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第四章第2课时 观察植物根尖细胞有丝分裂实验、减数分裂和无丝分裂
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升
课程标准1.制作装片并观察植物根尖细胞有丝分裂。2.运用比较法分析动植物细胞有丝分裂的异同。3.归纳有丝分裂中染色体和DNA等物质的数目变化特点,并画出坐标曲线。
基础落实•必备知识全过关
知识点一观察植物根尖细胞有丝分裂1.实验原理(1)在高等植物体内,有丝分裂常见于根尖、芽尖等。由于各个细胞的分裂是独立进行的,因此在同一分生组织中可以看到处于的细胞。(2)高倍镜下观察各个时期细胞内的存在状态,就可以判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期,进而认识有丝分裂的完整过程。(3)染色体易被碱性染料(如)着色,有利于观察。分生组织细胞不同分裂时期染色体(或染色质)苯酚品红溶液
2.实验步骤取材—培养洋葱或大蒜鳞茎,待根生长至2~5cm时,剪取或切下生长健壮的根尖↓解离—解离液:质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按体积比配制而成解离时间:3~5min解离程度:根尖酥软↓漂洗—漂洗液:清水漂洗时间:约10min漂洗目的:洗去组织中的解离液,防止解离过度,影响染色1∶1
↓染色—染色液:溶液染色时间:3~5min染色目的:使染色体着色↓压片—用镊子将染色后的根尖取出,放在载玻片的水滴中央,再用镊子尖把根尖弄碎,盖上盖玻片,覆盖一张滤纸片后,加盖一片,然后,用拇指轻轻按压载玻片,使细胞分散开来,有利于观察苯酚品红载玻片
↓观察—先低倍镜:根据细胞特点找到分生区细胞(细胞呈,排列紧密)后高倍镜:先找出分裂中期细胞,再找前、后、末期细胞↓绘图—绘制细胞分裂间期和有丝分裂过程的细胞示意图正方形
知识点二动植物细胞有丝分裂的异同、有丝分裂的意义1.动植物细胞有丝分裂的异同(1)相同点:基本过程相同,都要经历和。(2)不同点:植物细胞不含,纺锤体由细胞两极发出的构成;在分裂末期,在赤道面形成,细胞板由中央向四周扩展形成新的。2.有丝分裂的意义在分裂间期,染色体,在有丝分裂中,细胞,分裂结果是染色体平均分配到中,这保证了子代细胞与亲代细胞中的一致性。分裂间期分裂期中心体纺锤丝细胞板细胞壁复制一次分裂一次两个子代细胞遗传信息
知识点三减数分裂和无丝分裂1.减数分裂(1)特点:染色体复制次,细胞连续分裂次,产生的生殖细胞染色体数量。(2)意义:产生细胞,与受精作用一起保证了生物遗传的稳定性。2.无丝分裂(1)特点:没有等结构的出现。有遗传物质的复制。(2)过程:细胞核延长→核裂→质裂。(3)常见细胞:、和体外培养的动物细胞。一两减半有性生殖染色体和纺锤体口腔上皮细胞伤口附近的细胞
知识点四有丝分裂中DNA、染色体等的数量变化1.染色体、染色单体、DNA的数量关系
(1)染色体经过复制后,形成的两条染色单体由一个着丝粒连接,仍为一条染色体。两条染色单体完全相同,称为姐妹染色单体。(2)染色体数=着丝粒数,即根据数判断染色体数。(3)当染色单体存在时,染色体∶染色单体∶DNA=。(4)当无染色单体存在时,染色体∶DNA=。着丝粒1∶2∶21∶1
2.结合有丝分裂各时期染色体的特点,以体细胞中DNA数目为2c、染色体数目为2n为例,完成下表。时期染色体形态变化核DNA分子数目染色体数目染色单体数目分裂间期2c→→4n分裂前期4c2n04c2n4n
时期染色体形态变化核DNA分子数目染色体数目染色单体数目分裂中期分裂后期分裂末期4c2n4n4c4n04c→2c4n→2n0
