有丝分裂实验教学设计

第二节有丝分裂的教学设计【教学目的】〖知识教育目标〗1、根尖分生组织细胞的有丝分裂（D：应用）2、直观观察细胞有丝分裂的细胞周期性的概念和特点（B：识记）；3、有丝分裂的过程和分裂各时期特点（A：知道）4、细胞有丝分裂的重要意义（D：应用）；〖能力训练目标〗1、通过学生自己实验制取装片观察有丝分裂的特点，锻炼学生的实验操作技能及理论联系实际的综合能力。2、培养学生阶段性分析事物的能力；【教学重点】1、有丝分裂的周期的概念和特点；2、有丝分裂的过程及各时期的特点；【教学难点】装片的制作方法【教学时数】1课时【教学过程】、课前准备：a.在实验前，先回忆在细胞分裂过程中，各时期的染色体的形态和行为有哪些变化，以便在实验中能够准确的观察到各个时期的图像，并能区分出来。要求学生先预习实验原理及方法步骤，简单的了解进行细胞分裂实验的各个过程了解该实验的实验原理、目的要求及实验操作的步骤，提出与本课内容有关的问题。b.教师准备好实验材料，在实验课前3～4天，取洋葱，放于广口瓶上，装满清水，让洋葱的底部接触瓶内的水面，把广口瓶放在温暖的地方培养。注意的问题：应选择底盘大的洋葱做生根材料；剥去外层老皮，用刀削去老根，注意不要削掉四周的根芽；培养时注意每天换水1～2次，防止烂根;在实验前还要准备好实验用具，提前到实验室将所需要的试剂配置好，一起摆放好;另外还要准备好要探究的问题。上课过程：一、〖引言〗同学们，上节理论课我们学习了关于有丝分裂的知识。那么谁来总结一下有丝分裂个时期的特点呢？（请同学回答）有关答案一、有丝分裂：有丝分裂是真核细胞进行细胞分裂的主要方式，多数真核细胞通过有丝分裂增加细胞的数目；细胞的有丝分裂是具有周期性的，我们称之为细胞周期；1、细胞周期：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止的一段时期。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期与分裂期。分裂间期：从上一次分裂结束后到下一次分裂开始之前的一段时间。分裂间期的时间占总的细胞周期的绝大部分，一般占总的90%—95%；而分裂期仅占一小部分。不同细胞的细胞周期持续时间各不相同。2、细胞分裂间期：细胞分裂间期是新的细胞周期的开始，这个时期为细胞分裂准备了条件，细胞内部发生了很复杂的变化。这个时候，细胞核内在发生剧烈的变化，DNA发生复制，复制完成后，细胞核内的DNA分子数增加了一倍。同时，也合成了大量的相关细胞核蛋白质。但是，在外表上。我们看不出什么有关细胞核的形态或结构上的任何变化。细胞间期的特点：完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。3、细胞分裂期：细胞分裂期中最显著的变化是细胞核中染色体的变化。细胞分裂期按照染色体的不同形态分为四个时期：前期、中期、后期、末期。⑴植物细胞的有丝分裂：（植物细胞有丝分裂图）植物细胞的有丝分裂：1、间期；2、前期；3、中期；4、后期；5，6、末期（植物细胞的有丝分裂显微摄影）（从左至右：前期、中期、后期、末期）①前期：细胞分裂的前期，最明显的变化是：细胞核中出现染色体；核仁逐渐解体，核膜消失；纺锤体开始形成。细胞内的染色体位于纺锤体的中央。在分裂间期复制的染色体，由于螺旋缠绕在一起，逐渐缩短变粗，形态越来越清楚。实际上这时候的一条染色体包括两条并列的“姐妹染色单体”，这两条姐妹染色单体具有共同的着丝点。在前期有“两个消失，两个出现”即：核膜、核仁消失，染色体、纺锤体出现。通常染色体的出现最早，随后是纺锤体。②中期：细胞分裂的中期，纺锤体清晰可见，每条染色体的着丝点两侧都由纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动。在纺锤丝的牵引下，染色体的着丝点排列在细胞的“赤道板”上。在细胞分裂中期是观察染色体最好的时期。（赤道板是我们为了研究方便假设的一个实际上不存在的平面，这个平面在细胞上的位置相当于赤道在地球上的位置，故名之。染色体在中期的时候的着丝点都排列在赤道板上）（染色质——染色体变化图）③后期：在分裂期的后期，姐妹染色体在纺锤丝的牵引下分裂成两个单染色体；在细胞内的染色体数目增加了一倍，在同一个细胞内具有两套相同的染色体。