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一、实验目标
1、初步掌握制作根尖细胞有丝分裂装片的技术。
2、观察植物细胞有丝分裂的过程，识别分裂的不同时期。
3、初步掌握绘制生物图的方法。
二、实验原理
细胞的有丝分裂是一个连续动态的变化过程，但可以通过它的形态变化，特别是细胞核中的染色体行为，人为地划分阶段，并进行比较研究。在自然状态下，一大群处于各个分裂期的细胞混杂在一起。必须仔细观察，寻找有丝分裂过程各期典型形态特征的细胞，从而建立起细胞周期的概念。
植物的分生组织（如根尖分生区、茎尖生长点等）细胞，能够通过有丝分裂增加其数目。依据植物细胞分裂周期中各个时期细胞中染色质或染色体的形态、数目、位置变化，确定该细胞所处的时期。为了看清染色体或染色质，要用碱性染料将其染色。
三、实验材料
实验材料可以用蚕豆、蒜和葱的根尖。
四、试剂与仪器
洋葱鳞茎，镊子，刀片，培养皿，载玻片，盖玻片，滴管，纱布，吸水纸，酒精灯，显微镜；固定液，15%盐酸，醋酸洋红染液，95%乙醇。
五、实验方法与步骤
1、洋葱根尖的培养
（1）培养洋葱生根时，避免用新采收的洋葱，因它尚在休眠不易生根。如果必须用当年刚采收的新洋葱培养生根，则应设法打破它的休眠。常用的方法是用低浓度的赤霉素溶液浸泡洋葱底盘，这样可以促使其生根。培养过程中，注意每天至少换水一次，以防烂根。
（2）对于头年收下的洋葱，可以采用如下方法促使它生根：
①选择底盘大的洋葱作生根材料。
②剥去外层老皮，用刀削去老根（从底盘中央向四周削），注意不要削掉四周的“根芽”。
③用烧杯装满清水，放上洋葱，放置在光照处。水要保持清洁，注意每天换水l～2次。一般2～3d即可获得实验所需材料（根长5cm）。
（3）固定时间取材。洋葱根尖细胞有丝分裂的时间是有规律的。通常在每天上午10时至下午2时分裂活跃，尤其以下午2时最活跃，可在这时取材。可以把培养好的洋葱根用卡洛氏固定液固定起来备用。因为培养一次洋葱根不容易。
2、解离。用刀片切下长约2～3mm的根尖，放入盛有15%盐酸和体积分数为95%的酒精溶液的混合液（1︰1）的培养皿中，解离3～5min，使根尖组织的细胞相互分开，待根尖透明酥软即停止解离。如果要使解离加快，可以把培养皿放在酒精灯上微微加热（不可煮沸）3～5 min。待根酥软后，用镊子取出。
解离充分是实验成功的必备条件；解离的目的是用药液溶解细胞间质，使组织细胞相互分离开。
3、漂洗。把取出的根尖放入清水漂洗约10min，也可以在培养皿口上蒙上—层纱布，用自来水细小的水流漂洗3～5min。
漂洗的目的是洗去根中多余的解离液。如果不把多余的解离液洗去，一方面会影响染色效果，因为解离液中含有HCl溶液，而用来染色的染料呈碱性；另一方面还会腐蚀显微镜的镜头。
4、染色。把漂洗好的根尖置于载玻片上，用镊子头截下长约3mm的根尖，其余部分丢弃，在根尖上滴一滴醋酸洋红染液染色3～5min，如果要使染色加快，可把载玻片在酒精灯的火焰上快速过几下（不可煮沸）。
5、装片。在染好色的材料上盖上盖玻片，上面再覆一片载玻片，用拇指轻轻压一下，使根尖组织成为均匀薄层的细胞层。
6、镜检
（1）低倍镜观察
把制成的洋葱根尖装片先放在低倍镜下观察，慢慢移动装片，找到分生区细胞，其特点是：细胞呈正方形，排列紧密，有的细胞正在分裂。
（2）高倍镜观察
找到分生区细胞后，把低倍镜移走，换上高倍镜，用细准焦螺旋和反光镜把视野调整清晰，直到看清细胞物像为止。
（3）仔细观察
仔细观察的目的是区分细胞分裂中各个时期内染色体变化的特点。可先找出处于细胞分裂中期的细胞，然后再找出前期、后期、末期的细胞，处于间期的细胞数目最多，最容易找到。
（4）在一个视野里，往往不容易找全有丝分裂过程中各个时期的细胞。如果是这样，可以慢慢地移动装片，从邻近的分生区细胞中寻找。
7、绘图。在仔细观察清楚有丝分裂各个时期的细胞的以后，绘出洋葱根尖细胞有丝分裂的简图。
六、注意事项
1、培养产生洋葱根尖的材料是洋葱鳞茎。鳞茎底部接触水，不能离开水，也不能被水淹。其目的是同时满足其对水和空气的需要。同时要经常换水，因为水中由于微生物的活动和根细胞的活动，代谢产物增多；此外，还由于根细胞的呼吸不断产生CO2，使水中H2CO3增多，氧气缺少；微生物，如细菌的大量繁殖也使水质受到污染，这些都不利于根尖生长，所以要经常换水。—般一天至少一次，还要提供适宜的温度。
2、剪取洋葱根尖材料时，应该在洋葱一天之中分裂最活跃的时间，一般在上午11点左右。如果因气温影响或不在—上述时间做实验的话，可以在细胞有丝分裂最盛时取材，放人盛有固定液的培养皿中固定，即浸泡半天到一天。固定后用75%乙醇冲洗几次，再放入盛有70%乙醇的小广口瓶中保存。注意要等根尖长到l～5cm时才能切取，而切取的洋葱根尖长度是2～3mm。根据实验得知，根长到1～5cm时，根的长势最佳，此时细胞分裂最旺盛，容易找到不同时期的分裂图象。此时可取生长健壮的根进行观察，切取洋葱根尖2～3mm，这个长度要从根的顶端（根冠）开始算起，这个长度已将分生区包括了进来。若取材过长，在低倍镜下寻找分生区就会很困难。
