2020版高考一轮复习生物通用版学案：第四单元第二讲观察根尖分生组织细胞的有丝分裂（实验课）

第二讲观察根尖分生组织细胞的有丝分裂(实验课)

1．实验原理

2．方法步骤

1．实验成功的关键及注意事项

2．关注洋葱在实验中的“一材多用”

命题点(一)　考查实验材料的选择和试剂的作用

1．(2017·北京高考)洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，叙述正确的是(　　)

A．都需要用盐酸溶液使细胞相互分离

B．都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察

C．在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍

D．在有丝分裂末期都能观察到细胞板

解析：选B　解离洋葱根尖组织时需要用到盐酸溶液，盐酸可使细胞相互分离开来，同时杀死细胞，固定细胞形态；分离小鼠骨髓细胞则需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶。观察细胞有丝分裂装片时，需要先用低倍镜观察，找到分裂细胞，然后再换用高倍镜仔细观察。在有丝分裂后期，姐妹染色单体分开，可观察到染色体数目加倍。植物细胞在有丝分裂末期形成细胞板，动物细胞不形成细胞板，而是细胞膜从细胞中部向内凹陷。

2．(2014·全国卷Ⅰ)回答下列问题：

(1)在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精混合液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是____________________________；龙胆紫溶液属于______性染料，能够使细胞中的________着色。

(2)用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为：__________________________________________________________________。

解析：(1)在观察植物细胞有丝分裂实验中，染色体能够被碱性染料龙胆紫溶液染成深色，从而便于在光学显微镜下进行观察。实验中盐酸和酒精混合液的作用是将组织中的细胞相互分离。(2)细胞核内含有遗传物质DNA，细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心。

答案：(1)使组织中的细胞相互分离　碱　染色体　(2)细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心

[归纳拓展]

归纳盐酸和酒精的“同材异用”

(1)不同浓度酒精的用途

(2)盐酸在不同实验中的应用

命题点(二)　考查实验操作过程及实验结果分析

3．下列关于“利用洋葱制作并观察有丝分裂临时装片”实验的叙述，正确的是(　　)

A．进行龙胆紫染色之前应该用清水漂洗根尖

B．根尖分生区细胞分裂旺盛，可观察到大部分细胞处于分裂期

C．可以观察到核膜解体形成的小泡在末期聚集成细胞板

D．为避免洋葱外表皮细胞中紫色大液泡干扰，可采用内表皮细胞观察有丝分裂

解析：选A　使用龙胆紫对染色体进行染色之前，应该先进行漂洗，洗去解离液；分裂期占整个细胞周期的比例小，所以视野中处于分裂期的细胞数较少；细胞板最终形成细胞壁，与高尔基体有关；洋葱内表皮细胞没有分裂能力，不能用来观察有丝分裂。

4．(2019·天津滨海新区模拟)如图是某同学实验时拍摄的洋葱根尖分生区细胞分裂图，①～⑤表示不同分裂时期的细胞。下列叙述错误的是(　　)

A．细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③

B．①中染色体数量是②中染色体数的2倍

C．⑤主要的变化是DNA复制和有关蛋白质的合成

D．细胞质分裂可在①所处的时期开始进行

解析：选D　根据题图分析可知，细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③；②为有丝分裂中期，①为有丝分裂后期，着丝点分裂导致染色体数目暂时加倍，所以①中染色体数量是②中染色体数的2倍；⑤是有丝分裂间期，主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成；细胞质分裂在③(末期)开始进行。

命题点(三)　考查细胞周期中各时期的计算

5.回答与观察细胞染色体实验有关的问题：

(1)右图表示洋葱根尖细胞的细胞周期。假设洋葱根尖细胞的细胞周期大多开始于夜晚22：00时，若要观察洋葱根尖细胞有丝分裂过程，取材的最佳时间是________。

(2)某同学检查了洋葱根尖6 000个处于有丝分裂中的细胞，其中有692个处于前期，105个处于中期，35个处于后期，168个处于末期。据此判断下列有关叙述错误的是(　　)

A．分裂期中各时期相对持续时间是前期＞末期＞中期＞后期

B．细胞周期中分裂期持续的时间比分裂间期要短

C．分裂期中前期持续的时间最短

D．分裂中期持续的时间约为0.21 h

解析：(1)分裂间期是一个新的细胞周期的开始，观察洋葱根尖细胞的有丝分裂过程主要是观察分裂期的各期图像，结合题干信息和题图计算得出：分裂期所处的时间是次日8：00～10：00。(2)由题干可知，处于前期的细胞数目＞处于末期的细胞数目＞处于中期的细胞数目＞处于后期的细胞数目，根据细胞数目推测细胞有丝分裂期中各个时期的时间关系为前期＞末期＞中期＞后期。分裂中期持续时间为：105/6 000×12＝0.21(h)。

