第1章电子教案

1第1章植物遗传育种技术第一节植物遗传的基本知识（1）一、授课章节第一节植物遗传的基本知识（1）。二、学时安排2学时。三、教学目标1．掌握遗传、变异、同源染色体、非同源染色体、有丝分裂、减数分裂、受精、双受精的概念。2．掌握真核细胞的结构、染色体的组成。3．掌握有丝分裂与减数分裂的意义。4．掌握双受精的过程。5．了解遗传和变异的关系。四、教学重点、难点分析重点：1．染色体的组成。2．有丝分裂和减数分裂过程。3．双受精过程。难点：1．有丝分裂和减数分裂过程剖析。2．DNA的化学组成。五、教具电化教学设备，DNA模型，有丝分裂与减数分裂挂图。六、教学方法讲授法，谈论法，多媒体课件。七、教学过程Ⅰ导入教师展示图片(遗传)，问学生“为什么马的孩子还是马？猴子的孩子还是猴子？这是什么现象呢？”那么我们今天就来学习遗传的基本知识。2II新课一、生物的遗传和变异（一）遗传亲代与子代以及子代个体之间相似的现象叫做遗传。子代能表现和亲代一样的特征特性，主要是由遗传物质决定的。（二）变异亲代与子代之间，以及子代个体之间存在差异的现象叫做变异。变异是普遍存在的，有时表现不明显，是变异幅度较小而已。★变异分为可遗传的变异和不遗传的变异两类。变异性状能反复在后代中出现的称为可遗传的变异，它是由于遗传物质的改变引起的。如红色菊花变异成粉色菊花，并在后代中继续保持粉色性状，这是粉色基因取代了红色基因的缘故。不遗传的变异是由于环境条件的影响，引起性状的暂时性变异，这种变异仅在当代表现，并不遗传个后代，如肥水条件对植株高矮和长势的影响。（三）遗传、变异和环境遗传和变异是生物界普遍存在的生命现象。生物性状能够遗传，保证了物种的相对稳定，使生物一代一代相延续；生物不断地出现变异，促进了生物的进化。通常把生物个体的基因组成称为基因型；生物体所表现的性状称为表现型。基因型是性状发育的基础，一般肉眼看不到；表现型是生物体表现出来的性状，是遗传物质和环境共同作用的结果。二、植物遗传的细胞学基础（一）真核细胞的主要结构与遗传物质的分布真核细胞的遗传物质主要在细胞核内的染色体上，细胞质中的线粒体、叶绿体也具有遗传功能。在尚未进行分裂的细胞中，可以见到许多因碱性染料染色较深，纤细的网状物，称为染色质或染色线。在细胞分裂时，染色线卷曲、收缩，成为在光学显微镜下可识别的具有一定形态特征的染色体，它由DNA、蛋白质和少量RNA构成。★各种生物的染色体数目是恒定的，它们在体细胞中一般是成双的，在性细胞中一般是成单的，体细胞染色体数是性细胞的两倍，分别以2n和n表示。例如，水稻体细胞染色体数为2n=24，性细胞染色体数为n=12；普通小麦2n=42，n=21；茶树2n=30，n=15；人类2n=46，n=23。3★在体细胞的染色体中，形态和结构相同的一对染色体称为同源染色体；形态和结构不同的染色体称为非同源染色体。（二）遗传物质的分子基础——DNA1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.C.Crick）提出了著名的DNA双螺旋结构模型。1.DNA的化学组成DNA又称脱氧核糖核酸，由四种脱氧核苷酸聚合而成。每种脱氧核苷酸由一分子磷酸，一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成。四种脱氧核苷酸的差异在于含氮碱基的不同，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。2.DNA的双螺旋结构DNA分子由两条多核苷酸链构成的。两条链彼此反向平行，围绕同一轴盘旋，形成一个规则的双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替联结，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。两条多核苷酸链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对。碱基对的组成遵从碱基互补配对原则，即腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，形成两个氢键；鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对，形成三个氢键。