生殖和个体发育word版.doc

第三章 生殖和个体发育　　生殖是生命的基本特征之一每种生物生长发育到一定阶段，都能产生自己的后代生物个体的生命都是有限的，但通过生殖可以使种族绵延不断；种群数量增加掌握生殖发育规律，可以采取措施，发展有益生物，控制有害生物，为人类造福第一节 生殖的方式及其发展　　生殖方式随着生物的进化由无性生殖发展为有性生殖，有性生殖又从同配生殖发展为异配生殖、卵式生殖进行有性生殖的亲体，从雌雄同体(同株)发展为雌雄异体(异株)一、无性生殖　　不经生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式常见的无性生殖如表1-3-1所示二、有性生殖　　有性生殖是生物界最普遍的生殖方式其特点是由亲体产生雌、雄生殖细胞(雌、雄配子)，雌、雄配子结合为合子(受精卵)，合子发育为新个体的生殖方式雌、雄配子既是亲体的产物，又是子体的来源，所以是上、下两代联系的桥梁，传递遗传物质的媒介有性生殖的后代由于继承了父、母双亲的遗传性，因此，比无性生殖的后代具有更丰富的遗传内容和更多样的变异，为自然选择提供更丰富的选择材料有性生殖的出现，标志着生物进化跨入了一个新阶段　　1．配子生殖　　(1)同配生殖亲体产生的配子，大小、形状相同，两配子相遇，互相融合形成合子，合子发育为新个体。

如衣藻的有性生殖(图1-3-1)1 / 34　　衣藻是单细胞的绿藻每个衣藻生有两根鞭毛、一个红色眼点和一个杯形叶绿体环境条件良好时，衣藻进行无性生殖这时，衣藻先脱去鞭毛，细胞进行1～3次分裂，原来一个细胞里就形成2、4、8个小细胞，每个小细胞又生出鞭毛当原来细胞壁破裂以后，游散出来，形成一个个独立生活的衣藻　　环境条件不良时，衣藻进行有性生殖这时，每个衣藻原生质体通过分裂产生8或16、32以至64个体形较小，但外形一样的配子细胞配子细胞都生有两根鞭毛，能在水中游动当两个配子相遇时就互相融合，成为合子合子外被厚壁，以抵抗不良环境条件在合子萌发以前，合子细胞要进行减数分裂，形成4个细胞，即每个合子将产生4个衣藻(衣藻的减数分裂称“合子减数分裂”)　　(2)异配生殖 亲体产生的配子，大小和形状都不相同，大型的叫大配子或雌配子，小型的叫小配子或雄配子雌、雄配子结合成合子，发育成新个体如空球藻的有性生殖(图1-3-2)　　空球藻一般是由32个细胞粘以胶质构成的空心球状群体它的细胞结构都彼此相同，与衣藻相似进行有性生殖时，有的空球藻每个细胞产生很多小型细胞，都有两根鞭毛，能在水中游动，这是小配子；有的空球藻每个细胞只生成一个大型细胞，无鞭毛，不能游动，这是大配子。

小配子成熟后，游到大配子处与之结合，形成合子合子发育成新的个体——空球藻　　(3)卵式生殖 亲体产生的配子，大小和形状悬殊，大配子叫卵细胞，小配子叫精子卵细胞受精后成为合子，合子发育成新个体卵式生殖是高等植物及绝大多数动物的有性生殖方式卵式生殖是一种高级的异配生殖，如团藻的有性生殖(图1-3-3)　　一个团藻由几百个到几万个细胞构成每个细胞与衣藻的结构大致一样进行有性生殖时，有的细胞长得很大，失去鞭毛，不能运动，这就是卵细胞；有的细胞多次分裂产生大量的小型细胞，各生两根鞭毛，能游动，这就是精子成熟的精子游动到卵细胞处，与之结合而成合子，合子外被厚壳，度过不良环境，将来发育成新个体——团藻　　衣藻是单细胞个体，空球藻是32个细胞粘合在一起的群体，团藻是由上万个细胞组成的多细胞生物，因为团藻的细胞在形态、功能上已明显分化为司营养的营养细胞和司生殖的生殖细胞　　这三种藻类都属于团藻目从它们的结构复杂程度和细胞分化情况可以反映生物界由单细胞到群体，由群体到多细胞的进化历程同时，从这三种藻类的有性生殖方式也可以看出有性生殖的进化趋势：由同配生殖发展到异配生殖，再发展到卵式生殖同配生殖的配子在形态功能上没有分化。

