2024年高中生物新教材同步必修第一冊 第6章 第1節(jié)　第2課時　觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂

第2課時觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂[學習目標]1.制作植物根尖分生區(qū)組織細胞有絲分裂裝片。2.數(shù)學模型描述有絲分裂過程中各物質(zhì)的含量變化。一、細胞周期中相關(guān)結(jié)構(gòu)含量變化任務一：分析細胞周期中相關(guān)結(jié)構(gòu)含量變化1．觀察一個細胞周期中染色體的行為變化，填表歸納染色體數(shù)目、核DNA數(shù)目、染色單體數(shù)目的變化規(guī)律。(2n表示正常體細胞內(nèi)染色體數(shù)目和核DNA數(shù)目)項目間期前期中期后期末期染色體數(shù)目2n2n2n4n4n→2n核DNA數(shù)目2n→4n4n4n4n4n→2n染色單體數(shù)目0→4n4n4n002.在下面坐標圖中畫出一個細胞周期中細胞內(nèi)染色體數(shù)、核DNA分子數(shù)的變化曲線。提示如圖所示3．請思考：在一個連續(xù)分裂的細胞內(nèi)發(fā)生的下列變化。(1)核DNA在分裂間期發(fā)生復制，含量加倍。(2)核DNA含量在分裂末期結(jié)束時減半，減半的原因是姐妹染色單體分開后分別進入兩個子細胞。(3)染色體數(shù)目在分裂后期加倍，加倍的原因是每個著絲粒分裂成兩個，姐妹染色單體分開成為兩條染色體。(4)染色體數(shù)目在分裂末期結(jié)束時減半，減半的原因是姐妹染色單體分開后分別進入兩個子細胞。4．在下面坐標圖中畫出一個細胞周期中每條染色體上DNA分子數(shù)的變化曲線，并在縱軸上標出正確的取值。提示如圖所示1．在細胞增殖過程中，染色體和核DNA都有復制和加倍的過程，下列相關(guān)敘述不正確的是()A．染色體復制后其數(shù)量是之前的兩倍B．細胞中b、d過程發(fā)生在分裂間期C．細胞中a過程發(fā)生在分裂間期，c過程發(fā)生在細胞分裂后期D．染色體復制的同時核DNA的數(shù)量加倍答案A解析分裂間期染色體復制的實質(zhì)是DNA分子的復制和蛋白質(zhì)的合成，復制后著絲粒數(shù)量不變，染色體數(shù)量不變，A錯誤，D正確；細胞分裂間期，核DNA分子進行復制，且復制后核DNA數(shù)目加倍，B正確；a過程表示染色體的復制，發(fā)生在分裂間期，c過程表示染色體數(shù)目加倍，其原因是著絲粒分裂，發(fā)生在分裂后期，C正確。2．如圖表示細胞有絲分裂的某時期(圖1)和不同時期染色體和核DNA分子的數(shù)量關(guān)系(圖2)。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．圖1表示有絲分裂的中期圖，可對應圖2的bc段B．完成圖2中cd段變化的細胞分裂時期是末期C．圖2中ab段細胞完成DNA分子的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成D．bc段細胞中染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA分子數(shù)為1∶2∶2答案B解析cd段為著絲粒一分為二的過程，為細胞分裂后期，B錯誤。二、運用模型解釋細胞不能無限長大、觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂1．細胞不能無限長大的原因(1)運用細胞模型所給的數(shù)據(jù)進行計算得到下表，請據(jù)表分析：細胞模型的邊長(mm)表面積(mm2)體積(mm3)表面積與體積之比葡萄糖向內(nèi)擴散的深度(mm)eq\f(葡萄糖擴散的體積,整個“細胞”體積)224830.5eq\f(7,8)49664eq\f(3,2)0.5eq\f(37,64)8384512eq\f(3,4)0.5eq\f(169,512)(2)討論：①細胞的表面積和體積的比值與細胞的大小有什么關(guān)系？