2024年高中生物新教材同步必修第一册 第6章 第1节　第2课时　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂

第2课时观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂[学习目标]1.制作植物根尖分生区组织细胞有丝分裂装片。2.数学模型描述有丝分裂过程中各物质的含量变化。一、细胞周期中相关结构含量变化任务一：分析细胞周期中相关结构含量变化1．观察一个细胞周期中染色体的行为变化，填表归纳染色体数目、核DNA数目、染色单体数目的变化规律。(2n表示正常体细胞内染色体数目和核DNA数目)项目间期前期中期后期末期染色体数目2n2n2n4n4n→2n核DNA数目2n→4n4n4n4n4n→2n染色单体数目0→4n4n4n002.在下面坐标图中画出一个细胞周期中细胞内染色体数、核DNA分子数的变化曲线。提示如图所示3．请思考：在一个连续分裂的细胞内发生的下列变化。(1)核DNA在分裂间期发生复制，含量加倍。(2)核DNA含量在分裂末期结束时减半，减半的原因是姐妹染色单体分开后分别进入两个子细胞。(3)染色体数目在分裂后期加倍，加倍的原因是每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开成为两条染色体。(4)染色体数目在分裂末期结束时减半，减半的原因是姐妹染色单体分开后分别进入两个子细胞。4．在下面坐标图中画出一个细胞周期中每条染色体上DNA分子数的变化曲线，并在纵轴上标出正确的取值。提示如图所示1．在细胞增殖过程中，染色体和核DNA都有复制和加倍的过程，下列相关叙述不正确的是()A．染色体复制后其数量是之前的两倍B．细胞中b、d过程发生在分裂间期C．细胞中a过程发生在分裂间期，c过程发生在细胞分裂后期D．染色体复制的同时核DNA的数量加倍答案A解析分裂间期染色体复制的实质是DNA分子的复制和蛋白质的合成，复制后着丝粒数量不变，染色体数量不变，A错误，D正确；细胞分裂间期，核DNA分子进行复制，且复制后核DNA数目加倍，B正确；a过程表示染色体的复制，发生在分裂间期，c过程表示染色体数目加倍，其原因是着丝粒分裂，发生在分裂后期，C正确。2．如图表示细胞有丝分裂的某时期(图1)和不同时期染色体和核DNA分子的数量关系(图2)。下列有关叙述不正确的是()A．图1表示有丝分裂的中期图，可对应图2的bc段B．完成图2中cd段变化的细胞分裂时期是末期C．图2中ab段细胞完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成D．bc段细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数为1∶2∶2答案B解析cd段为着丝粒一分为二的过程，为细胞分裂后期，B错误。二、运用模型解释细胞不能无限长大、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂1．细胞不能无限长大的原因(1)运用细胞模型所给的数据进行计算得到下表，请据表分析：细胞模型的边长(mm)表面积(mm2)体积(mm3)表面积与体积之比葡萄糖向内扩散的深度(mm)eq\f(葡萄糖扩散的体积,整个“细胞”体积)224830.5eq\f(7,8)49664eq\f(3,2)0.5eq\f(37,64)8384512eq\f(3,4)0.5eq\f(169,512)(2)讨论：①细胞的表面积和体积的比值与细胞的大小有什么关系？提示细胞越大，细胞的表面积和体积的比值越小。②从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？提示细胞越大，与周围环境之间进行物质交换的效率就越低。③细胞是越小越好吗？并说明理由。提示不是。组成细胞的结构(如核糖体等)和物质(如酶等)必须占据一定的空间，细胞内各种生化反应的进行也需要一定的空间，这些因素决定了细胞的体积不能太小。2．观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂(1)实验原理①高等植物根尖、芽尖等分生区细胞能进行有丝分裂。②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。③在高倍显微镜下，观察各个时期细胞内染色体的存在状态，就可以判断这些细胞分别处于有丝分裂的哪个时期。④染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液)着色。