异配生殖的配子在形态功能上有了分化卵式生殖的配子，形态功能的分化更进一步：卵细胞体型更大，含有大量营养，保证合子发育的需要；精子体型更小，运动灵活，便于寻到卵细胞，实现受精作用　　2．接合生殖　　水绵是生活在淡水里的一种丝状绿藻，每个细胞　　外被细胞壁，细胞质中有螺旋状叶绿体在气候转冷时，两根水绵常两两并排在一起，相对的细胞彼此相向生出突起，突起相遇后，横壁消失，成为接合管这时，一个细胞里的原生质就通过接合管流进相通的细胞里，与那里的原生质融合，成为合子(图1-3-4)能流动的一团原生质相当于雄配子，不流动的一团相当于雌配子，两团原生质的融合相当于受精作用水绵的合子外被厚壁，能抵抗不良环境环境转好时，合子发育成新的水绵　　3．单性生殖　　进行有性生殖的某些生物，有时其卵细胞不经过受精也能单独发育成新个体，这种生殖方式叫单性生殖单性生殖是有性生殖的一种特殊形式，又称单雌生殖，孤雌生殖　　(1)蜜蜂的单性生殖蜂群由三种蜂组成，即蜂王(雌蜂)、工蜂(生殖器官未发育的雌蜂)和雄蜂蜂王产的卵有受精的，有不受精的受精卵发育成雌性蜂——蜂王和工蜂；未受精卵发育成雄蜂　　(2)蚜虫的单性生殖蚜虫为同翅目昆虫，体小，植食，在华北一年可生殖10～30代。

夏秋食物丰富，蚜虫行单性生殖这时，雌蚜体内的卵细胞可以不经受精而在母体内孵化为幼蚜，以胎生形式从母体内生出蚜虫的这种单性生殖又称孤雌胎生孤雌胎生的若干代都是雌性蚜秋末，环境条件不良时，雌蚜将生出两种性别的后代，即雌蚜和雄蚜雌蚜和雄蚜经交配产生受精卵，受精卵排在植物的茎上或根上越冬，到第二年春天孵化，仍为雌蚜，继续以单性生殖产生后代蚜虫的单性生殖和两性生殖随季节的变化而交替进行单性生殖对蚜虫的广泛分布起着重要作用因为既使一个雌虫被偶然带到新环境，就有可能迅速繁殖起来所以单性生殖是蚜虫在有利条件下迅速扩大种群的一种适应性第二节 雌、雄配子形成过程　　各种生物都具有一定数目的细胞染色体，进行有性生殖的生物，如果雌、雄配子的染色体数也和体细胞染色体数一样，那末，通过受精形成合子，合子发育成新个体，其染色体数必然要世代加倍，但是，这种情况并没有发生，这是什么原因呢？　　19世纪末，一些生物学家如施特斯伯格(Strasburger)、萨顿(Sutton)、蒙哥马利(Mongtgomery)等研究动、植物生殖细胞的形成过程，发现了配子形成时的减数分裂现象，揭开了亲子之间染色体世代恒定的奥秘所在　　减数分裂是配子形成时的一种特殊方式的有丝分裂。

其特点为形成配子的性母细胞的染色体复制一次，而细胞连续分裂两次，分裂结果使配子染色体只有体细胞染色体数的一半　　由于减数分裂，雌、雄配子染色体数都减半，通过受精作用，合子(受精卵)又恢复本物种细胞染色体数目由此可见减数分裂在维持有性生殖后代染色体数恒定上的重要意义一、哺乳动物和人的减数分裂　　(一)精巢的结构、功能和精子的形成　　1．精巢(睾丸)的结构、功能　　精巢是产生雄性激素和精子的器官哺乳动物和人体的精巢位于阴囊内，卵圆形表面被覆结缔组织膜，称白膜白膜在后缘增厚，称睾丸纵隔，纵隔向内侧延展，在睾丸实质内形成许多睾丸小隔，两小隔之间称睾丸小叶每一小叶内有数条细长迂曲的小管，叫曲细精管，曲细精管是精子发生的场所曲细精管的管壁由两种上皮细胞组成，一种是分生能力很强的精原细胞，一种是有支持、营养和分泌雄性激素的支持细胞曲细精管向睾丸内侧集中汇集，形成盘曲的睾丸网，进而构成附睾，附睾是精子进一步发育成熟的部位附睾尾移行为输精管(见图1-3-5)　　2．精子的形成　　精子的形成过程一般分为增殖期、生长期、成熟期和变形期四个阶段，如图1-3-6、图1-3-7所示　　(1)增殖期精巢中精原细胞通过普通有丝分裂增加细胞数目。

