配子，这是基因自由组合规律的细胞学基础；减数第一次分裂中的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体间进行交叉互换，这是基因连锁互换规律的细胞学基础。

二、难点分析

1.分析两类生殖方式的特点

一方面，无性生殖产生的后代保持亲代的性状，有性生殖产生的后代具有丰富的变异性，这两类生殖方式的特点分别与细胞有丝分裂和减数分裂相关，而教材中未加以充分说明，加之还没有学习减数分裂和遗传物质基础等关键知识，造成学生理解上的先天不足；另一方面，无性生殖和有性生殖特点的差异极大，都普遍存在于生物界，甚至很多物种在生活史的不同时期，分别具有无性或有性生殖方式，这在学生看来似乎有些矛盾和难以解释。教师应充分估计学生理解这些知识的难度，阐明这两类生殖方式各自的重要的生物学意义及在生物进化中的作用。

2.减数分裂中染色体的行为

减数分裂过程中染色体行为复杂，除了具有有丝分裂中出现的——染色体复制、染色体与染色质的周期性变化、姐妹染色单体分离等行为外，还出现了同源染色体联会、非姐妹染色单体交叉互换、同源染色体分离、非同源染色体的自由组合等特殊行为。这部分内容涉及染色体的概念、有丝分裂过程等知识，这些知识掌握程度如何，直接影响学生正确理解减数分裂的概念；这部分内容具有知识点分散、理解难度大（如同源染色体）、概念易混淆（如同源染色体、非同源染色体、姐妹染色单体、非姐妹染色单体）等特点。因此，在教学过程中应及时复习，分散难点，加强对比，突破难点。

3.同源染色体的概念

学生较难理解关于同源染色体“一条来自父方，一条来自母方”的含义。这是由于学生对于从受精作用形成受精卵，到形成新个体的发育过程及其细胞学基础不十分了解。因此，在首次讲到这一概念时，可以暂时不提这一点，仅强调“形状、大小一般相同”；在讲受精作用后可以说明，受精过程形成受精卵，其中形状大小相同的两条染色体，一条来自父方（精子），一条来自母方（卵细胞），是一对同源染色体。在学习生物个体发育的内容时，再强调体细胞是受精卵经过有丝分裂形成的，每个体细胞中染色体的情况与受精卵完全相同，体细胞中有成对的同源染色体。

三、教法建议

可采用讨论与学生自学相结合的方式进行教学。

课时安排：三课时。

第一课时：以讨论为主的综合课。通过对不同生物生殖类型典型案例的分析和讨论，学习生物生殖的类型；通过典型案例分析，学习无性生殖技术。

第二课时：以讨论为主的综合课。通过展示和分析精子形成过程的图解，和学生共同讨论分析精子的形成过程，认识减数分裂的过程以及在精子形成过程中的作用。

第三课时：以讨论为主的综合课。通过对比精子和卵细胞的形成过程的对比，归纳总结减数分裂的过程，总结配子形成过程及特点。学习讨论受精作用及在生殖过程中的意义，并认识被子植物的双受精作用。

【教学设计方案】

引言：有生就有死，生物个体死亡，依靠生殖产生新个体来保证种族的延续，通过个体发育而成熟的生物体。

一、生殖的类型

1.通过设问“生物通过什么方式来传宗接代？不同生物的繁殖方式有何不同”，引出本节要研究的问题，即生殖的种类。

2.复习高等动植物的有性生殖过程。请学生举例说明桃的自然繁殖过程、人类生殖过程。注意要尽可能让学生多次参与，教师充分调动学生的积极性，做到相互启发、互相补充、互相完善。学生回答中如有遗漏、错误和模糊的问题，教师应注意补充和纠正，并提供有关图片如桃的生活史图，人类生殖的示意图等直观教具。桃开花结实进行有性生殖，开花、传粉、受精，果实和种子的形成等，非常复杂，复习时应突出生殖细胞及所在位置、受精过程及特点。还应注意复习子房和胚珠的结构、果实和种子的形成等，这些内容是学习被子植物个体发育的基础。如果学生对“人的生殖过程”讨论有困难，可由教师带领复习。注意复习有关睾丸、卵巢的位置、形态、结构和功能等，同时也为学习减数分裂的知识作铺垫。也可以复习青蛙的生殖过程，为学习蛙的个体发育内容做准备。

3.指出低等生物也存在有性生殖方式。利用挂图讲解团藻的卵式生殖。

4.要求学生归纳：上述三种生殖方式中共同的核心过程是：产生精子和卵细胞；精子和卵细胞结合形成受精卵。指出这类生殖方式属于有性生殖。

5.由教师引导总结有性生殖的概念：通常有父方、母方；产生两性生殖细胞；经过两性生殖细胞的结合；生活史的某一阶段发生减数分裂。进行这部分内容的教学时，应注意补充下列内容：

（1）有性生殖的“性”在这里不仅是指性别，而且还指两性生殖细胞的结合，这种生殖方式产生的后代通常有父方、母方。（若有同学提出有关“雌雄同体”的问题，应指出雌雄同体的生物也常常是异体受精，如水螅、蚯蚓、大多数开花植物等，只有极少数开花植物进行自花传粉，而自体受精）在师生分析、总结的基础上，指出，有性生殖的后代具有亲代双方的遗传特征，会产生丰富的变异，有利于生物的进化。

（2）两性生殖细胞也称为配子。根据雌雄配子形态大小的差异，可将有性生殖分为同配生殖和异配生殖。大多数生物产生的卵和精子，两者大小、形状相差悬殊，卵具有较多营养物质作为胚胎发育的基础，精子小、能游动，精子和卵细胞结合形成受精卵然后发育成新个体，这种生殖方式又称为卵式生殖。