两套染色体分别在纺锤丝的牵引之下向细胞的两端移动，达到细胞的两极。④末期：染色体分离分别达到细胞的两端之后，细胞进入有丝分裂末期。这时，又有“两个出现”与“两个消失”，其情况刚好与前期相反：出现核膜、核仁，消失纺锤体、染色体。一个细胞一分为二，形成两个子细胞。在末期的前半段时间里，出现了一个特殊的细胞结构——细胞板，细胞板出现在赤道板的位置上，不过同赤道板不同，细胞板是一个实实在在的结构，细胞分裂完成之后，细胞板就变成了两个新形成的子细胞之间的细胞壁。⑵动物细胞的有丝分裂：动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂就细胞核和染色体的变化来讲的话几乎是一模一样的，它们的不同之处在于纺锤体的形成与有丝分裂的末期细胞分裂时的差别（见表格）；（动物细胞的有丝分裂）（1：间期、2：前期、3、中期、4：后期、5：后期）动物细胞与植物细胞在有丝分裂上的差别细胞比较动物细胞植物细胞前期纺锤体由中心体形成由细胞质形成末期赤道板变化细胞膜内陷形成细胞板，从中间缢裂成两个细胞逐渐形成细胞壁【细胞有丝分裂记忆口诀】有丝分裂并不难间前中后末相连前期：膜仁消失现两体中期：形定数晰赤道齐后期：点裂数加均两极末期：两消两现重开始（动物）两消两现新壁建（植物）⑶细胞分裂的最主要特点是：通过细胞的有丝分裂将分裂间期复制的DNA平均分配到两个子细胞中去。使得子细胞的遗传物质保持稳定不变，保持遗传性状的稳定性，这对于生物的遗传具有十分重要的意义。二、细胞分裂中染色体、DNA分子等的数目变化：（由教师和学生共同归纳）不论是哪一种细胞分裂，都有染色体形态数量的变化，一般的生物都是二倍体，也就是说它们的细胞中具有几乎相同的两套染色体，若一套染色体具有n条染色体，则一个细胞中具有2n条染色体，每个单染色体具有一个DNA分子，通常我们用a表示一套染色体，则每个细胞中具有2a。在分裂间期时DNA分子数加倍，在一个细胞中有2×2n个DNA分子，但是由于这两个DNA分子通过一个着丝点联在一起，所以它们形成一个染色质，所以这个时候，染色质的数目没有增加，但是，DNA分子数已经增加了一倍。到了分裂期前期，染色质逐渐的形成了染色体，这些染色体实际上由两个染色单体通过一个共同的着丝点连接起来，称为姐妹染色体，在前期内，染色体的数目没有增加，但是同间期一样，DNA的数目增加了一倍。在中期，情况同前期一样，只不过是姐妹染色体排列在赤道板上。在后期，姐妹染色体一分为二，这样，细胞内的染色体的数目瞬间多了一倍，但是DNA分子的数目没变。在末期，细胞一分为二，细胞内的染色体与DNA分子都少了一倍，这样，子细胞与成体具有数目相同的染色体与DNA数。（学生填空）前期中期后期末期单染色体2n2n2×2n2nDNA分子4a4a4a2a姐妹染色体4a4a00好，现在各位同学都了解了有丝分裂的过程及特点，今天，我们就在实际的实验观察中了解有丝分裂的具体特征，要强调的是：有丝分裂各时期染色体并非像书上的模式图那样的整齐，形态也不一。放映PPT课件并开始讲课：(一)【实验目的】1、制作大蒜根尖细胞有丝分裂的临时装片。2、观察有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期，比较细胞周期不同时期的时间长短；3、绘制植物有丝分裂简图。(二)【实验原理】有丝分裂是细胞均等增殖的过程，是体细胞分裂的主要形式。在有丝分裂的过程中，细胞内每条染色体都能复制一份，然后分配到子细胞中，因此两个子细胞所包含的染色体在数目、形态和性质上均是相同的，在各种生长旺盛的植物组织中均存在着有丝分裂。有丝分裂是植物细胞增殖的主要方式，在有丝分裂过程中，细胞核内的染色体能准确地复制，并能有规律地均匀分配到两个子细胞中去，使子细胞遗传组成与母细胞完全一样。从而可推断生物性状的遗传与染色体的准确复制和均等分配有关，支配生物性状的遗传物质主要存在于细胞核内的染色体上。高等植物有丝分裂主要发生在根尖、茎生长点及幼叶等部位的分生组织，根尖取材容易，操作和鉴定方便。通过对根尖的固定、染色和压片，可在显微镜下观察到大量处于有丝分裂各个时期的细胞和染色体，看到染色体的变化特点和染色体的形态特征，进行染色体计数。