【高三生物专题复习纲要】专题4 细胞的生命历程、生物的生殖和发育
一、细胞增殖小专题总结
1．正确区分染色单体、同源染色体、非同源染色体和四分体
在细胞分裂间期，染色体复制的结果：每个染色体形成两个完全一样的姐妹染色单体，但在同一个着丝粒上连接着。如右图中的1为一条染色体，l中的a与a'为姐妹染色单体，由于染色体的数目与着丝粒数目相等，所以一个染色单体不等于一个染色体。
同源染色体是指形状、大小一般相同，一个来自父方，一个来自母方，且在减数分裂第1次分裂过程中能互相配对(即联会)的两条染色体。如下图的l和2为一对同源染色体，3和4为另一对同源染色体。形状、大小不相同，且在减数分裂过程中不联会的染色体叫非同源染色体。如下图中有4对非同源染色体，它们是：1和3、l和4、2和3、2和4。
在减数第1次分裂过程中，由于同源染色体的联会，使得每对同源染色体中含有4个染色单体，这时的一对同源染色体又叫一个四分体。图中有两个四分体，l和2为一个四分体，由a、a'、b、b'4个染色单体组成；3和4为另一个四分体，由c、c'、d、d'4个染色单体组成。值得一提的是，体细胞内也存在同源染色体，但在体细胞的有丝分裂过程中不出现同源染色体的配对现象。
2．有丝分裂和减数分裂过程中细胞内染色体和DNA的数目变化规律
有丝分裂
染色体数目
DNA数目
变化曲线
间期
2N
2C→4C
前期
2N
4C
中期
2N
4C
后期
4N
4C
末期
2N
2C
减数分裂
染色体数目
DNA数目
变化曲线
性原细胞
2N
2C→4C
前期
2N
4C
中期
2N
4C
后期
2N
4C
末期
N
2C
前期
N
2C
中期
N
2C
后期
2N
2C
性细胞
N
C
3．关于有丝分裂与减数分裂时期图象的识别
在一般情况下，有丝分裂过程中始终存在成对同源染色体，但无配对行为，而在减数分裂过程中，第1次分裂存在成对同源染色体，且有配对行为，第2次分裂不存在成对同源染色体。判断是有丝分裂，还是减数分裂可根据以下两条规则进行：一是如果分裂图象中不存在成对同源染色体，就一定是减数第2次分裂；二是如果分裂图象中存在成对的同源染色体，无联会或姐妹染色单体正在分离的就一定是有丝分裂；如果图象中存在成对的同源染色体，且发生联会或正在分离行为的就一定是减数第1次分裂。怎样识别同源染色体，就看在同一个细胞中的染色体有无大小、形状两两相同的染色体，如果有，就存在成对同源染色体，否则无。但特别注意不要把减数分裂第2次分裂后期图象中姐妹染色单体分开后形成的两条染色体当成一对同源染色体。
如：(1)细胞分裂中期
①A、B、C三图的主要相同点：
染色体(或着丝点)在细胞内的排列规则。
②A、B、C三图的主要差异：
A图：有同源染色体，但不配对。
B图：有同源染色体，而且配对存在。
C图：无同源染色体。
A与B比较：均有同源染色体，但行为不同，体现了有丝分裂与减数第一次分裂的实质区别。
B与C比较：主要差异在于有无同源染色体，说明减数第一次分裂最主要的变化是同源染色体分离，减数第二次分裂最主要的变化是染色单体的分开。
(2)细胞分裂后期
①A、B、C三图的主要相同点：
染色体(或着丝点)平均移向细胞两极。
②A、B、C三图的主要差异：
A图：着丝点一分为二，染色单体变为染色体移向细胞两极(此点与B图不同，与C图相似)；移向细胞任一极的一组染色体中含同源染色体(A图中共含4对同源染色体，4个染色体组)。
B图：着丝点未分裂，只发生同源染色体的分离。
C图：着丝点分裂，染色单体变成染色体并移向细胞两极；移向细胞任一极的一组染色体中不含同源染色体(C图中含2个染色体组)。