(2)实验步骤补充材料根尖的结构部位形态作用特点成熟区(根毛区)具有中央大液泡是根吸收水分和无机盐的主要部位根毛是成熟区表皮细胞向外突出的一部分伸长区伸长区下部细胞较小，越靠近成熟区的细胞越大是根部向前推进的主要区域生长最快的部分是伸长区分生区细胞呈正方体，个体小、排列紧密、细胞壁薄、细胞核较大可以不断地进行细胞分裂，增加根尖的细胞数目没有中央大液泡根冠由多层松散排列的薄壁细胞组成，细胞排列较不规则最前端的帽状结构，属于保护组织，罩在分生区的外面外层细胞常黏液化任务二：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂1．取材时只能剪根尖2～3mm，原因是若剪得过长会包括伸长区，伸长区无细胞分裂，增加了寻找观察细胞的难度。2．解离时间不宜过长或过短，原因是时间过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏；时间过短使根尖细胞解离不充分，观察时细胞容易重叠。3．解离完了要进行漂洗，而且一定要彻底，这样处理是防止残留的解离液继续破坏细胞，同时残留的盐酸也会影响染色和腐蚀镜头。4．装片中细胞相互重叠，会导致观察效果不理想，请思考实验中有哪些操作可以保证细胞相互分散开来？提示(1)解离时盐酸可破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞相互分离开来；(2)制片时用镊子尖把根尖弄碎；(3)压片可使细胞尽可能呈单层铺展。5．在实验过程中，为什么不能通过一个细胞连续观察各时期的特点？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？提示(1)解离过程中细胞已经死亡，不再进行细胞分裂，观察到的只能是一个固定时期。(2)如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断地移动装片，在不同的视野中寻找。6．在你的观察结果中，处于哪一时期的细胞最多？为什么？提示处于分裂间期的细胞最多。因为细胞周期的大部分时间处于分裂间期。7．如何比较细胞周期中不同时期的时间长短？提示某时期的细胞数占计数细胞总数的比例越大，该时期的时间越长。3．(2023·江苏南京市第五中学高一检测)下列关于细胞增殖的相关实验的描述，正确的是()A．随着细胞体积增大，物质运输的效率逐渐提高B．探究有丝分裂日周期性可为实验取材时机提供依据C．分生区细胞呈正方形，多数细胞中的染色体形态清晰D．压片与根尖分生区细胞分散并没有直接关系答案B解析细胞体积越大，细胞的表面积和体积比越小，物质运输的效率越低，A错误；观察细胞的有丝分裂，主要观察分裂期，由于分裂期时间短，只有了解有丝分裂日周期性才便于在分裂期观察，B正确；分生区细胞呈正方形，多数细胞处于分裂间期，少数细胞处于分裂期，染色体形态清晰，C错误；压片是拇指轻轻按压盖玻片，使细胞分散开来，D错误。4．如图①～⑤为大蒜根尖细胞有丝分裂不同时期的图像。下列相关叙述，正确的是()A．制片流程：解离→染色→漂洗→制片B．分裂过程的先后顺序为①③④⑤，构成细胞周期C．④的细胞中央会形成细胞板，最终扩展为细胞壁D．⑤中染色体形态清晰，是观察染色体的最佳时期答案C解析制片流程：解离→漂洗→染色→制片，A错误；①表示分裂中期，②表示分裂间期，③表示分裂前期，④表示分裂末期，⑤表示分裂后期，故分裂过程的先后顺序为②③①⑤④，构成细胞周期，B错误；⑤表示分裂后期，①表示分裂中期，中期染色体形态固定、数目清晰，是观察染色体的最佳时期，D错误。题组一细胞周期中相关结构含量变化1．细胞周期中DNA含量加倍和染色体数目加倍的时期分别是()A．间期、前期 B．中期、后期C．间期、后期 D．前期、中期答案C解析分裂间期染色体复制DNA加倍，后期着丝粒分裂染色体加倍，C正确。2．(2023·江苏徐州高一统考期末)在动物细胞有丝分裂过程中，某一分裂时期细胞内的染色体数(a)、染色单体数(b)及核DNA分子数(c)如图所示，此时细胞内可能发生的变化是()A．DNA正在进行自我复制B．染色体向细胞两极移动C．染色体的着丝粒排列在赤道板上D．细胞中央细胞膜向内凹陷答案C解析DNA正在进行自我复制的时期对应于间期，此时细胞中每条染色体上DNA数目由1→2个，每条染色体上染色单体数目由0→2个，A不符合题意；染色体向细胞两极移动的过程发生在分裂后期，此时细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶0∶1，与图示不符，B不符合题意；染色体的着丝粒排列在赤道板部位时细胞处于分裂中期，此时细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，C符合题意；细胞中央细胞膜向内凹陷处于分裂末期，此时细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶0∶1，与图示不符，D不符合题意。