提示細胞越大，細胞的表面積和體積的比值越小。②從物質(zhì)運輸?shù)男士?，細胞為什么不能太大？提示細胞越大，與周圍環(huán)境之間進行物質(zhì)交換的效率就越低。③細胞是越小越好嗎？并說明理由。提示不是。組成細胞的結(jié)構(gòu)(如核糖體等)和物質(zhì)(如酶等)必須占據(jù)一定的空間，細胞內(nèi)各種生化反應的進行也需要一定的空間，這些因素決定了細胞的體積不能太小。2．觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂(1)實驗原理①高等植物根尖、芽尖等分生區(qū)細胞能進行有絲分裂。②由于各個細胞的分裂是獨立進行的，因此在同一分生組織中可以看到處于不同分裂時期的細胞。③在高倍顯微鏡下，觀察各個時期細胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)，就可以判斷這些細胞分別處于有絲分裂的哪個時期。④染色體容易被堿性染料(如甲紫溶液)著色。(2)實驗步驟補充材料根尖的結(jié)構(gòu)部位形態(tài)作用特點成熟區(qū)(根毛區(qū))具有中央大液泡是根吸收水分和無機鹽的主要部位根毛是成熟區(qū)表皮細胞向外突出的一部分伸長區(qū)伸長區(qū)下部細胞較小，越靠近成熟區(qū)的細胞越大是根部向前推進的主要區(qū)域生長最快的部分是伸長區(qū)分生區(qū)細胞呈正方體，個體小、排列緊密、細胞壁薄、細胞核較大可以不斷地進行細胞分裂，增加根尖的細胞數(shù)目沒有中央大液泡根冠由多層松散排列的薄壁細胞組成，細胞排列較不規(guī)則最前端的帽狀結(jié)構(gòu)，屬于保護組織，罩在分生區(qū)的外面外層細胞常黏液化任務二：觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂1．取材時只能剪根尖2～3mm，原因是若剪得過長會包括伸長區(qū)，伸長區(qū)無細胞分裂，增加了尋找觀察細胞的難度。2．解離時間不宜過長或過短，原因是時間過長會使根尖過分酥軟且染色體成分被破壞；時間過短使根尖細胞解離不充分，觀察時細胞容易重疊。3．解離完了要進行漂洗，而且一定要徹底，這樣處理是防止殘留的解離液繼續(xù)破壞細胞，同時殘留的鹽酸也會影響染色和腐蝕鏡頭。4．裝片中細胞相互重疊，會導致觀察效果不理想，請思考實驗中有哪些操作可以保證細胞相互分散開來？提示(1)解離時鹽酸可破壞細胞壁的果膠層，使組織細胞相互分離開來；(2)制片時用鑷子尖把根尖弄碎；(3)壓片可使細胞盡可能呈單層鋪展。5．在實驗過程中，為什么不能通過一個細胞連續(xù)觀察各時期的特點？如何才能找到細胞分裂各個時期的細胞？提示(1)解離過程中細胞已經(jīng)死亡，不再進行細胞分裂，觀察到的只能是一個固定時期。(2)如果要找到各個分裂時期的細胞，要不斷地移動裝片，在不同的視野中尋找。6．在你的觀察結(jié)果中，處于哪一時期的細胞最多？為什么？提示處于分裂間期的細胞最多。因為細胞周期的大部分時間處于分裂間期。7．如何比較細胞周期中不同時期的時間長短？提示某時期的細胞數(shù)占計數(shù)細胞總數(shù)的比例越大，該時期的時間越長。3．(2023·江蘇南京市第五中學高一檢測)下列關(guān)于細胞增殖的相關(guān)實驗的描述，正確的是()A．隨著細胞體積增大，物質(zhì)運輸?shù)男手饾u提高B．探究有絲分裂日周期性可為實驗取材時機提供依據(jù)C．分生區(qū)細胞呈正方形，多數(shù)細胞中的染色體形態(tài)清晰D．壓片與根尖分生區(qū)細胞分散并沒有直接關(guān)系答案B解析細胞體積越大，細胞的表面積和體積比越小，物質(zhì)運輸?shù)男试降停珹錯誤；觀察細胞的有絲分裂，主要觀察分裂期，由于分裂期時間短，只有了解有絲分裂日周期性才便于在分裂期觀察，B正確；分生區(qū)細胞呈正方形，多數(shù)細胞處于分裂間期，少數(shù)細胞處于分裂期，染色體形態(tài)清晰，C錯誤；壓片是拇指輕輕按壓蓋玻片，使細胞分散開來，D錯誤。