（3）两性生殖细胞的结合，大多数情况下可称为受精作用，在卵式生殖中的合子可称为受精卵。从动植物的进化过程中，可看出受精方式是由体外受精发展到体内受精。

上述内容的补充能使学生了解，整个生物界的生殖是由简单到复杂，由低级到高级进化的，加深学生对有性生殖概念的理解，了解生殖方式的进化趋势。

（4）关于“生活史中某一阶段要发生减数分裂”，教学中可启发学生分析精子和卵的成熟是经过细胞分裂完成的，这种细胞分裂是否是有丝分裂？如果是，后代体细胞的染色体数目将发生什么变化？由此推测精子和卵的形成必须经过减数分裂，才能维持后代体细胞染色体数，从而保证物种的稳定性。事实上，有性生殖的后代具有丰富的变异，还与减数分裂产生的配子中染色体的多种多样的组合有关，这将在后面进一步学习。

6.在师生讨论的基础上，小结有性生殖的特点和意义。强调，有性生殖产生的后代继承了双亲的遗传物质，从遗传性上来说结合了双亲的特性，后代将产生广泛的性状变异，提高对环境的适应能力，有利于物种的生存和发展。

7.提出问题“生物界除有性生殖外，有没有其他的生殖方式，请举例说明”，引入到无性生殖内容的教学中。由于多数学生对无性生殖了解较少，所举实例有限，且常将蒲公英种子的传播、蚯蚓的再生等，误以为是无性生殖方式，教师应注意纠正。

8.利用直观教具介绍各种无性生殖方式。

介绍分裂生殖时，提醒学生仔细观察教材中关于变形虫的分裂生殖的图，要求学生指出“这是哪种细胞分裂方式？这种分裂方式的重要特征是什么？分裂后形成的子代变形虫与亲代相比，大小、形状如何？”（有学生可能提出此子代变形虫与亲代形态中不完全相同，教师应说明这是因为变形虫身体形状在不断变化的缘故。）通过学生的观察和回答问题，可以巩固以前学过的细胞有丝分裂的知识。

介绍孢子生殖时，强调孢子也是一种生殖细胞，但这种生殖细胞不经结合就直接通过有丝分裂形成新个体。绝大多数真菌以此方式繁殖后代。

介绍出芽生殖时，注意提醒学生与高等植物营养生殖中用芽繁殖的方式相区别。

9.在学生了解各种有无性生殖方式的基础上，要求学生指出各种无性生殖方式的共同点，并对照有性生殖的概念，总结无性生殖的概念，强调无性生殖只有1个亲体（母体）；不产生两性生殖细胞；不经过两性生殖细胞的结合；一般通过有丝分裂产生后代。

10.由教师通过一系列设问，引导学生分析无性生殖的特点，并与有性生殖的特点进行比较，明确这两类生殖方式的进化地位，从中培养辩证思维的能力。设问如下：

（1）无性生殖一般都由母体经过有丝分裂产生后代，后代从遗传性上来说，具有什么特点？

（2）无性生殖的后代保持了与亲代遗传性的一致，这对于该物种的生存发展是否有利？为什么？

（3）无性生殖不利于物种的生存和发展，那么为什么有很多生物保留这类生殖方式呢？

（4）在生物进化过程中，生殖方式的进化趋势如何？为什么？

上述问题中有难度的是第（2）、（3）题，在教学过程中应当使学生在教师的启发下进行独立思考，努力探求答案，这样才能训练思维能力实现教学目标。对于“无性生殖为什么不利于物种的发展”，教师可以逐步启发学生进行讨论，指出，生物的生存离不开一定的环境，适者生存，不适者被淘汰，这是自然选择的结果。外界环境是复杂多变的，无性生殖产生的后代与亲代极为相似，在环境发生变化时，面临着“全军覆没”的危险，影响物种的延续。对于“为什么许多生物仍然保留无性生殖方式”，可提醒学生比较无性生殖与有性生殖过程。无性生殖在短时间内能够迅速增加种群的数量，占领生存空间，在相对稳定的环境条件下，有利于该物种的延续。因此，许多以有性生殖为主的生物保留无性生殖的方式，如高等植物的营养生殖。再比如，水螅在条件恶劣的情况下，进行有性生殖，而在条件良好的环境中则进行无性生殖。最后教师总结从生物进化的角度来看，有性生殖方式比无性生殖高等。

11.介绍无性生殖技术及其应用。无性生殖技术在工农业生产中有着广泛应用，如植物栽培中，人们很早就运用扦插、分根、嫁接方法，保持植物的良好品质；组织培养技术已经大量使用在花卉、林木的工业化生产中；酿造工业中使用的特定菌种也是以无性生殖来代代保持相似的性状，获得遗传性质一致的产品；1997年克隆羊多莉的诞生，说明借助一定的技术手段，高等脊椎动物（包括人）也可实现无性生殖。可以预测无性生殖技术将对人类产生更大的影响。适当扩充这部分内容进行教学，不仅能开阔学生眼界，展现生物技术发展前景，还能进一步加深对无性生殖特点的理解。

图8

教材中提到的分根、嫁接等人工方法在初中已经学习过，利用图片简单说明即可。关于组织培养技术的知识，教师可根据实际情况（学生水平和课时）选择有关内容，如植物细胞的全能性、组培技术的发展史、组培技术的应用价值。

