2021-2022学年新教材高中生物第3章细胞的基本结构第1节第2课时动物细胞的增殖及观察根尖分生区

第1节细胞的增殖第2课时动物细胞的增殖及观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂一、动物细胞与植物细胞有丝分裂的区别、无丝分裂1.动植物细胞有丝分裂的区别2.细胞有丝分裂的意义:将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。3.正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的,在人的一生中,体细胞一般能够分裂50~60次。癌细胞中的遗传物质发生变化,变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。4.无丝分裂(1)过程:一般是细胞核先延长,核的中部向内凹陷,缢裂成为两个细胞核;接着,整个细胞从中部缢裂成两部分,形成两个子细胞。如蛙的红细胞的无丝分裂。(2)概念:由于在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化,所以叫作无丝分裂。二、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂1.实验原理

(1)选材依据的原理

在高等植物体内,有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。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)观察依据的原理①分生区细胞的特点:细胞呈正方形,排列紧密。②区分不同时期的依据:有丝分裂的不同时期,细胞中染色体的存在状态不同。③染色体的特性:染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液)着色。2.实验步骤

3.绘图:绘出植物细胞有丝分裂中期简图。【预习检测】

1.判断正误。(1)动物细胞仅以有丝分裂的方式进行增殖。(

)(2)动物细胞有丝分裂末期,细胞膜从细胞的中部向内凹陷形成两个子细胞。(

)(3)动物细胞有丝分裂过程中细胞板在末期形成。(

)(4)解离药夜解离根尖的同时也为甲紫溶液染色创造了酸性环境。(

)×√××(5)解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散开。(

)(6)要观察植物细胞的细胞板结构,应选取处于有丝分裂后期的细胞。(

)(7)漂洗是为了洗去细胞内部的盐酸,因此要保证足够的时间,否则会影响对染色体(质)的染色。(

)(8)动物的红细胞以无丝分裂方式增殖。(

)(9)细胞分裂过程中出现中心体的一定是动物细胞。(

)√×√××2.某同学在用光学显微镜做“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中,可观察到的现象是(

)A.在绝大多数细胞中能观察到染色体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解析:在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中,绝大多数细胞处于分裂间期,观察不到染色体。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期和中期的两倍。植物细胞的纺锤体是由细胞两极发出的纺锤丝形成的。实验中解离阶段已将细胞杀死,细胞将会停止于某一时期。答案:B知识点一动物细胞与植物细胞有丝分裂的区别问题引领1.判断动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂的可靠依据是什么?提示:有丝分裂末期子细胞的形成方式。2.与高等植物细胞有丝分裂有关的细胞器有哪些?提示:线粒体、核糖体、高尔基体。归纳提升与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用典型例题下图是细胞周期各时期模式图或部分结构图,下列有关叙述错误的是(

)A.上述细胞有丝分裂的顺序是丁、乙、丙B.显微镜下观察到的最多的细胞处于甲时期C.开始出现染色体的时期是丁;染色体开始转变成染色质形态的时期是丙D.丁一定是动物细胞有丝分裂前期解析:图中甲为分裂间期,乙为有丝分裂的后期,丙为末期,丁为前期,故图中细胞有丝分裂的顺序为丁、乙、丙。细胞周期中,间期历时最长,显微镜下观察到的最多的细胞处于间期。细胞有丝分裂中,染色体出现在前期,染色体在末期转变为染色质。丁也可能是低等植物细胞有丝分裂前期。答案:D【变式训练】

1.动物细胞与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.染色质的螺旋化和复制D.染色体的解螺旋和姐妹染色单体的分开解析:动物细胞与植物细胞有丝分裂的不同之处表现在前期和末期,前期纺锤体的形成方式不同,末期细胞质的分裂方式不同。答案:B2.下列关于豌豆细胞有丝分裂过程中细胞器作用的叙述,错误的是(

