一、實(shí)驗(yàn)原理 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)課 觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂 ( 1) 植物的分生組織細(xì)胞有絲分裂較為旺盛。 ( 2) 有絲分裂各個時期細(xì)胞內(nèi)染色體行為變化不同，根 據(jù)各個時期內(nèi) 染色體的變化情況 ，識別該細(xì)胞處于有絲分 裂的哪個時期。 ( 3) 細(xì)胞核內(nèi)的染色體 ( 質(zhì) ) 易被堿性染料染色。 二、操作流程 實(shí)驗(yàn)前 3 4 d，將洋蔥放在廣口 瓶上，底部接觸清水，放置溫暖 處，常換水，待根長約 5 cm時取 用生長健壯的根尖制作臨時裝片 根尖 培養(yǎng) 步驟說明 操作 過程 漂洗液：清水 時間：約 10 min 目的：洗去解離液，防止解 離過度，影響染色 剪取根尖 2 3 mm(注意取材時間 ) 取材 裝 片 制 作 步驟說明 操作 過程 解離 漂洗 解離液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15 % 的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為 95 % 的酒精 按 1 1 體積比混合 時間： 3 5 m in 目的：使組織中的細(xì)胞相 互分離開來 用鑷子將處理過的根尖放在載玻 片上，加一滴清水，并用鑷子尖 把根尖弄碎，蓋上蓋玻片，在蓋 玻片上再加一片載玻片，然后用 拇指輕輕地按壓載玻片 裝 片 制 作 步驟說明 操作 過程 染色 制片 染色液： 0.0 1 g /m L 的 龍膽紫 溶 液或 0.02 g/ mL 的 醋酸洋紅 溶液 時間： 3 5 m in 目的：使染色體 ( 或染色質(zhì) ) 染色 中期細(xì)胞繪圖要點(diǎn)：植物細(xì)胞 形態(tài)近方形、著絲點(diǎn)排列在赤 道板上；有染色單體、紡錘體； 無核膜、核仁和中心體 繪圖 先低倍鏡觀察：找到分生區(qū)細(xì) 胞 (方形、排列緊密 ) 后高倍鏡觀察：找出各時期細(xì) 胞，觀察特點(diǎn)并記錄各時期的 細(xì)胞數(shù)目 觀察 步驟說明 操作 過程 三、疑難點(diǎn)撥 ( 1) 選材時，需選分裂期在細(xì)胞周期中所占比例大的植物 品種，剪取根尖時不宜過長，保證選取的是分生區(qū)細(xì)胞。 ( 2) 解離時間要嚴(yán)格控制，解離時間不能太短，否則細(xì)胞 間果膠未溶解，壓片時細(xì)胞不易分散，達(dá)不到效果；時間過長 則細(xì)胞分離過度、過于酥軟，無法取出根尖進(jìn)行染色和制片。 ( 3) 控制染色時間，染色時間不能太短，否則染色體或染 色質(zhì)不能完全著色；時間過長則使細(xì)胞核等其他部分充滿染色 劑無法分辨染色體。 ( 4) 壓片時用力必須恰當(dāng)，過重時會將組織壓爛，過輕則 細(xì)胞未分散，二者都影響觀察效果。 ( 5) 對細(xì)胞有絲分裂的過程觀察不可能看到連續(xù)的分裂過 程，因?yàn)樵诮怆x過程中細(xì)胞已經(jīng)死亡，觀察到的只是一個固定 的時期，要不斷地移動裝片，在不同的視野中找到各個時期的 分裂圖像，所以在制作裝片時要讓細(xì)胞分散成一層細(xì)胞，這樣 才能找到各個分裂時期的細(xì)胞。 典例 在完成了觀察洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn) 后，教師給學(xué)生提供了 2 份資料。 資料一 一份 “ 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ” 的部分內(nèi)容 ( 一 ) 解離：剪取洋蔥根尖 5 c m ，放入盛有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15% 的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為 95 % 的酒精混合液 ( 體積比為 1 1) 的 玻璃皿中，在室溫下解離 3 5 m in 。 ( 二 ) 染色：把根尖放在盛有 0.01 g/m L 龍膽紫溶液的玻璃 皿中染色 3 5 m in 。 ( 三 ) 漂洗：將根尖放入盛有清水的玻璃皿中漂洗約 10 m in 。 ( 四 ) 制片：將根尖放在載玻片上，加一滴清水，并用鑷子 把根尖弄碎，蓋上載玻片，用拇指輕輕按壓載玻片 資料二 全班 20 個實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表 ( 注：各小組 計(jì)數(shù) 50 個細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)條件與觀察計(jì)數(shù)方法相同 ) 3.5 1.8 6.7 88.0 各時期細(xì)胞數(shù)的百分比 1 000 計(jì)數(shù)細(xì)胞總數(shù) 35 18 67 880 全班計(jì)數(shù)細(xì)胞個數(shù) 3 0 3 44 實(shí)驗(yàn)小組 2計(jì)數(shù)細(xì)胞個數(shù) 2 1 4 43 實(shí)驗(yàn)小組 1計(jì)數(shù)細(xì)胞個數(shù) 后期和末期 中期 前期 分裂期 間期 細(xì)胞周期 ( 1) 請改正 “ 資料一 ” 中的 3 處錯誤。 _ _ _ _ 。 ( 2) 若已知洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞的細(xì)胞周期為 12 .0 h ，請根 據(jù) “ 資料二 ” ，計(jì)算有絲分裂各時期持續(xù)的時間：間期 _ _ _ h ， 前期 _ _ h ，中期 _ _h ，后期和末期 _ _h 。 ( 3) 有些因素會影響細(xì)胞周期各時期的長短，實(shí)驗(yàn)過程中 也會產(chǎn)生一些誤差。因而對整個實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能產(chǎn)生影響的有 _ _ _ _ _ _ 。 取材時間 根尖培養(yǎng)溫度 解離時間長短 載玻 片厚度 計(jì)數(shù)的細(xì)胞是否屬于分生區(qū)細(xì)胞 細(xì)胞周期各 時期區(qū)分是否準(zhǔn)確 解析 ( 1) 裝片制作的流程為解離 漂洗 染色 制片。 解離：剪取洋蔥根尖 2 3 m m ，立即放入盛有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15% 的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為 95 % 的酒精混合液 ( 體積比 1 1) 的玻 璃皿中，在室溫下解離 3 5 m in 。 漂洗：用鑷子取出根尖， 放入盛有清水的玻璃皿中漂洗約 10 m in 。 染色：把根尖放進(jìn) 盛有 0.01 g /m L 的龍膽紫溶液的玻璃皿中染色 3 5 m in 。 制 片：用鑷子將根尖取出，放在載玻片上，加一滴清水，并用鑷 子尖把根尖弄碎，蓋上蓋玻片，在蓋玻片上再加一片載玻片。 然后，用拇指輕輕地按壓載玻片。 ( 2) 細(xì)胞周期不同時期的時間 長短的計(jì)算，以間期為例，細(xì)胞的總數(shù)為 100 個，其中間期 88 個，一個細(xì)胞周期為 12 h ，間期所占的時間為 12 h 88 / 100 10.6 h 。 ( 3) 洋蔥根尖的分生區(qū)部位分裂旺盛，便于觀察細(xì)胞有 絲分裂的各時期，其他部位不分裂或分裂弱不便觀察。上午 10 時至下午 2 時，洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞處于分裂期的較多。溫度會 影響細(xì)胞分裂中酶的活性進(jìn)而影響分裂的進(jìn)行。解離時間短， 細(xì)胞重疊在一起，影響計(jì)數(shù)。各時期區(qū)分得是否準(zhǔn) 確，也是產(chǎn) 生誤差的原因之一，而載玻片的厚度并不影響觀察計(jì)數(shù)。 答案 ( 1) 將 “5 c m ” 改成 “ 2 3 m m ” ；實(shí)驗(yàn)操作步驟 應(yīng)改為先漂洗后染色；將 “ 蓋上載玻片 ” 改成 “ 蓋上蓋玻 片后，再加一片載玻片 ” ( 2) 10.6 0.8 0.2 0.4 ( 3) 一、本題創(chuàng)新角度分析 本題利用觀察到的各時期的細(xì)胞數(shù)目計(jì)算細(xì)胞周期 各時期持續(xù)時間長短，其計(jì)算公式為 t 于 某 期 胞 察 到 胞 處 時 細(xì) 數(shù) 觀 細(xì) 總 數(shù) T 細(xì)胞周期 同時該題還考查了實(shí)驗(yàn)操作步驟及影響實(shí)驗(yàn)的因素。 二、高考命題角度預(yù)測 1. 低溫會導(dǎo)致植物細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目加倍。