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第二讲观察根尖分生组织细胞的有丝分裂(实验课)1．实验原理原理选材高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛染色细胞核内的染色质(体)易被碱性染料(龙胆紫溶液)染成深色时期确定在同一分生组织中可以通过观察细胞内染色体的存在状态，判断细胞所处的不同分裂时期2．方法步骤1．实验成功的关键及注意事项实验材料的选择类型选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料部位选取分裂旺盛的部位(如根尖、茎尖的分生区)时间必须在分裂旺盛的时间操作注意事项解离时间太短细胞间质未被完全溶解，压片时细胞不易分散过长导致细胞解离过度、根尖酥软，影响染色漂洗时间适宜洗去多余的盐酸，防止解离过度而影响染色染色时间太短染色体或染色质不能完全着色过长使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体压片过轻细胞未分散开过重将组织压烂显微镜观察细胞状态显微镜观察的都是死细胞，不能看到动态变化细胞数目间期的细胞数目最多，原因是间期历时最长易错提醒①不清楚“解离”的作用原理，误认为可以观察细胞有丝分裂的动态变化过程②不清楚细胞具有的相应结构，误认为赤道板也能观察到③对取材原理不清楚，误认为根尖任何部位的细胞都可作为观察对象，实际上只有分生区细胞才可以作为观察对象2．关注洋葱在实验中的“一材多用”取材部位实验名称取材原因叶鳞片叶植物细胞的质壁分离和复原外表皮细胞含紫色大液泡使用高倍显微镜观察细胞的多样性细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内表皮细胞有明显的细胞核观察DNA和RNA在细胞中的分布内表皮细胞近于无色管状叶叶绿体中色素的提取和分离色素含量多根观察根尖分生组织细胞的有丝分裂材料易得，且分生区细胞分裂能力强，染色体数目少，易于观察低温诱导植物染色体数目的变化材料易得，且低温(4℃)下根尖也能分裂生长，诱导染色体变异率较高命题点(一)考查实验材料的选择和试剂的作用1．(2017·北京高考)洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，叙述正确的是()A．都需要用盐酸溶液使细胞相互分离B．都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察C．在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍D．在有丝分裂末期都能观察到细胞板解析：选B解离洋葱根尖组织时需要用到盐酸溶液，盐酸可使细胞相互分离开来，同时杀死细胞，固定细胞形态；分离小鼠骨髓细胞则需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶。观察细胞有丝分裂装片时，需要先用低倍镜观察，找到分裂细胞，然后再换用高倍镜仔细观察。在有丝分裂后期，姐妹染色单体分开，可观察到染色体数目加倍。植物细胞在有丝分裂末期形成细胞板，动物细胞不形成细胞板，而是细胞膜从细胞中部向内凹陷。2．(2014·全国卷Ⅰ)回答下列问题：(1)在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精混合液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是____________________________；龙胆紫溶液属于______性染料，能够使细胞中的________着色。(2)用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为：__________________________________________________________________。解析：(1)在观察植物细胞有丝分裂实验中，染色体能够被碱性染料龙胆紫溶液染成深色，从而便于在光学显微镜下进行观察。实验中盐酸和酒精混合液的作用是将组织中的细胞相互分离。(2)细胞核内含有遗传物质DNA，细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。