)A.在间期,在核糖体上合成蛋白质B.在前期,由两组中心粒周围发出星射线形成纺锤体C.在间期,线粒体为蛋白质的合成提供能量D.在末期,高尔基体与子细胞的细胞壁形成有关解析:在分裂间期完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,合成蛋白质的场所是核糖体。中心体只存在于动物细胞和某些低等植物细胞中,而豌豆是高等植物,其细胞中不存在中心体,豌豆细胞中纺锤体是由细胞两极发出的纺锤丝形成的。在分裂间期合成蛋白质时需要ATP供能,而线粒体是细胞有氧呼吸产生ATP的主要场所。在分裂末期,植物细胞壁的形成与高尔基体有关。答案:B知识点二有丝分裂过程中的相关数量变化及相关图形分析问题引领1.根据细胞有丝分裂中染色体的行为变化列表总结细胞周期中不同时期染色体和DNA.染色单体的数量关系。(假定体细胞中染色体的数量为2n,DNA含量为2c)提示:2.根据第1题所总结的表格数据,尝试在下面的坐标图中用实线画出细胞中染色体的数量变化,用虚线表示DNA的数量变化。提示:3.分析第1题所总结的细胞周期中染色体和DNA的数量关系,画出细胞中每条染色体上DNA含量的变化规律曲线。提示:归纳提升1.有丝分裂过程中染色体的行为变化2.根据染色体的行为变化判断染色体、染色单体和核DNA之间的关系(1)染色体经过复制后,形成的2条染色单体由一个着丝粒连接,仍为1条染色体。2条染色单体完全相同,称为姐妹染色单体。(2)染色体的数目是根据着丝粒的数目来计算的,有几个着丝粒就有几条染色体。(3)有染色单体存在时,染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数=1∶2∶2;无染色单体存在时,染色体数∶核DNA分子数=1∶1。3.有丝分裂过程中的“加倍”柱状图中细胞周期各时期的判断方法(如下图)(1)根据染色单体的变化判断各时期

有无染色单体时期对应图示有DNA复制后的间期、前期、中期甲图无后期、末期乙图DNA复制前的间期丙图(2)根据比例关系判断各时期

典型例题图甲是植物细胞有丝分裂过程中不同时期染色体和DNA变化曲线图,图乙是细胞分裂图像,下列相关叙述正确的是(

)A.图乙含有一套染色体B.图乙所示细胞对应图甲中DE段C.图甲中实线表示染色体的数目变化分子和染色体数目的加倍均发生在AB段解析:图乙所示细胞着丝粒分裂,染色体数目加倍,含有两套染色体。图乙所示细胞处于有丝分裂后期,对应图甲中DE段。图甲中实线表示DNA的数量变化,虚线表示染色体的数目变化。DNA数量的加倍发生在AB段,染色体数目的加倍发生在DE段。答案:B【变式训练】

下图是动物细胞有丝分裂不同时期染色体(a)数目、核DNA(b)数量的直方图,下列叙述正确的是(

)A.①时期染色体还未复制,核DNA已完成了复制B.③时期核膜、核仁重建,细胞中部出现细胞板C.①→②表示着丝粒分裂,染色体数目加倍,但核DNA分子数量不变D.②→③表示姐妹染色单体相互分离,染色体和核DNA分子数量也随之减半解析:图①随着核DNA完成复制,染色体也完成复制。细胞板为植物细胞有丝分裂末期出现的结构,题中细胞为动物细胞。①→②由于着丝粒分裂,染色体数目加倍,但核DNA分子数量不变。姐妹染色单体相互分离发生在有丝分裂后期,染色体数目加倍,核DNA分子数量不变。图③表示的时期为DNA复制之前的间期或完成分裂后形成的子细胞。答案:C知识点三观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂问题引领1.取材时为什么只能剪取根尖2~3mm,而不能过长?提示:若剪得过长会包括伸长区,伸长区不进行细胞分裂,增加了寻找和观察分生区细胞的难度。2.要严格控制解离和染色时间的原因是什么?提示:①若解离时间太短,则压片时细胞不易分散开;时间过长,则细胞解离过度、过于酥软,无法取出根尖进行染色和制片。②若染色时间太短,则染色体不能完全着色;若染色时间过长,则使其他部分充满染色剂,无法分辨染色体。3.实验操作中漂洗和染色的顺序能不能互换?并说明原因。提示:不能。漂洗的目的是洗去根尖组织细胞中的盐酸,以利于染色体的着色,若操作顺序颠倒,药液中的盐酸会影响染色的效果。4.使细胞分散开的操作措施有哪些?提示:①解离;②用镊子尖弄碎根尖;③用拇指轻轻按压盖玻片。5.为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察?如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞?提示:解离过程中细胞已经死亡,观察到的只是一个固定时期。欲找到各个分裂时期的细胞,应不断移动装片,在不同的视野中寻找。6.实验结果分析