在介绍完上述内容后，指出扦插、嫁接、组培等就是植物的克隆。克隆就是人工诱导的无性繁殖方式。学生对“克隆”的了解多来自“克隆羊多莉”，出示相关“克隆”图解，请学生简要介绍培育过程。（取A绵羊乳腺细胞在实验室培养，并取其细胞核备用；取出B绵羊成熟卵细胞，用电击或其他方法破坏其细胞核及遗传物质，把取自A绵羊的细胞核植入；把换了核的卵细胞进行人工培养，形成早期胚胎；把早期胚胎植入C绵羊的子宫中孕育，成熟后分娩即为克隆羊。）提问：（1）多莉长得像谁？为什么？（2）这种繁殖属于哪一类生殖方式？为什么？（3）是否应对克隆动物技术的应用给予限制？受舆论媒体影响，学生的认识更多地倾向于克隆技术应用产生的负面影响。对于问题（3）的讨论，要引导学生认识某些现代科技是把“双刃剑”，关键在于人类如何去把握，如何去运用。

二、减数分裂和有性生殖细胞的形成

1.通过提问复习，引出本课内容。

（1）生物界普遍存在的生殖方式是哪一类？

（2）有性生殖的核心过程是什么？

（3）精子和卵是通过哪种分裂方式产生的？

在讨论第（3）题时，出示有丝分裂过程示意图，引导学生复习有丝分裂过程，强调“染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂后子细胞的染色体数目与母细胞相同。”若通过有丝分裂方式形成精子和卵细胞，那么受精卵中染色体数目将增加一倍，这将无法保证物种的稳定。下面以高等动物精子（卵细胞）的形成过程为例学习减数分裂。

2.出示高等动物精子的形成过程图解，要求学生仔细观察并回答下列问题：

（1）这是哪一种生殖细胞的形成过程？

（2）细胞中所示的结构（教师指向图中的染色体）是什么？

（3）比较图中1号染色体和2号有何区别？

图9

（4）细胞分裂了几次？

（5）分裂前后细胞染色体数目如何变化？

3.利用示意图、活动模型、复合投影片等直观手段，按照下列图解的思路，引导学生观察、描述，教师总结精子的形成过程（减数分裂的过程）。

（1）可先用一对染色体的细胞减数分裂过程为例，讲解染色体复制、第一次分裂时同源染色体联会、同源染色体分离、第二次分裂时姐妹染色单体从着丝点分离等行为，重点明确“染色体数目在减数分裂过程中是如何减少一半，减半发生什么时候？”然后说明同源染色体联会时发生的非姐妹染色单体交叉互换的现象及其意义。在此基础上再增加一对同源染色体，一方面复习前面学习的内容，另一方面重点说明非同源染色体的自由组合现象及其意义。

（2）关于精原细胞的知识要说明：精原细胞位于动物的睾丸内；动物进入发育的成熟阶段时，精原细胞要通过有丝分裂增殖；其中一部分精原细胞继续保持有丝分裂状态，另一部分精原细胞要进行减数分裂形成精子；精原细胞中形状、大小相同的一对染色体称为同源染色体。

（3）第一次分裂结束后，要求学生数染色体的数目，明确减半发生在第一次分裂结束；减半的关键在于同源染色体分离，这是第一次分裂最为突出的特点。

（4）讲解非同源染色体自由组合的意义时，可以让学生计算具有n对同源染色体的精原细胞经减数分裂可能产生多少种类型的精子。

（5）减数第二次分裂是一般的有丝分裂，但此时细胞内不存在同源染色体，而在体细胞的有丝分裂过程中存在同源染色体。

4.练习：根据图中细胞的染色体情况回答下列问题：

（1）这个细胞正在进行哪一种方式的细胞分裂，试说明理由？

（2）这个细胞中有几条染色体？几条染色单体？

（3）这个细胞中有几对同源染色体，它们是哪几对？

（4）这个细胞中哪些是非同源染色体？

（5）细胞中的哪些是姐妹染色单体？哪些是非姐妹染色单体？

（6）这个细胞在全部分裂完成后，子细胞中有几条染色体？

5.同时展示精子和卵细胞的形成过程图，启发学生用对比的方法找出它们的异同点，最后可列出比较表。

图10　精子形成过程和卵细胞形成过程

相同点染色体的行为变化相同，即染色体先复制，在第一次分裂时同源染色体联会，非姐妹染色单体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，第一次分裂结束后染色体数目减半；第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离。

不同点　一个精原细胞经减数分裂形成四个精子细胞，再经变形而成四个精子。

两次细胞质分裂都为不均等分裂，结果一个卵原细胞经减数分裂形成一个卵级细胞，没有变形。

6.通过下列问题启发学生归纳减数分裂的概念。

（1）在精子、卵细胞的形成过程中，染色体复制几次，细胞连续分裂几次？

（2）染色体数目减半发生在哪个阶段？

（3）染色体数目减半的关键在哪里？

在学生回答的基础上，指导学生阅读教材中关于减数分裂的概念，明确减数分裂发生在什么时候，有什么特点，结果如何？

7.列表比较减数分裂与有丝分裂的区别：减数分裂是一种特殊的有丝分裂，只有通过比较才能找出减数分裂在哪些方面有别于一般的有丝分裂，并由此说明其特殊性，加深对减数分裂概念和过程的理解。可以通过下列练习题检查学生是否真正掌握两种分裂方式的区别。

8.用教材中精子和卵细胞结合（人）的彩图，讲解受精作用的过程，强调受精作用是精子的细胞核和卵细胞的细胞核结合。受精作用实现了父方染色体和母方染色体的会合，在受精卵中形状、大小相同的一对同源染色体，一条来自父方（精子），一条来自母方（卵细胞）。

9.引导学生观察图解来认识减数分裂与受精作用的意义。

通过减数分裂和受精作用，保证了进行有性生殖的生物前后代体细胞中染色体数目的稳定，从而保证了遗传的稳定和物种的稳定；在减数分裂过程中，发生了非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换，增加了配子的多样性，再加上受精时雌雄配子结合的随机性，大大提高了后代的变异性。

