課本原文第七章_All

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第七章 生 殖

 點前 言
  點第一節 細胞分裂與染色體
  
點第二節 無性生殖
  
點第三節 有性生殖
  
點第四節 生殖行為
  
點第五節 討論
  點活動7-1 植物的營養器官繁殖
  
點活動7-2 蛋的觀察
  
點活動7-3 花的構造

 

點到第七章選單點


前言

《關鍵詞》生殖、無性生殖、有性生殖、細胞分裂、染色體、同源染色體、減數分裂、營養器官繁殖、受精、體內受精、體外受精、生殖器官、生殖行為

  生殖是指生物產生新個體的生命現象。生殖對生物具有雙重的意義:一為新個體的產生;一為種的延續。因此,個體雖然會有生命終結的一天,但由於生殖現象,使生物能永續長存。

  生物因構造繁簡不同,生殖的方式亦不盡相同,這些不同的生殖方式可歸納成無性生殖有性生殖兩大類。無性生殖只要單一個體就能完成,且無需配子的參與(活動7-1)。有性生殖則需由生物的雌性與雄性個體分別提供雌配子(卵)和雄配子(精子或精細胞),兩者結合成一個受精卵,受精卵再發育成一個新個體。



第一節細胞分裂與染色體

  無性生殖與有性生殖都需進行細胞分裂,將染色體適當地分配到子細胞中。染色體住於細胞核內,它是一種承載遺傳物質DNA的構造,呈細絲狀,但在細胞分裂時,會聚縮成較粗短且易觀察的形狀(圖7-1)。

圖7-1

  每一種生物的體細胞都有一定的染色體數,例如人類的體細胞有40條染色體,果蠅則有8條染色體。仔細分析這些染色體,會發現各種形式的染色體都有兩條(圖7-2.1),這兩條成對且同形狀的染色體稱為同源染色體,所以體細胞具有雙套染色體。在配子中各種形狀的染色體都只有一條(圖7-2.2),所以配子的染色體數僅為體細胞的一半,例如人類卵和精子各有23條染色體,果蠅則為4條染色體;也就是說,配子具有單套染色體。一旦雌雄配子結合後,細胞又恢復雙套染色體(圖7-3)。

圖7-2
圖7-3

圖7-4

  細胞通常是生長與分裂交替進行,因而形成細胞週期(圖7-4)。在細胞週期中,細胞生長期占大部分時間。當細胞長到一定大小時,便會進行細胞分裂產生兩個子細胞。由於每一條染色體在細胞分裂前會先複製成兩條,所以在細胞分裂後所產生的兩個子細胞,各含有與原來細胞中數目相同的染色體 (圖7-5)。

  生物在產生配子時,染色體也會先複製一次,但卻經過兩次分裂產生四個子細胞,因此配子中所含的染色體套數僅為一般體細胞的一半,所以產生配子時的細胞分裂特稱為減數分裂(圖7-6)


圖7-5
  圖7-6



第二節
無性生殖

  生物可以利用無性生殖與有性生殖來增殖。無性生殖有下列幾種常見的方式:

分裂生殖
  由一個親代分裂為兩個大小相近的子代,而使個體數增加的生殖方式,例如草履蟲(圖7-7A.1)就是以這種分裂方法來繁殖後代。

圖7-7A

出芽生殖
  單細胞生物如酵母菌在適當環境下,其細胞會凸出形成一個球形芽體,由母體供應養分使之成長;芽體成長後,會在與母體相接處形成細胞壁,於是與母體分離成為獨立的新個體,此現象稱為出芽生殖(圖7-7A.2)。某些多細胞動物也能像酵母菌一樣行出芽生殖;如水熄可由它的體壁某處向外凸出芽體,並持續成長(圖7-7B.3);當芽體長大,頂端形成新口和觸手,並能自行捕食時,新個體便脫離母體行獨立生活(圖7-7B.4)。

