高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞的增殖第2课时学案

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞的增殖第2课时学案，共10页。学案主要包含了实验原理，用品分析，方法步骤等内容，欢迎下载使用。

课标要求
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。
核心素养
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。
知识点一 动物细胞的有丝分裂及无丝分裂
必备知识·夯实双基
1．动植物细胞有丝分裂的不同点
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之间保持了_遗传__的稳定性。
3．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。
4．细胞不能无限长大
活学巧练
1.动植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态变化不同。( × )
2．动物细胞分裂间期有DNA的复制和中心粒的倍增。( √ )
3．动物细胞有丝分裂过程中细胞板在末期形成。( × )
深入探讨
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：
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。
课内探究·名师点睛
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
(1)eq \x(\a\al(分裂图像呈方,形，有细胞壁))
(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 如图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像，对图像的描述错误的是( C )
A．该生物不可能是低等植物
B．图甲、图丙所示细胞内染色体、染色单体与核DNA分子数之比都为1∶2∶2
C．图甲所示细胞正在进行中心粒复制
D．图甲、图乙、图丙所示细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
解析：该生物细胞不含细胞壁，不可能是低等植物，A项正确；图甲、图丙所示细胞内染色体、染色单体与核DNA分子数之比都为1∶2∶2，B项正确；中心粒的复制发生在分裂间期，而图甲所示细胞处于有丝分裂前期，C项错误；图甲、图乙、图丙所示细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期，D项正确。
变式训练❶ (2023·吉林省五地六校联考)下列关于无丝分裂的叙述中，正确的是( C )
A．由于细菌分裂过程中无纺锤丝形成，因此细菌的分裂方式为无丝分裂
B．蛙的红细胞和人的红细胞均可进行无丝分裂
C．无丝分裂过程中不出现染色体和纺锤丝的变化
D．无丝分裂过程中无DNA分子复制和相关蛋白质的合成
解析：无丝分裂是真核生物的分裂方式，细菌是原核生物，A错误；蛙的红细胞进行无丝分裂，人的红细胞不分裂，B错误；无丝分裂过程中无染色体出现和纺锤丝的变化，C正确；无丝分裂过程中有DNA的复制，D错误。故选C。
知识点二 观察细胞有丝分裂实验
必备知识·夯实双基
1．实验原理
(1)有丝分裂常见于植物的_芽尖、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.盐酸解离根尖的同时也为甲紫溶液染色创造酸性环境。( × )
2．解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散。( √ )
3．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。( × )
深入探讨
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。
课内探究·名师点睛
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
一、实验原理
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
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。然后，用拇指轻轻地按压盖玻片，以使细胞分散开来，有利于观察。
典例剖析
典例2 下列关于“制作并观察洋葱根尖细胞有丝分裂的临时装片”的叙述，正确的是( A )
A．实验前要先将洋葱培养生根，选取生长健壮的根尖进行实验
B．为保证实验效果，装片的制作过程中解离后要先染色再漂洗
C．镜检时，在高倍镜下认真观察可见到染色质螺旋形成染色体
D．实验结果可证实，在细胞周期中分裂期的持续时间长于分裂间期
解析：实验前3～4 d，要先将洋葱培养生根，选取生长健壮的根尖进行实验，因生长健壮的根尖分裂旺盛，便于观察，A项正确；临时装片的制作流程为解离→漂洗→染色→制片，B项错误；在解离阶段，经过解离液(盐酸和酒精混合液)的处理，细胞已经死亡，因此不会看见染色质螺旋形成染色体的现象，C项错误；通过观察统计，大多数细胞处于分裂间期，因此实验结果可证实，在细胞周期中分裂间期的持续时间长于分裂期，D项错误。
变式训练❷ 如图表示洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察过程。据图回答下面的问题：
(1)制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，取材的根尖长度在2 mm左右，不能过长，也不能过短，以获取根尖_分生__区细胞。
(2)实验中图丙通常用_甲紫溶液(或醋酸洋红液等碱性染料)__作为染液，目的是使细胞中_染色体__着色。
