高中生物新教材人教版必修1学案：第6章第1节 第2课时动物细胞的有丝分裂与观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂

高中生物新教材人教版必修1学案：第6章第1节 第2课时动物细胞的有丝分裂与观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂

www.ks5u.com 第2课时　动物细胞的有丝分裂与观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 课标要求 核心素养 ‎1.说出动物细胞和植物细胞有丝分裂的区别。‎ ‎2.制作和观察根尖分生区组织细胞有丝分裂简易装片或观察其永久装片。‎ ‎1.生命观念——通过比较动植物细胞有丝分裂的异同，认识生命现象的多样性和统一性。‎ ‎2.科学思维——模型与建模：构建有丝分裂过程中染色体和DNA数量变化模型。‎ ‎3.科学探究——通过观察有丝分裂实验，掌握显微观察实验的基本操作方法，提高实践能力。‎ 知识导图 新知预习·双基夯实 一、动物细胞的有丝分裂 ‎1．动植物细胞有丝分裂的不同点 时期 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 间期 ‎ 无__中心粒__‎ 有__中心粒__，且完成倍增 前期 细胞两极发出__纺锤丝__形成纺锤体 中心粒移到细胞两极，并发出__星射线__形成纺锤体 末期 ‎__细胞板__扩展形成细胞壁，分割细胞 ‎__细胞膜__由中部向内凹陷，缢裂细胞 ‎2.有丝分裂特征及意义：‎ ‎(1)特征：将亲代细胞的__染色体__经过复制之后，精确地平均分配到__两个子细胞__中。‎ ‎(2)意义：在细胞的亲代和子代间保持了__遗传性状__的稳定性。‎ 二、无丝分裂 ‎1．特点：在分裂过程中没有__纺锤丝__出现和__染色体__的变化，因此叫无丝分裂。‎ ‎2．实例：__蛙的红细胞__的分裂。‎ 三、细胞不能无限长大 → 四、观察细胞有丝分裂实验 ‎1．实验原理 ‎(1)有丝分裂常见于植物的__茎尖、根尖__等分生区细胞，适宜条件下有丝分裂旺盛，易观察到__各个时期__的细胞。‎ ‎(2)在高倍显微镜下，可根据细胞内__染色体__的形态识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。‎ ‎(3)细胞内的染色体容易被__碱性__染料着色。‎ ‎2．实验步骤：取材→__解离__→__漂洗__→__染色__→__制片__‎ ‎┃┃活学巧练__■‎ ‎1．无丝分裂过程中核膜不消失。 (√)‎ ‎2．盐酸解离根尖的同时也为甲紫溶液染色创造酸性环境。(×)‎ ‎3．解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散。(√)‎ ‎4．剪取5 cm根尖，用酒精和吡罗红混合液解离染色。(×)‎ ‎5．在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，持续观察，视野中处于中期的细胞将分裂成两个子细胞。 (×)‎ ‎6．动植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态变化不同。(×)‎ ‎7．动物细胞分裂间期有DNA的复制和中心粒的倍增。(√)‎ ‎8．动物细胞有丝分裂过程中细胞板在末期形成。(×)‎ ‎9．动物细胞仅以有丝分裂方式进行增殖。(×)‎ ‎10．显微镜下绝大多数细胞能观察到染色体。(×)‎ 思考：‎ ‎1．动植物细胞有丝分裂过程中与细胞分裂有关的细胞器及作用是什么？‎ 提示：‎ 细胞器 作用 线粒体 主要是供能(DNA复制、蛋白质合成、染色体移动等)‎ 中心粒 参与纺锤体的形成(动物、低等植物细胞)‎ 高尔基体 参与细胞壁的形成(植物细胞)‎ 核糖体 合成有关的蛋白质 ‎2.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什么？‎ 提示：因在一些低等植物细胞里，也存在着中心体，分裂时也会出现星射线，因此最可靠的方法是根据有丝分裂过程中是形成细胞板使细胞质分割为二，还是细胞膜内陷使细胞质分割为二作为鉴别依据。‎ ‎3．无丝分裂有细胞周期吗？有DNA复制吗？‎ 提示：无丝分裂没有细胞周期，但有DNA复制。‎ ‎4．实验中在用解离液对根尖进行解离的时候，时间选择3～5 min，处理时间太短或太长都不好，请思考要严格控制时间的原因。‎ 提示：①解离时间过长会使根尖过分酥软且染色体成分会被破坏。②解离时间过短会使根尖细胞解离不充分，不能相互分离。‎ ‎5．视野中处于哪个时期的细胞数目最多？为什么？‎ 提示：处于间期的细胞最多，因为在细胞周期中间期经历时间最长。‎ ‎6．