《动物的生殖和发育》学案2(冀教版八年级上)

第八章  動物的生殖和發育
內容大綱                   楊基仲老師編授第一節  動物的生殖
第二節 人類的生殖與胚胎發育
第三節 現代生物科技的發展		任何動物都有一定的壽命,為了維持種族的繁衍,而有生殖的行為,每種生物因生活的環境及構造的複雜度不同,而有不同的生殖方式。
動物的生殖
生物由親代產生新個體的過程,稱為 生殖 。 
動物的生殖可分為 無性生殖 和 有性生殖 兩大類。
無性生殖通常無減數分裂(小配子產生)的發生,亦絕無受精現象;包括: 分裂生殖 、 斷裂生殖 ( 裂片生殖 )、 出芽生殖 和 單性生殖 ( 孤雌生殖 )。
有性生殖必定有減數分裂(配子的形成)和受精現象(配子的結合)。
§1 無性生殖
原生生物和低等多細胞動物,常採用此種生殖方式。無性生殖因沒有生殖細胞的結合,所以通常也不發生減數分裂。
一、 種類:
(1) 分裂生殖
定義:一個個體(細胞)經由有絲分裂的過程,產生兩個大小相等的小個體,這種生殖方法稱為 分裂生殖 ;是細胞動物最常用的生殖方法。
例如:變形蟲、草履蟲等單細胞動物。
(2) 裂片生殖(斷裂生殖)
定義:個體斷裂成兩個或多個斷片,每一斷片(在特定條件下)能藉再生而發育成一新個體,稱為 裂片生殖 ;行裂片生殖的動物都有很強的再生能力。
例如:海綿、渦蟲、珊瑚等。
:裂片生殖其實是靠再生來長出失去的部分,以完成生殖作用。
(3) 出芽生殖
定義:個體成熟後,由身體上生出小芽體,小芽體連在親體上漸漸長大,外形類似親體,最後脫落而成為一個新個體,稱為 出芽生殖 。
例如:水螅。
(4) 單性生殖(孤雌生殖)
定義:有些動物所產生的卵,沒有經過受精的過程,就可發育成新個體,稱為 單性生殖 或 孤雌生殖 。
例如:
(螞蟻和蜜蜂所產生的卵,未經受精作用可發育為 雄性個體 。
(蚜蟲、輪蟲、水蚤等,在環境條件適宜時,就行單性生殖,直接發育為 雌性個體 ;環境條件惡劣時,則改行有性生殖。
二、 優點和缺點
(1) 優點:
無性生殖產生的後代幾乎和親代完全一樣,故對優良性狀的保存很重要。
可在短時間內,產生大量的後代,在適宜的生活環境中,有利於族群的競爭力。
不需消耗過多的能量,就能迅速且準確地將優良的遺傳基因傳遞下去。
(2) 缺點:
產生變異少(只靠突變產生變異) ,在演化上的重要性較低(容易被環境所淘汰)。
§2 有性生殖
1. 有性生殖是動物界中很普遍的生殖方式,過程通常比較複雜而緩慢,消耗能量比較多。
2. 行有性生殖時,必須先經 減數分裂 產生稱為卵、精子的 配子 。卵、精子的成熟和發育過程稱為 配子的行成 。
3. 卵與精子結合成受精卵的過程稱為 受精作用 ,再由受精卵發育出新個體。
4. 有性生殖依受精方式分為 體內受精 和 體外受精 兩種方式。
5. 有性生殖依胚胎發育及養分供應方式分為 卵生 、 卵胎生 及 胎生 三種。
配子形成:
(1) 減數分裂的定義:
動物在形成配子(包括精子和卵)的過程中,都必須經過染色體數目減半的細胞分裂,這種細胞分裂方法,稱為 減數分裂 。
(2) 減數分裂的過程:
包括一次的染色體複製及連續兩次的細胞分裂,可使一個生殖母細胞形成四個子細胞,每個子細胞的染色體數目為母細胞的一半,稱為 單套 (單倍數)染色體(1n),這種子細胞即配子,只具有單套染色體(1n);精子和卵結合成受精卵,才恢復為 雙套 (二倍數)染色體(2n);其分裂過程中染色體的變化如下:
第一減數分裂:
分裂前染色體進行複製,每一染色體接複製出另一條染色分體。每條染色體與其複製的染色體藉 著絲點 連接在一起稱為 姊妹染色分體 (sister chromo-some)或稱為 二分體 。
含姊妹染色分體的同源染色體(細胞內的染色體通常都是兩兩成對,形狀和大小相同的成對染色體,稱為 同源染色體 )互相配對(稱為 聯會 ),形成 四分體 (每一四分體包含四條染色分體)。
細胞分裂時,四分體會排列在 紡錘體 中間,並互相 分離 ,分進入兩個子細胞,完成第一次減數分裂。
聯會的染色體有時會發生 互換 而產生基因重組。
同源染色體互相分離(四分體→兩個二分體),非同源染色體間發生自由配合而產生各種不同染色體組合的子細胞。
染色體由二倍數(2n)成為單倍數(In)。
第二減數分裂:
染色體不發生複製。
姊妹染色分體排列在 紡錘體 中間,細胞分裂時,姊妹染色分體的 著絲點複製 並分開成兩個單條染色體,分進入兩個子細胞。