4．细胞分裂与生物生殖的关系
细胞分裂是生物生殖的细胞基础，不同的生殖方式是通过不同的细胞分裂方式来实现的。
(1)无性生殖与有丝分裂
无性生殖主要通过细胞有丝分裂完成，如孢子生殖中的孢子是母体经有丝分裂产生的，营养生殖中的芽及出芽生殖中的芽体均是母体经有丝分裂产生的。
由于有丝分裂能保证前后代细胞内染色体数目(或核DNA分子)的恒定性，而且在有丝分裂中遗传物质变异(如基因突变)频率极低，因而无性生殖能保持亲本的性状。
(2)减数分裂与有性生殖
减数分裂是有性生殖中必须进行的一种细胞分裂方式。
可见：减数分裂和受精作用共同维持亲、子代体细胞中染色体数目的恒定性，保持物种的稳定性；减数分裂中能发生基因突变、基因重组、染色体变异等遗传物质的变化，产生种类繁多的有性生殖细胞。两性生殖细胞的结合，增加了后代个体遗传物质的丰富性，使物种变异性增加(有利于物种进化)，使后代生活力增强(有利于适应复杂环境)。
5．减数分裂与遗传基本定律之间的关系
减数分裂是遗传基本定律的细胞学基础。减数分裂中染色体的行为变化决定了染色体上基因的行为。
三大遗传基本定律都发生在减数第一次分裂，它们的对应关系可归纳如下：
染色体的行为
基因的行为
遗传定律
同源染色体分离
等位基因分离
基因的分离定律
非等位基因连锁或互换
基因的连锁互换定律
非同源染色体自由组合
非等位基因自由组合
基因的自由组合定律
二、生物的生殖和发育疑难点拨
1．出芽生殖和营养生殖的区别
出芽生殖出现在低等生物中，其“芽体”是一个完整的小个体而非高等植物的“芽”；营养生殖出现在高等植物中，利用根、茎、叶及茎或叶缘上生出的芽长成新个体。营养器官是植物体的一部分而非完整个体。
注意不要见到“芽”，就认为是出芽生殖。
2．无性生殖为何能保持亲本的优良性状?
除少数原核生物，大多数生物的无性生殖是通过有丝分裂产生子代细胞及生物新个体，从有丝分裂的特征来分析，不难理解无性生殖的特点。有丝分裂确保了母细胞与子细胞，子细胞与子细胞之间遗传稳定性，由于没有遗传信息的重新组合，子代继承的遗传信息与亲代基本相同。这里需要注意的是，无性生殖“保持亲本一切性状”，就是说不仅是保持亲本的优良性状，也会保持亲本的不良性状。只是我们利用无性生殖繁殖果树、花卉的目的是为了保持亲本的优良性状。正因为无性生殖的这一特点，它被广泛应用于植物栽培以及繁育优良动植物新品种。如葡萄的扦插、石榴的压条、果树的嫁接以及马铃薯、莲藕等茎的繁殖；酿造工业中使用的各种特定的菌种，利用无性生殖以保持其产品性质的一致性、稳定性。再如植物的组织培养，已普遍应用于花卉、林木、药材、果蔬的现代化栽培；动物的克隆技术，有望应用于动物新品种繁殖，拯救濒危物种等。
3．无性生殖细胞和有性生殖细胞
孢子属于无性生殖细胞，精子和卵细胞都属于有性生殖细胞。无性生殖细胞和有性生殖细胞有什么区别呢?无性生殖细胞无性别之分，发育成的后代也无性别之分；无性生殖细胞无须经过两两结合(也不能进行两两结合)，就能直接发育成新个体。精子、卵细胞一般都需经过两两结合，形成合子，才能发育成新个体。有些生物的有性生殖细胞也可不经两两结合直接发育成新个体，如蜜蜂中的雄蜂就是由卵细胞未经过受精作用直接发育而来的。但蜜蜂的卵细胞是雌性生殖细胞，而且是可以与精子结合的(蜂王和工蜂就是由受精卵发育而来的)，由卵细胞直接发育成的雄蜂是有性别之分的，这是与无性生殖细胞的根本区别所在。
注意：由卵细胞直接发育成为新个体，即孤雌生殖，是单性生殖的一种。单性生殖应该归属为有性生殖，而不是无性生殖。这是绝大多老师所认同的观点。
4．极核与极体的区别