4．如圖①～⑤為大蒜根尖細胞有絲分裂不同時期的圖像。下列相關(guān)敘述，正確的是()A．制片流程：解離→染色→漂洗→制片B．分裂過程的先后順序為①③④⑤，構(gòu)成細胞周期C．④的細胞中央會形成細胞板，最終擴展為細胞壁D．⑤中染色體形態(tài)清晰，是觀察染色體的最佳時期答案C解析制片流程：解離→漂洗→染色→制片，A錯誤；①表示分裂中期，②表示分裂間期，③表示分裂前期，④表示分裂末期，⑤表示分裂后期，故分裂過程的先后順序為②③①⑤④，構(gòu)成細胞周期，B錯誤；⑤表示分裂后期，①表示分裂中期，中期染色體形態(tài)固定、數(shù)目清晰，是觀察染色體的最佳時期，D錯誤。題組一細胞周期中相關(guān)結(jié)構(gòu)含量變化1．細胞周期中DNA含量加倍和染色體數(shù)目加倍的時期分別是()A．間期、前期 B．中期、后期C．間期、后期 D．前期、中期答案C解析分裂間期染色體復制DNA加倍，后期著絲粒分裂染色體加倍，C正確。2．(2023·江蘇徐州高一統(tǒng)考期末)在動物細胞有絲分裂過程中，某一分裂時期細胞內(nèi)的染色體數(shù)(a)、染色單體數(shù)(b)及核DNA分子數(shù)(c)如圖所示，此時細胞內(nèi)可能發(fā)生的變化是()A．DNA正在進行自我復制B．染色體向細胞兩極移動C．染色體的著絲粒排列在赤道板上D．細胞中央細胞膜向內(nèi)凹陷答案C解析DNA正在進行自我復制的時期對應于間期，此時細胞中每條染色體上DNA數(shù)目由1→2個，每條染色體上染色單體數(shù)目由0→2個，A不符合題意；染色體向細胞兩極移動的過程發(fā)生在分裂后期，此時細胞中染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶0∶1，與圖示不符，B不符合題意；染色體的著絲粒排列在赤道板部位時細胞處于分裂中期，此時細胞中染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶2∶2，C符合題意；細胞中央細胞膜向內(nèi)凹陷處于分裂末期，此時細胞中染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶0∶1，與圖示不符，D不符合題意。3．如圖是人的體細胞進行增殖過程中細胞核DNA含量變化圖解，下列關(guān)于該圖解的敘述正確的是()A．在CD段核DNA分子數(shù)為92個B．在CD段進行中心體的復制C．DE段核DNA含量減半的原因是著絲粒分裂D．BC段進行核DNA復制，導致染色體數(shù)目加倍答案A解析在細胞分裂間期即AC段進行中心體的復制，B錯誤；DE段核DNA含量減半的原因是細胞縊裂為兩個子細胞，C錯誤；BC段進行核DNA復制，復制出的兩條姐妹染色單體連在同一著絲粒上，染色體數(shù)目不變，D錯誤。題組二觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂4．下列關(guān)于洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片的制作與觀察的敘述，正確的是()A．甲過程所用的解離液是以質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸和體積分數(shù)為95%的酒精配成B．乙過程的主要目的是洗去藥液，避免與堿性染料發(fā)生中和C．在顯微鏡下可以看到一個細胞連續(xù)分裂的過程D．實驗觀察過程中如果利用藥物抑制DNA的合成，所有細胞將停留在分裂間期答案A解析甲過程所用的解離液是以質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸和體積分數(shù)為95%的酒精配制而成的，A正確；經(jīng)過解離步驟后，細胞已經(jīng)死亡，因此不能觀察到細胞連續(xù)分裂的過程，C錯誤；實驗觀察過程中細胞先用解離液處理，已經(jīng)都死亡，利用藥物抑制DNA的合成不起作用，D錯誤。