染色體由單倍數(1n)成為單倍數(In)。
(3) 減數分裂的重要性:
維持相同的染色體數目減數分裂使配子只具單套染色體(1n),以免受精作用導致染色體的套數不斷增加。
增加子代的傳傳變異在第一次減數分裂時,同源染色體配對的位置是非固定式的,同時在聯會時,四分體中的染色體會與相對應的一段染色體發生互換,增加了配子染色體的多樣性。
(4) 精子的形成:
雄性生殖細胞源自睪丸內的 精母細胞 (生殖母細胞),經減數分裂後,可產生四個單倍體的精細胞。
精細胞經發育與型態上發生改變成為具 鞭毛 的精子。
人類精子的基本構造分為 頭部 、 中節 及 鞭毛 。
A. 頭部:大部分為 細胞核 而幾乎不含 細胞質 ,前端有一特化之胞器,稱為 穿孔體 ,內含多種酵素,以協助精子穿入卵內。
B. 中結:內含許多 粒腺體 ,可提供能量以利精子的運動。
C. 鞭毛:為精子的運動構造。
(5) 卵的形成:
雌性生殖細胞源自卵巢內的 卵母細胞 (生殖母細胞)。
經第一次減數分裂後,產生一大( 次級卵母細胞 )一小( 極體 )二個細胞,再經第二次減數分裂,產生一個 卵 及三個 極體 。
卵內大量的細胞質,而極體只含微量的細胞質,且無受精能力。動物體藉此不均等的細胞質分裂,使卵具有足夠的養分供受精後早其發育之用。
受精作用
(1) 定義:精子和卵結合形成受精卵的過程,稱為 受精作用 。
(2) 重要性:
可讓各具單套染色體(1n)的配子結合後,回復到具雙套染色體(2n)的受精卵,以維持細胞核內染色體數目的恆定。
(3) 受精方式:可為 體外受精 和 體內受精 兩種
體外受精:多數生活在水中的動物
雌體排出卵,雄體排出精子,卵和精子在體外完成受精作用。稱為體外受精。
體外受精,通常在水中進行。
行體外受精的動物,產生卵的數量較多,但受精成功率較低。
例如:多數魚類、蛙、珊瑚等。
體內受精:陸上動物和少數生活在水中的動物
雄體利用交接器將精子送到雌體生殖道內或附近,和雌體的卵完成受精作用。稱為體內受精。
行體內受精的動物,產生的卵數量雖較少。但受精成功率較高。
例如:昆蟲類、爬蟲類、鳥類、哺乳類等都行體內受精。
(4) 胚胎發育及養分供應方式: 卵生 、 卵胎生 及 胎生 
卵生
行體內或體外受精,受精卵均在體外發育,胚胎完全依靠卵黃中的養分長成幼體。
例如
a.兩生類的卵產於水中,卵外面的膠質膜可保護胚胎。
b.鳥類和多數爬蟲類產卵於陸上,卵的外面有硬殼保護,殼內有一層薄膜(卵殼膜)可保護胚胎。
卵胎生
行體內受精,受精卵留在母體內發育,但胚胎發育所需養分依靠卵黃供給,直到長成幼體後,才離開母體。
因胚胎受到良好的保護,故發育的成功率比較高。
例如:有些魚類(如大肚魚、鯊魚等)和有些爬蟲類(如歐洲毒蛇、北美小黃蛇等)。
胎生
行體內受精,受精卵在母體內發育。因卵黃的量很少,故胚胎發育所需的養分,必須由母體供給,直到長成幼體後,才離開母體。
幼體生下後,母體還分泌乳汁哺育幼體,提高幼體的存活率。故胎生是動物最進步的生殖方法。
例如:絕大多數的哺乳動物(包括人類在內)。
人類的生殖和胚胎發育
男性和女性的生殖系統,在構造和功能上有很大的差異,但都受激素的調節,能精確而有效的執行生殖任務。
§1 人類的生殖系統
人類生殖系統包含 生殖腺 和附屬 生殖器官 。
	生殖腺	附屬生殖器官		男性生殖系統	睪丸	副睪、輸精管、陰莖、儲精囊、攝護腺、尿道球腺		女性生殖系統	卵巢	輸卵、管子宮、陰道		
一、男性生殖器官的構造和功能
主要構造包括睪丸、副睪、輸精管、陰莖、儲精囊、攝護腺(前列腺)、尿道球腺等;主要功能是分泌男性激素、產生精子並將精子運送到女性生殖道內。
(1) 睪丸:是男性最重要的生殖器官
懸吊於陰囊內,可產生精子和分泌 男性激素 ( 睪固酮 )。
每個睪丸都由許多微細而彎曲的 細精管 所組成,管壁上的 精母細胞 可經減數分裂產生精子,精子成熟後被送到管腔中,再送到 副睪 中暫存。
各細精管之間的結締組織含有內分泌細胞( 間質細胞 ),可分泌男性激素(睪固酮)。
睪固酮的功能:和男性青春期發育有關
A. 能促進男性生殖器官的發育。
B. 可促進精子的形成。
C. 可維持男性的第二性徵,例如長鬍鬚、聲帶變厚使聲音低沈、骨骼肌發達等特徵。
(2) 副睪:一對,是精子儲存和成熟的場所。
(3) 附屬腺體:包括 儲精囊 (一對)、 攝護腺 (一個)和 尿道球腺 (一對)可分泌鹼性液體,以利精子的生存及運動(活化精子)。
