2023年高考生物一轮复习（全国版） 第4单元 第2课时　有丝分裂过程中相关变化及观察实验

第2课时有丝分裂过程中相关变化及观察实验目标要求1.细胞的有丝分裂。2.实验：观察细胞的有丝分裂。考点一有丝分裂相关过程中细胞结构或物质的变化1．染色体行为变化(1)当有染色单体(分裂间期的G2期、前期、中期)时，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝1∶2∶2。(2)当无染色单体(分裂间期的G1期、后期、末期)时，染色体数∶核DNA数＝1∶1。2．有丝分裂中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析(1)曲线模型(2)曲线解读项目上升段的变化原因下降段的变化原因核DNA间(S)期DNA复制，核DNA数目加倍末期细胞一分为二，核DNA数目减半染色体后期着丝点分裂，染色体数目加倍末期细胞一分为二，染色体数目减半染色单体间(S)期DNA复制，染色单体形成后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色单体消失3.有丝分裂相关过程中染色体数与核DNA数比值的变化曲线4．根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例)(1)根据染色单体变化判断各时期染色单体eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有→G2期、前期、中期甲图,无→后期、末期乙图、G1期丙图))(2)根据比例关系判断各时期eq\a\vs4\al\co1(核DNA∶,染色体∶,染色单体)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(4n∶2n∶4n→G2期、前期、中期甲图,4n∶4n∶0→后期、末期乙图,2n∶2n∶0→G1期丙图))考向有丝分裂相关过程中染色体、核DNA数量的变化1．在细胞有丝分裂过程中，染色体和核DNA都有复制和加倍的过程，下列相关叙述错误的是()A．染色体复制后其数量是之前的2倍B．细胞中b、d过程发生在细胞分裂间期C．细胞中a过程发生在细胞分裂间期，c过程发生在细胞分裂后期D．染色体复制的实质是核DNA的复制以及相关蛋白质的合成答案A2．如图是细胞中某两种物质的含量在有丝分裂相关过程中的变化情况。下列叙述不正确的是()A．图中的虚线所代表的物质有两种不同的表现形式B．图中的b～c段会发生着丝点分裂C．叶肉细胞中会出现如图所示变化，而细菌细胞中不会出现D．a～b段细胞中有蛋白质和RNA的合成答案C解析叶肉细胞是高度分化的植物细胞，不能进行有丝分裂，C错误。3．如图1和图2表示细胞周期不同时期染色体和核DNA的数量关系，下列有关叙述不正确的是()A．观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段B．图1中DE段的细胞染色体数目加倍，但核DNA数量不变C．图2中a对应图1中的AB段，c对应图1中的EF段D．有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况答案C解析图2中a表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的EF段，c表示G1期，对应图1中的AB段，C错误。考点二观察根尖分生组织细胞的有丝分裂1．实验原理(1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。(2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(龙胆紫溶液或醋酸洋红液)染成深色。(3)由于各个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。2．实验步骤1．各操作步骤时间或力度要严格控制的原因分析：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2.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？提示解离时细胞已死亡，观察到的只是一个固定时期。如果要找到各个分裂时期的细胞，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。