在观察时如何找到分生区细胞？‎ 提示：把制成的装片先放在低倍镜下观察，扫视整个装片，找到呈正方形且排列紧密的细胞即为分生区细胞。‎ ‎7．为什么要将解离过的洋葱根尖先漂洗再染色？‎ 提示：漂洗的目的是洗去根尖组织中的盐酸，有利于碱性染料着色。漂洗、染色不能颠倒，否则解离液中盐酸会影响染色效果。‎ 学霸记忆·素养积累 重点呈现 ‎1．动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别在于：‎ ‎①间期要进行中心体倍增。‎ ‎②前期纺锤体由中心粒发出的星射线组成。‎ ‎③末期细胞膜从中部凹陷并把细胞缢裂为两部分。‎ ‎2．无丝分裂没有出现纺锤丝和染色体的变化。‎ ‎3．甲紫溶液或醋酸洋红液的作用是使染色体着色，盐酸和酒精的作用是解离植物细胞。‎ ‎4．洋葱根尖细胞有丝分裂装片制作的流程为：解离→漂洗→染色→制片。‎ ‎5．由于细胞分裂间期持续时间最长，因此处于分裂间期的细胞数目最多。‎ 课内探究·名师点睛 知识点 动物细胞的有丝分裂 ‎1．根据染色体变化识别细胞分裂时期 ‎(1)染色质变为染色体，染色体散乱分布→前期，如图1。‎ ‎(2)着丝粒排列在赤道板上→中期，如图2。‎ ‎(3)着丝粒分裂，染色体数目加倍→后期，如图3。‎ ‎(4)染色体变成染色质→末期，如图4。‎ ‎2．动植物细胞分裂图像的识别 ‎(2)图像呈圆形，外面无细胞壁，或有中心粒结构，无细胞板结构，通过缢裂方式产生子细胞，一般可判断为动物细胞。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例1 有关动物细胞有丝分裂的叙述，正确的是(　C　)‎ A．细胞板在细胞有丝分裂末期形成 B．纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂后期 C．在分裂末期，细胞膜内陷形成两个子细胞 D．在分裂中期，两个中心粒复制形成两组中心粒 解析：动物细胞有丝分裂过程中不形成细胞板，故A错；纺锤体是在分裂末期消失的，所以B错；C描述的是典型的动物细胞分裂末期的现象，故正确；两个中心粒复制形成两组中心粒是在分裂间期，D错。故选C。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎1．(2019·山东省德州市高一)动物细胞有丝分裂过程中，与着丝粒分裂同时发生的是(　C　)‎ A．中心粒复制　 B．细胞板形成　‎ C．染色体数目加倍 D．核膜消失 解析：有丝分裂过程中，着丝粒的分裂发生在有丝分裂后期，由于着丝粒的分裂导致姐妹染色单体变成染色体，细胞中染色体数目加倍，故C符合题意；中心粒复制发生在间期，A不符合题意；动物细胞有丝分裂过程中，不会出现细胞板，B错误；核膜消失发生在前期，D不符合题意。‎ 知识点 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 一、实验原理 项目 原理 选材 高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛 染色 细胞核内的染色体易被碱性染料(如甲紫溶液)染成深色 观察 在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，从而判断处于哪个分裂时期 二、用品分析 ‎1．实验材料：‎ ‎(1)选择生长旺盛，具有持续分裂能力的部位，如根尖、芽尖。‎ ‎(2)选择染色体数目较少的生物，以便于染色体的计数。‎ ‎(3)选择分裂期占细胞周期时间比例大的细胞，易观察到分裂期细胞。‎ ‎2．试剂及其成分、作用：‎ 试剂 成分 作用 解离液 质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精以1∶1的比例混合 使组织中的细胞相互分离开来 漂洗液 清水 洗去组织中的解离液，防止解离过度，影响染色 染色液 质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的甲紫溶液(或醋酸洋红液)‎ 使染色体着色 ‎3.显微镜的使用：‎ ‎(1)先用低倍显微镜找到分生区的细胞：分生区细胞呈正方形，排列紧密。‎ ‎(2)再用高倍显微镜找到分裂中期的细胞，因为中期细胞中染色体的形态更为清晰和固定，然后再找前期、后期、末期的细胞。‎ 三、方法步骤 ‎1．洋葱根尖的培养 在上实验课之前的3～4 d内，取洋葱一个，放在广口瓶上。瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面。把这个装置放在温暖的地方培养。待根长约5 cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。‎ ‎2．