对于某个物种特定的DNA分子来说，都具有其特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序构成了DNA分子的特异性。3.基因基因是DNA分子上的一个片段，包含有成百上千对的核苷酸，其中极少数核苷酸的变化，都可能导致遗传性状的改变。（三）细胞分裂与染色体行为生物的生长与繁殖离不开细胞分裂。高等生物的细胞分裂主要是以有丝分裂方式进行的（分裂过程中出现纺锤丝），分为有丝分裂与减数分裂。1.有丝分裂有丝分裂是生物生长的基础。连续分裂的细胞，从前一次分裂结束到下一次分裂开始为止所经历的时间称细胞周期。细胞周期包括：间期和分裂期。间期又分为DNA复制前期（G1期）、DNA复制期（S期）和DNA复制后期（G2期）；分裂期（M）分为前期、中期、后期和末期。（1）间期：是细胞连续两次分裂之间的时期，这时看不到染色体的变化。实际上，间期的核处于高度活跃的生理、生化的代谢阶段，正进行染色体的复制，为下一次细胞分裂做准备。（2）前期：核内出现细长而卷曲的染色体，逐渐缩短变粗，每个染色体含有两条染色单体。但染色体的着丝粒还没有分裂。这时核仁和核膜逐渐模糊不清。在动物细胞中，此时4两个中心体向两极分开，出现星状射线，形成纺锤丝。但在高等植物细胞中，没有中心体，只是从两极形成纺锤丝。（3）中期：核仁和核膜消失，各染色体均排列在细胞中央赤道板上，两极伸出的纺锤丝附着在染色体的着丝粒上，形成一个纺锤体。此时所有染色体的着丝粒都分散在一个平面上，所以，最适于染色体的计数和观察。（4）后期：每个染色体的着丝粒分裂为二，此时每条染色单体成为一个染色体。随着纺锤丝的收缩分别向两极移动，使两极各具有与母细胞相同数目的染色体。（5）末期：在两极围绕染色体出现新的核膜，染色体又变得松散细长，核仁又重新出现。接着细胞质分裂，在赤道板区域形成细胞板，分裂为两个子细胞。细胞又进入间期状态。★有丝分裂顺口溜⊙有丝分裂分五段，间前中后末相连，间期首先作准备，染体复制在其间，膜仁消失现两体，赤道板上排整齐，均分牵引到两极，两消两现新壁建。⊙有丝分裂并不难，间前中后末相连，间期复制DNA，蛋白合成在其间，前期两消和两现，中期着丝列在板，后期丝牵染体分两组，末期两消两现壁重建。★有丝分裂遗传学意义通过有丝分裂，核内每条染色体准确复制后，均匀地分配到两个子细胞中去，使两个子细胞具有与母细胞相同的染色体，在遗传组成上完全一样。这种分裂方式保证了物种的连续性和稳定性。2.减数分裂减数分裂，是生物有性繁殖的基础。它是在性母细胞成熟时，配子形成过程中发生的一种特殊的有丝分裂。（1）第一次分裂。前期Ⅰ可分为以下五个时期：·细线期：核内出现细长如线的染色体。·偶线期：各同源染色体分别配对，出现联会现象；2n个染色体联会成n对染色体，联会成对的染色体称为二价体。·粗线期：二价体逐渐缩短变粗。这时每个染色体含有两条染色单体，二价体本身含有四条染色单体，故称为四分体。由一个着丝粒连接着的两条染色单体，互称为姊妹染色单体；而不同染色体的染色单体，互称为非姊妹染色单体。联会在一起的非姊妹染色单体之间5可能会部分发生交换。·双线期：四分体继续缩短变粗，各对同源染色体开始分开，但在相邻的非姊妹染色单体之间常相互扭曲，出现交叉现象。这是非姊妹染色单体之间发生交换的结果。·终变期：染色体变得更粗，核仁、核膜消失，纺锤体出现，各个二价体分散在整个核内，可以一一区分开，是鉴定染色体数目的最好时期。中期Ⅰ各染色体的着丝粒与纺锤丝连接，二价体分散在赤道板上。此时也是鉴定染色体数目的最好时期。后期Ⅰ由于纺锤丝的牵引，各个二价体相互分开，两条同源染色体彼此分离分别移向两极，每极只得到同源染色体中的一条，实现了染色体数目的减半。但每一条染色体仍包含两条染色单体，由一个着丝粒连接。末期Ⅰ染色体到达细胞的两极，逐步由粗变细，形成两个子核。同时细胞质分裂为两部分，形成两个子细胞。很快进入第二次分裂。（2）第二次分裂。前期Ⅱ各染色体含有两条染色单体，着丝粒连在一起，染色体收缩、螺旋化，纺锤体出现。