3、根尖培养好以后，装片制作是否成功，关键的步骤是解离。15%的盐酸溶液能溶解细胞壁之间的中层物质（胞间质），使组织中的细胞相互分开。否则，在显微镜下观察时，细胞将发生重叠现象，导致实验失败。解离不充分，细胞重叠；解离过度，细胞会腐烂，所以解离要适度。为达到这一目的，配制的盐酸浓度要适宜，切取的根尖应立即放入15%的盐酸中，在室温下解离10～15min。解离时间要视室内温度而定，温度低，时间稍长，温度高，时间短。也可手拿镊子，轻轻按正在解离的根尖，感觉酥软即可。
4、漂洗的目的是洗去根中多余的解离液。如果不把多余的解离液洗去，一方面会影响染色效果，因为解离液中含HCl，而用染色的染料呈碱性；另一方面还会腐蚀显微镜的镜头。
5、染色时，染色液的浓度和染色时间必须掌握好。特别是染色不能过深，否则镜下一片紫色，无法观察。也不能过浅，否则染色质和染色体的形态和数目不易辨清。
6、制片时，一方面要用镊子把洋葱根尖弄碎，另一方面要压片，这样可以使细胞分散开来。压片时，在盖玻片上再加一片载玻片的目的，一是避免压碎和移动盖玻片。二是使压力均匀，从而使组织细胞均匀分散。同时用力必须恰当，过重时会将组织压烂，过轻则细胞未分散开，二者都将影响观察。
7、结果与讨论
在显微镜的一个视野中看到的细胞，多数处于细胞有丝分裂的间期，因为在一个细胞周期中，间期所占的时间占整个细胞周期的90%一95%，时间与细胞数目成正比。另外，在一个视野中，往往不容易找全有丝分裂过程中各个时期的细胞，可以慢慢地移动装片，从邻近的分生区细胞中寻找。
七、实验例题精析
例1、制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，在盖玻片上再加一块载玻片，进行压片的目的不包括（ ）。
A．避免压碎盖玻片 B．防止盖玻片移动
C．避免污染盖玻片 D．使压力均匀
解析：
在制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，进行压片的目的是使细胞分散开，便于在显微镜下观察。所以在压片时，盖玻片上面加一块载玻片，既能使压力均匀，又能防止压碎盖玻片和防止盖玻片移动而影响观察。
答案：C
例2、经过漂洗的洋葱根尖放入盛有1%（即浓度为0.01g/mL）龙胆紫溶液的玻璃皿中染色，被染色的细胞构造是（ ）
A．整个细胞 B．细胞核
C．核仁 D．染色质和染色体
解析：
龙胆紫液是碱性染料，而染色质和染色体能被碱性染料染成深色（细胞的其他部分则不能被碱性染料染色），这样就加大了染色体和染色质与细胞其他构造的区分度，有利于观察细胞有丝分裂过程中的染色体状况，如染色质和染色体状态，是否有染色单体，染色体数目，染色体的运动等。
答案：D
例3、洋葱根尖分生区细胞有丝分裂末期，在细胞中央位置出现的结构及其与此结构向四周扩展为细胞壁有关的细胞器是（ ）
A．赤道板和高尔基体 B．细胞板与中心体
C．细胞壁和高尔基体 D．细胞板与高尔基体
解析：
考查有丝分裂末期的特点。植物细胞有丝分裂末期，在细胞中央的赤道板位置上形成细胞板，它向周围扩展形成细胞壁，植物细胞中的高尔基体与细胞壁的形成有关。
答案：D
例4、下列关于实验过程的叙述中，正确的一组是（ ）
①解离的目的是用药液使组织细胞彼此分散开
②漂洗的目的是为了洗去根尖上的酸，避免与碱性染料发生中和
③用龙胆紫染液是为了将细胞核、染色体染成紫色
④压片可将根尖细胞压成单层，使之不相互重叠
⑤当看到一个中期细胞时，要注意观察它如何进入后期、末期，以理解从中期至末期发生的变化
A．①② B．③④⑤
C．①⑤ D．②③④
解析：
解离的目的是使细胞彼此分离，但仍为根尖的形态，所以细胞未分散开，只是为细胞分散开奠定了基础。观察到的装片上的细胞都是死细胞（因为在解离时，细胞已被杀死），不管其处于哪个时期，都不会再继续变化。所以观察一个中期细胞只能观察分裂中期的特点。故①、⑤有误。压片时，只有将细胞压成单层，才能看清细胞中的染色体、纺锤体等结构，准确确定其所处时期。
答案：D
例5、细胞有丝分裂过程中，DNA分子的复制和分离发生在（ ）
A．间期和末期 B．前期和后期
C．间期和中期 D．间期和后期
解析：
考查有丝分裂过程。通常情况下，一个染色体含一个DNA分子，在细胞分裂间期完成染色体DNA的复制后，每个染色体含两个姐妹染色单体，每一个染色单体含—个DNA分子。到分裂后期，着丝点分裂为二，染色单体随之分开，即DNA分子发生分离。
答案：D
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