5．若圖1、圖2、圖3是某同學做有絲分裂實驗時，在光學顯微鏡下觀察到的圖像，下列有關(guān)說法正確的是()A．圖1是在低倍顯微鏡下所觀察到的植物根尖分生區(qū)細胞圖像B．圖1轉(zhuǎn)為圖2的操作步驟是移動裝片→轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器→調(diào)節(jié)視野亮度→轉(zhuǎn)動粗準焦螺旋C．圖3是根尖經(jīng)過解離、漂洗、染色、制片后，在高倍鏡下所觀察到的圖像D．觀察處于分裂中期的細胞，可清晰地看到赤道板和染色體答案C解析圖1中細胞明顯是長方形而不是正方形，所以這不是分生區(qū)的細胞，A錯誤；圖1轉(zhuǎn)為圖2的操作步驟是移動裝片→轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器→調(diào)節(jié)視野亮度→轉(zhuǎn)動細準焦螺旋，B錯誤；圖3中細胞呈單層分布且能看到有絲分裂的各個時期，說明是根尖經(jīng)過解離、漂洗、染色、制片后，在高倍鏡下所觀察到的圖像，C正確；赤道板表示細胞中央的平面，不是真實存在的結(jié)構(gòu)，D錯誤。6．用光學顯微鏡觀察植物細胞有絲分裂過程，結(jié)果如圖，如果僅從細胞分裂周期來看，如圖中植物作為實驗材料最合適的是()答案D解析A中細胞周期最長，分裂期持續(xù)時間占的比例是5.8÷38×100%≈15.3%，B中細胞周期較短，分裂期持續(xù)時間占的比例是4÷23×100%≈17.4%，C中細胞周期持續(xù)的時間較長，分裂期持續(xù)時間占的比例是3.5÷32×100%≈10.9%，D中細胞周期持續(xù)的時間最短，分裂期持續(xù)時間占的比例是3.1÷16×100%≈19.4%。D中分裂期占細胞周期的比例最大，作為觀察植物細胞有絲分裂的材料最合適，故選D。7．(2023·云南昭通高一期末)如圖為菠菜根尖的細胞分裂顯微照片，①～⑤表示不同時期的細胞。下列細胞處于分裂后期的是()A．①B．②C．③D．④答案A解析圖中的①細胞中兩套染色體分開，處于后期；②細胞中染色體的著絲粒都排列在赤道板上，處于中期；③細胞中細胞即將分裂，處于末期；④細胞中出現(xiàn)染色體散亂分布，處于前期；故選A。8．如圖甲、乙、丙表示動物細胞有絲分裂過程中的三個階段，a是染色體數(shù)，b是染色單體數(shù)，c是核DNA數(shù)，a、b、c的數(shù)量關(guān)系正確的是()A．甲、乙B．甲、丙C．乙、丙D．甲、乙、丙答案B解析當細胞內(nèi)有染色單體存在時，染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA數(shù)＝1∶2∶2；當無染色單體存在時，核DNA數(shù)＝染色體數(shù)。9．(2023·北京通州高一月考)下列是洋蔥根尖分生區(qū)細胞有絲分裂的顯微照片，按細胞分裂的過程排序，正確的是()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圖中黑色結(jié)構(gòu)可表示細胞核，此時細胞中具有成形的細胞核，可屬于間期圖；②圖中染色體的著絲粒分裂，并且染色體被平均拉向細胞的兩極，屬于后期圖；③圖中細胞出現(xiàn)兩個細胞核，可表示末期圖；④圖中細胞的細胞核的核膜開始逐漸解體，可表示前期圖；⑤圖中染色體的著絲粒集中在赤道板上，可表示中期圖，因此細胞分裂的過程排序為①→④→⑤→②→③，C正確。10．(2023·湖北黃石高一期末)如圖為與有絲分裂相關(guān)的坐標曲線。下列相關(guān)說法錯誤的是()A．若縱坐標表示一條染色體中DNA的含量，則c→d過程細胞中核DNA含量不變B．若縱坐標表示一個細胞中核DNA的含量，則e點時一條染色體中核DNA的含量與a點相同C．若縱坐標表示一條染色體中DNA的含量，則a→c過程染色體數(shù)目不變D．