(4) 輸精管:一對,可輸送精子。
(5) 陰莖:可將精子送到女性的生殖道內。
二、女性生殖器官的構造和功能
主要構造包括卵巢、輸卵管、子宮及陰道等;主要功能是分泌 女性激素 ( 動情素 、 黃體激素)、產生卵,並提供受精及胚胎發育的場所。
(1) 卵巢:是女性最重要的生殖器官
位於腹腔內,左右各一。
卵巢內含有許多 濾泡 ,每一濾泡由一個 卵原細胞 及包圍在其周圍的許多 濾泡細胞 所構成。
可產生卵,並分泌 動情素 和 黃體激素 ( 助孕素 )。
動情素的功能:與女性青春期的發育有關
A. 可促進女性生殖器官的發育。
B. 可維持女性的第二性徵,例如乳房增大、皮下脂肪增厚、臀部變寬等特徵。
C. 可促進子宮內膜的增厚。
黃體激素的功能:
A. 可促進子宮內膜增厚、抑制子宮平滑肌的收縮,有利胚胎著床。
B. 可促進乳腺的發育。
當動情素和黃體激素銳減時,子宮內膜不能維持,就會引起 月經 。
(2) 輸卵管:
內壁具有纖毛,可藉 纖毛 擺動和 肌肉 收縮來運送卵。
是精子和卵完成受精作用的場所。
(3) 子宮:位於腹腔內,為胚胎著床和胎兒發育的場所。
(4) 陰道:可容陰莖及胎兒產出的通道。
§2 月經週期 
女性在具有生殖能力的期間,因激素的影響使子宮內膜有週期性的剝落,再經由陰道排出即為月經,其週期約為一個月(28天左右),故稱為 月經週期 。
在月經週期中,子宮內膜的週期性變化是由 下視丘 、 腦垂腺 和 卵巢 所分泌的激素所調控。下視丘( 釋放激素 (腦垂腺( 促生殖腺激素 ( FSH 、 LH )(卵巢( 卵巢激素 ( 動情素 和 黃體激素 )(子宮內膜
根據女性體內有關激素的濃度與生理的週期性變化,月經週期可分為 行經期 、 濾泡期 、 排卵期 和 黃體期 四個階段。
一、行經期
月經來潮到月經完畢的期間,約4~5天。
原因:排出的卵沒有受精,黃體退化,因此動情素和黃體激素大為減少,這兩種激素濃度過低,會導致子宮內膜剝落而排出。
二、濾泡期
自月經完畢至排卵前的一段期間,歷時10~11天。
卵巢受腦垂腺分泌的 促濾泡成熟激素 ( FSH )的作用,卵巢中的濾泡開始生長發育,通常有一個濾泡達到成熟階段並分泌動情素,以促進子宮內膜增生。
三、排卵期:排卵之日期
通常在行經後的第十四天為排卵日。
卵巢受腦垂腺分泌的 促濾泡成熟激素 ( FSH )和 黃體成長激素 ( LH )的作用,成熟的濾泡便破裂,而將卵及附著的一些其他細胞一起脫離卵巢,而進入腹腔,稱為排卵。卵隨即被輸卵管吸入管中。
四、黃體期
從排卵後至下次月經來臨的一段時間,歷時14天左右。
濾泡排出卵後,剩下的濾泡細胞便轉變為 黃體 ,黃體具有內分泌腺的功能,能夠分泌 動情素 和大量的 黃體激素 。
此時期黃體激素的濃度最高,促使子宮內膜變厚,且充滿著小血管和腺體,以作為胚胎著床及發育之準備。
此時期因黃體激素和動情素的濃度增高,可藉 迴饋控制 減少腦垂腺分泌FSH和LH,使新的卵不能發育、成熟,也不會排卵。
若卵未受精,24小時之後便會死亡,黃體也將在第10天後開始慢慢退化,動情素和黃體激素因而減少,子宮內膜無法維持而崩毀,開始下次的月經週期。
卵若受精而發生懷孕,則直至胎兒出生前,子宮內膜不會崩解,月經也不會發生。
§3 人類生殖作用 
一、受精
精子可經由男性的陰莖送到女性的子宮頸,藉著子宮和輸卵管肌肉的收縮及本身尾部的擺動游過子宮直達輸卵管。一次射精含有幾億精子,但真正抵達輸卵管的精子只有數百個。
若精子和卵在輸卵管內相遇,精子的細胞核會進入卵內,並和卵的細胞核結合形成受精卵,完成受精作用(通常受精作用發生於輸卵管的上端)。
第一個精子進入卵細胞內時,卵細胞的表面會產生變化,以阻止其他精子再進入,因此每個卵只能和一個精子受精。
二、懷孕(妊娠)
懷孕是指自卵受精開始直到胎兒產出的這段期間。人類的懷孕期以受精日算起約266天(38週),若由最後一次月經算起,約280天(40週)。
卵受精成為受精卵後,約30小時至3天便進行有絲分裂,由一個變兩個,兩個變四個,如此一再分裂,細胞體積並不增大,故細胞愈分愈小,這種情形,稱為 卵裂。
受精卵一面分裂,一面自輸卵管向子宮移動。在受精後約三至七天便到達子宮,在子宮內繼續發育成為 胚胞 。
胚胞由 滋胚層 、 內細胞群 及 胚胞腔 所構成。
A. 滋 胚 層:胚胞表面的一層細胞。 
B. 內細胞群:胚胞內部的一團細胞。  
C. 胞 胚 腔:胚胞內的空腔,其內充滿液體。