圖7-7B

斷裂生殖
  一些較低等的生物,例如顫藻、渦蟲和海葵等,可行斷裂生殖,即個體會斷裂成許多片段,再由這些片段發育成許多小個體。


  以渦蟲為例,將渦蟲橫切成兩段,其具有頭部的前段可向後新生出尾部,而具有尾部的後段可向前新生出頭部(圖7-8)。

孢子繁殖
  黴菌、蘚苔和蕨類等生物能產生大量的孢子。孢子散播到適當的環境中即能萌發成新個體,例如柑橘類果皮上的青黴。青黴的菌絲可侵入果實中吸收營養,另一些菌絲伸出果皮外露在空氣中,其頂端有數根分支並產生成串孢子,當孢子脫離後,掉落在果皮上,又能萌芽發育成新的菌絲(圖7-9)。

圖7-9

營養器官繁殖
  高等植物的根、莖、葉是營養器官,利用這些器官繁殖後代的方法,叫做營養器官繁殖 (活動7-1)。例如由甘藉的塊根、馬鈴薯的塊莖上都可長出新芽,發育成為新的植株。草莓、蛇莓的匐匐莖都有節,當觸及地面時,即可長出新植株。洋蔥的鱗莖或落地生根的肥厚葉片經種植後,可長成新的植株(圖7-10)。又如玫瑰、榕樹、萬年青等許多植物也可以切下一段枝條,插入土中繁殖。農民和從事園藝的人,常利用這些方法繁殖農作物、花卉或盆景。

圖7-10

  植物除了在自然環境中可由特定營養器官行無性生殖外,也可藉新的生物技術如植物組織培養法,在實驗室中產生新個體。例如由胡蘿蔔的組織塊可在培養基中生長繁殖成新植株,而蘭花等具經濟價值的花卉,亦可取其生長點用組織培養法來大量分生繁殖蘭花苗(圖7-11)。

圖7-11



第三節
有性生殖

圖7-12  大多數的高等動物是雌雄異體,雌性個體產生卵,而雄性個體則產生精子。卵細胞的體積較精子大,例如雞蛋的卵黃部分,就是卵細胞的本體 (活動7-2)。精子通常都很微小,且多具鞭毛狀的尾部以利運動而游向卵,一個卵只有一個精子與之結合。卵和精子的結合稱為受精。由於精子需要液體作為媒介才能游向卵,所以陸生動物只能以體內受精的方式,亦即雄性藉由交配將精子送入雌性體內,以進行受精作用(圖7-12)。至於水生及兩生動物,則大多以體外受精的方式達到受精的目的(圖7-13)。

圖7-13

  動物受精卵的發育有三種型式:卵生、卵胎生和胎生等。鳥類、鱷魚及有些蛇類等為卵生動物(圖7-14)。鳥類將卵產出後,即藉由孵卵的行為使受精卵在適當的溫度下,發育成胚胎,之後孵出雛鳥(圖7-15)。蛇常利用陽光使體溫上升,然後再將身體盤繞在卵上,使卵在適當的溫度下孵化。卵胎生動物如孔雀魚、大肚魚和某些蛇類等,其受精卵則停留在母體內,藉卵本身的卵黃供給營養並發育成幼體,一待成熟,母體即將幼體連同卵膜產出體外。而胎生動物如人、牛、羊及駱駝(圖7-16)的受精卵一般都很微小,卵黃含量少。卵在母體的輸卵管上端完成受精作用,發育成早期胚胎後即下降到子宮,埋入母體的子宮壁內,藉臍帶與胎盤由母體獲得養分,直待胎兒成熟,即自母體產出,形成一個獨立的新生命(圖7-17)。胎生動物的胎兒因受到母體適當的保護,所以存活率比卵生者高。