3．如图是人的体细胞进行增殖过程中细胞核DNA含量变化图解，下列关于该图解的叙述正确的是()A．在CD段核DNA分子数为92个B．在CD段进行中心体的复制C．DE段核DNA含量减半的原因是着丝粒分裂D．BC段进行核DNA复制，导致染色体数目加倍答案A解析在细胞分裂间期即AC段进行中心体的复制，B错误；DE段核DNA含量减半的原因是细胞缢裂为两个子细胞，C错误；BC段进行核DNA复制，复制出的两条姐妹染色单体连在同一着丝粒上，染色体数目不变，D错误。题组二观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂4．下列关于洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察的叙述，正确的是()A．甲过程所用的解离液是以质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精配成B．乙过程的主要目的是洗去药液，避免与碱性染料发生中和C．在显微镜下可以看到一个细胞连续分裂的过程D．实验观察过程中如果利用药物抑制DNA的合成，所有细胞将停留在分裂间期答案A解析甲过程所用的解离液是以质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精配制而成的，A正确；经过解离步骤后，细胞已经死亡，因此不能观察到细胞连续分裂的过程，C错误；实验观察过程中细胞先用解离液处理，已经都死亡，利用药物抑制DNA的合成不起作用，D错误。5．若图1、图2、图3是某同学做有丝分裂实验时，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1是在低倍显微镜下所观察到的植物根尖分生区细胞图像B．图1转为图2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3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．观察处于分裂中期的细胞，可清晰地看到赤道板和染色体答案C解析图1中细胞明显是长方形而不是正方形，所以这不是分生区的细胞，A错误；图1转为图2的操作步骤是移动装片→转动转换器→调节视野亮度→转动细准焦螺旋，B错误；图3中细胞呈单层分布且能看到有丝分裂的各个时期，说明是根尖经过解离、漂洗、染色、制片后，在高倍镜下所观察到的图像，C正确；赤道板表示细胞中央的平面，不是真实存在的结构，D错误。6．用光学显微镜观察植物细胞有丝分裂过程，结果如图，如果仅从细胞分裂周期来看，如图中植物作为实验材料最合适的是()答案D解析A中细胞周期最长，分裂期持续时间占的比例是5.8÷38×100%≈15.3%，B中细胞周期较短，分裂期持续时间占的比例是4÷23×100%≈17.4%，C中细胞周期持续的时间较长，分裂期持续时间占的比例是3.5÷32×100%≈10.9%，D中细胞周期持续的时间最短，分裂期持续时间占的比例是3.1÷16×100%≈19.4%。D中分裂期占细胞周期的比例最大，作为观察植物细胞有丝分裂的材料最合适，故选D。7．(2023·云南昭通高一期末)如图为菠菜根尖的细胞分裂显微照片，①～⑤表示不同时期的细胞。下列细胞处于分裂后期的是()A．①B．②C．③D．④答案A解析图中的①细胞中两套染色体分开，处于后期；②细胞中染色体的着丝粒都排列在赤道板上，处于中期；③细胞中细胞即将分裂，处于末期；④细胞中出现染色体散乱分布，处于前期；故选A。8．如图甲、乙、丙表示动物细胞有丝分裂过程中的三个阶段，a是染色体数，b是染色单体数，c是核DNA数，a、b、c的数量关系正确的是()A．甲、乙B．甲、丙C．乙、丙D．甲、乙、丙答案B解析当细胞内有染色单体存在时，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝1∶2∶2；当无染色单体存在时，核DNA数＝染色体数。9．(2023·北京通州高一月考)下列是洋葱根尖分生区细胞有丝分裂的显微照片，按细胞分裂的过程排序，正确的是()A．①→④→③→⑤→②B．③→⑤→④→②→①C．①→④→⑤→②→③D．