利用該實(shí)驗(yàn) 原理如何確定某植物是否已發(fā)生染色體數(shù)目變異？ 2. 有絲分裂過程中，姐妹染色單體分開是紡錘絲牽拉的結(jié) 果，還是著絲點(diǎn)分開所致，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)予以判斷，簡要說明思 路即可。 提示： 取該植物分生組織，經(jīng)解離、漂洗、染色和壓片 后，觀察中期染色體數(shù)目，與正常植株染色體數(shù)目相比較。 提示： 低溫或秋水仙素處理，抑制紡錘體的形成，觀察染 色體數(shù)目是否加倍。 1 ( 2012 江蘇高考 ) 下列關(guān)于 “ 觀察洋蔥根尖分生組織細(xì)胞有絲 分裂 ” 的敘述，錯誤的是 ( ) A 解離和壓片都有利于根尖分生區(qū)細(xì)胞分散 B 先用低倍鏡找到分生區(qū)細(xì)胞，再換用高倍鏡觀察 C 顯微鏡下絕大多數(shù)細(xì)胞中能觀察到染色體 D 探究有絲分裂日周期性可為實(shí)驗(yàn)取材時機(jī)提供依據(jù) 解析： 有絲分裂實(shí)驗(yàn)中，解離和壓片等都有利于根尖分生區(qū)細(xì) 胞分散開來；觀察時應(yīng)先用低倍鏡找到分生區(qū)細(xì)胞，再換用高 倍鏡進(jìn)行觀察；由于細(xì)胞周期中分裂間期占了大部分時間，所 以在顯微鏡下絕大多數(shù)細(xì)胞處于分裂間期，不能觀察到染色 體；一天中不同時間點(diǎn)處于分裂期的細(xì)胞數(shù)目不同，故探究有 絲分裂日周期性可為實(shí)驗(yàn)取材時機(jī)提供依據(jù)。 答案 ： C 2 某同學(xué)在觀察洋蔥根尖分生區(qū)組織細(xì)胞的臨時裝片時，發(fā) 現(xiàn) 了一個雙核細(xì)胞。該細(xì)胞不可能是 ( ) A 處于有絲分裂末期的細(xì)胞 B 兩個細(xì)胞直接融合形成的細(xì)胞 C 高爾基體被破壞，末期未能形成細(xì)胞壁 D 環(huán)境變化導(dǎo)致分裂停止而形成的細(xì)胞 解析： 有絲分裂末期開始時，子細(xì)胞的細(xì)胞壁沒有完全形 成，而核膜、核仁已重新出現(xiàn)，故會出現(xiàn)雙核細(xì)胞；高爾 基體被破壞，無法形成新的細(xì)胞壁，也會出現(xiàn)雙核細(xì)胞； 環(huán)境變化導(dǎo)致分裂停止，也會形成雙核細(xì)胞；兩個細(xì)胞去 除細(xì)胞壁后才能融合，融合后細(xì)胞核融合成一個，不會出 現(xiàn)雙核細(xì)胞。 答案 ： B 3 右圖是某實(shí)驗(yàn)小組觀察 1 000 個處于有絲分 裂的分裂期的洋蔥根尖細(xì)胞而繪制的統(tǒng)計(jì) 圖。據(jù)圖對洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂可作出的 正確判斷是 ( ) A 洋蔥根尖細(xì)胞大多數(shù)處在細(xì)胞周期的分裂期 B 洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂各時期相對持續(xù)時間的長短是前期 末期 中期 后期 C 在圖中細(xì)胞數(shù)目最多的時期可以觀察到染色體的聯(lián)會現(xiàn)象 D 細(xì)胞有絲分裂過程中染色單體數(shù)量和 DNA 含量最多的時 期是后期 解析： 洋蔥根尖分生組織中，處于有絲分裂各時期的細(xì)胞數(shù)目 和該時期所用的時間呈正相關(guān)。細(xì)胞周期包括分裂間期和分裂 期，分裂間期相對持續(xù)時間最長，處于分裂間期的細(xì)胞數(shù)目最 多；由題圖可以看出，圖中有絲分裂的分裂期細(xì)胞數(shù)目前期 末期 中期 后期，故在細(xì)胞周期中，相對持續(xù)時間的長短是前 期 末期 中期 后期。同源染色體的聯(lián)會發(fā)生在減數(shù)第一次分裂 前期。有絲分裂后期，染色體著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體消失。 