答案：(1)次日8：00～10：00　(2)C

[归纳拓展]

细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算

(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。

(2)某时期持续时间(t)＝×细胞周期(T)。

1．下列植物细胞中，适合观察细胞有丝分裂的是(　　)

A．蚕豆叶肉细胞　　　　 B．洋葱鳞片叶表皮细胞

C．蚕豆根尖分生区细胞 D．洋葱根尖伸长区细胞

解析：选C　在四个选项中只有C项的细胞具有分裂能力，其他细胞都不能进行分裂。

2．下列属于“制作植物细胞有丝分裂的临时装片”实验的操作是(　　)

A．用层析液解离

B．用龙胆紫溶液对根尖细胞染色

C．用苏丹Ⅲ染色

D．用50%的酒精洗去浮色

解析：选B　层析液用于绿叶中色素的分离；观察根尖分生组织有丝分裂实验中可用龙胆紫溶液对根尖细胞染色；苏丹Ⅲ用来检测脂肪；检测脂肪时用50%的酒精洗去浮色。

3．下列关于“观察植物细胞有丝分裂”实验的说法，正确的是(　　)

A．制作临时装片的流程是解离→染色→漂洗→制片

B．漂洗时，可以直接用清水洗去细胞表面的解离液

C．制片时，盖上盖玻片后还要再加一片盖玻片，然后压片

D．观察时，找到前期细胞后可持续观察其分裂的过程

解析：选B　制作临时装片的流程是解离→漂洗→染色→制片；漂洗时，用清水洗去细胞表面的解离液；制片时，盖上盖玻片后还要再加一片载玻片，然后压片，目的是让细胞分散开，有利于实验观察；解离时细胞已经死亡，不能观察到一个细胞的连续分裂过程。

4．为了观察小鼠细胞的染色体，某兴趣小组对小鼠进行适当处理后，取出骨髓中的活细胞制成细胞悬液，经过低渗溶液处理(使染色体散开)、固定、染色后制片并观察。下列有关分析错误的是(　　)

A．骨髓中含有造血干细胞，适合作为观察染色体的材料

B．制备细胞悬液时，需使用盐酸和酒精混合液进行解离

C．低渗溶液的浓度比细胞质浓度低，导致细胞渗透吸水膨胀

D．最好选择有丝分裂中期的细胞观察染色体数目和形态特征

解析：选B　骨髓中含有造血干细胞，造血干细胞可以进行有丝分裂，适合作为观察染色体的材料；植物细胞的解离用盐酸和酒精混合液，制备动物细胞的悬液可使用胰蛋白酶；低渗溶液的浓度比细胞质浓度低，导致细胞渗透吸水膨胀；有丝分裂中期细胞内染色体的形态稳定、数目清晰，便于观察。

5．(2019·南通模拟)下列关于马蛔虫受精卵有丝分裂固定装片的叙述，正确的是(　　)

A．前期时细胞有一对中心体，其间由纺锤丝相连

B．后期时能观察到染色体以相同的速率被拉向两极

C．末期时细胞板是由核膜解体后的小泡形成的

D．不是所有的细胞都存在同源染色体

解析：选A　马蛔虫属于动物，所以马蛔虫受精卵有丝分裂前期时细胞中有一对中心体，其间由纺锤丝相连；固定装片中的细胞为死细胞，观察不到分裂的动态过程；马蛔虫属于动物，所以在末期不会形成细胞板；制作的固定装片，为正常细胞的有丝分裂，受精卵有丝分裂时，一定存在同源染色体。

6.如图为洋葱根尖结构示意图。下列相关叙述错误的是(　　)

A．在观察植物细胞有丝分裂的实验中，需用盐酸和酒精处理使细胞分离开来

B．观察细胞质壁分离现象的最佳区域是①

C．经低温处理后，③处可出现染色体数目改变的细胞

D．使根尖细胞数目增加的主要区域是②

解析：选D　图中①②③④分别是根毛区、伸长区、分生区、根冠，分生区进行细胞分裂，故使根尖细胞数目增加的主要区域是③，低温处理分生区的细胞，会抑制细胞中纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目加倍。

7．如图是关于观察洋葱有丝分裂实验的部分操作，下列叙述合理的是(　　)