10.引导学生观察被子植物的有性生殖过程图解，认识被子植物的双受精。

1精子＋1卵细胞——1受精卵

1精子＋2极核——1受精极核

【扩展资料】

一、减数分裂和受精作用的发现

1667年荷兰的列文虎克用自制的显微镜观察了人和动物的精液，看到了带着长尾巴的蝌蚪形的精子，但当时人们认为这是寄生虫！到1884年才由寇里克确定精子是动物自身产生的，而且是一个细胞。1875年，德国动物学家赫德维希在显微镜下观察海胆德受精过程，海胆是体外受精的，容易观察。他发现：许多精子游向卵细胞，但卵细胞只接受一个精子进入，而且只是精子的头部。1883年，比利时胚胎学家贝内登，以马蛔虫为材料，发现其精子和卵细胞各自只有体细胞染色体数目的一半，受精卵有恢复了两对染色体（马蛔虫体细胞有两对染色体）。1890年德国细胞学家鲍维里确认，精子和卵细胞形成要经过减数分裂。1891年德国动物学家亨金描述了形成精子和卵细胞的减数分裂的全过程。

二、克隆与克隆动物技术发展史

克隆是英文clone的音译，既谐音又富有意义。“克”可使人联想起一个小单位，“隆”是发展壮大的意思，克隆当动词用时指人工诱导的无性生殖方式；当名词用时是指通过无性繁殖产生许多相似的后代，即无性繁殖系。

在动物界，特别是高等动物自然情况下都不进行无性生殖。科学家们一直在探索是否可能克隆动物，即不通过正常的雌雄生殖细胞的结合，由不同的动物细胞以无性生殖方式长成新一代的个体。实验沿着两种方式进行。一种是用早期胚胎细胞进行克隆，另一种是用动物的一般体细胞进行克隆。早在上世纪末杜里舒用棘皮动物海胆的受精卵做实验，发现当海胆的受精卵分裂为2个或4个细胞时，如用震荡的方法将细胞摇散，每个细胞都能发育成完整的海胆。70多年前，斯培曼以及而后罗伯特贝林格、汤姆斯金，把各个发育阶段的蛙胚细胞的核取出来，移植到去核的蛙的受精卵中，看是否能开始分裂并完成发育，结果证明蛙胚发育到囊胚期时，每个细胞的核若移植到去核的未受精卵中，都能启动这个蛙卵进行正常发育。20世纪50年代戈登在南非爪蛙身上做实验，他取出南非爪蟾的蝌蚪已分化的小肠上皮细胞的细胞核，注入到用紫外线辐射破坏了核的同种动物的未受精卵中，大多数都发育为南非爪蟾，它们构成了南非爪蟾的无性繁殖系。克隆羊“多莉”的培育是在前人工作的基础上进行的，它的诞生说明哺乳动物已分化的体细胞，仍具有全能性，只要找到适合的方法，可以恢复其发育的潜能，用于无性繁殖。

三、人的精子是与次级卵母细胞结合的

在人的卵细胞发生中，卵原细胞是在胚胎时期的卵巢中增殖的。出生后，大部分卵原细胞逐渐退化，在一生中大约有四百个左右的初级卵母细胞得到发育。人在性成熟后，一般来说每月只有一个卵泡细胞发育成熟。成熟的卵泡显著增大，在排卵前初级卵母细胞进行减数第一次分裂，形成一个次级卵母细胞和一个极体。次级卵母细胞随即进入第二次分裂，但终止于分裂中期。以后，次级卵母细胞连同透明带及放射冠随卵泡液一起排出，进入输卵管。如果排出的次级卵母细胞遇到精子而受精，次级卵母细胞就继续完成第二次分裂，排出第二极体（所有的极体都很快退化）。如果排出的次级卵母细胞没有遇到精子不受精，则不发生上述第二次分裂，次级卵母细胞退化并被吸收。由此可知人的精子是与次级卵母细胞受精的。

四、受精的过程

两性生殖细胞成熟以后，精子与卵细胞相遇，精子入卵并与卵结合时，所引起的一系列复杂的变化称为受精。动物的受精过程包括顶体反应、卵的激活、精卵融合等主要阶段。

（1）顶体反应：绝大多数动物卵的外周都有卵膜（包括卵黄膜、透明带、放射冠等），主要成分是蛋白或多糖。当精子与卵外周的卵膜接触时，就与卵膜上的糖蛋白产生特异性的结合。这种结合能激发精子产生顶体反应：顶体前面的部分质膜消失，顶体内所含的水解酶被释放出来。在这些酶的作用下，精子穿过透明带等，附着在卵黄膜的一定部位上。

（2）卵的激活：精子一旦与卵接触，能够激发卵本身发生一系列的激活变化。这些变化包括皮层反应、透明带反应等。卵黄膜的下面是皮层，皮层中含有大量的皮层颗粒。皮层反应发生在精子与卵黄膜融合的时候，它是指从融合点开始，皮层颗粒破裂，内含物外排，由此涉及到整个皮层。透明带反应是指皮层颗粒的外排物与透明带一起形成受精膜的过程。这些反应起到阻止多个精子进入卵内和激发卵进一步发育的作用。

（3）精卵融合：精子头部进入卵的细胞质以后，迅速膨大，并且出现核仁，形成核膜。精子和卵的细胞核相互靠近，有些动物的这两个核融合成一个，如海胆；有些动物的这两个核不融合，而是相互并列，核膜消失，仅染色体组合在一起，形成受精卵的染色体组，这样就完成了受精作用，如哺乳动物类。

