2020版《全程复习方略》高考生物一轮复习高考必考教材实验（八）——观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂 学案

高考必考教材实验(八)——观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂(国考5年1考)(全国卷：2014全国卷Ⅰ；地方卷：2017北京、江苏卷；2015安徽、福建卷；2014浙江卷)

【师说考问】

考问1　实验原理

(1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。

(2)细胞的分裂是独立进行的，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，判断处于不同分裂时期的细胞。

(3)细胞核内的染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液)染成深色。

考问2　实验步骤

(1)洋葱根尖的培养：实验前3～4 d，待根长到约5 cm。

(2)实验操作步骤及分析

[名师提醒]

1．实验成功的关键及注意事项

2.高中生物实验中洋葱的“一材多用”

(1)筒状叶——叶绿体中色素的提取和分离实验。

(2)鳞片叶外表皮——观察植物细胞的质壁分离和复原实验。

(3)鳞片叶内表皮——观察DNA和RNA在细胞中的分布实验。

(4)根尖——观察根尖分生组织细胞的有丝分裂和低温诱导植物染色体数目的变化实验。

[深度思考]

(1)取材时为什么只能剪2～3 mm，而不能过长？

提示：若剪得过长会包括伸长区，伸长区无细胞分裂，增加了寻找观察细胞的难度。

(2)解离和染色时间要严格控制的原因是什么？

提示：①若解离时间太短，则压片时细胞不易分散开；时间过长，则细胞分离过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和制片。②若染色时间太短，则染色体不能完全着色；若染色时间过长，则使细胞核等其他部分充满染色剂，无法分辨染色体。

(3)压片时的操作要领是什么？

提示：在盖玻片上再加一片载玻片，然后用拇指轻轻按压，目的是使细胞均匀分散开，避免压碎盖玻片和产生滑动，使根尖形态匀称。压片结束后要把上面的载玻片去掉再观察。

(4)为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？

提示：①解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是某一个固定时期。②如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断的移动装片，在不同的视野中寻找。

【题组跟进】

高考题组——研考向

　教材基础实验的考查

1．[2017·北京卷，1]洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，下列叙述正确的是(　　)

A．都需要用盐酸溶液使细胞相互分离

B．都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察

C．在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍

D．在有丝分裂末期都能观察到细胞板

解析：质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合后作为解离液只能用于植物细胞的相互分离；动物细胞之间的相互分离需用胰蛋白酶处理，A错误；使用显微镜时，一般先在低倍镜下找到要观察的物像，再换用高倍镜观察，B正确；着丝点断裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍发生在有丝分裂的后期，C错误；细胞板只会出现在植物细胞的有丝分裂末期，D错误。

答案：B

2．[2012·山东卷，4]某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验，下列关于该实验的叙述正确的是(　　)

A．盐酸和酒精混合液主要起固定作用

B．碱性染料吡罗红可用于染色体染色

C．观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁

D．细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据

解析：盐酸和酒精混合液的作用是解离，A项错误；吡罗红可使RNA染色，染色体主要由DNA和蛋白质构成，B项错误；该实验观察到的根尖分生组织细胞已经是死细胞，无法观察到细胞板向四周扩展形成新的细胞壁的过程，C项错误；染色体的形态、特征和数目是判断有丝分裂各时期的依据，D项正确。

答案：D

3．[天津卷]在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，以下操作和结论正确的是(　　)

A．剪取5 cm根尖，用酒精和吡罗红混合液解离染色

B．如图是高倍显微镜下调节细准焦螺旋看到的视野

C．持续观察，视野中的K细胞将分裂成两个子细胞

D．视野中，N细胞的染色体数目是M细胞的一半

解析：在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，需用解离液(盐酸＋酒精)对剪取的2～3 mm的根尖进行解离处理，A错误；因解离液可杀死细胞，故显微镜下观察到的细胞均是停留在某一时期的死细胞，C错误；视野中N细胞(处于有丝分裂后期)的染色体数是M细胞(处于有丝分裂中期)的两倍，D错误；由图示可看出该视野图像清晰是高倍镜下调节细准焦螺旋后所观察到的，B正确。

答案：B

4．[2014·全国卷Ⅰ]回答下列问题：

(1)在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精混合液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是__________________________；龙胆紫溶液属于__________性染料，能够使细胞中的________________着色。

(2)用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为：________________________________________________________________________。

解析：(1)在观察植物根尖细胞有丝分裂实验中，常先用盐酸酒精混合液(解离液)处理根尖，使组织中的细胞相互分离开来。为便于观察，常用碱性染料如龙胆紫溶液对细胞中的染色体进行染色。(2)细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