著床:胚胞先附於子宮內膜上,其滋胚層可分泌酵素以分解子宮內膜,於是胚胞便漸漸埋入子宮內膜,這一過程稱為 著床,著床從第七天開始,至第十一天整個著床過程乃告完成。
§3 胚胎發生的過程
一、發生過程
胚胞著床後,內細胞群即排列為兩層,分別稱為 外胚層 和 內胚層 。以後在內外胚層間,又產生 中胚層 。各胚層的細胞會分化為胚胎的各種組織器官。
胚胎在子宮內發育至第四週時,心臟已開始搏動,至第八週,已形成頭、臉、四肢等而初其人形,此期的胚胎稱為胎兒。
經過38(或40)週時間,胎兒已發育成熟,此時胎兒頭部倒轉向下,朝向子宮頸,以便出生。
二、胚外膜及胎盤的形成
胚胞著床後,繼續發育,部分的細胞分化為胚外膜,用以保護及滋養發育中的胚胎。胚外膜包括 絨毛膜 、 羊膜 、 卵黃囊 和 尿囊 。
(1) 絨毛膜:位於表面,與母體的子宮內膜相接
胎盤的形成:絨毛膜與母體子宮內膜相接處形成許多突起稱為 絨毛 , 絨毛 與其周圍的 子宮壁 形成 胎盤 。
胎盤是胎兒和母體之間進行物質交換的橋樑,但二者的血液並不直接混合。胎盤中的微血管具有廣大的面積,可藉 擴散作用 和 主動運輸 雙向進行物質交換。養分和氧氣從母體送到胎兒的血液中,而CO2,和含氮廢物如尿素,則由胎兒送到母體的血液中。
母體血液中的某些物質,例如母親吸煙所產生的 CO 、服用的 藥物 、感染的 病毒 等,也可經胎盤進入胎兒血液中,而影響胎兒的發育。
(2) 羊  膜:包裹在胚胎周圍
羊膜與胚體間形成羊膜腔,羊膜腔內充滿 羊水 (由羊膜所分泌),可以保護胚胎,免受機械的傷害。
(3) 卵黃囊:位於胚體腹側
已退化,不含卵黃,不能供給胚胎發育所需的養分。
(4) 尿  囊:位於胚體腹側
較卵生動物退化。
 卵黃囊 與 尿囊 受羊膜的包裹和擠壓並成為 臍帶 的部分構造。
臍帶連繫 胚胎 與 胎盤 ,其內有兩條 臍動脈 和一條 臍靜脈 :
A.臍動脈:較細,由胚胎運送污血(CO2、含氮廢物等)至胎盤的血管。
B.臍靜脈:較粗,由胎盤運送潔血(O2、養分等)至胚胎的血管。
三、分娩
(1) 定義:胎兒出生的過程,叫做分挽。
(2) 過程:
分娩初期母體子宮受體內激素的作用,會產生間歇性(規律性)的收縮,而引起陣痛。
由於子宮肌肉收縮,壓擠胎兒緩緩下移,自子宮移向陰道,此時羊膜破裂,大量羊水自陰道流出。
陣痛漸漸加強,間歇也漸漸縮短,胎兒被擠向陰道而產出。
胎兒出生時,醫生先結紮臍帶再剪斷臍帶,使之離開母體,幾秒後便開始自行呼吸。
胎兒出生後約10~15分鐘,由於子宮的另一陣收縮,胎盤和胚外膜自母體脫落而排出體外,排出的胎盤和胚外膜稱為胞衣。
數日後,連在新生兒腹部的臍帶會萎縮、脫落,留下的痕跡,即肚臍。
(3) 產下的新生兒,經授乳期,再經父母多年的呵護和教育,才能獨立,因此人類對子代的照顧是居其他動物之冠。
現代生物科技的發展
生物技術科學(簡稱為生物科技學)是一門研究如何利用生物來生產商業性產品及服務人類的科學。現代生物技學的發展重點,主要是 遺傳工程 和 離體培養 。
生物科技學的研究者將自然界的基因加以改造,使這些用在生物技術產業的生物,更能符合人類的需要,而小至細菌,大至牛、羊、豬等,都是基因改造的對象。
科學家也試圖利用遺傳工程技術來解決遺傳疾病、過敏性疾病及癌症等許多醫學上的難題。
§1 遺傳工程
一、遺傳工程技術的發展歷程
遺傳工程(又稱基因工程)是一種依據設計好的基因藍圖來建構或改造一套基因的技術。它是綜合分子生物學、遺傳學、微生物學、核酸化學、生理學等基礎理論科學,而演變出來的應用科技。
1970年:重組DNA科學家以遺傳工程建構生物技學史上的第一個重組DNA,揭開遺傳工程時代的序幕。重組DNA是由兩段不同來源的DNA( 目標DNA 和 載體 )組合而成,這段DNA(目標DNA或稱外源基因、外來基因)可由載體轉移到宿主細胞中,而重組DNA的基因可經 轉錄 及 轉譯 的過程,正確的表現此基因所帶有的遺傳訊息,製造出特定的蛋白質。
1980年初期:科學家將一段外來基因轉移到 真核細胞 (動物細胞)中,使遺傳工程由原核細胞推展到真核細胞的領域。
1981年左右:基因轉殖動物
A. 美國科學家將一段病毒基因打入老鼠的受精卵中,使新生的小鼠,體內細胞皆帶有這段外來的「異類」基因,成功的製造出基因轉殖鼠。這項研究後來製造更多的基因轉殖鼠(例如利用 顯微注射技術 將生長激素基因植入老鼠的受精卵而成為基因轉殖鼠),並將此技術拓展到果蠅、魚、海膽、青蛙、豬、羊、雞、牛等動物上,而製造出外表型經過設計的基因轉殖動物。