3．细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系是什么？提示细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。特别提醒细胞分裂时期与所观察细胞数目关系的计算公式某时期持续时间(t)＝eq\f(处于该时期细胞数,观察细胞总数)×细胞周期(T)。考向实验的基本原理和过程分析4．下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的叙述，正确的是()A．参与洋葱根尖细胞有丝分裂的细胞器有核糖体、中心体等B．高倍显微镜下可观察到细胞内染色体数目加倍的变化过程C．实验所用解离液由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精配制而成D．该实验也可选用洋葱鳞片叶的内表皮细胞作为实验材料答案C解析洋葱是高等植物，高等植物细胞内没有中心体，A错误；解离处理后的细胞已经失去活性，不会再继续分裂，观察不到染色体的加倍变化过程，B错误；解离液是由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按体积比1∶1混合配制而成，C正确；洋葱鳞片叶内表皮细胞是高度分化的细胞，不再继续分裂，不可作为观察有丝分裂的材料，D错误。5．在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如表所示(注：“＋”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2～3mm处－＋＋＋乙根尖2～3mm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；漂洗的目的是洗去药液，防止解离过度，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。6．(2022·大连高三模拟)洋葱是中学生物实验常用材料之一，下图为洋葱相关实验的部分步骤，下列叙述正确的是()A．取洋葱管状叶做观察细胞质流动的实验，适当降低水温能加快细胞质流动速度B．取洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离的实验，低倍镜下即可观察到实验现象C．取洋葱根尖做观察有丝分裂的实验，装片制作流程为解离、染色、漂洗、制片D．取洋葱管状叶做色素提取与分离的实验，滤纸条上色素带最宽的是胡萝卜素答案B解析洋葱的管状叶中具有叶绿体，可用于观察叶绿体的形态和分布，适当提高水温能加快细胞质流动速度，A错误；取洋葱根尖做观察有丝分裂的实验，装片制作流程为解离、漂洗、染色、制片，C错误；取洋葱管状叶做色素提取与分离的实验，滤纸条上色素带最宽的是叶绿素a，因为叶绿素a含量高，D错误。拓展提升洋葱在生物学实验中的“一材多用”取材部位实验名称取材原因叶鳞片叶植物细胞的吸水与失水外表皮细胞含紫色大液泡使用高倍显微镜观察几种细胞细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内表皮细胞有明显的细胞核管状叶绿叶中色素的提取和分离色素含量多观察叶绿体和细胞质的流动观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体运动作为标志根观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂材料易得，且分生区细胞分裂能力强，染色体数目少，易于观察重温高考真题演练1．(2021·天津，6)孟德尔说：“任何实验的价值和效用，取决于所使用材料对于实验目的的适合性。”下列实验材料选择不适合的是()A．用洋葱鳞片叶表皮观察细胞的质壁分离和复原现象B．用洋葱根尖分生区观察细胞有丝分裂C．用洋葱鳞片叶提取和分离叶绿体中的色素D．用洋葱鳞片叶粗提取DNA答案C解析洋葱鳞片叶不含叶绿体，不能用来提取和分离叶绿体中的色素，C错误。2．(2019·北京，1)玉米根尖纵切片经碱性染料染色，用普通光学显微镜观察到的分生区图像如图。对此图像的观察与分析，错误的是()A．先用低倍镜再换高倍镜观察符合操作规范B．可观察到箭头所指细胞的细胞核和细胞壁C．