装片的制作 制作流程为：解离→漂洗→染色→制片。‎ ‎(1)解离　上午10时至下午2时(洋葱根尖分生区细胞处于分裂期的较多，这会因洋葱品种、室温等的差异而有所不同)，剪取洋葱根尖2～3 mm，立即放入盛有盐酸和酒精混合液(1∶1)的玻璃皿中，在室温下解离3～5 min，使组织中的细胞相互分离开来。‎ ‎(2)漂洗　待根尖酥软后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗10 min。‎ ‎(3)染色　把根尖放进盛有质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的甲紫溶液(或醋酸洋红液)的玻璃皿中染色 3～5 min。‎ ‎(4)制片　用镊子将这段根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片。然后，用拇指轻轻地按压载玻片，以使细胞分散开来，有利于观察。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例2 (2020·江苏省徐州市高一)在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中，相关的操作及分析正确的是(　B　)‎ A．连续观察一个细胞能发现其核膜的消失和重现 B．用碱性染料甲紫溶液染色，使染色体着色 C．制片时盖上盖玻片后直接用拇指按压盖玻片，使细胞分散开 D．观察时发现视野中有许多细胞重叠，此现象与解离时间无关 解析：观察细胞有丝分裂实验中，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，也不会观察到其核膜的消失和重现，A错误；染色时用碱性染料甲紫或醋酸洋红溶液染色，使染色体着色，B正确；制片时盖上盖玻片后还需再盖上载玻片才能用拇指按压，使细胞分散开，C错误；观察时发现视野中有许多细胞重叠，此现象可能是由于解离时间太短引起的，D错误。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎2．(2019·山东省潍坊市高一)下列关于“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的描述，错误的是(　C　)‎ A．装片的制作流程：解离→漂洗→染色→制片 B．根据细胞内染色体的形态和分布特点判断细胞所处分裂时期 C．视野中观察到分生区细胞呈长方形，排列紧密 D．漂洗的目的是洗去解离液，防止解离过度 解析：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂，其临时装片的制作流程是：解离→漂洗→染色→制片，A正确；根据细胞内染色体的形态和分布特点判断细胞所处分裂时期，B正确；视野中观察到分生区细胞呈正方形，排列紧密，C错误；漂洗的目的是用清水洗去解离液，防止解离过度，D正确。‎ 指点迷津·拨云见日 各种有丝分裂的图像分析 ‎1.有丝分裂过程的图像识别方法 确定细胞种类及分裂方式的基本思路：首先判断细胞类别，是动物细胞、‎ 高等植物细胞还是低等植物细胞；其次确定分裂方式，是有丝分裂还是无丝分裂，如果是有丝分裂，可再根据染色体的形态确定细胞所属的分裂时期。‎ ‎(1)二分裂方式和无丝分裂的区别：二分裂时核物质大致均分，没有核膜包被，而无丝分裂时细胞核是从中间凹陷缢裂。‎ ‎(2)根据下表所示特点判断有丝分裂各时期 项目 间期 前期 中期 后期 末期 识图特征 有核膜，染色体呈染色质状态 染色体散乱地分布在纺锤体的中央 染色体的着丝粒排列在赤道板上 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 核膜、核仁出现，染色体变成细长而盘曲的染色质 ‎2.坐标图(如图)‎ ‎(1)间期完成复制，1个DNA分子变成2个DNA分子，而染色体数目未加倍(形成姐妹染色单体)。‎ ‎(2)染色体在分裂后期暂时加倍(着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为2条子染色体)。‎ ‎(3)染色体与核DNA的数量关系在复制前及后期、末期为1∶1，而在前期、中期为1∶2。‎ ‎(4)a→b、l→m的变化原因都是DNA分子的复制。‎ ‎(5)g→h、n→o的变化原因都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。‎ ‎3．柱状图(如图)‎ ‎ ‎ ‎(1)有丝分裂前期和中期染色体已完成复制，每条染色体上有两条染色单体(DNA分子)，染色体、染色单体、核DNA分子三者数目之比为1∶2∶2，如图甲所示。