B. 遺傳工程的目標,不只是在改變單一細胞的性狀,亦可在受精卵或胚胎時期,增加或刪除細胞中的基因,改造遺傳訊息,以產生特殊性狀的子代。
1983年至1985年間:聚合酶連鎖反應(PCR)由穆勒斯(Mullis)所發展出來的 聚合酶連鎖反應 (Polymerase Chain Reaction,簡稱PCR)技術可將微量的DNA樣品,在短時間內大量複製(擴增至百萬倍甚至千萬倍),這種技術可用來檢測各種與人類疾病有關的突變基因、刑事案件或親子鑑定等的分析。
1996年:複製動物~桃莉羊
A. 英格蘭愛丁堡近郊的羅斯林研究所,複製了一頭羊,取名為 桃莉  (Do11y)。
B. 1998年,日本的科學家複製4隻小牛。
C. 羅斯林研究所的研究群從事複製羊的實驗步驟為:
a. 將取自六歲大母羊的 乳房細胞 離體培養。
b. 從另一隻注射過激素的母羊體內取出 卵細胞 ,隨後將其細胞核去除。
c. 將此去核的卵細胞與乳房細胞 融合 為一個細胞,使卵細胞獲得了乳房細胞的細胞核。
d. 將此卵細胞以 電刺激 的方式,促使其開始分裂,待離體培養六天,形成早期胚胎之後,再植入代孕母羊的子宮中。
e. 經過148天之後,小羊桃莉終於誕生了。
二、遺傳工程技術
(1) 重組DNA(Recombinant DNA)
重組DNA:就是將外源基因併入細胞DNA中,而改變細胞基因的組成。
A. 外源DNA(foreign gene):非受體細胞(如細菌)的DNA,稱為外源DNA (如人類胰島素基因),外源DNA可以是動物、植物、病毒甚至人工合成的DNA。
B. 通常外源DNA是藉 載體 引入他種生物細胞中。
C. 載體(vector):能攜帶DNA進入細菌或其他細胞的構造,常用的載體有 細菌質體 和 DNA病毒 。
D. 具有外源基因的生物稱為 基因轉殖生物 ,這些基因轉殖生物會表現出外源基因的遺傳特性。如具人類胰島素基因的大腸桿菌就是基因轉殖生物。
重組DNA的操作過程如下:
A. 製備載體和外源DNA通常以細菌的質體為載體,而以動植物細胞DNA為外源DNA。首先以相同 限制酶 處理載體DNA及外源DNA,得到完全相同切口的DNA。
B. 重組DNA具有相同切口的外源DNA與質體DNA,藉鹼基配對原理互相銜接,再經黏合酵素的作用,外源DNA便與質體DNA連成一體,形成重組DNA分子。 
C. 將重組DNA分子送入細菌的體內。此細菌成為基因轉殖細菌,外源基因便可隨著質體在細菌體內複製並產生蛋白質。
將DNA導入細胞的方法
A. 質體為載體,細菌或酵母菌為受體:利用細菌或酵母菌可直接由外界溶液吸入DNA的特性 (transformation,稱為 性狀轉變 或 轉型 ) ,將重組DNA吸入。增加鈣離子可增加吸入效率。
B. 噬菌體為載體、細菌為受體: 將重組噬菌體組DNA,包在蛋白質外殼內,再感染細菌。
C. 真核細胞為受體:有電穿孔術,顯微注射和基因槍等。 
(2) 重組DNA的目的: 基因選殖 (gene cloning,或直譯為 克隆 )
將轉殖細胞加以篩選,經培養繁殖,形成純的繁殖系,這過程叫做 基因選殖 。選殖後的轉殖生物,其中的外源DNA,隨著重組DNA進行複製、轉錄和轉譯,因而得到大量外源DNA片段及其合成的蛋白質。所以基因選殖是一種基因擴增的過程。 
基因選殖的目的大致可分為三大類:第一種目的:製造蛋白質產物,如人類胰島素、生長激素等。第二種目的:使得到原先所沒有的代謝能力,如農作物的抗病能力。第三種目的:複製更多的基因,以便進一步研究基因的表現。
(3) 基因轉殖細菌
基因轉殖細菌可以表現出外源基因的特性。例如將人體的胰島素或生長激素基因嵌入大腸菌的質體,形成重組DNA細菌,即基因轉殖細菌,經過大量繁殖後可以生產大量胰島素或生長激素。 
由於細菌分裂快,可以很快產生大量的子代,基因轉殖細菌特別適合當「蛋白質的工廠」或「藥物的工廠」。
(4) 基因轉殖植物
常用農桿菌質體當載體組成重組DNA,將外源基因引入植物細胞。 
含重組DNA的農桿菌感染植物時,其質體可使外源DNA進入植物細胞,使植物形成基因轉殖植物細胞。 
藉植物細胞的分裂形成植物體,使每個細胞都含有外源基因(就是基因選殖),表現出外源基因的特性。
如含有螢火蟲的螢光素基因的轉殖菸草幼苗會發出螢光;含有腫瘤基因的轉殖向日葵幼苗會長腫瘤。
(5) 基因轉殖動物