答案 ： B 4 ( 2012 山東高考 ) 某小組進(jìn)行觀察洋蔥根尖分生組織細(xì)胞有絲 分裂的實(shí)驗(yàn)，下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是 ( ) A 鹽酸和酒精混合液主要起固定作用 B 堿性染料吡羅紅 ( 派洛寧 ) 可用于染色體染色 C 觀察到分裂末期細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞板向四周擴(kuò)展形成新的細(xì)胞壁 D 細(xì)胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)可作為判斷有絲分裂各時期的依 據(jù) 解析： 觀察洋蔥根尖分生組織細(xì)胞有絲分裂的實(shí)驗(yàn)中，鹽酸 和酒精混合液的主要作用是解離；吡羅紅可使 RNA 呈現(xiàn)紅 色；該實(shí)驗(yàn)觀察到的細(xì)胞是死細(xì)胞，無法觀察到細(xì)胞板擴(kuò)展 形成細(xì)胞壁的過程；細(xì)胞內(nèi)染色體的形態(tài)和特征是判斷有絲 分裂各時期的依據(jù)。 答案 ： D 5 在 “ 觀察植物細(xì)胞有絲分裂 ” 實(shí)驗(yàn)中，三位實(shí)驗(yàn)人員制作 洋蔥根尖裝片的操作步驟 ( “ ” 表示操作， “ ” 表示 未操作 ) 如下表所示： 根尖 5 7 mm處 丙 根尖 1 3 mm處 乙 根尖 1 3 mm處 甲 壓片 染色 漂洗 解離 取材 操作 實(shí)驗(yàn) 人員 則甲、乙、丙觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別是 ( ) A 細(xì)胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細(xì)胞分散染色體清楚 B 細(xì)胞分散但看不到染色體、染色體著色清楚、細(xì)胞分散染 色體清楚 C 細(xì)胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細(xì)胞著色清楚但看不 到染色體 D 染色體著色很淺不清楚、細(xì)胞分散染色體清楚、細(xì)胞分散 染色體清楚 解析： 解離的目的是使細(xì)胞分散開，甲未解離，細(xì)胞相互 重疊；漂洗的目的是洗去解離液，便于染色，乙未漂洗， 影響染色效果，染色體著色很淺不清楚；根尖 5 7 m m 處 為伸長區(qū)，伸長區(qū)已失去分裂能力，染色體呈染色質(zhì)狀態(tài)， 觀察不到染色體。 答案 ： C 6 在 “ 觀察洋蔥根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂 ” 實(shí)驗(yàn)中： ( 1) 解離的目的是 _ _ ，解離適度的標(biāo)志是 _ _ 。 ( 2) 在低倍鏡下觀察到的洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞的特點(diǎn)是 _ _ _ ； 在高倍鏡下看到的細(xì)胞大部分處于細(xì) 胞分裂的間期，原因是 _ _ 。 ( 3) 有一位同學(xué)做根尖有絲分裂實(shí)驗(yàn)，在顯微鏡中觀察到的圖 像如圖所示。造成這種情況的原因可能是 ( ) 取材位置不合適 取材時間不合適 制片時壓片力 量不合適 解離時間不合適 視野選擇不合適 A B C D (4) 不會影響細(xì)胞周期各時期的長短或產(chǎn)生誤差，但對整個實(shí) 驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素是 _ 。 A 取材時間 B 根尖培養(yǎng)溫度 C 解離時間長短 D 載玻片厚度 (5) 某同學(xué)錯誤地把取材部位認(rèn)為是表皮，他的實(shí)驗(yàn)操作完全 正確，但也看不到染色體，這是因?yàn)?_ _ _ _ _ 。 解析： 由圖觀察，細(xì)胞多處于未分裂狀態(tài)，故可能是因?yàn)槿?材時間不合適，細(xì)胞分裂不旺盛；視野中有一些細(xì)胞為長形， 可能取自伸長區(qū)細(xì)胞，為取材位臵不合適；也有可能是因?yàn)?視野選擇不當(dāng)，沒有找到合適的觀察視野；由圖可知細(xì)胞均 分散開，故不可能為 所述原因。載玻片厚度對視野中的 細(xì)胞所處狀態(tài)不會產(chǎn)生影響，但會影響到視野的清晰度，影 響對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。 