结论语句辨一辨(1)观察植物根尖细胞有丝分裂的步骤依次为取材、解离、染色、漂洗、制片。()(2)盐酸解离根尖的同时也为苯酚品红溶液染色创造酸性环境。()(3)蛙受精卵发育过程中不能发生DNA的复制。()(4)观察洋葱根尖分生区装片发现处于分裂间期的细胞数目最多。()(5)使用高倍镜可观察到赤道面和细胞板的时期分别是中期和末期。()(6)解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散。()(7)观察洋葱根尖分生区装片可连续观察到从前期至末期的变化。()×××√×√×
重难探究•能力素养全提升
主题一观察植物根尖细胞有丝分裂情境探究1.该实验对材料有什么要求?下表中最适合的是哪一种生物?生物分裂间期/h分裂期/hA10.60.4B180.5C3.51D10.42.3答案由于处于分裂期的细胞数目较少,因此选材时要选分裂期占细胞周期的比例相对较高的生物细胞,这样可以使处于分裂期的细胞相对较多,容易观察。根据这个原则,题表中最适合的应该是生物C。
2.解离时间不宜过长或过短,为什么?答案解离时间过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏;过短会使根尖细胞解离不充分,不能相互分离。3.解离完了要进行漂洗,而且一定要彻底,这样处理的目的是什么?答案防止残留的解离液(盐酸)继续破坏细胞,同时盐酸也会影响染色和腐蚀镜头。4.能否将视野固定在一个细胞,观察其连续的变化过程?如果不能,应怎样做?答案不能。将视野固定在一个细胞观察不到其动态分裂过程,细胞解离后已被杀死,因此要通过移动装片寻找处于不同分裂时期的细胞进行观察。
方法突破观察植物根尖细胞有丝分裂实验的注意事项(1)根尖培养:培养时应经常换水,防止根细胞长期缺氧而进行无氧呼吸,产生酒精,使根细胞中毒、腐烂。(2)取材:剪取生长旺盛、带有分生区的根尖,长度3~5mm,同时注意剪取的时间,一般在上午10时至下午2时之间剪取,此时分生区细胞分裂旺盛。(3)解离:严格控制解离时间,时间过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏;时间过短会使根尖细胞解离不充分,不能相互分离。(4)漂洗:一定要彻底,防止残留的解离液(盐酸)继续破坏细胞,同时盐酸也会影响染色和腐蚀镜头。先漂洗再染色,两步骤不能颠倒。(5)压片:用力要恰当均匀,过重可能将组织压烂,过轻则细胞不能分散开。
【特别提醒】(1)根尖和分生区不是同一概念。根尖长度一般为5cm左右,而分生区只在其最前端的3~5mm(包藏于根冠之下)内,只有分生区细胞才进行细胞分裂。(2)解离并不是固定。解离的作用是破坏细胞间质,使细胞分离,以便于压片时分散;固定的作用是固定细胞形态。
探究应用1.下列关于“观察洋葱根尖细胞有丝分裂”实验的叙述,不正确的是()A.培养洋葱根尖时,经常换水可防止烂根B.解离的目的是让细胞相互分离并保持细胞活性C.漂洗的目的是洗去解离液,所用的时间比解离长D.观察时应先在低倍镜下找到分生区细胞,该区细胞排列紧密,有的处于分裂状态B解析培养洋葱根尖时,若不换水,根尖细胞会因缺氧而进行无氧呼吸产生酒精,使根尖细胞中毒而烂掉,A项正确;解离的目的是让细胞相互分离,解离后的细胞已经死亡,B项错误;漂洗的目的是洗去解离液,漂洗时间约10min,解离时间为3~5min,故漂洗所用的时间比解离长,C项正确;在显微镜下观察到的分生区细胞排列紧密,有的处于分裂状态,D项正确。
2.若图甲、乙、丙是某同学做“观察植物根尖细胞有丝分裂”实验时,在光学显微镜下观察到的图像,下列有关说法正确的是()A.图甲是在低倍镜下所观察到的植物根尖分生区细胞图像B.将图甲转为图乙的操作步骤是移动装片→转动转换器→调节视野亮度→转动粗准焦螺旋C.图丙是根尖经过解离、漂洗、染色、制片后,在高倍镜下所观察到的图像D.制作装片的过程是解离→染色→漂洗→制片C