答案：(1)使组织中的细胞相互分离　碱　染色体

(2)细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心

　实验的拓展探究的考查

5．[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的有丝分裂和种子萌发影响的实验研究，结果如下表。请回答：

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________。右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1.0 mmol·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：(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1 mmol/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：导致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，使分裂后期和末期的细胞数目减少。(3)据表可知，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率降低。依题意可知该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)盐酸和酒精的混合液　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

题后反思

高考对本实验的创新考查角度

(1)探究影响细胞有丝分裂的外界因素(主要有温度、pH、射线、化学物质、生理和病理状况等)，通过观察有丝分裂的图像可以推断外界因素的影响情况。

(2)根据观察某时期细胞数的多少可确定细胞周期各时期持续时间的长短。

(3)探究纺锤体在有丝分裂中的作用。

模拟题组——预趋势

　植物细胞有丝分裂实验的原理与操作

1．[原创]在“观察植物细胞有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如下表所示：

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

解析：解离的目的是使细胞分散开，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5～7 mm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，观察不到染色体。

答案：C

2．[2019·辽宁辽阳市高三质检]人蛔虫是观察细胞有丝分裂的适宜材料，受精后的蛔虫其子宫中游离着许多处于有丝分裂不同时期的受精卵。某同学进行了“观察人蛔虫受精卵有丝分裂”的实验，下列相关叙述，错误的是(　　)

A．与观察根尖细胞有丝分裂相比，不需要用龙胆紫或醋酸洋红等进行染色

B．与观察根尖细胞有丝分裂相比，不需要解离、漂洗实验操作

C．与观察根尖细胞有丝分裂不同，实验过程中可能用到生理盐水

D．与观察根尖细胞有丝分裂相比，观察过程仍需要先使用低倍镜

解析：观察有丝分裂需要对染色体进行染色，可以用龙胆紫或醋酸洋红液进行染色；由题干信息可知，人蛔虫子宫中处于有丝分裂不同时期的受精卵处于游离状态，因此不需要解离和漂洗；观察动物细胞有丝分裂，滴加生理盐水可以维持细胞的正常形态；用显微镜观察需先用低倍镜后用高倍镜。

答案：A

　实验拓展研究

3．[2019·江苏如东模拟]为了寻找更为理想的“观察植物细胞有丝分裂”的实验材料以及探究不同材料适宜的取材时间，科研人员进行了如下实验：

步骤1　剔除大蒜蒜瓣和红葱的老根，置于装有适量清水的烧杯中，在20～25 ℃下培养，每2d更换一次清水。

步骤2　待大蒜和红葱的须根长出后，每24h测量须根长度，记录并处理数据。结果如图1。

步骤3　若干天后，从8：00～16：00，每2h取生长健壮的须根根尖制成临时装片。观察时随机选取30个视野，统计各视野中分裂期细胞数以及细胞总数，并计算细胞分裂指数(分裂期细胞数/细胞总数)。结果如图2。

分析回答：

(1)绘制图1所依据的数据，应该是同一时间测得的须根长度的________。

(2)步骤3中，制作根尖临时装片的过程是取材→解离→__________________________。

(3)植物细胞壁的胞间层由果胶组成，使相邻细胞粘连。洋葱细胞的胞间层比大蒜、红葱厚，若以洋葱为材料进行本实验，解离时要________________或________________等，否则观察时会发现________________。

(4)根据本实验结果，最适宜的材料及取材时间是____________。

解析：(1)实验中要对所得数据计算并取平均值，以排除偶然因素的影响，确保实验结果的可靠性。

(2)观察根尖有丝分裂装片的制作步骤是取材→解离→漂洗→染色→制片。

(3)细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，植物细胞之间的胞间层主要成分是果胶，解离的目的就是用盐酸使果胶水解。如果胞间层厚，则可适当提高盐酸的浓度或延长解离的时间，若是低温条件的话也可适当提高温度。

(4)根据本实验结果，最适宜的材料是红葱，取材时间是上午10：00左右。

答案：(1)平均值

(2)漂洗→染色→制片

(3)适当延长解离时间　适当提高盐酸浓度(若环境温度低可以适当水浴加热等)　细胞相互重叠

(4)红葱、上午10：00左右取材

课堂总结　网络建构

[网络建构]

[答题必备]

1．细胞体积越大，细胞的表面积与体积之比就越小，物质运输的效率就越低。

2．细胞分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。

3．动物细胞的一个细胞周期中，DNA复制和中心粒的倍增均发生在分裂间期。

4．真核细胞的分裂方式有三种：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。

5．有丝分裂最重要的变化是：间期DNA复制，数目倍增；分裂期在纺锤体作用下将复制后的亲代细胞染色体精确地平均分配到两个子细胞中，在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。