圖7-14

圖7-15

圖7-16

圖7-17

  植物的花是生殖器官 (活動7-3),一朵典型的花具有雄蕊、雌蕊、花瓣和萼片四個部分,下面有膨大的花托托住,如百合與朱槿。有些植物的花只具有雄蕊或雌蕊,如玉米與絲瓜的雄花與雌花(圖7-18)。雄蕊頂端的花藥內有花粉粒,其內含有精細胞;雌蕊基部膨大為子房,子房內有胚珠,胚珠內有卵細胞。雄蕊的花粉粒經風、水、昆蟲或鳥的幫忙傳到雌蕊的柱頭上(圖7-19),於是花粉粒會萌發產生一條花粉管,將精細胞送入胚珠中和卵受精。受精以後,胚珠會發育為種子,子房發育為果實。種子經播種後,會萌芽長成新個體,完成植物的有性生殖(圖7-20)。

圖7-18

圖7-19

圖7-20



第四節
生殖行為

  生殖行為是指動物行有性生殖時,動物間由求偶開始到完成配子結合並產下後代的各種表現。生殖行為可以確保物種的延續。在生殖季節裡,動物會群聚追逐求偶,以達交配目的(圖7-21)。動物常藉專一性的求偶活動來吸引同種異性,例如不同的雄蛙有著不同的叫聲,其只能吸引同種雌蛙的反應(圖7-22圖7-23);飛蛾和哺乳動物在生殖季節會散發特定的體味,誘引同種異性的追逐和交配;雄性鬥魚體色變鮮豔,或雄孔雀開屏,都是具有專一性的求偶展示。

圖7-21

圖7-22

圖7-23

  臺灣獼猴群中,只有常攀高處並高舉尾巴的猴王,有比較多的機會和猴群中的數隻母猴交配,其他公猴則不具有這種生殖行為的優勢,因此攀高和舉尾是猴王的標幟(圖7-24)。

圖7-24

  有些動物有護卵行為,有些有育幼行為(圖7-25)。動物產卵數和卵在發育中受到保護的程度有關。例如魚類大多不會保護卵,所以產卵量雖大,但發育為成魚者卻很少。鳥類因會築巢產卵,並且有孵卵和育幼行為,通常僅產少數卵。哺乳類的胎兒和幼兒都受到最完善的保護與照顧,所以產卵數最少。

圖7-25



第五節
討論
  1. 生物的種類繁多,其生殖方式可歸納成無性生殖與有性生殖兩大類,你認為這兩種生殖方法各有何優、缺點?
  2. 動物與陸生動物在生殖行為上有何不同?想想看,這有什麼意義呢?


活動7-1
植物的營養器官繁殖

 目的:
  植物的營養器官雖然與植物的維生有關,但亦可用以繁殖。
  本活動利用數種植物之營養器官進行試驗,以了解營養器官繁殖的意義和結果。

 器材:

1.棉花   少許 2.容器(燒杯或透明空罐)  1個
3.培養皿  2個 4.牙籤     3支
5.甘藷   1個 6.萬年青    1段(含數個節)
7.蒜頭或紅蔥頭   1個 8.落地生根或石蓮的葉    1片

 步驟:

  一、塊根的繁殖

  1. 將甘藷塊根的一端朝下,放入容器內,塊根底部不可接觸容器,必要時使用牙籤將甘藷架起(圖7-26)。
  2. 容器內加入適量的水使塊根底部(約2公分)浸在水中,每天加水保持一定水量,並將甘藷塊根置於室內
  3. 每四天觀察萌芽及長根的情形,記錄發芽的位置、芽數、芽的長度及顏色,同時記錄根的生長位置及長度。連續觀察2~4星期,將每次結果記錄在紀錄簿上。

圖7-26

  二、莖的繁殖

  1. 將蒜頭或紅蔥頭種在土壤或放在培養皿的棉花上,每天澆水保持溼潤;或將萬年青的一段莖插在有水的容器內,並定時加水,以保持水量一定。
  2. 每兩天觀察芽或根的生長情形,並記錄生長位置及長度。連續觀察兩星期,將結果記錄在紀錄簿上。