④→⑤→③→①→②答案C解析①图中黑色结构可表示细胞核，此时细胞中具有成形的细胞核，可属于间期图；②图中染色体的着丝粒分裂，并且染色体被平均拉向细胞的两极，属于后期图；③图中细胞出现两个细胞核，可表示末期图；④图中细胞的细胞核的核膜开始逐渐解体，可表示前期图；⑤图中染色体的着丝粒集中在赤道板上，可表示中期图，因此细胞分裂的过程排序为①→④→⑤→②→③，C正确。10．(2023·湖北黄石高一期末)如图为与有丝分裂相关的坐标曲线。下列相关说法错误的是()A．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程细胞中核DNA含量不变B．若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量，则e点时一条染色体中核DNA的含量与a点相同C．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变D．若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变答案D解析若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程为有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，但该过程细胞中核DNA含量不变，A正确；若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程中着丝粒没有分裂，所以染色体数目不变，C正确；若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量，则a→c过程包括有丝分裂后期，有丝分裂后期时染色体数目加倍，D错误。11．如图是体细胞增殖过程中的一个细胞内核DNA含量和染色体数量变化曲线图，下列关于曲线的分析正确的是()A．ab段核DNA含量上升的原因是染色体数目增加B．hi段细胞内染色体、染色单体、核DNA数量比为1∶2∶1C．cd段核DNA含量下降一半的原因是细胞质分裂D．de段和fg段一条染色体含2个DNA分子答案C解析ab段核DNA含量上升的原因是由于细胞分裂间期DNA分子的复制，A错误；hi段处于有丝分裂后期，没有染色单体，细胞内染色体数与核DNA数相同，B错误；cd段核DNA含量下降一半的原因是细胞质分裂，核DNA平均分配到两个子细胞中，C正确；de段一条染色体上只有1个DNA分子，D错误。12．(2023·江苏泗阳实验高中高一期末)如图甲表示某二倍体动物细胞有丝分裂图像；乙、丙、丁分别是该动物细胞有丝分裂不同时期的染色体数、染色单体数和核DNA分子数的统计。下列有关叙述正确的是()A．图甲所示时期是观察染色体的最佳时期B．图乙中的a、c分别表示染色体和染色单体C．图丙所示有丝分裂时期与图甲相同D．图丁所示时期细胞中央出现细胞板答案C解析分析图甲可知，该细胞正在发生着丝粒分裂，处于分裂后期，而观察染色体的最佳时期是中期，A错误；对比分析图丙和图丁可知，两图均不含b，说明b表示染色单体，分析图乙，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，则a表示染色体数，c表示核DNA分子数，B错误；图丙中无染色单体且核DNA分子数和染色体数均为加倍状态，说明图丙可处于分裂后期，可对应图甲，C正确；图丁中没有染色单体，染色体数∶核DNA分子数＝1∶1，且染色体数目与体细胞相同，说明丁处于G1期或为末期结束产生的子细胞，而细胞板形成于植物细胞分裂末期，D错误。13．如图表示某一生物体内的细胞分裂有关图解。图甲表示处于有丝分裂某时期的细胞图像，图乙表示该细胞在细胞周期不同时期每条染色体中DNA含量的变化，图丙表示细胞分裂过程中可能的染色体数和核DNA分子数。请据图回答下列问题：(1)图甲所示细胞发生的主要变化是______________________________________，图甲所示细胞中每条染色体的DNA数量关系对应于图乙的________段，对应于图丙的________。(2)图乙中AB段发生的最重要变化是__________________________________________，此时细胞有____________，该时期是细胞增殖的__________准备期。(3)一般情况下，观察染色体形态和数目的最佳时期是____________，此时期细胞中染色体排列的特点是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)细胞的有丝分裂对于生物遗传的意义是___________________________________________