在图像中可观察到处于分裂期前期的细胞D．细胞不同结构成分与该染料结合能力不同答案B解析箭头所指为处于有丝分裂后期的细胞，特点是着丝点分裂后，新形成的子染色体分别移向细胞两极，此时核膜已解体，核仁已消失，无法观察到细胞核，B错误。3．(2019·江苏，7)下列关于观察植物细胞有丝分裂实验的叙述，正确的是()A．只有从新生的根尖上取材，才能观察到有丝分裂B．解离时间要尽量长，以确保根尖组织细胞充分分离C．滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞的分散D．临时装片镜检时，视野中最多的是处于分裂中期的细胞答案C解析高等植物的根尖、芽尖等分生区的细胞均可进行有丝分裂，A错误；解离的目的是用药液使组织中的细胞相互分离开来，解离时间过长会使根尖过分软化，且细胞内染色体结构被破坏，将会影响实验结果，B错误；制片是用镊子将之前处理的根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，然后，用拇指轻轻地按压盖玻片，可以使细胞分散开来，有利于观察，因此，滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞的分散，C正确；临时装片镜检时，视野中最多的是处于分裂间期的细胞，D错误。4．(2019·浙江4月选考，18)在“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动中，观察到不同分裂时期的细胞如图所示：下列叙述错误的是()A．装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖便于染色B．观察过程中先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜C．图甲细胞所处时期发生DNA复制及相关蛋白质的合成D．图丙细胞中的染色体数目比图乙细胞中的增加了一倍答案C解析图甲细胞处于有丝分裂前期，DNA复制和相关蛋白质合成发生在间期，C项错误。5．(2018·浙江4月选考，21)下表为实验测得离体培养的胡萝卜根尖细胞的细胞周期各阶段时间。周期G1SG2M合计时间(h)1.32.72.90.67.5下列叙述正确的是()A．G1期的细胞中主要进行有关蛋白质的合成及核糖体的增生B．用含DNA合成抑制剂的培养液培养1.3h后，细胞都被阻断在S期C．G2期的细胞中每个染色体含2条并列的染色单体，导致染色体数目加倍D．胡萝卜各组织细胞周期时间长短相同，但G1、S、G2和M期的时间长短不同答案A解析G1期为DNA复制前期，细胞中主要进行有关蛋白质的合成及核糖体的增生，A正确；S期是DNA复制期，用含DNA合成抑制剂的培养液培养1.3h后，DNA复制不能进行，G1细胞都被阻断在S期，B错误；G2期是DNA复制后期，细胞中的每个染色体含2条并列的染色单体，但染色体数目不变，C错误；胡萝卜不同组织细胞的细胞周期持续的时间长短不同，G1、S、G2和M期的时间长短也不同，D错误。一、易错辨析1．在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期(√)2．有丝分裂后期，着丝点分裂导致染色单体的数目加倍(×)3．有丝分裂中染色体数目加倍和核DNA数目加倍发生在同一时期(×)4．细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目(×)5．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用龙胆紫溶液染色(√)二、填空默写1．请画出有丝分裂相关过程中染色体、核DNA、染色单体含量变化曲线(以二倍体生物为例)提示如图所示2．请填写有丝分裂时期3．若要观察植物根尖分生区细胞的有丝分裂，制作临时装片的四个步骤分别是解离、漂洗、染色、制片。课时精练1．关于有丝分裂过程中染色体、核DNA和染色单体的变化，下列说法正确的是()A．间期复制后细胞中染色体和核DNA数都加倍B．后期染色单体数量随着染色体数量的增加而增加C．末期核DNA分子数∶染色体数＝1∶1D．全过程中核DNA和染色单体的数量始终保持一致答案C解析间期复制后细胞中核DNA数加倍，而染色体数目没有加倍，A错误；后期染色体数量随着着丝点数量的增加而增加，染色单体消失，B错误；对于二倍体生物来讲，染色单体数随着DNA复制过程由0→4n，随着着丝点的分裂而消失，即由4n→0；而核DNA数的变化过程为2n→4n→2n，故全过程中核DNA和染色单体的数量不完全一致，D错误。