常使用的技術是 顯微注射法 。將外源基因以微細的注射管注入動物受精卵或早期胚胎細胞。受精卵發育成個體後將表現出外源基因的特性。
血纖維蛋白可以協助溶解血凝塊,是治療心臟病和動脈阻塞的良藥。大量生產血纖維蛋白最好的方法是製造轉殖動物。
血纖維蛋白轉殖山羊的過程:A. 將血纖維蛋白酶有關的基因,以顯微注射管注入山羊的受精卵。B. 將受精卵植入母山羊的子宮中,其後裔中有些會攜帶此外源基因。C. 含此外源基因的母山羊,其羊乳中含血纖維蛋白
§2 離體培養
一、簡介
將生物體細胞、組織和器官在體外培養,稱為離體培養。離體培養可以使生物體細胞、組織和器官在人工控制環境下生長與發育。 
離體培養包含 細胞培養 (cell culture)和 器官培養 (organ culture)兩種型態的培養方式。
A. 細胞培養:將活體組織的細胞以酵素或物理方法打散分開,使之變成一個個單一的細胞,而後在適當環境培養。
B. 器官培養:將整個器官由活體取出進行培養。
二、應用
(1) 植物組織培養:
所謂植物組織培養就是在 無菌 的環境中將植物細胞或少量組織在適當培養基中培養的過程。
細胞具有分裂及分化成為各種細胞,以形成一個完整生物體的能力,稱為 全能性 。植物組織培養就是利用植物細胞具有全能性,在適當的培養環境中培養一個完整的植物。
植物細胞之全能性較動物細胞者為大。
培養基中要含有適當的 養分 和 激素 。通常養分包括 蔗糖 、 維生素 和 無機鹽 ;激素則包含植物 生長素 和 細胞分裂素 等。
植物組織置於培養基上,在無菌狀況下以適當的溫度和光線培養。如將胡蘿蔔根的組織切下,置於試管的培養基中培養。數天後形成胚芽,然後長成幼苗,將此幼苗移植在土壤中,便可長成一顆完整的植物。
(2) 動物器官培養:
將動物活體中取出的 胚胎 器官在活體外進行發育、分化的培養,或者將 成熟 的器官在活體外維持其構造和功能的培養法。
培養的目的是在研究器官組織的分化及生理活動,以及對各種物質的反應,例如激素、致癌物和營養物。尤其是人體的器官培養期望能運用在器官移植上。
器官培養有許多不同方法,較為普遍的是使用 液體培養基的金屬網培養法 ,此種方法簡單而操作容易。
如圖所示,將孵化7天雞胚的大腿骨,在無菌狀態下,置於培養皿的金屬網台上,並浸入培養液中。經過8天培養後,由1釐米生長至5釐米,此時可將骨骼切下組織,可觀察其細胞分化情形。
(3) 試管嬰兒:
所謂「試管嬰兒」就是利用體外受精技術生產的嬰兒。自1978年技術成功後,現在普遍用來解決不能生育的問題。
體外受精的技術主要是將卵細胞在體外受精,成為初期胚胎,然後植入子宮中發育成嬰兒。
植入子宮的時機,通常將胚胎培養到第2天約4個細胞時植入,目前則傾向於把胚胎體外培養的時間拉長到第3到第6天約8個細胞時植入,會有較高的成功率。
三、遺傳工程另一項重要的技術:細胞融合(Cell fusion)
細胞融合的結果使染色體和細胞質增加,可以形成一新的生物。
細胞融合的範圍很廣,從種間、屬間、科間一直到動植物間均進行嘗試,可說前途無可限量。
例如番茄和馬鈴薯的細胞融合,所產生的番茄薯或馬鈴茄,雖然沒有經濟價值,但確是一種新的生物。
探討活動8-1:生殖腺與生殖細胞
【目的】
選用青蛙為材料,觀察青蛙的生殖腺(卵巢和睪丸)及生殖細胞(卵和精子),以瞭解動物的生殖腺形態及構造。
【器材】
培養皿     											1個
滴管 													3支
解剖儀器 												1套
青蛙(雌、雄) 										各一隻
0.65%林格氏液 										100 ml
顯微鏡													1臺
載玻片 												10片
蓋玻片													10片
【步驟】
先將青蛙用氯仿或乙醚麻醉到死亡或用穿刺法破壞其腦脊髓,再進行下列實驗:
一、雌蛙的卵巢和卵
剖開腹腔,找到卵巢。卵巢有一對,位於腎臟附近,內有許多卵。在生殖季節時,卵巢體積很大,占據雌蛙體腔的大部分空間,極易觀察。
從卵巢中取出卵置於培養皿中,用肉眼觀察並繪一個卵的形狀並標出顏色於紀錄簿上。
二、雄蛙的睪丸和精子
剖開腹腔內取出睪丸,放入盛有林格氏液的培養皿內。
用剪刀將睪丸剪碎並靜置數分鐘(此材料得由教師準備)。
用滴管自培養皿吸取一小滴液體,滴在載玻片的中央,蓋上蓋玻片。 
將玻片置於顯微鏡下,觀察精子的形態(可調節光圈,以減少光量,較易觀察精子)。 
繪幾個精子在紀錄簿上。
【問題】
青蛙的卵是什麼形狀、顏色?會不會運動?
