新教材高中生物第四章细胞增殖分化衰老和死亡第一节第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课件苏教必修110271387

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第四章2021内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.制作装片并观察植物根尖细胞有丝分裂,培养科学探究能力。2.运用比较法分析动植物有丝分裂的异同,培养科学思维能力。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,培养科学思维能力。课前篇自主预习一、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、芽尖等分生组织细胞。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不同分裂时期的细胞。(2)高倍镜下观察各个时期细胞内染色体(或染色质)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(如苯酚品红溶液)着色,有利于观察。2.实验步骤

取材

—培养洋葱或大蒜鳞茎,待根生长至2~5cm时,剪取生长健壮的洋葱根尖↓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1∶1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↓染色—↓染色液:苯酚品红溶液染色时间:3~5min染色目的:使染色体着色

压片—↓观察—↓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,覆上一张滤纸后,加盖一片载玻片,然后,用拇指轻轻按压载玻片,使细胞分散开来,有利于观察先低倍镜:根据细胞特点找到分生区细胞(细胞呈正方形,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—绘制分裂间期和有丝分裂过程的细胞示意图二、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,都要经历分裂间期和分裂期。(2)不同点:植物细胞不含中心体,纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝构成;在分裂末期,在赤道面形成细胞板,细胞板由中央向四周扩展形成新的细胞壁。2.有丝分裂的意义在分裂间期,染色体复制一次,在有丝分裂中,细胞分裂一次,分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中,这保证了子代细胞与亲代细胞中遗传信息的一致性。三、减数分裂和无丝分裂1.减数分裂(1)特点:染色体复制一次,细胞连续分裂两次,产生的生殖细胞染色体数量减半。(2)意义:产生有性生殖细胞,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:没有染色体和纺锤体等结构的出现。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:口腔上皮细胞、伤口附近的细胞和体外培养的动物细胞。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,即根据着丝粒数判断染色体数。(3)当染色单体存在时,染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2。(4)当无染色单体存在时,染色体∶DNA=1∶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→4c2n0→4n分裂前期4c2n4n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4c2n4n分裂后期4c4n0分裂末期4c→2c4n→2n0预习反馈1.判断。(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染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。(×)2.制作洋葱根尖分生区细胞有丝分裂装片时,下列操作步骤不正确的是(

)A.剪取洋葱根尖3~5

mm,放入解离液中3~5

minB.待根尖酥软后,直接将其放在苯酚品红溶液中染色C.染色3~5

min后,取出根尖,放在载玻片上,加一滴清水,盖上盖玻片D.在盖玻片上再加一片载玻片,用拇指轻轻按压答案

B解析

解离时,需要剪取洋葱根尖3~5

mm,放入解离液中3~5

min,A项正确;待根尖酥软后,需要先用蒸馏水漂洗约10

min,再进行染色,若直接染色,解离液中的盐酸会与碱性染料反应,不利于染色,B项错误;制片时,取出根尖,放在载玻片上,加一滴清水,盖上盖玻片,在盖玻片上再加一片载玻片,用拇指轻轻按压,C、D两项正确。3.动植物细胞有丝分裂的不同之处是(

)A.染色体的复制和分配B.纺锤体的形成和细胞质的分裂方式C.染色体的螺旋化和复制D.染色体的解螺旋和染色体的分开答案

B解析

动植物细胞有丝分裂的不同之处表现在前期纺锤体的形成方式和末期细胞质的分裂方式两个方面。课堂篇探究学习探究点一观察植物细胞的有丝分裂1.该实验的选材有什么要求?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,上表中最合适的应该是生物C。2.解离时间不宜过长或过短,为什么?答案

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。归纳提升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5

cm左右,而分生区只在其最前端的3~5

mm(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.在“观察植物根尖细胞有丝分裂”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。则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是(

)组别操

作取

材解离漂洗染色制片甲根尖1~3mm处-+++乙根尖1~3mm处+-++丙根尖5~7mm处++++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、染色体清楚答案

C解析

根据题意和表格分析可知,由于甲没有进行解离,细胞与细胞没有分离开而重叠在一起;由于乙没有进行漂洗,解离液会与染色剂发生反应,导致染色效果不好,使染色体着色很浅不清楚;由于丙取材是在根尖5~7

mm处,此处已不是分生区,细胞不进行有丝分裂,染色质不会变成染色体,但操作过程正确,所以细胞着色清楚,但看不到染色体。2.若图甲、乙、丙是某同学做“观察根尖分生区细胞有丝分裂”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→制片答案

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.中心体发出星状射线形成纺锤体D.某一细胞由中期逐渐分裂到后期答案

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项正确;不同细胞的染色体数目可能不相等,如分裂后期的染色体数是分裂前、中期的两倍,B项正确;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项错误;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项错误。探究点二动植物细胞有丝分裂的异同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。

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周围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。归纳提升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.依据生理特点,鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞,最可靠的方法是检查它(

)A.DNA的复制方式B.是否出现星射线C.细胞质分成两部分的方式D.自身蛋白质合成的方式答案

C解析

鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞,最可靠的依据是检查它的子细胞形成方式,即细胞质分成两部分的方式。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b B.c和dC.b和d D.e和f答案

D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,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周围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

答案

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,在这两组中心粒的周围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。探究点三有丝分裂中DNA、染色体等的数量变化1.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,绘出核DNA的变化曲线,并分析。答案

(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。

答案

(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,染色体数目加倍。(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。

答案

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。归纳提升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,发生在有丝分裂间期。探究应用1.细胞增殖过程中DNA含量会发生变化,通过测定一定数量细胞的DNA含量,可分析其细胞周期。根据细胞的DNA含量不同,将某种连续增殖的细胞分为三组,每组的细胞数目如下图所示。从图中所示结果分析其细胞周期,不正确的是(

)A.乙组细胞正在进行DNA复制B.细胞分裂间期的时间比分裂期长C.丙组中只有部分