2．下图是果蝇精原细胞进行有丝分裂过程中染色体与核DNA分子数比例、染色体组数的变化曲线。下列有关说法正确的是()A．BC段和bc段都进行了DNA分子复制B．CD段和cd段细胞中都存在染色单体C．DE段细胞中一定有两条Y染色体D．DE段和de段发生变化的原因相同答案C解析BC段是间期DNA分子复制，而bc段是后期着丝点分裂产生的染色体倍增，A错误；CD段有染色单体，而cd段着丝点分裂后，没有染色单体，B错误；DE段的变化为后期时由于着丝点分裂，染色体数目倍增，果蝇精原细胞中的一条Y染色体着丝点分裂，产生两条Y染色体，C正确；DE段是由于着丝点分裂使染色体与核DNA分子数比值从1/2变为1，而de段是由于细胞一分为二使染色体和核DNA数目都减半，D错误。3．(2022·河北高三模拟)如图表示洋葱根尖分生组织内的细胞进行有丝分裂时，细胞核中DNA含量的变化，每个点代表记录到的一个细胞。下列叙述错误的是()A．细胞分裂过程中显著的变化有核DNA含量和染色体行为及数量的变化B．当细胞核体积增大到最大体积的一半时，核DNA的含量开始急剧增加C．利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂期的中期D．图中核DNA含量减半的原因是核膜重新形成答案C解析DNA合成发生在间期，因此利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂间期，C错误。4．(2022·吉林高三期中)下图是对观察洋葱根尖细胞有丝分裂时染色体数(a)、染色单体数(b)和核DNA分子数(c)的统计图。下列解释肯定不正确的是()A．分裂间期用②表示最恰当B．染色体螺旋化程度最高在①时C．①可以表示细胞分裂的前期D．③可表示分裂完成的细胞答案A解析间期过程中进行染色体复制，染色体数目不变，核DNA含量加倍，②中染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝4∶0∶4，说明着丝点分裂，染色体数目加倍，染色单体消失，表示有丝分裂的后期，故A错误。5．用放射性同位素分别标记培养基中的U和T，将标记后的碱基用来培养某种生物的细胞，测定其培养过程中这两种碱基被细胞利用的速率，绘制成的曲线如图所示。下列对此结果的分析中不正确的是()A．在c～e段主要进行DNA分子的复制B．细胞进行有丝分裂、减数分裂时都要经历a～f段C．处于e点的细胞中染色体数目是处于a点细胞中的两倍D．用化学药物阻断碱基T的利用，可抑制癌细胞的增殖答案C解析细胞分裂间期，完成DNA分子的复制，DNA数目加倍，染色体数目不变，C项错误。6．染色体桥是由两条染色体分别发生断裂后，具有着丝点的残臂相接而形成的双着丝点染色体所特有的结构。下图是蚕豆根尖细胞分裂过程中形成的染色体桥，下列相关说法中正确的是()A．染色体桥是有丝分裂过程中特有的现象B．染色体桥形成是细胞发生染色体结构变异的结果C．染色体桥形成的原因可能是低温抑制了纺锤体形成D．图示为根尖伸长区细胞，该细胞中着丝点数目发生改变答案B解析染色体桥是由两条染色体分别发生断裂后，具有着丝点的残臂相接而形成的双着丝点染色体所特有的结构，这种染色体结构变异也可以发生在减数分裂过程中，A错误；染色体桥是染色体结构变异的结果，而低温抑制纺锤体的形成会增加染色体的数量，C错误；图示为蚕豆根尖分生区细胞，有丝分裂过程中形成染色体桥的细胞中着丝点数目没有发生改变，D错误。7．某同学用紫色洋葱(2n＝16)制备临时装片观察细胞的有丝分裂，显微镜下的图像如图所示，下列叙述正确的是()A．取新鲜的洋葱鳞片叶外表皮制作临时装片B．镜检时需要先在低倍镜下找到分生区细胞C．细胞①有8个四分体，②有32条染色体D．用龙胆紫溶液处理细胞①会使染色体数加倍答案B解析洋葱鳞片叶外表皮细胞已经高度分化，不再分裂，因此不能用于观察细胞的有丝分裂，A错误；四分体只在减数分裂过程中出现，有丝分裂过程中不会形成四分体，因此细胞①中不会出现四分体，C错误；用龙胆紫溶液处理细胞①会使染色体着色，但不会使染色体数加倍，D错误。8．下列关于“观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验的叙述，正确的是()A．