解析图甲细胞呈长方形,应为根尖伸长区的细胞图像,A项错误;转动转换器换上高倍物镜后,不能再转动粗准焦螺旋,B项错误;图丙中能看到有丝分裂的各时期,说明是经过解离、漂洗、染色、制片后,在高倍镜下所观察到的图像,C项正确;制作装片的过程是解离→漂洗→染色→制片,D项错误。
3.(多选)某同学在用光学显微镜做“观察植物根尖细胞有丝分裂”实验中,可观察到的现象是()A.绝大多数细胞中不能观察到染色体B.不同细胞的染色体数目可能不相等C.中心体发出星射线形成纺锤体D.某一细胞由中期逐渐分裂到后期AB解析在“观察植物根尖细胞有丝分裂”实验中,绝大多数细胞处于分裂间期,观察不到染色体,A项符合题意;不同细胞的染色体数目可能不相等,如细胞分裂后期的染色体数是分裂前、中期的两倍,B项符合题意;高等植物细胞纺锤体是由细胞两极发出的纺锤丝形成的,C项不符合题意;实验中解离阶段已将细胞杀死,细胞将会停止于某一时期,D项不符合题意。
主题二动植物细胞有丝分裂的异同情境探究下图是动物细胞和高等植物细胞有丝分裂的对比图,据图分析回答下列问题。
1.动植物细胞分裂间期的区别主要是什么?答案发生复制的结构不完全相同,动物细胞还有中心体的复制。2.动植物细胞分裂前期形成纺锤体的方式有什么不同?答案高等植物细胞是由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体,动物细胞是由中心体发出星射线形成纺锤体。3.动植物细胞分裂末期细胞一分为二的方式有什么不同?答案高等植物细胞中央出现细胞板,向四周扩展形成细胞壁,细胞壁附近形成新的细胞质膜,一个亲代细胞分裂成两个子细胞;动物细胞质膜从细胞的中部向内凹陷,一个亲代细胞缢裂成两个子细胞。
方法突破1.辨析赤道面和细胞板(1)赤道面是与纺锤体的中轴相垂直的一个平面(不是实际结构),类似于地球上赤道的位置。(2)细胞板是植物细胞分裂末期在细胞中央形成的真实的结构,细胞板由细胞的中央向四周扩展形成新的细胞壁,将细胞一分为二。细胞板的形成与高尔基体有关。(3)二者中,能在显微镜下观察到的是细胞板。
2.与动植物细胞有丝分裂有关的细胞器的功能细胞器功能线粒体供能(DNA复制、蛋白质合成、染色体分开)中心体复制、发出星射线形成纺锤体(动物、低等植物细胞)核糖体合成蛋白质高尔基体形成细胞板(植物细胞)
探究应用1.下列有关细胞的生长与增殖的叙述中,错误的是()A.动、植物细胞有丝分裂各时期染色体的行为均相同B.体细胞增殖的唯一方式是有丝分裂C.细胞不能无限长大的限制因素之一是细胞的表面积与体积之比D.用显微镜观察洋葱根尖分生区的一个视野,往往看不全细胞周期各时期的图像B
解析动、植物细胞有丝分裂各时期的染色体行为是相同的,只是纺锤体的形成和细胞质的均分方式不同,A项正确;原核细胞以二分裂方式增殖,真核生物体细胞增殖的方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂,B项错误;限制细胞长大的因素之一是细胞的表面积与体积之比,C项正确;各个细胞的细胞周期不是同步的,而且细胞周期的分裂间期持续时间长,分裂期持续时间短,故用显微镜观察洋葱根尖分生区的一个视野,往往看不全细胞周期各时期的图像,D项正确。
2.下图是某一学生绘出的高等植物细胞分裂的图像,其中正确的是()A.a和bB.c和dC.b和dD.e和fD
解析b图中植物细胞的分裂应是在赤道面的位置出现细胞板,细胞板由中央向四周扩展为细胞壁将细胞分开,不是细胞质膜向内凹陷。从题干可知,这些细胞是高等植物细胞,但d图却出现了中心体这个结构。