若縱坐標表示一個細胞中核DNA的含量，則a→c過程染色體數(shù)目不變答案D解析若縱坐標表示一條染色體中DNA的含量，則c→d過程為有絲分裂后期，著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，但該過程細胞中核DNA含量不變，A正確；若縱坐標表示一條染色體中DNA的含量，則a→c過程中著絲粒沒有分裂，所以染色體數(shù)目不變，C正確；若縱坐標表示一個細胞中核DNA的含量，則a→c過程包括有絲分裂后期，有絲分裂后期時染色體數(shù)目加倍，D錯誤。11．如圖是體細胞增殖過程中的一個細胞內(nèi)核DNA含量和染色體數(shù)量變化曲線圖，下列關(guān)于曲線的分析正確的是()A．a(chǎn)b段核DNA含量上升的原因是染色體數(shù)目增加B．hi段細胞內(nèi)染色體、染色單體、核DNA數(shù)量比為1∶2∶1C．cd段核DNA含量下降一半的原因是細胞質(zhì)分裂D．de段和fg段一條染色體含2個DNA分子答案C解析ab段核DNA含量上升的原因是由于細胞分裂間期DNA分子的復制，A錯誤；hi段處于有絲分裂后期，沒有染色單體，細胞內(nèi)染色體數(shù)與核DNA數(shù)相同，B錯誤；cd段核DNA含量下降一半的原因是細胞質(zhì)分裂，核DNA平均分配到兩個子細胞中，C正確；de段一條染色體上只有1個DNA分子，D錯誤。12．(2023·江蘇泗陽實驗高中高一期末)如圖甲表示某二倍體動物細胞有絲分裂圖像；乙、丙、丁分別是該動物細胞有絲分裂不同時期的染色體數(shù)、染色單體數(shù)和核DNA分子數(shù)的統(tǒng)計。下列有關(guān)敘述正確的是()A．圖甲所示時期是觀察染色體的最佳時期B．圖乙中的a、c分別表示染色體和染色單體C．圖丙所示有絲分裂時期與圖甲相同D．圖丁所示時期細胞中央出現(xiàn)細胞板答案C解析分析圖甲可知，該細胞正在發(fā)生著絲粒分裂，處于分裂后期，而觀察染色體的最佳時期是中期，A錯誤；對比分析圖丙和圖丁可知，兩圖均不含b，說明b表示染色單體，分析圖乙，染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶2∶2，則a表示染色體數(shù)，c表示核DNA分子數(shù)，B錯誤；圖丙中無染色單體且核DNA分子數(shù)和染色體數(shù)均為加倍狀態(tài)，說明圖丙可處于分裂后期，可對應圖甲，C正確；圖丁中沒有染色單體，染色體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶1，且染色體數(shù)目與體細胞相同，說明丁處于G1期或為末期結(jié)束產(chǎn)生的子細胞，而細胞板形成于植物細胞分裂末期，D錯誤。13．如圖表示某一生物體內(nèi)的細胞分裂有關(guān)圖解。圖甲表示處于有絲分裂某時期的細胞圖像，圖乙表示該細胞在細胞周期不同時期每條染色體中DNA含量的變化，圖丙表示細胞分裂過程中可能的染色體數(shù)和核DNA分子數(shù)。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖甲所示細胞發(fā)生的主要變化是______________________________________，圖甲所示細胞中每條染色體的DNA數(shù)量關(guān)系對應于圖乙的________段，對應于圖丙的________。(2)圖乙中AB段發(fā)生的最重要變化是__________________________________________，此時細胞有____________，該時期是細胞增殖的__________準備期。(3)一般情況下，觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期是____________，此時期細胞中染色體排列的特點是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)細胞的有絲分裂對于生物遺傳的意義是___________________________________________