被子植物的精子、卵细胞和极核并不是减数分裂直接产生的。
其过程如下所示：
雄蕊花药中：花粉母细胞(小孢子母细胞)4个单核花粉粒(小孢子)双胞花粉粒—两个精子
雌蕊胚珠中：胚囊母细胞(大孢子母细胞)1个单核胚囊细胞(大孢子)成熟胚囊(8核)
由此可见，极核是被子植物在产生卵细胞的同时产生的，有两个，染色体组成与卵细胞完全一样；极体是动物在产生卵细胞时经减数分裂直接产生的，一般有3个，染色体组成与卵细胞有可能不同。
5．囊胚与胚囊
从存在的位置上看：胚囊位于被子植物花的雌蕊中，属于子房中胚珠的一个组成部分，所以是植物的结构之一。囊胚是动物的受精卵在分裂的过程中，经过了细胞的多次有丝分裂之后所形成的球状胚体。
从发生的过程看：a．胚囊的发生过程：在植物的胚珠中。b．囊胚的发生过程：在动物胚的发育过程中。当形成了球状胚体后，在球状胚体的内部，留下的一个空腔，这就是囊胚腔，具有囊胚腔的胚就叫做囊胚。
从形成后的变化看：胚囊成熟，通过传粉及一系列的变化后，完成双受精作用。受精卵经过一段时间的休眠之后，发育成种子的胚。受精极核直接发育成种子的胚乳。囊胚形成后，由于动物极和植物极细胞的分裂速度不同，动物极细胞分裂速度快，从外包裹植物极，植物极细胞分裂速度慢，向囊胚腔里推移，最后形成了原肠胚。
6．关于细胞全能性的理解
每一个细胞，不论是低等生物或高等生物的细胞、单细胞生物或多细胞生物的细胞、结构简单或结构复杂的细胞、未分化或已分化的细胞、性细胞或体细胞都包含着该物种所特有的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，即具有遗传的全能性。细胞的全能性表明，虽然细胞是构成统一有机体的小小的局部，并受到机体整体活动的制约，但每一个细胞在特定条件下，它又可以表现为独立的生命单位。
哺乳动物的克隆成功只能表明高等动物细胞核具有全能性，而不能证明整个动物细胞的全能性，因为高度特化的动物细胞，从整体细胞来说，它的细胞全能性受到限制。生物的性状是由细胞核基因和细胞质基因共同控制的；表现型是基因型和环境条件共同作用的结果。
三、与种子相关的问题归类小结
1．种子的定义
种子是新一代植物体的雏体，新一代植物体的根、茎、叶就是从种子的胚长大后成长起来的。
2．种子的类型
(1)根据种子成熟时是否有胚乳，将种子分成两类：一种是有胚乳的，称为有胚乳种子；另一种是无胚乳的，称为无胚乳种子。
(2)根据种子萌发时是否需要光，将种子分成两类：一种是需光种子，一种需暗种子。
(3)根据种子中含量最多的物质，将种子分成三类：一种是淀粉种子，一种是油料种子，一种是豆类种子。
3．种子的结构
(1)有胚乳种子的结构：这类种子由种皮、胚和胚乳三部分组成。胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶四部分组成。营养物质贮藏在胚乳中。
(2)无胚乳种子的结构：这类种子由种皮和胚两部分组成，缺乏胚乳。胚也是由胚芽、胚轴、胚根和子叶四部分组成，但二片子叶肥厚、扁平、相对叠合，贮藏有种子萌发所需的营养物质。
4．种子的形成
5．人工种子的生产
人工种子是利用现代生物技术——植物细胞工程生产出来的，当离体的植物器官在一定的条件下，经过脱分化和再分化发育成胚状体，然后包裹上人造胚乳和人造种皮，就成了人工种子。
6．种子的成熟过程中有关的物质变化
种子的成熟过程，实际上就是胚从小长大，以及营养物质在种子中的变化和积累的过程。此时，可溶性糖类转化为不溶性糖，非蛋白氮转变为蛋白质，而脂肪则是由糖类转化而来的。种子中含水量与有机物的积累恰好相反，它是随着种子的成熟而逐渐减少的。种子成熟时幼胚中具有浓厚的细胞质而无液泡，因此，自由水是很少的。种子成熟后，总重量是减少了，但干物质却在增加。