  三、葉的繁殖

  1. 將一片落地生根或石蓮的葉片放置在土壤或培養皿的棉花上,每天澆水保持溼潤。
  2. 每兩天觀察芽及根的生長情形,記錄芽的生長位置、數目及長度,並記錄根的生長位置及長度。連續觀察兩星期,將結果記錄在紀錄簿上。

 問題:

  1. 甘藷塊根之嫩芽及根各由何處長出?
  2. 蒜頭、紅蔥頭或萬年青分別從何處長出新芽及新根?並說明其生長方向。
  3. 落地生根或石蓮分別從葉片何處長出新芽及新根?每片葉片可長出多少小植物?


活動7-2
蛋的觀察

 目的:
  觀察蛋的各部分構造

 器材:

1.剪刀    1把 2.鑷子    1把
3.培養皿   1個  4.雞蛋    1個

 步驟:

  1. 用剪刀柄在雞蛋的鈍端輕輕敲出裂紋,用鑷子將碎裂的殼除去,注意不要弄破底下的膜(圖7-27)。當殼去掉的範圍夠大時,將可看到鈍端下方的氣室。

圖7-27

  1. 剪掉氣室上方的殼膜,看看氣室的範圍。
  2. 剪破氣室下方的殼膜,把殼膜內的東西倒到培養皿內觀察。
  3. 比照圖7-28,觀察蛋的各部分,包括蛋白、卵黃、繫帶,以及卵黃上的小白點。

圖7-28

注:

小白點內含細胞核。卵黃和小白點是由雞的卵巢產生的,當卵黃和小白點通過輸卵管時,輸卵管先產生繫帶以固定卵黃的位置,使它位於蛋的中間。然後輸卵管再依序分泌蛋白、殼膜、蛋殼加在卵黃外,最後一個完整的雞蛋由輸卵管末端的開口排出。

 問題:

  1. 試推測已受精的雞蛋中,哪一部位可以發育成小雞?
  2. 蛋白和卵黃對已受精的雞蛋有什麼功用?
  3. 蛋殼有什麼功用?
  4. 蛋氣室的大小是否與新鮮度有關,為什麼?


活動7-3
花的構造

 目的:
  觀察花各部分的構造

 器材:

1.刀片       1把 2.滴管     1支
3.解剖顯微鏡    1台 4.複式顯微鏡  1台
5.盛開的花(百合、康乃馨或茶花)   數朵 6.載玻片    1片
7.蓋玻片      1片 8.牙籤     1支

 步驟:

  1. 取一朵花,仔細觀察下列各部分構造,並記錄其數目:
    花托---位於花的基部,是花與花柄相接的構造。
    萼片---位於花的最外側,通常為綠色。
    花瓣---位於萼片內側,常有鮮豔的顏色或有香味。
    雄蕊---位在花瓣的內側,其柱狀的花絲和頂端膨大的花藥,花藥內有很多花粉粒。
    雌蕊---位於花的中央,外形為瓶狀,頂端稱柱頭,底下膨大稱為子房。
  2. 將紀錄簿上花的各部位加注名稱。
  3. 先滴一滴水在載玻片上,再用牙籤刮取花藥上的花粉粒少許,放在載玻用的水中,再蓋上蓋玻月,放在複式顯微鏡下,先用低倍鏡,再用高倍鏡觀察。在紀錄簿上畫出花粉粒的形狀。
  4. 將萼片、花瓣、雄蕊摘除,只留下雌蕊,用刀片將雌蕊基部膨大的子房縱切(圖7-29),用解剖顯微鏡觀察其內的胚珠,並在紀錄簿上畫出胚珠著生的情形。

圖7-29

 問題:

  1. 花的顏色及香味對植物的有性生殖,有何幫助?
  2. 不同植物的花粉粒,它們之間有何不同?

底線