【探究活动】

有性生殖与无性生殖在进化上的比较

问题：有性生殖和无性生殖是生物界普遍存在的两种生殖方式，从进化的角度看，哪一种生殖方式会占有更大的优势？请你通过查阅资料、分析资料，提出自己的观点，写一篇小论文。

第二节　生物的个体发育

【教学目标】

一、知识目标

了解高等植物受精卵发育成胚、受精极核发育成胚乳的过程，理解个体发育的概念；了解从受精卵、囊胚、原肠胚至形成幼体的胚的发育过程；了解蛙胚后发育的主要特点；理解个体发育的一般概念。

二、能力目标

通过系统复习被子植物生活史及相关知识，培养学生对知识进行归纳、综合的学习能力；通过学习种子的形成有关内容培养学生观察、分析和解决问题的能力；通过胚胎发育过程的观察、思考，经过语言表述将思维外化，培养学生观察、思维、表达能力。

三、情感目标

种子的萌发、植株的生长和发育等内容与农业生产密切相关，通过这部分知识的学习，应培养学生理论联系实际的好学风；通过学习动物个体发育主要由遗传物质决定，并受外界环境条件的影响，使学生树立“事物发展是内因和外因共同作用的结果”的辩证唯物主义观点；通过学习陆生脊椎动物羊膜的出现，培养进化论的思想以及生物与环境相适应的观念。

【重难点分析】

一、教学重点

1.植物胚的发育

植物个体发育的过程的主线是，受精卵→胚→幼苗→成熟植株，这一过程可分为两个阶段，即胚的发育和胚后发育。胚后发育是从种子萌发开始，初中教材已介绍了这部分内容。教材着重从细胞水平介绍植物胚的发育过程，体现了高中生物教学的特点。植物胚的发育体现了发育的一般过程，即从受精卵开始，经过细胞分裂、组织分化、器官形成，直至形成植物幼体——胚。受精卵是个体发育起点，这是植物进化的胚胎学证据之一。

2.蛙胚的发育

蛙个体发育过程包括胚的发育和胚后发育。对胚后发育学生有较多的感性认识，初中教材做了较详实的介绍，但侧重在个体（至多是器官）的水平；高中教材从细胞水平介绍胚的发育过程，揭示了动物个体从受精卵到幼体的结构变化，使学生对生命现象的认识更深刻、全面，也为学习生物进化的胚胎学证据打下了知识基础。另外，在这部分内容的教学中可介绍现代生殖工程技术，如试管婴儿、克隆动物等，以充分体现素质教育的要求。

二、教学难点

1.被子植物个体发育的生活史

由于学生缺乏有关生活史全面、系统的认识，因此，不清楚被子植物个体发育的时空概念，造成对本课新知识在理解上的困难。教师应安排一定时间复习初中的知识，扫清学习障碍，使学生对被子植物生活史有较系统的认识，并且培养其对知识的综合能力。

2.被子植物的个体发育知识与有性生殖知识的关系

教材仅介绍了高等动物生殖过程中的减数分裂和受精作用，而被子植物在这方面存在着特殊性（见小资料），教材却缺乏相关的内容。比如，在教材有关于胚、胚乳细胞染色体数目的练习题，这就涉及到高等植物减数分裂、双受精等内容，需要在教学中予以明确。

3.动物的个体发育与环境的关系

对“个体发育主要受遗传物质控制”的认识，由于学生遗传学知识的不足，难以深刻、全面地理解；环境因素对个体发育影响很大，如环境污染对生物生殖发育的危害等，其中内在机理很难讲清；个体发育过程是遗传和环境因素共同作用的结果，这一结论比较抽象，需要结合具体实例说明。这些内容是理解基因型和表现型的关系（第五章）、生物与环境关系（第七章）的知识基础。

【教法建议】

可采用讨论与学生自学相结合的方式进行教学。

【课时安排】

两课时。

第一课时：以讨论为主的综合课。在复习被子植物的种子和果实形成的基础上，重点讨论胚的发育、胚乳的发育，最后小结被子植物的生活史。

第二课时：以讨论为主的综合课。通过对蛙胚胎发育过程的图解的观察、分析、讨论，学习高等动物胚胎发育的过程，并形成对生物个体发育的整体概念和认识。

动物的个体发育歌诀

受精卵分动植极，胚胎发育四时期，

卵裂囊胚原肠胚，组织器官分化期。

外胚表皮附神感，内胚腺体呼消皮，

中胚循环真脊骨，内脏外膜排生肌。

蛙的原肠胚发育歌诀

内胚两道上肝胰，外胚表附神感器，

中胚脊索和真皮，肌内泻殖循环系。

（“两道上”是最基本的消化道和呼吸道上皮，肝和胰则是腺体的代表）

【教学设计方案】

引言：“开门见山”引入课题，在学习生物的生殖知识后，开始研究生物的发育。

过渡：以被子植物为例学习植物的个体发育。

一、被子植物的个体发育

1.设问：被子植物通过种子繁殖，发育的起点是否是种子？

利用菜豆种子、玉米种子结构图，讨论下列问题：菜豆种子结构如何？玉米种子结构如何？两者的主要区别在哪儿？种子结构中最重要的部分是什么？它由哪几部分构成？

引导学生复习种子的结构。明确种子最重要的结构——胚，已经是植物体的雏形。因此，种子不是发育的起点。

2.设问：整个种子、胚从何而来？

指出种子由胚珠发育而来。出示桃子房壁和胚珠结构模式图（见下页），讨论下列问题：

图11　绿色植物生活史简（以桃为例）

（1）胚珠位于哪儿？其结构如何？

（2）胚珠内部结构中与生殖有关的细胞是哪些？

（3）被子植物的受精是如何完成的？受精方式有何特点？

复习被子植物子房和胚珠的结构、双受精特点，了解种子和果实的形成过程。指出，子房是未发育的果实，胚珠是未发育的种子，如荷兰豆、西瓜果实中含未成熟的种子。指出，胚珠在子房内，胚珠外有珠被，内有胚囊，胚囊中与生殖直接有关的是近珠孔处的卵细胞和中央的两个极核。极核和卵细胞一样是经过减数分裂形成的，所以都含有n条染色体。