7．种子的化合物
一般种子中含有各种化合物，如蛋白质、淀粉、脂肪、水、无机盐……但不同种子中各物质的含量又不同，如豆类种子中含蛋白质最多，淀粉类种子如玉米和小麦种子中含淀粉最多，油类种子如花生种子和蓖麻种子中含脂肪最多。种子成熟后，水的含量相对地减少，干燥处理准备入库的种子水的含量最少。含蛋白质多的种子其结合水的含量多，而油类种子中含的结合水就少。
8．种子与果实的关系
种子与果实有非常密切的关系，从结构上看，有的种子与果实就不分，如小麦和玉米的子粒既是种子又是果实；从形成过程来看，许多果实的形成离不开种子的作用，因为果实是由子房形成的，而子房的发育需要生长素的刺激作用，这个生长素就是来自发育着的幼嫩种子。如果在子房的发育过程中破坏了种子的形成，或者是干扰了植物的正常传粉，不让胚和胚乳形成，这些都会使植物的子房停止发育而脱落。如果给没有传粉的植物子房涂以一定浓度的生长素，子房就会继续发育，但最后形成的果实没有种子，因而被称为无子果实。
9．种子的遗传物质
若植物的体细胞的染色体数是2N，则种皮是2N，胚是2N，胚乳是3N。果皮和种皮的基因型与亲代母本相同，而胚的基因型由受精卵的基因型决定。
10．种子储藏的条件
最适条件是干燥和低温。如果湿度大，温度高，种子内储藏的有机养料将会通过种子的呼吸作用而大量消耗。完全干燥的种子是不利于储藏的，因为这样会使种子的生命活动完全停止。对于储藏种子的仓库必须保持干燥通风，使种子呼吸减弱，并使呼吸产生的热量及时散失。
11．种子的休眠及意义
(1)种子休眠的概念：种子形成后，在适宜的条件下，也往往不能立即萌发，必须经过一段时间后才能萌发，种子的这一性质称为休眠。
(2)种子休眠的意义：休眠可以避免种子在不适宜的条件下或季节里萌发，免于幼苗受到伤害和死亡。
12．种子的一些新陈代谢情况
(1)种子的吸水原理：干燥的种子通过吸胀作用来吸收水分，以后当种子萌发时主要通过渗透作用来吸水。
(2)种子的呼吸作用：处于休眠状态的种子主要进行非常微弱的无氧呼吸，种子萌发时的初期进行的主要也是无氧呼吸，以后主要进行的是有氧呼吸；种子萌发后，主要进行的是有氧呼吸。
(3)物质代谢情况：处于休眠状态的种子由于主要进行非常微弱的无氧呼吸，所以种子中的各种物质有一定的消耗；种子萌发时各种物质的消耗增多，如淀粉水解为葡萄糖，脂肪水解为甘油和脂肪酸，蛋白质水解为氨基酸。水解后的物质转移到新的器官，重新合成新的物质。种子萌发后，当幼苗叶片进行较旺盛的光合作用时，各种物质才开始合成和增加。
13．种子细胞的增殖
种子的形成和萌发、生长过程中进行的都是有丝分裂。
14．种子萌发的必要条件和过程
(1)种子萌发的必要条件有：①充足的水分；②一定的氧气；③一定的温度。
(2)种子萌发的过程：包括种子吸水、物质水解和运输、细胞分裂、胚芽和胚根出现等。
15．种子萌发时的代谢类型
种子萌发经历从异养到自养的过程。种子萌发初期只能动用种子内储存的物质，还不能制造足够的养分，为异养。当幼苗叶片进行较旺盛的光合作用时，制造充足的有机养料后，幼苗才进行自养。
16．与种子有关的一些实验
(1)探究种子的呼吸作用和氧气浓度的关系；
(2)探究种子萌发与外界条件(水、氧气和温度)的关系；
(3)探究种子萌发时的物质变化；
(4)探究种子的有无和果实发育的关系。
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