2020年高考生物实验突破 专题08 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂（含解析）

专题08观察根尖分生组织细胞的有丝分裂1.实验原理（1）高等植物根尖、芽尖的分生区细胞能进行有丝分裂。（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）细胞核内的染色体容易被碱性染料（如龙胆紫溶液）着色。（4）盐酸和酒精混合液能使组织中的细胞相互分离。2.实验试剂（1）解离液：由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1∶1配制而成。（2）龙胆紫溶液（或醋酸洋红液）：使染色体着色。（3）漂洗液：清水，洗去组织中的解离液。3.实验过程取材——剪取洋葱根尖2～3mm↓解离——解离液：质量分数为15%的盐酸＋体积分数为95%的酒精溶液，以1∶1的比例混合解离时间：3～5min解离程度：根尖酥软解离目的：使组织中的细胞相互分离，同时将细胞杀死并固定↓漂洗——漂洗液：清水漂洗时间：约10min漂洗目的：洗去组织中的解离液，防止解离过度，影响染色↓染色——染色液：质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)染色时间：3～5min染色目的：使染色体着色↓制片——用镊子取出根尖放在载玻片上，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，然后用拇指轻轻按压载玻片，使细胞分散开来，有利于观察。↓观察——先低倍镜：根据细胞特点找到分生区细胞(细胞呈正方形，排列紧密)后高倍镜：先找出分裂中期细胞，再找前、后、末期细胞↓绘图——绘制有丝分裂各时期的细胞示意图4.注意事项(1)解离①解离充分细胞才能分离开来。②解离时间要适当：过长会使根尖过于酥软且染色体成分被破坏，过短会使根尖细胞不能相互分离。(2)漂洗①漂洗一定要彻底，防止解离液有残留。②染色前必须先漂洗，这两步不能颠倒，否则影响实验效果。(3)染色：染色时要掌握好染色液的浓度和染色时间，若染色时间过长，染色过深，显微镜下会出现一片紫色，无法观察到染色体。(4)压片：压片时用力要恰当，过重会将组织压烂，过轻则细胞不能分散开来，用力过重或过轻都会影响观察。(5)观察①通过解离将细胞杀死，使细胞停留在不同分裂时期，因此要不断移动装片，寻找不同时期的细胞分裂图像。②观察到的不同时期细胞数目的多少反映出各时期经历时间的长短。处于间期的细胞数目最多。考点一实验的基本原理和过程分析例1．如图是关于观察洋葱有丝分裂实验的部分操作，下列评价合理的是()A．剪取洋葱根尖2～3mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛B．该实验步骤中唯一错误的是在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【答案】C【解析】洋葱根尖2～3mm的区域属于分生区，A项错误；在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而在③和⑤之间的清水漂洗环节应删除，B项错误；分生区的细胞呈正方形，排列紧密，细胞经解离已死亡，C项正确；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，用于观察质壁分离与复原，现象不明显，D项错误。例2．在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如下表所示(“＋”表示操作，“－”表示未操作)。实验人员操作取材解离漂洗染色制片甲根尖1～3mm处－＋＋＋乙根尖1～3mm处＋－＋＋丙根尖5～7mm处＋＋＋＋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【答案】C【解析】解离的目的是使组织中的细胞相互分离开来，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5～7mm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，故观察不到染色体。考点二实验的拓展和应用例1．