中期Ⅱ每个染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上。后期Ⅱ着丝粒分裂一分为二，姊妹染色单体分别被拉向两极。末期Ⅱ分到两极的染色体形成新的子核，核仁、核膜重新出现。经过两次细胞分裂，使１个母细胞产生了４个子细胞，统称为四分孢子。每个子细胞的核内染色体数目减少了一半。减数分裂的基本特点：·各对同源染色体在细胞分裂的前期配对，或称联会。后期I同源染色体彼此分开，分别移向两极，非同源染色体之间可自由组合。·染色体复制一次，细胞分裂两次，第一次减数，第二次等数，因而产生的4个子细胞染色体数为其母细胞的一半。·粗线期少量母细胞会发生相邻的非姊妹染色单体间的片段交换。★减数分裂顺口溜性原细胞作准备，初母细胞先联会，排板以后同源分，从此染色不成对，次母似与有丝同，排板接着点裂匆，姐妹道别分极去，再次质缢各西东，6染色一复胞二裂，数目减半同源别，精质平分卵相异，往后把题迎刃解。★减数分裂的遗传学意义（1）经过减数分裂所形成的雌雄性细胞，具有半数的染色体，通过受精作用结合成合子，又恢复为原来的体细胞染色体数目，保证了亲代和子代之间染色体数目的恒定性，保持了遗传的稳定性。（2）减数分裂过程中，同源染色体的非姊妹染色单体之间还可能发生片段的交换，因而可以形成各种不同染色体组成的子细胞。所以，杂合基因型的个体，经有性繁殖的后代会出现性状的分离，产生各种各样的变异类型，有利于生物的进化和人工选择。3.植物雌雄配子的形成（1）被子植物的雄性配子的形成过程：雄蕊的花药中分化出孢原细胞，尔后分化为花粉母细胞（2n），经减数分裂形成四分孢子，再进一步发育成4个单核花粉粒。单核花粉粒经过一次有丝分裂，形成营养细胞和生殖细胞；生殖细胞再经一次有丝分裂，才形成为一个成熟的花粉粒，其中包括两个精细胞和一个营养核。这样一个成熟花粉粒在植物学上称为雄配子体。（2）被子植物雌性配子的形成过程：雌蕊子房里着生胚珠，在胚珠的珠心里分化出大孢子母细胞（2n），由一个大孢子母细胞经减数分裂，形成直线排列的4个大孢子，靠近珠孔方向的三个退化解体，只有远离珠孔的那一个继续发育，成为胚囊。发育的方式是细胞核经过连续的三次有丝分裂，每次核分裂以后并不接着进行细胞质分裂，形成雌配子体。胚囊继续发育，体积逐渐增大，侵蚀四周的珠心细胞，直到占据胚珠中央的大部分。8核胚囊，每端4个核，以后两端各有一个核移向中央，叫做极核。在有的物种中，这两个核融合成中央细胞。近珠孔的三个核形成三个细胞，一个卵和两个助细胞。近合点端的3个核形成三个反足细胞。（3）受精：雄配子（精子）和雌配子（卵细胞）融合为一个合子，称为受精。★植物在受精前有一个授粉的过程。成熟的花粉粒落在雌蕊柱头上的过程叫做授粉。花粉落在柱头上以后，吸收珠心上的水分，花粉内壁自萌发孔处突出，形成花粉管。花粉管穿过珠心沿着花柱向子房伸展。在伸长过程中，花粉粒中的内含物全部移入花粉管，且集中于花粉管的顶部。★被子植物的双受精：花粉管通过花柱，进入子房直达胚珠，然后穿过珠孔进入珠心，最后到达胚囊。花粉管进入胚囊一旦接触助细胞，其末端就破裂，管内的内含物，包括营养7核和两个精子一起进入胚囊，接着营养核解体，一个精核（n）与卵细胞融合为合子（2n），将来发育成胚；另一个精核与两个极核融合形成胚乳核（3n），将来发育成胚乳。这一过程称为双受精。这是被子植物特有的现象。（4）受精以后，整个胚珠发育为种子。种子的主要组成部分是胚，胚乳和种皮。胚和胚乳是双受精的产物，种皮不是受精的产物，而是母体组织的一部分。双子叶植物的种皮由胚珠的珠被发育而来，单子叶植物中禾本科的种子称为颖果，颖果上的种皮常与果皮合生而不易区分。总之，不论是种皮还是果皮都是母本花朵的营养组织，与双受精无关。胚，胚乳和种皮的染色体数分别为2n、3n和2n。胚和胚乳的遗传组成是雌雄配子结合的产物，而种皮或是果皮是母体组织的一部分，在遗传学上，种皮与胚，胚乳不属于同一个世代。其实种子是不同世代组织的嵌合体。III作业1.名词解释：遗传、变异、同源染色体、非同源染色体、有丝分裂、减数分裂、受精、双受精。2.简述有丝分裂的意义。3.简述减数分裂的意义。4.简述双受精的过程。第一节植物遗传的基本知识（2）一、授课章节第一节植物遗传的