答案：(1)使组织中的细胞相互分离碱染色体(2)细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心[归纳拓展]归纳盐酸和酒精的“同材异用”(1)不同浓度酒精的用途酒精浓度用途体积分数为50%在脂肪检测中用于洗浮色体积分数为70%在土壤小动物类群丰富度调查实验中用于杀死并保存小动物；消毒体积分数为95%与质量分数为15%的盐酸混合用于有丝分裂实验中的解离低温诱导染色体加倍实验中的冲洗卡诺氏液无水乙醇用于光合色素的提取(2)盐酸在不同实验中的应用实验名称盐酸的作用观察DNA和RNA在细胞中的分布①改变膜的通透性，加速染色剂进入细胞②使染色质中DNA与蛋白质分离，有助于DNA与染色剂结合观察根尖有丝分裂，低温诱导植物染色体数目的变化质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1∶1混合成解离液，使组织中的细胞相互分离命题点(二)考查实验操作过程及实验结果分析3．下列关于“利用洋葱制作并观察有丝分裂临时装片”实验的叙述，正确的是()A．进行龙胆紫染色之前应该用清水漂洗根尖B．根尖分生区细胞分裂旺盛，可观察到大部分细胞处于分裂期C．可以观察到核膜解体形成的小泡在末期聚集成细胞板D．为避免洋葱外表皮细胞中紫色大液泡干扰，可采用内表皮细胞观察有丝分裂解析：选A使用龙胆紫对染色体进行染色之前，应该先进行漂洗，洗去解离液；分裂期占整个细胞周期的比例小，所以视野中处于分裂期的细胞数较少；细胞板最终形成细胞壁，与高尔基体有关；洋葱内表皮细胞没有分裂能力，不能用来观察有丝分裂。4．如图是某同学实验时拍摄的洋葱根尖分生区细胞分裂图，①～⑤表示不同分裂时期的细胞。下列叙述错误的是()A．细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③B．①中染色体数量是②中染色体数的2倍C．⑤主要的变化是DNA复制和有关蛋白质的合成D．细胞质分裂可在①所处的时期开始进行解析：选D根据题图分析可知，细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③；②为有丝分裂中期，①为有丝分裂后期，着丝点分裂导致染色体数目暂时加倍，所以①中染色体数量是②中染色体数的2倍；⑤是有丝分裂间期，主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成；细胞质分裂在③(末期)开始进行。命题点(三)考查细胞周期中各时期的计算5.回答与观察细胞染色体实验有关的问题：(1)右图表示洋葱根尖细胞的细胞周期。假设洋葱根尖细胞的细胞周期大多开始于夜晚22：00时，若要观察洋葱根尖细胞有丝分裂过程，取材的最佳时间是________。(2)某同学检查了洋葱根尖6000个处于有丝分裂中的细胞，其中有692个处于前期，105个处于中期，35个处于后期，168个处于末期。据此判断下列有关叙述错误的是()A．分裂期中各时期相对持续时间是前期＞末期＞中期＞后期B．细胞周期中分裂期持续的时间比分裂间期要短C．分裂期中前期持续的时间最短D．分裂中期持续的时间约为0.21h解析：(1)分裂间期是一个新的细胞周期的开始，观察洋葱根尖细胞的有丝分裂过程主要是观察分裂期的各期图像，结合题干信息和题图计算得出：分裂期所处的时间是次日8：00～10：00。(2)由题干可知，处于前期的细胞数目＞处于末期的细胞数目＞处于中期的细胞数目＞处于后期的细胞数目，根据细胞数目推测细胞有丝分裂期中各个时期的时间关系为前期＞末期＞中期＞后期。分裂中期持续时间为：105/6000×12＝0.21(h)。答案：(1)次日8：00～10：00(2)C[归纳拓展]细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算(1)细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。(2)某时期持续时间(t)＝处于该时期细胞数观察细胞总数×细胞周期(T)。1．下列植物细胞中，适合观察细胞有丝分裂的是()A．蚕豆叶肉细胞B．洋葱鳞片叶表皮细胞C．蚕豆根尖分生区细胞D．洋葱根尖伸长区细胞解析：选C在四个选项中只有C项的细胞具有分裂能力，其他细胞都不能进行分裂。2．下列属于“制作植物细胞有丝分裂的临时装片”实验的操作是()A．用层析液解离B．用龙胆紫溶液对根尖细胞染色C．用苏丹Ⅲ染色D．用50%的酒精洗去浮色解析：选B层析液用于绿叶中色素的分离；观察根尖分生组织有丝分裂实验中可用龙胆紫溶液对根尖细胞染色；苏丹Ⅲ用来检测脂肪；检测脂肪时用50%的酒精洗去浮色。3．下列关于“观察植物细胞有丝分裂”实验的说法，正确的是()A．制作临时装片的流程是解离→染色→漂洗→制片B．漂洗时，可以直接用清水洗去细胞表面的解离液C．制片时，盖上盖玻片后还要再加一片盖玻片，然后压片D．