(2018·泉州质检)在“观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂”实验中，某同学观察到的一个视野图像如图。已知洋葱根尖分生区细胞一个细胞周期约12h。下列有关叙述最合理的是()A．装片制作时使用甲基绿吡罗红混合染色剂进行染色B．向左上方移动装片可使该视野中M细胞移到视野中央C．计算该视野中分裂后期细胞所占的比例，乘以12h，得出分裂后期的时长D．降低显微镜的放大倍数，有助于更精确比较不同分裂时期的时间长短【答案】D【解析】有丝分裂观察实验中，应使用龙胆紫溶液或者醋酸洋红液进行染色；图中M细胞位于右下方，要将M细胞移到视野的中央，应该将装片向右下方移动；该视野中各个时期细胞数量较少，不足以计算各个时期细胞所占的比例和各时期时间的长短；降低显微镜的放大倍数，视野中的细胞数量变多，有助于更精确比较不同分裂时期的时间长短。例2．如图是紫色洋葱植株示意图，它可以是很多实验的材料，下列实验与图中材料标号组合恰当的是()实验ABCD检测组织中还原糖①③④②绿叶中色素的提取和分离③②⑤④观察DNA、RNA在细胞中的分布④①②③观察质壁分离和复原②②③①观察有丝分裂①③①⑤【答案】C【解析】检测组织中还原糖需要选择富含还原糖、没有颜色的材料，故应选④洋葱鳞片叶肉细胞；绿叶中色素的提取和分离要选择叶绿素含量丰富的材料，故应选⑤洋葱管状叶细胞；观察DNA、RNA在细胞中的分布应选择没有颜色的细胞，可选②洋葱鳞片叶内表皮细胞；观察质壁分离和复原应选择成熟的植物细胞，可选用③洋葱鳞片叶外表皮细胞，其有颜色，便于观察；观察有丝分裂应选用分裂旺盛的细胞，故选①洋葱根尖分生区细胞。易错点一：根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区细胞不能分裂。易错点二：不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已死亡，可以寻找处于不同时期的细胞，连起来体现出细胞分裂的连续过程。易错点三：细胞板是一个真实的结构，赤道板不是真实存在的结构，而是人为定义的平面。易错点四：“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失，否则不易观察到预期现象。易错点五：实验操作的注意事项解离时间太短细胞间质未被完全溶解，压片时细胞不易分散过长导致细胞解离过度、根尖过于酥软，影响染色漂洗时间适宜洗去多余的盐酸，防止解离过度而影响染色染色时间太短染色体或染色质不能完全着色过长使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体压片力度过轻细胞未分散开过重将组织压烂挑战真题：1.(2015·安徽，3)如图是某同学在观察洋葱根尖细胞有丝分裂时拍摄的显微照片。下列叙述正确的是()A．甲细胞中每条染色体的着丝点排列在细胞板上B．乙细胞中染色体被平均分配，移向细胞两极C．甲和乙细胞中的染色体数目相等，DNA含量相同D．统计图中处于分裂期的细胞数可计算细胞周期长短【答案】B【解析】根据图示可知，甲细胞处于有丝分裂中期，乙细胞处于有丝分裂后期。甲细胞的每条染色体的着丝点排列在赤道板上而不是细胞板上，A项错误；乙细胞中的染色体被平均分配，移向细胞两极，B项正确；乙细胞中的染色体数目是甲细胞中的2倍，DNA含量相同，C项错误；细胞周期包括分裂间期和分裂期，统计图中处于分裂期的细胞数目只可计算分裂期所用时间在细胞周期中所占的比例，不可计算细胞周期的长短，D项错误。2.(2015·福建卷，26)为了研究从植物中提取的可可碱是否可以作为除草剂，某科研小组开展了可可碱对鬼针草根尖细胞有丝分裂和种子萌发影响的实验探究，结果如下表。请回答：可可碱浓度（mmol·L－1）根尖细胞有丝分裂种子发芽率/%有丝分裂指数%分裂期细胞占比/%前期和中期后期和末期03.733.040.6981.50.12.902.160.7468.10.52.101.720.3818.61.01.961.720.242.3注：有丝分裂指数＝分裂期细胞数/观察细胞的总数×100%(1)本实验需要制作根尖细胞有丝分裂装片，制片过程中根尖解离需要用到的试剂是________，上图为显微镜下观察到的部分细胞图像，箭头所指的细胞处于分裂期的_____期。(2)实验结果显示，与对照组相比，当可可碱浓度达到1.0mmol·L－1时，在分裂期的细胞中，后期和末期的细胞数目相对____________。