3.下图为动物细胞和高等植物细胞的有丝分裂示意图,据图分析下列说法错误的是()A.甲细胞在分裂前期时,一对①分开,①发出星射线形成纺锤体B.乙细胞在分裂前期时,无①出现,但仍有纺锤体形成C.甲细胞在分裂末期时,③向内凹陷,细胞质一分为二D.乙细胞在分裂末期时,⑤聚集发展成新的细胞质膜D
解析甲细胞为动物细胞,处于有丝分裂前期,①为中心体,一个中心体由一对中心粒构成,中心粒在有丝分裂间期倍增成为两组,进入前期后,两组中心粒分别移向细胞两极,这两组中心粒发出星射线形成纺锤体,A项正确;乙细胞为高等植物细胞,不含中心体,处于有丝分裂前期的高等植物细胞的两极发出纺锤丝形成纺锤体,B项正确;③为细胞质膜,动物细胞在分裂末期,细胞质膜从细胞的中部向内凹陷,细胞质一分为二,C项正确;⑤为细胞板,高等植物细胞在分裂末期,在赤道面处形成细胞板,细胞板由细胞中央向四周扩展,逐渐形成新的细胞壁,D项错误。
主题三有丝分裂中DNA、染色体等的数量变化情境探究1.结合有丝分裂各时期染色体的特点,以体细胞中核DNA数目为2c、染色体数目为2n为例,绘出核DNA的变化曲线,并分析。
(1)DNA数目加倍发生在什么时期?原因是什么?答案分裂间期。原因是DNA分子复制,DNA分子数目加倍。(2)DNA数目减半发生在什么时期?原因是什么?答案末期。原因是细胞一分为二,DNA分子数目减半。
2.绘出染色体数目的变化曲线,并分析。
(1)染色体数目加倍发生在什么时期?原因是什么?答案后期。原因是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,染色体数目(2)加倍后的染色体数目减半发生在什么时期?原因是什么?答案末期。原因是细胞一分为二,染色体平分到两个子细胞中,染色体数目减半。
3.请绘出染色单体数目的变化曲线。
4.下图表示细胞有丝分裂过程中每条染色体上的DNA含量变化图解,请分析。(1)AB段变化的原因是什么?答案DNA分子的复制。(2)CD段表示什么时期?其变化的原因是什么?答案后期。着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,每条染色体上又只含有一个DNA分子。
方法突破1.细胞中染色体、核DNA数量变化曲线如下。2.染色体数目的加倍是由于着丝粒的分裂,发生在有丝分裂后期;DNA分子数目的加倍是由于DNA的复制,发生在分裂间期。
探究应用1.在有丝分裂细胞周期的各阶段中,一个细胞中的染色体和核DNA分子数之比不可能是下列中的()A解析有丝分裂的各阶段,存在染色单体时,染色体∶核DNA分子=1∶2;不存在染色单体时,染色体∶核DNA分子=1∶1。
2.人体体细胞增殖的一个细胞周期中,在纺锤体形成时,一个细胞中的染色体数为n,DNA含量为m。当该细胞中染色单体消失时,此细胞中的染色体数和DNA含量分别是()A.2n和mB.n/2和m/2C.2n和m/2D.n和mA解析纺锤体形成于前期,此时每条染色体含有两条姐妹染色单体。染色单体消失于后期,消失的原因是着丝粒分裂,分裂的结果是染色体数目加倍,但DNA含量不变。
3.(多选)下图表示某生物细胞有丝分裂过程中细胞内核DNA含量的变化曲线,下列有关叙述正确的是()A.O~A段表示染色体复制,其含量加倍B.细菌与B~C段的细胞相比主要区别是没有核膜和核仁C.C~D段细胞核中染色体数∶染色单体数∶DNA分子数为4∶0∶4D.B~D段的团藻细胞中含有两组中心粒CD
解析O~A段表示染色体复制,但其含量不加倍;细菌是原核细胞,没有核膜和核仁,B~C段为有丝分裂中期,核膜和核仁消失;C~D段为后期,染色体数∶染色单体数∶DNA分子数为4∶0∶4;团藻细胞属于低等植物细胞,在分裂间期中心体复制,B~D段细胞中含有两组中心粒。
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