‎ ‎ (2)有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体暂时加倍，染色单体数目为0，核DNA、染色体数目之比为1∶1，如图乙所示。‎ ‎ (3)有丝分裂末期结束，一个细胞分成两个子细胞，核DNA、染色体数目恢复到复制前的数目，核DNA、染色体数目之比为1∶1，如图丙所示。‎ ‎ 综上所述，前期和中期有染色单体时，染色单体与核DNA分子数目之比为1∶1，染色体与染色单体数目之比为1∶2；核DNA未复制之前、后期和末期无染色单体时，染色体与核DNA分子数目之比为1∶1。‎ 典例3 下图是细胞有丝分裂过程中一个细胞核中DNA含量变化曲线和染色体数量变化曲线，下列有关曲线分析错误的是(　D　)‎ A．ab段核DNA含量上升的原因是DNA复制 B．gh段核染色体数量加倍的原因是着丝粒分裂 C．cd段核DNA含量下降一半是由于DNA平均分配到2个细胞核中 D．fg段1条染色体含1个DNA分子 解析：ab段DNA含量上升的原因是在细胞分裂间期DNA分子复制导致的，A正确；gh段染色体数量加倍的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开导致的，B正确；cd段核DNA含量下降一半是由于着丝粒分裂，姐妹染色单体分开后，DNA平均分配到2个细胞核中，C正确；fg段每条染色体含两条染色单体，因此1条染色体含2个DNA分子，D错误。‎ 解疑答惑　　‎ 思维训练⇨P115‎ ‎1．提示：细胞越小，细胞的表面积和体积的比值越大；细胞越大，该比值越小。‎ ‎2．提示：细胞越小，表面积和体积的比值越大，物质运输的效率越高；细胞越大，则结果相反。所以表面积与体积的比值限制了细胞的无限生长。‎ ‎3．提示：细胞体积的最小限度是由完成细胞功能所必需的基本结构(如核糖体)和物质(如酶)所需要的空间结构决定的。‎ 探究·实践⇨P117‎ ‎1．提示：分裂间期。在细胞周期中，分裂间期所占的时间长，分裂期所占的时间短。‎ ‎2．提示：根据公式“某时期持续时间(t)＝处于该时期的细胞数/观察细胞总数×细胞周期(T)”，计算某时期的时间，若该数值大，则时期长。‎ 练习与应用⇨P117‎ 一、概念检测 ‎1．(1)×　(2)×‎ ‎2.‎ 二、拓展应用 ‎1．提示：分裂间期的主要变化是进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为细胞分裂期作物质准备需要较长的时间。‎ ‎2．提示：研究细胞周期的分裂间期，掌握其变化规律，如果药物作用于该时期，就可以抑制细胞的分裂，为化疗提供可能，可以有效地控制细胞癌变。‎ 训练巩固·课堂达标 ‎1．(2019·陕西富平县高一期末)真核细胞的直径在10～100微米之间。细胞体积趋向于小的原因是(　B　)‎ ‎①相对表面积小，有利于物质的转运和交换　②受核质比的制约　③相对表面积大，有利于物质转运和交换　④受细胞所能容纳的物质制约 A．①③　 B．②③　‎ C．②④　 D．①④‎ 解析：随着细胞的长大，相对表面积会变小，不利于细胞与外界进行物质交换，另外细胞核控制的范围有限，故细胞不能无限长大。综上所述，A、C、D不符合题意，B符合题意。故选B。‎ ‎2．下列关于观察植物细胞有丝分裂的实验过程的描述中，不正确的一组是(　D　)‎ A．漂洗的目的是洗去根尖上的盐酸，避免与碱性染料发生中和反应 B．用甲紫溶液是为了将细胞核中的染色体染成紫色 C．压片可将根尖细胞压成单层，使之不相互重叠 D．当看到一个中期细胞时，要注意观察它如何进入后期、末期 解析：实验中观察到的装片上的细胞都是死细胞(因为在解离时，细胞已被杀死)，不会再继续变化，故D错误。‎ ‎3．(2020·陕西渭南韩城高一期末)图1和图2分别表示某一生物体内细胞有丝分裂过程中某一时期的图像与有丝分裂过程中每条染色体上DNA数目变化的图解，其中字母表示时间点，O～F时间段表示一个完整的细胞周期。请据图回答下列问题：‎ ‎(1)图1所示的细胞变化发生在图2中的__DE__(填字母)时期。‎ ‎(2)OB时段为细胞有丝分裂的__间__期，此时细胞内发生的活动主要是__DNA复制和相关蛋白质的合成__。 ‎ ‎(3)观察染色体的形态、数目的最佳时期对应于图2中的具体时段是__CD__段，此时细胞核中DNA的数目为__8__个。‎ ‎(4)图中BC时段细胞核DNA、染色体与染色单体数目比例为__2∶1∶2__。‎ 解析：(1)图1细胞中着丝粒分裂，属于有丝分裂后期，对应图2中的DE段。‎ ‎(2)OB时段为细胞有丝分裂的间期，此时细胞内发生的活动主要是DNA复制和相关蛋白质的合成。‎ ‎(3)有丝分裂中期是观察染色体的形态、数目的最佳时期，位于图2中的具体时段是CD段。此时细胞核中DNA的数目为8个。‎ ‎(4)图2中BC段表示有丝分裂前期，此时每条染色体上有两条姐妹染色单体，所以细胞核DNA、染色体与染色单体比例为2∶1∶2。‎