为了获得更多的中期染色体图像，可以采用药物处理或冷冻处理的方法，阻止纺锤体的形成，使细胞分裂停止在中期，同时还可以使染色体缩短，易于分散，便于观察研究。另外，通过对细胞组织进行酸性水解或酸处理除去细胞之间的果胶层，并使细胞软化，便于细胞彼此分开，有利于压片和染色。在植物体中，有丝分裂常见于根尖、茎尖形成层等分生组织的细胞。根尖分生区细胞的特点是:在形状上呈正方形,在位置上排列紧密,在状态上有的细胞正在分裂。高等植物细胞有丝分裂的过程分为分裂间期和有丝分裂的前期、中期、后期、末期。可以用高倍显微镜观察植物细胞有丝分裂的过程，根据各个细胞内染色体(or染色质)的变化变化情况,识别该细胞处于有丝分裂过程及哪个时期。细胞核内染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液)着色。15%HCl能够杀死和固定细胞、溶解细胞间质。最容易找中期(染色体的着丝点排列在细胞中央赤道板上)；后期染色体移在两极；末期两个新核正在形成；前期染色体分布散乱；间期细胞核大，细胞质浓。(三)【实验器材】显微镜一台、载玻片多张、盖玻片多张、烧杯50ml的一个（装固定液和根尖），培养皿2（一个解离一个漂洗）、刀片、镊子一把、滴管，解剖针（捣碎根尖组织）(四)【试剂配制】固定液：体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的冰醋酸体积比为3：1解离液：体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸体积比为1：1染色液：质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液（将龙胆紫溶解在质量分数为2%的醋酸溶液或纯净水中配置而成）或醋酸洋红液(五)【材料制备】1、洋葱根尖培养选一个原根完好的洋葱放在盛有清水的小烧杯上，让其根部浸在水中，并将其放在培养箱中培养三至五天。最适温度为20至25摄氏度，并注意每天换一到两次水防止烂根。其中（1）烧杯中盛的是自来水，（2）（3）两杯中盛的是河水，（1）（3）中的洋葱基部用刀割开，每隔一天给换一次水，结果（3）中根尖长势最好要使洋葱长出发达的根系，必须具备以下几个条件1、材料要充实而饱满，表面要油光发亮，底部鳞片要薄。2、温度要适宜，湿度要适当，如果是水培，一定注意温度的控制，温度过低，生长缓慢，温度过高，根部腐烂。3、底部鳞片过厚，用刀片将其割开，即使撕下表皮也不要紧，但千万不要伤害根芽，这样可让根芽充分生长。4、勤换水，最好用河水，若用自来水，可先晒3-4小时再用，每两天换一次水。2、大蒜根尖培养挑选几瓣丰满的大蒜剥去外面的表皮（保护叶）和底部的须根和茎盘。然后用牙签或竹签穿关于你用到的非药品制剂的材料的制备。比如植物的浆液，蛋清稀释液，你要怎么制取的详细步骤。(六)【实验步骤】大蒜根尖的培养在实验课前3～4天，取大蒜几瓣，放在培养皿中，装满清水，让大蒜的底部接触皿内的水面。把培养皿放在恒温箱（22~25℃）培养。待根长约5cm时，再取健壮的根尖制成临时装片，进行观察。注意的问题：应选择比较肥硕的大蒜瓣做生根材料；剥去外层老皮，用刀削去老根，注意不要削掉四周的根芽；培养时注意每天换水1～2次，防止烂根。装片的制作1.取材与解离取材最佳时间：上午10时至下午2时。剪取大蒜根尖2～3mm，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3～5min，至根酥软为止。解离中，应注意时间的把握，不能太长也不能太短。解离太长使细胞的结构破坏，影响制片的效果，太短则不易使细胞分离，观察时细胞容易重叠。解离后细胞已被盐酸杀死，不具备活性。（原理：用药液使组织中的细胞相互分离）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约十分钟。（原理：由于染色剂是碱性染液，如不漂洗，酸碱发生反应，不利于着色；同时也是为了洗去药液，防止解离过度。用镊子把酥软的根取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗约10min。）（需要注意，动作轻，不要把根尖弄碎）3.染色：取