青蛙的精子是什麼形狀?會不會運動?如何運動?
青蛙的生殖腺是否隨著季節改變大小?
【單元評量】
單細胞動物最常用的生殖方式為:【A】(A)分裂生殖 (B)出芽生殖 (C)裂片生殖 (D)單性生殖 (E)有性生殖。
下列動物,那些在惡劣環境下行有性生殖,在適宜環境下行無性生殖?【ABE】(A)蚜蟲  (B)輪蟲  (C)渦蟲  (D)水螅 (E)水蚤。
比較有性生殖與無性生殖,下列何者正確?【BCDE】
有性生殖	無性生殖		(A)有減數分裂	絕無減數分裂		(B)有受精作用	絕無受精作用		(C)消耗能量較多	消耗能量較少		(D)產生的子代變異多	產生的子代變異少		(E)在演化上較有利	在演化上較不利		比較減數分裂和有絲分裂,下列那些為正確?【ACE】
減數分裂	有絲分裂		(A)細胞分裂兩次,形成四個子細胞	細胞分裂一次形成兩個子細胞		(B)染色體複製和分裂各二次	染色體複製和分裂各一次		(C)同源染色體發生聯會形成四分體	染色體無聯會和無四分體形成		(D)有二分體形成	無二分體形成		(E)染色體由2n→1n	染色體由2n→2n		人類的次級精母細胞經分裂產生精細胞:【B】(A)染色體數目減半,DNA數量不變  (B)染色體數目不變,DNA數量減半(C)染色體數目和DNA數量都滅半    (D)染色體數目和DNA數量都不變。
若(初級精母細胞 (精原細胞 (精子 (次級精母細胞 (精細胞,則以上細胞出現的先後順序為何?【C】(A)((((( (B)((((( (C)((((( (D)((((( (E)(((((。
有關配子的敘述,下列何者正確?【ABDE】(A)配子的染色體數為單套染色體  (B)動物的配子有精子和卵之分  (C)植物的配子無精子和卵之分  (D)動物的配子是經減數分裂產生的  (E)植物的配子是經有絲分裂產生的。
有關受精作用的敘述,下列何者不正確?【B】(A)受精時精子的細胞核和卵的細胞核融合  (B)受精卵都要在顯微鏡下才能看到  (C)受精卵的染色體一半來自父方、一半來自母方  (D)受精卵的染色體數與該物種體細胞染色體數一致  。
比較體外受精和體內受精,下列何者不正確?【C】
體外受精	體內受精		(A)在體外進行	在體內進行		(B)產生卵的數量較多	產生卵的數量較少		(C)產生精子的數量較多	產生精子的數量很少		(D)卵受精成功的機率較低	卵受精成功的機率較高		比較卵生、卵胎生和胎生,下列何者不正確?【E】
	卵生	卵胎生	胎生		(A)受精方式	體外或體內受精	體內受精	體內受精		(B)胚體養分來源	卵黃	卵黃	母體		(C)胚體發育處	體外	體內	體內		(D)胚體發育成功率	最低	次之	最高		(E)保護胚胎構造	卵殼和卵殼膜	胚外膜	胚外膜		下列對男性生殖器官的敘述,正確的是:【A】(A)副睪是儲存精子的地方 (B)細精管的管腔細胞可分泌雄性素 (C)儲精囊、攝護腺各一對,尿道球腺僅一個 (D) 細精管管壁外的細胞可製造無數的精子。
男女有別,下列那項差別敘述正確?【ABCE】(A)男性的主要生殖器官位於腹腔外,女性位於腹腔內  (B)女孩的卵成熟有週期性,男性精子的形成沒有週期性  (C)攝護腺癌只發生於男性,子宮頸癌只發生於女性  (D) 睪丸只分泌雄性激素,卵巢只分泌雌性激素 (E)男性排尿和排精子的開口只有一個,女性的陰道和尿道分別開口。
LH和FSH分泌的高峰,發生於?【B】(A)行經期  (B)排卵前  (C)排卵日  (D)排卵後 。
人類的生殖與發生的過程中,何者有染色體倍數的改變?【CD】(A)排卵   (B)卵裂   (C)受精   (D)第一減數分裂   (E)第二減數分裂 。
右圖為人類女性子宮內膜在月經週期中的變化,下列敘述何者正確?【ABD】(A)a為行經期,此時子宮內膜最薄   (B)b為濾泡期,此時卵巢分泌動情素  (C) c為排卵期,此時動情素停止分泌  (D) d為黃體期,此時子宮內膜繼續增厚時間   (E) e為行經期,此時黃體激素大量分泌。
右圖為卵巢的剖面,箭頭方向示月經週期中濾泡濾泡發育過程,則下列敘述正確的?【ABDE】(A)a為初級卵母細胞   (B)b為次級卵母細胞  (C) C為成熟濾泡能分泌動情素與黃體激素   (D)E(G受LH的作用  (E)H為引發下次月經的原因。