观察时，找到前期细胞后可持续观察其分裂的过程解析：选B制作临时装片的流程是解离→漂洗→染色→制片；漂洗时，用清水洗去细胞表面的解离液；制片时，盖上盖玻片后还要再加一片载玻片，然后压片，目的是让细胞分散开，有利于实验观察；解离时细胞已经死亡，不能观察到一个细胞的连续分裂过程。4．为了观察小鼠细胞的染色体，某兴趣小组对小鼠进行适当处理后，取出骨髓中的活细胞制成细胞悬液，经过低渗溶液处理(使染色体散开)、固定、染色后制片并观察。下列有关分析错误的是()A．骨髓中含有造血干细胞，适合作为观察染色体的材料B．制备细胞悬液时，需使用盐酸和酒精混合液进行解离C．低渗溶液的浓度比细胞质浓度低，导致细胞渗透吸水膨胀D．最好选择有丝分裂中期的细胞观察染色体数目和形态特征解析：选B骨髓中含有造血干细胞，造血干细胞可以进行有丝分裂，适合作为观察染色体的材料；植物细胞的解离用盐酸和酒精混合液，制备动物细胞的悬液可使用胰蛋白酶；低渗溶液的浓度比细胞质浓度低，导致细胞渗透吸水膨胀；有丝分裂中期细胞内染色体的形态稳定、数目清晰，便于观察。5．(2019·济南模拟)下列关于马蛔虫受精卵有丝分裂固定装片的叙述，正确的是()A．前期时细胞有一对中心体，其间由纺锤丝相连B．后期时能观察到染色体以相同的速率被拉向两极C．末期时细胞板是由核膜解体后的小泡形成的D．不是所有的细胞都存在同源染色体解析：选A马蛔虫属于动物，所以马蛔虫受精卵有丝分裂前期时细胞中有一对中心体，其间由纺锤丝相连；固定装片中的细胞为死细胞，观察不到分裂的动态过程；马蛔虫属于动物，所以在末期不会形成细胞板；制作的固定装片，为正常细胞的有丝分裂，受精卵有丝分裂时，一定存在同源染色体。6.如图为洋葱根尖结构示意图。下列相关叙述错误的是()A．在观察植物细胞有丝分裂的实验中，需用盐酸和酒精处理使细胞分离开来B．观察细胞质壁分离现象的最佳区域是①C．经低温处理后，③处可出现染色体数目改变的细胞D．使根尖细胞数目增加的主要区域是②解析：选D图中①②③④分别是根毛区、伸长区、分生区、根冠，分生区进行细胞分裂，故使根尖细胞数目增加的主要区域是③，低温处理分生区的细胞，会抑制细胞中纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目加倍。7．如图是关于观察洋葱有丝分裂实验的部分操作，下列叙述合理的是()A．剪取洋葱根尖2～3mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛B．该实验步骤中唯一的错误是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节C．在观察的图像中，b属于分生区的细胞，细胞已死亡D．若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显解析：选C根尖2～3mm的区域属于分生区；在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除；分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡；b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，若用来观察质壁分离和复原，实验现象会不明显。8．在“观察植物细胞有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如下表所示：实验人员操作取材解离漂洗染色压片甲根尖1～3mm处－＋＋＋乙根尖1～3mm处＋－＋＋丙根尖5～7mm处＋＋＋＋则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是()A．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚B．细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚C．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体D．染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚解析：选C解离的目的是使细胞分离开，甲未解离，细胞相互重叠；漂洗的目的是洗去解离液，便于染色，乙未漂洗，影响染色效果，染色体着色很浅不清楚；根尖5～7mm处为伸长区，伸长区细胞已失去分裂能力，染色体呈染色质状态，观察不到染色体。9．某生物学习小组做了观察蒜的根尖分生区细胞有丝分裂的实验，观察到处于不同时期的细胞如图。请回答有关问题：(1)图E中箭头所指结构为新形成的细胞