被子植物进行受精时，花粉管中的两个精子分别与卵细胞和2个极核结合，形成受精卵（2n）和受精的极核（3n）。受精卵是植物个体发育的起点；受精卵将发育成胚，受精极核发育成胚乳，珠被发育成种皮，整个胚珠发育成种子。

3.通过表解方法总结被子植物的个体发育概况

第一阶段：种子和果实的形成。

第二阶段：种子萌发成幼苗，长成成熟植株。被子植物个体发育过程：

图12

4.胚的发育

出示标本或挂图，简要介绍荠菜的分类学特点。

出示荠菜胚的发育图。指导学生认识胚珠的结构及受精卵、受精极核的位置，明确胚发育的场所；请学生根据图解大致描述胚的发育过程（细胞分裂、分化），按下列表解总结：

指出，胚的发育进行的是有丝分裂；球状胚体细胞继续分裂，细胞数目增多，同时形态和机能发生分化，形成胚根、胚芽、胚轴、子叶，这四部分组成胚。

5.胚乳的发育。

玉米、水稻、小麦等大多数单子叶植物种子有胚乳。结合教材玉米胚乳发育图，让学生描述胚乳发育过程，教师总结。

指出，形成胚乳过程中进行有丝分裂；绝大多数双子叶植物种子形成后胚乳被子叶吸收，绝大多数单子叶植物种子保留胚乳。

另外，请学生考虑：胚的发育和胚乳的发育关系？胚乳发育先于胚的发育，有何生物学意义？胚乳为胚的发育提供营养。

6.总结被子植物0的生活史。提问并以图解（见下图）的方式回顾被子植物“种子→种子”的过程。

强调：①减数分裂发生的时间、部位；②植物开花、传粉、受精的生殖特点；③受精卵是发育起点，发育成胚，胚珠发育成种子；④种子在适宜条件下萌发，通过营养生长和生殖生长，长成成熟植株，开花结实，继续繁衍。

图13　胚珠里卵细胞的形成

二、高等动物的个体发育

引言：直接引入课题。本课时研究动物的个体发育。以蛙为研究对象的理由是：蛙进行体外受精，受精卵在体外发育，受精卵外保护性结构较少，易于观察和研究。

1.通过下列问题的讨论，介绍蛙的胚后发育（属于变态发育）的特点。

（1）青蛙是由什么变来的？

（2）蝌蚪和青蛙在形态、结构和功能方面有哪些不同？

（3）蝌蚪是怎样发育为青蛙的？（早期蝌蚪用外鳃呼吸，后转用内鳃呼吸；蝌蚪先生后肢，再出前肢；尾部逐步萎缩，开始用肺呼吸，皮肤辅助呼吸，登陆为幼蛙，逐渐长为成蛙。）

出示蛙个体发育过程的挂图和青蛙生活史的浸制标本，指导学生进行观察、讨论。指出除表中列出的不同点外，蛙和蝌蚪在内部结构和生理功能上也存在差别，如蝌蚪的心脏—心房—心室，血液循环为单循环；蛙的心脏为两心房一心室，血液循环为不完全双循环等。

指出，蝌蚪具有鱼类的特征，说明了两栖类是由古代鱼类进化而来的。

2.通过提问“蝌蚪是从哪来的？”，引导学生得出“蝌蚪自受精卵发育而来”。小结蛙的个体发育过程：

高等动物的个体发育包括胚的发育和胚后发育。胚的发育是指受精卵发育成幼体的过程；胚后发育是指由幼体从卵膜内孵化出来（卵生动物）或从母体生出来（胎生动物）并发育为成体的过程。如人在母体中的“十月怀胎”即胚的发育，分娩后的婴儿进入胚后发育阶段。因此，从出生之日起计算人的年龄并不科学，所谓“虚岁”更符合实际。

3.按下列所示思路，利用蛙胚发育挂图和模型，引导学生观察、描述和讨论，讲解蛙胚发育过程和各个时期的特点。

（1）在介绍蛙胚发育起点时，可先复习有关青蛙的生殖现象（抱对、受精、受精卵特征）。出示蛙卵模型，指导学生观察上下部的区别。教师指出，由于颜色浅的一部分（植物极）含卵黄多、比重大，颜色深的一部分（动物极）含卵黄少、比重小，因此，在水中始终动物极朝上，植物极朝下。问：这有何生物学意义？（保护色、便于吸收大量的阳光，保证受精卵发育需要的温度条件。）

（2）指出卵裂是一种有丝分裂，细胞体积不增加。

（3）囊胚的组成细胞没有发生分化，这些细胞具有全能性。实验胚胎学证明，将这些细胞进行物理性分离后，各自能发育成完整的胚胎。人的同卵双生（即受精卵分裂为两个，各自完成发育过程）的孪生婴儿从性别、外貌等特征是一致的，也说明了早期分裂产生的子细胞还没有分化，具有全能性。

（4）囊胚经过动物极外包、植物极内陷，形成原肠腔和原肠胚。这个微观的动态过程，仅凭借挂图、模型、语言很难准确地表述出来，可用带帽里的帽子或气不足的皮球来演示。强调原肠胚后期内卷的动物极细胞，在外胚层和内胚层之间，形成了中胚层，这时胚体的细胞已发生分化，以后的胚胎发育是三胚层的进一步分化。