A．剪取洋葱根尖2～3 mm，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，细胞已死亡

D．若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显

解析：选C　根尖2～3 mm的区域属于分生区；在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除；分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡；b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，若用来观察质壁分离和复原，实验现象会不明显。

8．在“观察植物细胞有丝分裂”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(　　)

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：选C　解离的目的是使细胞分离开，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，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，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。

9．某生物学习小组做了观察蒜的根尖分生区细胞有丝分裂的实验，观察到处于不同时期的细胞如图。请回答有关问题：

(1)图E中箭头所指结构为新形成的细胞壁，将以上各图像依次排列为____________(填字母)可表示一个细胞周期。

(2)为了保证能够清楚地观察细胞分裂图像，制备临时装片的过程应该严格遵守的操作步骤依次是________________________，视野中B图所示细胞数量最多的原因是________________________________。

(3)观察细胞中染色体数目最好选择F图所示时期的细胞，原因是__________________________________________。如果人体细胞处于B图所示的分裂时期，则细胞中活动旺盛的细胞器主要有________________________。

解析：(1)图E中箭头所指结构为新形成的细胞壁；图中A为前期，B为间期，C为末期，D为后期，E为分裂结束形成子细胞，F为中期，因此正确顺序为EBAFDCE。(2)制备临时装片的操作步骤依次是解离、漂洗、染色、制片(压片)；由于细胞周期的大部分时间处于分裂间期，因此视野中间期细胞数量最多。(3)F图表示有丝分裂中期，此时染色体形态稳定、数目清晰，是观察染色体形态和数目的最佳时期；B图细胞处于有丝分裂间期，此时细胞中主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，若为人体细胞，此时期还进行中心体的复制，其中蛋白质的合成场所是核糖体，所需能量主要由线粒体提供。

答案：(1)EBAFDCE　(2)解离、漂洗、染色、制片(压片)　细胞周期的大部分时间处于分裂间期　(3)中期染色体形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察　核糖体、线粒体、中心体

10．处在有丝分裂分裂期的细胞染色体高度螺旋化，通常认为不发生转录过程。研究人员用两种活体荧光染料对细胞进行染色，再用荧光显微镜观察不同荧光激发下的细胞，有了新的发现(结果如图)。

注：C列是B列图中黑框内的放大图

(1)DNA与RNA在分子组成上的不同之处是DNA分子中含有______________________。实验中，用蓝色荧光染料对DNA进行染色后，用带有绿色荧光标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养细胞，使新合成的________专一性地带有绿色荧光标记。

(2)观察发现，视野中的大多数细胞处于A列，说明A列表示的是处于____________(时期)的细胞。RNA分布于细胞中的部位是________________。

(3)在分析实验结果时，需要将不同荧光激发下拍摄的荧光定位细胞图像做叠加处理(图中蓝、绿色荧光叠加)，使图像完全重叠，这样处理的目的是确保两图像是同时期的________细胞的观测结果。

(4)上述实验结果表明，分裂期细胞________(填“能”或“不能”)进行转录，判断的依据是____________________________________________________。

(5)为验证上述结论，在培养体系中加入RNA聚合酶抑制剂，D列中的相应实验结果未绘出。若上述结论成立，则在D列中看不到染色体的是________。

解析：(1)DNA与RNA在分子组成上的不同之处是DNA分子中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶(T)。用带有绿色荧光标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养细胞，因为尿嘧啶是RNA特有的碱基，所以合成的RNA专一性地带有绿色荧光标记。(2)观察发现，视野中的大多数细胞处于A列，说明A列表示的是处于分裂间期的细胞。RNA分布于细胞中的部位是细胞核和细胞质。(3)分析实验结果时，需要将不同荧光激发下拍摄的荧光定位细胞图像做叠加处理，使图像完全重叠，这样处理的目的是确保两图像是同时期的同一细胞的观测结果，从而对RNA的合成进行定位，证实RNA合成是否发生在染色体DNA位置上。(4)分析题图，C­2或B­2表示的分裂期细胞内观察到绿色荧光，表明细胞中有RNA的合成，由此判断分裂期细胞也在进行转录。(5)为验证分裂期细胞也在进行转录，在培养体系中加入RNA聚合酶抑制剂，则D­1和D­3可绘制的染色体形态、颜色、位置基本一样；而D­2中看不到染色体。

答案：(1)脱氧核糖和胸腺嘧啶　RNA　(2)分裂间期　细胞核和细胞质　(3)同一　(4)能　C­2或B­2表示的分裂期细胞内观察到绿色荧光，表明细胞中有RNA的合成　(5)D­2