下列有關人類生殖的敘述,何項正確?【B】(A)卵巢內含有許多濾泡,每一個成熟的濾泡內含有一個卵原細胞   (B)青春期後,每一個月經週期通常只有一個濾泡發育成熟  (C)排卵是指濾泡破裂釋出成熟的卵及極體 (D)男性貯精囊可貯存精子 。
在女性的月經週期中包括:(黃體萎縮退化 (濾泡分泌動情素 (黃體成長分泌黃體激素 (排卵;若由月經來臨開始,其正確順序是?【C】(A)((((   (B)((((   (C)((((   (D)((((  。
有關人類胚胎發育何者正確?【ABC】(A)卵受精後約30小時,進行第一次卵裂  (B)胚胎受精後約三天到達子宮  (C)胚胎在受精後第七天開始著床  (D)羊膜來自子宮內壁  (E) 第四週時出現心跳,可稱為胎兒。
下列對胎盤有關敘述不正確的?【A】(A)雌性哺乳動物在生殖時,均會形成胎盤構造 (B)胎盤係由絨毛膜與其周圍的子宮壁形成 (C)臍帶內血管與母體血管並未相連   (D)胎兒代謝廢物藉擴散或主動運輸送至母體排出。。
有關人類胚外膜的敘述,何者錯誤?【D】(A)絨毛膜為最外層的胚外膜  (B)羊膜包裹尿囊與卵黃囊形成臍帶的部分構造  (C) 卵黃囊內不含卵黃,為退化遺跡  (D)尿囊有儲存胚胎代謝廢物的功能。
有關右圖的敘述,何者正確?【A】(A)c可分泌酵素分解子宮內膜   (B)b、d分另為外胚層和內胚層   (C)a為胚胞腔,內充滿氣體   (D)b將來發育為神經系統。
女性懷孕後會有何種現象發生?【C】(A)血中黃體激素濃度降低  (B)FSH、LH分泌增加  (C)子宮週期變化消失  (D) 開始泌乳 。
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補充資料
各胚層分化的組織器官:
外胚層:
腦、脊髓及眼、耳、鼻等感覺器官的主要構造。
表皮及其衍生物,如毛髮、指甲等。
腎上腺的髓質。
中胚層:
脊柱、泌尿生殖器、心臟、血管、骨骼、肌肉、真皮等構造。
腎上腺的皮質。
內胚層
消化管的內襯、肺、肝、胰等
補充資料
胎兒發育過程的紀要
懷孕月數	重要變化		一	心臟開始搏動		二	開始具人形		三	外表能辨別男女性別		四	用聽診器可聽到胎兒心音		五	母體可察覺胎兒踢子宮的活動		六	眉毛和睫毛出現		七	睪丸下降到陰囊		十	胎兒倒立、頭部靠近子宮口		2、利用超音波對物體的反射原理,可以偵測體內器官的構造,並以影像顯示,十分安全又方便,所以醫生常藉著超音波替孕婦做產前檢查,以診斷胎兒的發育狀況、胎兒數、胎位及性別等。
補充資料
母親懷孕時,胚胎細胞會分泌 人類絨毛促進素 (Human choronic gonadotropin,簡稱 HCG ),功能類似黃體成長激素(LH),可維持黃體分泌動情素和黃體激素的功能,以增厚子宮內膜,抑制子宮收縮。HCG 從懷孕的第9天即開始分泌,第9~12週分泌量最多,部分的HCG 會排入母親尿液中,所以從母親尿液中驗出合有HCG。就表示已經懷孕。
小常識
蜜蜂和螞蟻的生殖
此兩類動物的雌性個體,會先行減數分裂產生卵,卵若不受精則孵化為 雄性 個體;卵若經受精後產生的受精卵則孵化 雌性 個體(蜂王和工蜂)。上述卵不經受精就發育為個體的生殖方式為單性生殖。
同卵雙生
是由一個受精卵經有絲分裂後的二個或數個細胞,再分開為二部分,並各自分化成長為一單獨的個體,這兩個個體的基因完全一樣。

第八章 動物的生殖和發育內容大綱 ..第八章 動物的生殖和發育內容大綱 楊基仲老師編授第一節 動物的生殖第二節 人類的生殖與胚胎發育第三節 現代生物科技的發展任何動物都有一定的壽命,為了維持種族的繁衍,而有生殖的行為,每種生物因生活的環境及構造的複雜度不同,而有不同的生殖方式。動物的生殖生物由親代產生新個體的過程,稱為 生殖 。 動物的生殖可分為 無性生殖 和 有性生...

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生物 -- 全国 -- 八年级
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动物的生殖和发育 冀教版 生物 八年级下
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