(1)显微镜下观察到的哪个时期的细胞数目最多?为什么?提示:分裂间期的细胞数目最多,因为细胞分裂间期持续时间最长。(2)最后为什么要统计全班的结果,求每个时期细胞数目的平均值?如何估算一个细胞周期中各时期所占时间的比例?提示:全班的样本数据更大,求平均值可减小误差。根据某时期的细胞数占计数细胞总数的比值来估算。归纳提升1.不清楚根尖结构,混淆“根尖”与“根尖分生区”,进而导致不明确有丝分裂装片制作过程中应选取适宜的取材部位或不能正确进行观察和结果评价(1)洋葱根尖包括根冠、分生区、伸长区、成熟区,其中分生区细胞呈正方形,排列紧密,适宜作为有丝分裂观察的材料,而其他区域细胞已分化,不进行分裂,故不宜选作有丝分裂观察的材料。(2)分生区只在根尖最前端的2~3mm(包藏于根冠之下)内,只有分生区细胞才进行细胞分裂。实验时剪取根尖2~3mm即可,不能过长,否则看到的大多数是伸长区的细胞。(3)细胞解离后已被杀死,观察不到动态分裂过程,因此要通过移动装片来寻找处于不同时期的细胞。2.实验成功的关键点(1)实验材料的选择①类型:选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料,如下图中的D。②部位:应选分裂旺盛的部位(如根尖的分生区)。(2)应该严格按照操作步骤进行:取材→解离→漂洗→染色→制片。(3)用显微镜观察时,若在视野中找不到处于某一时期的细胞,可通过移动装片从邻近的区域中寻找。3.细胞周期中不同时期的时间长短及计算(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。典型例题回答下列有关“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验的问题。(1)在低倍显微镜下观察到的洋葱根尖分生区组织细胞的特点是

;在高倍显微镜下看到的细胞大部分处于分裂间期,原因是

。(2)有一名同学做实验时,在显微镜中观察到的图像如右图所示。造成这种情况的原因可能是(

)①取材位置不合适②取材时间不合适③制片时压片力量不合适④解离时间不合适⑤视野选择不合适A.①②④

B.②④⑤C.①②⑤

D.①③④(3)某同学误认为取材部位是表皮,他的实验操作完全正确,但看不到染色体,这是因为

。

解析:根尖的分生区属于分生组织,其细胞的特点是呈正方形,排列紧密。在一个细胞周期中,间期持续的时间远大于分裂期,所以看到的细胞大多数处于间期。图中的细胞无处于细胞周期的细胞,可能是取材位置不合适,也可能是取材时间不合适,大部分细胞没有进行有丝分裂,还可能是视野选择不合适。答案:(1)细胞呈正方形,排列紧密分裂间期在细胞周期中占的比例最大(在细胞周期中间期持续时间最长)(2)C(3)表皮细胞不进行细胞分裂,染色质没有缩短变粗成为染色体(不出现染色体)【变式训练】

1.在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中,三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如下表所示(“+”表示操作,“-”表示未操作)。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:解离的目的是用药液使细胞分散开,甲未解离,细胞相互重叠;漂洗的目的是洗去解离液,便于染色体着色,乙未漂洗,影响染色效果,染色体着色很浅、不清楚;根尖5~7

mm处为伸长区细胞,已失去分裂能力,染色体呈染色质状态,观察不到染色体。答案:C2.下图是关于观察洋葱根尖有丝分裂实验的部分操作,下列评价合理的是(

)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