（5）利用教材中的表解，讲解三个胚层分别发育成哪些器官和组织。对于蛙胚发育的组织器官分化阶段，外、中、内三个胚层分化成相应的器官、组织，学生在记忆上有一定困难。在理解知识的基础上，可考虑由于外胚层、内胚层发育出的组织、器官种类少，指导学生先记住内、外胚层发育的组织、器官名称，而其他的组织器官则由中胚层发育而来。

4.展示爬行动物胚胎示意图，引导学生分析认识羊膜卵的结构。

5.讲解蛙的胚后发育。并引导学生分析：由于蛙的个体发育在体外进行，因此受环境因素影响很大。目前，某些地区环境条件恶化，导致蛙的种类和数量急剧减少，还出现了五条、三条腿的畸形青蛙。

6.小结个体发育的一般概念。在了解动物、植物个体发育的基础上，要求学生总结。

个体发育的起点是受精卵；发育过程：细胞分裂、组织分化、器官形成；发育方向决定于遗传因素（内因）和环境因素（外因）的共同作用。

【扩展资料】

一、卵裂

受精卵经过多次连续迅速的细胞分裂，形成许多小细胞的发育过程。每次卵裂产生的子细胞称卵裂球。卵裂的主要特点是细胞周期短，周期非常短甚至没有；每次卵裂，核物质重新合成增长，细胞质没有增长，但其理化性质发生变化，因而卵裂球几乎不生长即迅速地进行下次分裂，卵裂球体积越来越小，一旦核质比例达到平衡，细胞分裂速度开始减慢。卵裂后形成的大量小细胞，是便于以后形态发生中细胞的重排、胚层和器官原基的形成和胚体体形的塑造。各种动物卵裂速度相差很大，海胆卵于受精后数小时即形成数千个细胞，蛙1天内形成数千个细胞，而哺乳类1天时尚未完成第1次卵裂，随后的每次卵裂也需10～12小时，在脊椎动物中是最慢的。动物卵裂模式的不同和卵内所含卵黄的数量和分布有密切关系，卵黄可阻滞卵裂进行的速度，甚至阻止卵裂面将细胞完全分开。卵裂可分为两大类型：

1.完全卵裂

卵裂面将受精卵完全分开，卵裂球大小相差不多，一般少黄卵（均黄卵）都为全裂。中量端黄卵也进行全裂，但动、植物极卵裂球大小相差较多，如多数两栖类、肺鱼。卵裂是有规律地按一定形式进行，在32细胞前细胞多成倍增加，其后渐不规则。全裂类型较多，根据卵裂球排列形式，主要有：辐射型卵裂，如棘皮动物、文昌鱼；螺旋卵裂，如部分软体动物、多毛类环形动物；两侧对称型卵裂，如海鞘；不规则型卵裂，有些卵最初是螺旋型，以后又改为两侧对称型，如某些环节动物；有的卵裂程序不规则，初期的卵裂球的分裂即不同步，出现了3细胞期，如大多数哺乳动物。哺乳动物卵裂至16～64细胞期，形成多细胞实心球体，为典型的桑椹胚。

2.不完全卵裂

多黄卵进行这种卵裂，由于卵含大量卵黄，卵裂面不能通过整个卵，卵裂仅在卵的细胞质部分进行。有盘状卵裂，卵裂发生在动物极胚盘上，胚盘下的卵黄不分裂，如硬骨鱼、爬行类和鸟类；表面卵裂，昆虫卵的大量卵黄集中于卵的中央，细胞核和少量细胞质位于中央，大部分细胞质分布在卵周，多次分裂后，卵裂环最终均位于卵的表面。

二、囊胚

囊胚：动物胚胎卵裂期后的发育阶段。一般从64～128细胞期起称做囊胚，呈球状。细胞间出现明显的腔，称囊胚腔。囊胚期的细胞继续分裂，至核质比例恢复到正常，细胞分裂速度减慢。囊胚细胞形态分化不明显，但晚期囊胚的不同细胞区开始有不同的发育信息，一些细胞开始特化。囊胚的形式和卵子类型及卵裂类型有密切关系。

腔囊胚：囊胚呈球形，中间有明显的腔。进行完全均等卵裂的动物，如海胆与文昌鱼具有典型腔囊胚。进行完全不均等卵裂的两栖类囊胚，其植物极细胞较大，囊胚腔偏于动物极，囊胚壁细胞层数多。哺乳动物的囊胚属腔囊胚，又称胚泡。但其发育较特殊，桑椹胚细胞间形成的囊胚腔，又称胚泡腔；随后桑椹胚细胞分为围于外面的滋养层细胞和内部的内细胞团，二种细胞已有形态分化，将来发育方向也大不相同。