　　(2)生长期增殖中的一部分精原细胞吸收营养物质，体积增大，染色体进行复制　　(3)成熟期包括两次连续的细胞分裂第一次分裂开始不久，初级精母细胞中的同源染色体两两配对(配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一个来自父方，一个来自母方，叫做同源染色体)同源染色体两两配对，叫做联会随后，在光学显微镜下可以清楚地看到，每个染色体都含有两个染色单体，由一个着丝点连结着，这两个由着丝点连结着的染色单体又称姐妹染色体这时，配对的同源染色体共含四个染色单体，叫做四分体在第一次分裂中，染色体以四分体的形式排列在细胞中央赤道板，各由着丝点附着在纺锤丝上随后，由于纺锤丝的收缩牵引，四分体平分为二(即联会的同源染色体彼此分开)，向两极移动最后，一个初级精母细胞分裂成为两个次级精母细胞经过第一次分裂，次级精母细胞染色体数目比初级精母细胞减少了一半　　第一次分裂以后，紧接着就进行第二次分裂这一次分裂的特点是着丝点分裂，两个染色单体分开成为两个染色体，分别进入两个子细胞分裂结果是两个次级精母细胞(n)形成4个精细胞(n)　　(4)变形期精细胞发生一系列形态变化细胞核组成头部；高尔基体形成顶体；细胞质、中心体、线粒体构成体部；中心粒发出轴丝，构成尾部。

经过变形期，精细胞才发育成熟为能游动、具有受精能力的精子上述精子形成过程可概括为下表：　　(二)卵巢的结构、功能和卵细胞的形成　　1．卵巢的结构、功能　　卵巢是分泌雌性激素、产生卵细胞的器官哺乳动物和人的卵巢位于盆腔内子宫两侧，扁椭圆形表面被覆一层立方上皮，是卵细胞的生发组织，故称生殖上皮上皮下有一层结缔组织膜，叫白膜卵巢实质分为皮质和髓质，皮质在外周，由结缔组织和不同发育阶段的卵泡组成，髓质在中央，由结缔组织和神经、血管组成　　还在胚胎期，生殖上皮细胞即分裂增殖，形成一团一团的细胞进入皮质每一团中有一个细胞较大，为卵原细胞，其外周包围一层小形扁平细胞，叫卵泡细胞，卵泡细胞向卵原细胞提供营养，并分泌雌激素　　卵原细胞加上周围一层扁平卵泡细胞叫初级卵泡初生幼女两个卵巢中共有30万～40万个初级卵泡但要到青春期才能陆续发育，每28天成熟一个，排出卵巢，称为排卵女性一生中由两个卵巢交替排出卵细胞有400～500个　　2．卵细胞的形成　　哺乳动物和人的卵细胞形成过程可分为：卵泡的发育、排卵和成熟分裂三个阶段(图1-3-8～图1-3-9)　　(1)卵泡的发育初级卵泡是卵巢中最幼稚的卵泡青春期，每月有一个初级卵泡进入成熟过程。

在成熟过程中，卵原细胞贮存营养，体积增大，称为初级卵母细胞这时，其周围的卵泡细胞亦不断增殖，由单层变为多层，并由扁平变为立方形以后，在多层卵泡细胞之间出现腔隙，叫卵泡腔，内含卵泡液，这时的卵泡称为次级卵泡其中所包围的初级卵母细胞继续长大次级卵泡发育到最后，直径可达20毫米，初级卵母细胞直径可达0.1～0.2毫米，称为成熟卵泡从初级卵泡发育到成熟卵泡，在人体为时2周　　(2)排卵成熟卵泡向卵巢表面突出，由于卵泡液激增，压力不断加大，最后引起卵泡腔破裂，初级卵母细胞由卵巢排出，经体腔进入输卵管　　(3)完成减数分裂由卵巢排出的初级卵母细胞(2n)要在输卵管内连续进行两次成熟分裂，最终成为染色体数减半的成熟卵细胞(n)卵细胞的形成过程与精子的形成过程基本相同，每个卵原细胞都含有与体细胞相同的染色体卵泡在卵巢内的发育过程也就是卵原细胞生长增大成为初级卵母细胞的过程初级卵母细胞完成染色体复制后，经过第一次成熟分裂，同源染色体分离，形成两个细胞，但这两个细胞大小悬殊，大的叫次级卵母细胞，小的叫第一极体，它们的染色体数都比初级卵母细胞减少一半接着，次级卵母细胞再进行第二次成熟分裂，又形成一大一小两个细胞，大的就是成熟的卵细胞，小的称第二极体。

原先的第一极体也可以分裂为两个极体，但是所有的极体都退化消失了卵细胞在减数。