答案 ： ( 1) 使組織細(xì)胞相互分散開來根尖酥軟 ( 2) 細(xì)胞呈正方形，排列緊密 間期在細(xì)胞周期中占的比例 最大 ( 在細(xì)胞周期中間期時間最長 ) ( 3) C ( 4 ) D ( 5) 表皮細(xì)胞已高度分化，不分裂，染色質(zhì)沒有螺旋化形成 染色體 ( 不出現(xiàn)染色體 ) 7 ( 2013 泰州市期末 ) 為了探究不同濃度的重鉻酸鉀溶液對大蒜 根尖細(xì)胞有絲分裂的影響，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)， 步驟如下： 將大蒜用清水培養(yǎng)生根，選取生長良好的根尖若干，均分 為 18 組，分別用蒸餾水及濃度為 12.5 、 25.0 、 50.0 、 100.0 、 200.0 m g/L 的重鉻酸鉀溶液各處理 24 、 48 、 7 2 h 。 固定：上午 10 時左右取材，用卡諾氏液固定 1 h 。 解離：取出根尖，浸泡在 1 m ol/L 的鹽酸溶液中 1 15 m in 。 _ _ _ _ 。 染色：將根尖用改良的苯酚品紅染色 8 10 m in 。 制作臨時裝片，并鏡檢計(jì)數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示 ( 注：細(xì)胞 有絲分裂指數(shù)分裂期的細(xì)胞數(shù) / 總細(xì)胞數(shù) ) 。請根據(jù)上述實(shí) 驗(yàn)過程和結(jié)果，回答下列問題： ( 1) 步驟 中用蒸餾水處理的目的是 _ 。 ( 2) 步驟 為 _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 3) 鏡檢計(jì)數(shù)時應(yīng)統(tǒng)計(jì)的是 _ _ _ _ _ _ 。 ( 4) 本實(shí)驗(yàn)的各組處理中，對大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂起促進(jìn)作用 的最適重鉻酸鉀溶液濃度是 _ m g /L ； 7 2 h 的處理組中， 重鉻酸鉀溶液濃度大于 _ m g/ L 時，對大蒜根尖細(xì)胞有 絲分裂有抑制作用。 ( 5) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明重鉻酸鉀溶液對大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂作用 的特點(diǎn)是 _ ，其抑制程度與 _ _ _ 有關(guān)。 解析： ( 1) 步驟 中用蒸餾水處理的目的是作為空白對照。 ( 2) 觀察根尖細(xì)胞有絲分裂的實(shí)驗(yàn)步驟為：固定 解離 漂洗 染 色 制片。步驟 為漂洗，用清水或蒸餾水漂洗約 10 m in ， 其目的是洗去解離液，便于染色。 ( 3) 細(xì)胞分裂的旺盛程度可以 用分裂期的細(xì)胞數(shù) / 總細(xì)胞數(shù)表示，因此鏡檢計(jì)數(shù)時應(yīng)統(tǒng)計(jì)的總 細(xì)胞數(shù)和分裂期細(xì)胞數(shù)。 ( 4) 從坐標(biāo)圖可知，縱坐標(biāo)為細(xì)胞有絲 分裂指數(shù)，指數(shù)越大，細(xì)胞有絲分裂越旺盛，橫坐標(biāo)為重鉻酸 鉀溶液濃度，濃度為 0 m g/ L 為空白對照組，由圖可知實(shí)驗(yàn)的 各組處理中，對大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂起促進(jìn)作用的最適重鉻 酸鉀溶液濃度是 25.0 m g /L ， 72 h 的處理組中，對照組的分裂 指數(shù)為 0.20 ，當(dāng)重鉻酸鉀溶液濃度大于 50.0 m g/ 時，細(xì)胞分裂 指數(shù)開始小于 0.20 ，對大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂有抑制作用。 ( 5) 與蒸餾水相比，重鉻酸鉀溶液對大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂有促進(jìn) 作用也有抑制作用；分析自變量為橫坐標(biāo)的重鉻酸鉀溶液濃度 和引起不同曲線差異的處理時間，可知重鉻酸鉀溶液對大蒜根 尖細(xì)胞有絲分裂的抑制程度與重鉻酸鉀濃度和處理時間有關(guān)。 答案 ： ( 1) 作對照 ( 2) 漂洗：用清水 ( 或蒸餾水 ) 漂洗約 10 m in ( 3) 總細(xì)胞數(shù)和分裂期的細(xì)胞數(shù) ( 4) 25.0 50.0 ( 5) 一定范圍內(nèi)，低濃度促進(jìn)有絲分裂，高濃度抑制有絲 分裂 ( 重鉻酸鉀溶液 ) 濃度和處理時間