盘状囊胚：盘状卵裂后形成覆盖于卵黄上的盘状囊胚。胚盘数层细胞以分层或陷入方式形成上胚层和单层下胚层，二者之间的扁腔即称为囊胚腔，如硬骨鱼、鸟类。

表面囊胚：表面卵裂形成的囊胚为一层完整细胞层，包围在实体卵黄的外面，没有囊胚腔，如昆虫。

三、原肠胚

原肠胚（gastrula）动物早期胚胎发育的一个重要阶段。囊胚细胞通过非常有序而复杂的细胞迁移与重排，形成具有2～3个胚层及原肠的原肠胚。细胞迁移过程称原肠形成或原肠作用，是胚胎发育过程中重要的形态发生运动。采用活体染色、碳粒标记及同位素标记等方法，均可将晚期囊胚或早期原肠胚分区标记，追踪被标记的细胞在形成原肠胚时，细胞迁移的方式及去向，从而明确在晚期囊胚或早期原肠胚的一定区域的细胞，将形成某个胚层或某个器官原基，在囊胚上制定出分区图，称原基分布图（fate map）。这种图有助于了解原肠形成的复杂细胞运动、预测早期胚胎细胞的分布和分化，以及追溯组织器官的来源，又可用此预定器官图为依据，进行有关胚胎实验和分析发育的机制。细胞迁移形式有以下几种：内陷，细胞成片向内陷入，陷入的内层细胞组成原肠腔壁，陷入的开口称为胚孔。内卷，表面的细胞从胚孔或胚盘边缘向内卷入，位于外层细胞的内表面。多内陷，胚盘细胞单个或多个一起向下陷落，随后联合形成一整层。移入，单个细胞从表面迁移到胚胎内部。分层，单层细胞分成两层细胞。外包，表面细胞扩伸，从动物极向植物极胚孔或沿胚盘的边缘向胚胎的腹面延伸包围、集中。表面的细胞向胚孔或原条集中的移动。

上述各种细胞运动不是独立进行的，往往是几种方式互相配合、先后或同时进行的连续迁移，同时伴有细胞分裂。不同的动物采用的方式有所不同，但都是从一个部位迁移到另一个部位，从表面迁移到内部，最后留在外面的细胞为外胚层，移入内部的细胞形成内、中胚层。细胞迁移与重排与细胞内的微丝、微管和细胞外基质有密切关系。原肠形成过程中，合成新的特异性蛋白质，初步分化成形态和功能不同的细胞，随后进行不同器官原基的形成。

四、试管婴儿

试管婴儿是指通过体外受精与胚胎移植方式使妇女受孕而生出的婴儿。人类第一例试管婴儿于1978年7 月23日诞生在英国，婴儿名字叫路易斯布朗。她的母亲由于输卵管堵塞不能生育。妇产科医生于剑桥大学的生物学教授合作，成功地从婴儿母亲卵巢卵泡中取出卵细胞，并采取了婴儿父亲的精液，使卵细胞和精子成功地在试管中完成受精。把受精卵放在盛有特制营养液的试管中，保持和体温一样的温度，使受精卵发育到胚泡时期，再移植到母亲的子宫内，完成发育过程，直至诞生一个健康的婴儿。因此，这个技术是治疗某些不孕症的好办法。中国第一个试管婴儿于1985年4月在台湾诞生；我国大陆的第一位试管婴儿于1988年3月在北京医科大学附属第三医院诞生。据不完全统计，从1978到1988年十年间，全世界已出生了七千多个试管婴儿。可以说试管婴儿技术已经相当成熟。

五、人的胚胎发育

人的受精作用是在输卵管的上段完成。当受精卵在输卵管中段时，胚胎发育就开始了。受精卵一边进行有丝分裂，一边沿输卵管向子宫方向下行，2～3天可到达子宫。那时的胚胎是由许多细胞构成的中空的小球体，称为胚泡。受精后约一周，胚泡植入增厚的子宫内膜中，这就称为妊娠。胚泡不断通过细胞分裂和细胞的分化而长大，分成了两个部分。一部分是胚胎本身将来发育成胎儿；另一部分演变为胚外膜，最重要的是羊膜、胎盘和脐带，胎儿通过胎盘和母体进行物质交换。

在前两个月中，胚胎继续细胞分裂、分化，产生各种细胞，组建各种组织、器官，这是发育中的稚嫩和敏感期，对各种外界刺激的抵抗力、适应力很差，要十分注意安全，包括孕妇服药、接受辐射或接触其他有害因子等都会影响胎儿的正常发育；到第三个月末，各器官系统基本建成，已称为胎儿。以后主要是增大和少数结构的改变，这时抵抗能力增强，但不注意，仍能发生流产；第5个月后，就比较安全了。由于胎儿迅速生长，母亲的负担日益加重；一般到280天左右，也就是九个月多一点将发生自然分娩。

六、高等植物卵细胞和精子的形成及双受精

高等植物卵细胞的形成过程发生在雌蕊子房的胚珠里。胚珠里面有一个胚囊母细胞，胚囊母细胞经过减数分裂，产生四个细胞，其中一个较大的细胞发育为胚囊细胞，三个较小的细胞没有发育前途而解体。胚囊细胞的核经过三次连续的有丝分裂，形成“七胞八核”的胚囊，这八个核的染色体数目都与胚囊细胞相同，是胚囊母细胞的一半。和生殖细胞直接相关的是位于近珠孔处的一个卵细胞，还有位于胚囊中央处的两个极核。卵细胞受精后形成受精卵，两个极核受精后形成受精极核，这种受精方式称为双受精，仅见于被子植物。精子从何而来呢？在雄蕊的花药内有花粉母细胞，数量很多，每个都得经过减数分裂产生四个花粉细胞，简称花粉，它们的染色体只有原来的一半。当花粉在雌蕊柱头上萌发时，它们的核还要作一次有丝分裂，形成一个生殖核、一个营养核，生殖核再进行一次有丝分裂形成两个精子。

七、变态发育等同于胚后发育吗

关于胚后发育，教师应提醒学生注意，蛙的变态发育是指从蝌蚪长成幼蛙的过程。而蛙的胚后发育包括从卵膜孵化出的小蝌蚪长成大蝌蚪，大蝌蚪变态发育成幼蛙，幼蛙发育成成蛙的全过程。

可见，变态发育只是胚后发育的一个阶段，也是蛙的胚后发育的特点，不能将两者混为一谈。