(3)显微观察时，视野中观察到的大多数细胞处于_分裂间期__，原因是_在细胞周期中，分裂间期持续时间远大于分裂期__。
解析：(1)制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，取材的根尖长度在2 mm左右，以获取根尖分生区细胞。
(2)染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液或醋酸洋红液)着色，便于显微镜观察。
(3)显微观察时，视野中观察到的大多数细胞处于分裂间期，原因是在细胞周期中分裂间期持续时间长(分裂期持续时间短)。
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
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→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 如图甲表示某二倍体动物细胞有丝分裂图像，图乙、丙、丁分别是对该动物细胞有丝分裂不同时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数的统计(图乙、丙、丁中的a、b、c表示的含义相同)。下列有关叙述正确的是( C )
A．该动物的体细胞中都含有4条染色体
B．图乙中的a、b、c分别表示染色体、核DNA和染色单体
C．图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、染色单体和核DNA的关系
D．图丁所示细胞正处于有丝分裂中期
解析：甲细胞处于有丝分裂后期，此时细胞中染色体数目是体细胞的2倍，因此该动物的体细胞中含有4条染色体，但不是所有的体细胞都含有4条染色体，如哺乳动物成熟的红细胞中不含染色体，A项错误；由于图丙、图丁中b都为0，可知b表示染色单体，则图乙中的a、b、c分别表示染色体、染色单体和核DNA，B项错误；丙中没有染色单体，染色体数：核DNA数＝1∶1，且染色体数目是体细胞的2倍，丙细胞处于有丝分裂后期(或末期)，因此图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、染色单体和核DNA的关系，C项正确；丁中没有染色单体，染色体数：核DNA数＝1∶1，且染色体数目与体细胞相同，因此丁细胞处于分裂完成还未进入下一次DNA复制之前的阶段，D项错误。
学霸记忆
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。
1．下列叙述能表明动物细胞一定正在进行有丝分裂的是( D )
A．核糖体合成活动加强
B．高尔基体数目明显增多
C．线粒体产生大量ATP
D．中心粒周围发射出星射线
解析： 核糖体是合成蛋白质的场所，蛋白质合成旺盛不一定是有丝分裂的特点，A错误；高尔基体与动物分泌物的形成有关，与动物细胞有丝分裂没有直接关系，B错误；很多生命活动都需要线粒体产生ATP供能，C错误；中心粒与细胞有丝分裂有关，中心粒周围发射出星射线，表明动物细胞正处于有丝分裂前期，D正确。
2．下列关于高等动物和高等植物的细胞增殖的说法，正确的是( B )
A．处于分裂间期细胞的细胞核中都会进行DNA的复制和相关蛋白质的合成
B．处于分裂前期的细胞中一般都会出现染色体和形成纺锤体
C．处于分裂中期和后期的细胞中每条染色体都有姐妹染色单体
D．处于分裂末期的细胞中赤道板的位置都会出现细胞板
解析：处于分裂间期的细胞中都会进行DNA的复制和相关蛋白质的合成，且蛋白质的合成发生在细胞质中，A错误；不论是动物细胞还是植物细胞，在分裂前期一般都会出现染色体和形成纺锤体，B正确；处于分裂后期的细胞中染色体的着丝粒断裂，每条染色体上不再有姐妹染色单体，C错误；分裂末期，动物细胞从中部向内凹陷缢裂形成两个子细胞，不会出现细胞板，D错误。故选B。
3．(2023·天津耀华中学高一期末)下图表示某生物有丝分裂过程某时期的细胞图示，以及有丝分裂过程细胞中有关物质含量变化的坐标图。请回答有关问题：
(1)图甲表示有丝分裂_中__期的细胞图，其中②是_着丝粒__。
(2)图中细胞的染色体数目是_4__条，DNA分子数目是_8__个，该细胞下个时期的染色单体数目是_0__。该细胞在有丝分裂结束后所形成的2个子细胞，每个子细胞中的DNA分子数目是_4__个。
(3)图乙实线表示_DNA__的数量变化。图甲所示细胞大致位于图乙的线段是_BC__。
(4)图乙中出现bc段的原因是_着丝粒分裂，姐妹染色单体分开__。
解析：(1)图甲细胞中染色体的着丝粒排列在细胞中央赤道板的位置，处于有丝分裂的中期，其中②是着丝粒，细胞中染色体的数目就是以着丝粒数目进行计数。
(2)图中细胞中着丝粒有4个，染色体数目有4条。一条染色体上DNA数目有2个，因此细胞中DNA的数目有8个，该细胞处于有丝分裂的中期，下一个时期是后期，着丝粒分裂，染色单体都变成染色体，不存在染色单体。该细胞处于有丝分裂的中期，DNA数目是8个，分裂之后形成的子细胞DNA数目减半，DNA数目变为4个。
(3)图乙实线表示有丝分裂DNA数目变化曲线图，图甲处于有丝分裂的中期，处于图乙的BC段。
(4)图乙中虚线表示染色体数目变化曲线图，bc段表示染色体数目加倍，加倍的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。
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
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
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
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
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