洋葱根尖细胞临时装片的制作流程为“解离→染色→漂洗→制片”B．观察时，需在低倍镜下找出中期的细胞，再换高倍镜找其他时期的细胞C．高倍显微镜视野中数量最多的是染色体的着丝点排列在赤道板上的细胞D．已知细胞周期时间，根据各时期细胞数目所占比例可计算各时期的时间答案D解析装片的制作流程是解离→漂洗→染色→制片，A错误；制成的装片在低倍镜下观察，再换成高倍镜观察，由于中期时染色体形态稳定，数目清晰，故观察时，需在高倍镜下找出中期的细胞，再找其他时期的细胞，B错误；中期的特点是染色体的着丝点排列在赤道板上，高倍显微镜视野中数量最多的是间期的细胞，C错误。9．如图甲、乙为某生物的体细胞有丝分裂过程中染色体行为变化示意图，图1和图2为核DNA数量变化图。下列有关叙述错误的是()A．甲图对应图1中曲线的CD段，对应图2中曲线的FG段B．乙图为细胞分裂后期图，这一时期两曲线有不同的变化C．甲图所示变化在光学显微镜下难以观察到D．观察组织细胞有丝分裂时，可用同一细胞来观察甲、乙两种时期答案D解析甲图表示DNA分子的复制，核DNA数量加倍，对应图1中曲线的CD段，对应图2中曲线的FG段；有丝分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体数目加倍，但细胞中核DNA数量没有减少；染色体复制发生在间期，在光学显微镜下观察不到；在显微镜下不能观察到细胞有丝分裂的动态变化，因为材料经解离后，细胞已经死亡。10．如图表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA的数量关系。下列有关叙述错误的是()A．处于图2中B→C段的可能是图1所示细胞，图1细胞中有8条染色单体B．完成图2中C→D段变化的细胞分裂时期是后期C．有丝分裂过程中不会出现图3中d所示的情况D．图3中a可对应图2中的B→C段；图3中c对应图2中的A→B段答案D11．用光学显微镜观察玉米根尖细胞有丝分裂，选取若干视野，观察并统计出了各时期细胞的平均数(见下表)，其中某一视野(如下图)，下列叙述正确的是()时期G1SG2前期中期后期末期数目11864111A．①时期核DNA含量是③的两倍B．②细胞中进行染色体复制和出现了纺锤体C．制作该装片时应经“解离→漂洗→染色→制片”过程，细胞各结构成分与实验用染料亲合力相同D．若玉米细胞周期为h小时，根据各时期细胞的数目，可以推测出让所有细胞停在S期，最短需要的时间是3/4h答案D12．用不同浓度的药物X处理大蒜根尖分生区细胞3d、5d后，分别制片观察并计算有丝分裂指数[有丝分裂指数(%)＝分裂期细胞数/观察细胞数×100%]，结果如图。下列说法错误的是()A．药物X浓度为0时有丝分裂指数只有10%，表明多数细胞处于分裂间期B．制作装片过程中使用解离液的目的是固定细胞的形态C．药物X会抑制根尖分生区细胞的有丝分裂D．药物X一定浓度范围内处理时间延长，根尖细胞有丝分裂指数下降答案B解析解离液的作用是使细胞相互分离，B错误。二、非选择题13．(2022·湖北高三模拟)如图甲、乙、丙表示某二倍体动物细胞分裂的部分时期图像；图戊表示一个细胞周期的4个阶段及各阶段所经历的时长，请据图回答下列问题：(1)图甲细胞处于图戊细胞周期中的________期，细胞由图丙→图乙的过程中，染色体数目变化的原因是________________________________________；与处于分裂末期的植物细胞相比，该动物细胞在该时期不会出现______________；若要观察植物根尖分生区细胞的有丝分裂，制作临时装片的四个步骤分别是________________________________________________。(2)请在下面坐标系中画出该动物细胞一个细胞周期中核DNA数量变化的曲线图。(3)用图戊中所示字母与箭头表示该细胞一个完整的细胞周期_______________________。(4)若向该细胞培养液中加入过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他期的细胞不受影响，预计加入过量胸苷约________h后，细胞都将停留在S期。答案(1)M(或“分裂”)着丝点分裂，姐妹染色单体分离形成两条子染色体细胞板解离、漂洗、染色、制片(2)如图所示(3)G1→S→G2→M(4)7.514．如图甲中a、b、c、d表示某植物根尖的不同区域，图乙是用高倍显微镜观察到的该