产生这种结果的原因可能是________，导致染色体无法移向细胞两极。(3)实验结果表明，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率________。为探究可可碱影响种子发芽率的可能原因，某同学提出假设：可可碱会降低种子中赤霉素的水平。现欲通过实验检验上述假设，请写出实验设计的基本思路：______________________________________。【解析】.本题考查有丝分裂实验及探究实验设计相关知识，考查理解能力、获取信息能力和实验与探究能力。难度适中。(1)实验中将根尖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。据图可知染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上，细胞应处于分裂期的中期。(2)据表可知，对照组中后期和末期分裂指数0.69%，可可碱浓度1mmol/L实验组后期和末期分裂指数0.24%，故较对照组减少。依题意可知：染色体无法移向两极，产生原因可能是可可碱能够抑制纺锤体的形成，从而导致细胞分裂后期和末期减少。(3)据表可知，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率降低。依题意可知探究实验的自变量是可可碱浓度，因变量是种子中赤霉素含量。因此，实验设计思路：设置一定浓度梯度的可可碱处理鬼针草种子，一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量，进而得出可可碱浓度与赤霉素含量的关系。【答案】(1)盐酸(或盐酸和酒精)中(2)减少可可碱能够抑制纺锤体的形成(3)降低以不同浓度的可可碱处理鬼针草种子，一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量，分析可可碱浓度与赤霉素含量的关系挑战模拟题：一、选择题1.(2018·广东东莞高一下期末)下列关于“观察洋葱根尖细胞有丝分裂”实验的叙述，正确的是()A.通过观察细胞内染色体的行为判断细胞所处的时期B.装片的制作流程是：解离→染色→漂洗→制片C.显微镜下观察到处于有丝分裂中期的细胞最多D.显微镜下观察到的分生区细胞呈长方形，细胞会继续分裂【答案】A【解析】有丝分裂不同时期，染色体的行为不同，所以可以通过观察细胞内染色体的行为判断细胞所处的时期，A正确；观察洋葱根尖细胞有丝分裂过程中，装片的制作过程为解离、漂洗、染色、制片，B错误；细胞周期的大部分时间处于分裂间期，所以显微镜下观察到处于有丝分裂间期的细胞最多，C错误；观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验中，解离过程中细胞已经被杀死，所以不可能看见细胞继续分裂，D错误。2.(2018·福建厦门月考)如图为某学生进行“观察植物细胞有丝分裂”实验的基本操作步骤，下列相关叙述正确的是()A.观察有丝分裂后期的图像，可见纺锤丝牵引着染色体向细胞两极缓慢移动B.该同学的操作步骤中错误的是解离后先用龙胆紫溶液染色再用清水漂洗C.f步骤在临时装片上再加一块载玻片，目的是防止盖玻片滑动D.g步骤中可以直接用高倍镜找出处于分裂中期的细胞并观察【答案】B【解析】观察细胞有丝分裂图像时，细胞经过解离已经死亡，不能看到纺锤丝牵引着染色体向细胞两极缓慢移动，A错误；该实验的操作步骤应该是解离、漂洗、染色、制片和观察，所以该同学的操作步骤错误，应该在解离后先用清水漂洗再染色，B正确；f步骤在临时装片上再加一块载玻片的目的是使盖玻片受力均匀，防止盖玻片被压碎，C错误；g步骤中需要先在低倍镜下找到相应的细胞并将其移到视野中央，再换用高倍镜，找出处于分裂中期的细胞并观察，D错误。3.下列关于“观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂”实验的叙述，全部正确的是（）①解离的目的是用药液使组织细胞彼此分离开来②制片之前要通过漂洗洗去碱性染料，便于显微镜下观察③压片是为了将根尖细胞压成薄层，避免相互重叠影响观察④一个细胞中染色体的动态连续变化是观察的主要内容A.①③B.②③C.①②③D.①③④【答案】A【解析】解离后需要漂洗洗去解离液，便于染色；解离后细胞已经死亡，不