有丝分裂与减数分裂的解释

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一)根尖细胞有丝分裂的观察有丝分裂
取洋葱根尖纵切片,置低倍镜下观察,找到分生区。

可以观察到呈正方形、排列整齐而紧密、细胞核大而显著的细胞,这是处于分裂间期的细胞。

还可以看到大量处于有丝分裂各个时期的细胞。

根据有丝分裂各时期细胞核和染色体变化特征,选择不同分裂时期的细胞,移至视野中央,换高倍物镜观察,并把各时期的主要特征连贯起来,了解其全过程(图3—16)。

1.分裂间期:处于间期的细胞数量最多,是细胞积累物质、贮备能量、准备分裂的时期。

细胞核无明显变化,细胞质浓,细胞核大,结构均一,可以清楚看到核膜和核仁。

2.分裂期:分为前期、中期、后期和末期。

(1)前期:此过程较长,可以看到前期各个阶段。

最初细胞核膨大,细胞核内出现不均匀的状态,染色体开始呈细丝状,后逐渐缩短变粗,成为形态清楚的染色体。

核膜、核仁慢慢消失,细胞中开始出现纺锤丝。

(2)中期:纺锤丝明显可见,染色体聚集到细胞中央,着丝点排列在赤道板(即细胞中部的一个平面)上。

此时染色单体除着丝点连着外,其他部位彼此松开,中期是观察染色体形态结构和计数的最好时机。

(3)后期:由于纺锤丝逐渐缩短的牵引作用,每对染色单体的着丝点分开,成对染色单体从赤道板上背向分离,着丝点向着极端,背向赤道板,分别向细胞两极移动,成为两组子染色体。

每组染色体具有与母细胞数目相同的染色体。

(4)末期:两组子染色体移到两极后,密集成团,并逐渐解螺旋变为细丝状,呈均一状态。

核膜、核仁重新出现,形成两个新细胞核。

同时,在纺锤体中部出现细胞板,并向四周扩展,逐渐形成细胞壁,成为两个子细胞。

(二)临时压片法观察有丝分裂
取洋葱头一个放在烧怀口上,杯内盛满清水,使洋葱头下部浸入水中,置温暖处培养,注意每天换水,过3~5d后,即可长出嫩根。

当嫩根长到2~3cm时,在上午10~11点之间,将根端3mm左右剪下,立即投入固定离析液中(等量浓盐酸和95% 酒精配成的混合液),经l0~20min后,取出放入清水中漂洗10~30min即可制片。

也可经30%、50%酒精后将其保存在70%酒精中备用。

取已处理过的根尖一个,放在干净载玻片上,用镊子将根尖压裂,滴上2滴改良苯酚品红液染色。

放置几分钟后盖上盖玻片,用镊子背在盖玻片上轻轻敲击,使材料压成均匀的、
单层细胞的薄层,亦可用拇指以适当压力使材料散开,吸去溢水制好压片后,即可放镜下观察(如果此时细胞核的染色质和染色体颜色过淡,可将载玻片置酒精灯上微微加热)。

这种方法得到的材料是分离的细胞,它们的胞间层已被溶解,细胞略呈圆形。

选择有丝分裂各时期的细胞进行观察。

图3—16 植物细胞的有丝分裂
A.间期;
B.
C.
D.前期;
E.
F.中期;
G.后期;
H.I末期
四、课堂作业
1.绘植物细胞有丝分裂各期细胞图,注明分裂时期,并简要描述各时期的主要特点。

五、思考题
减数分裂发生在被子植物花粉母细胞(小孢子母细胞)开始形成花粉粒和胚囊母细胞(大孢子母细胞)开始形成胚囊的时期。

整个分裂包括两次连续的分裂,DNA复制只有一次,染色体也仅分裂一次,因此,一个小孢子母细胞或大孢子母细胞经过减数分裂后,形成4个子细胞,每个子细胞染色体的数目(以N表示)比母细胞的(以2N表示)减少了一半,减数分裂因此而得名。

精、卵结合后形成胚,恢复了二倍体,这样,每一种植物的染色体数目保持相对稳定。

另一方面,减数分裂中同源染色体遗传物质交换,丰富了植物的遗传变异性,这对增强后代的适应性具有重要意义。

减数分裂
(一)玉米花粉母细胞减数分裂
1.选材:当玉米旗叶抽出10cm左右时,取玉米雄花序待用。

2.固定:将所选材料放入3∶1的纯酒精∶冰醋酸溶液中,8h后换入70%酒精溶液中保存待用。

3.涂片制作:用镊子从玉米雄花序上取一朵小花,剥开颖片取出花药,放在载玻片上,用刀片切去花药顶部,用镊子夹住花药在载玻片上涂抹或挤压,使花粉母细胞从花药中溢出,立即加1滴醋酸洋红,盖上盖玻片,10min后,置显微镜下观察,可以看到正在减数分裂中的某个时期。

(二)小麦花粉母细胞减数分裂
1.取材:在小麦抽穗前约10~15d观察,当发现小麦旗叶全部抽出,叶环距2~5cm
左右时,于上午8~10时取材,主要选取麦穗上小穗的第1~2朵小花。

2.固定:将所选材料放入6∶3∶1的乙醇∶氯仿∶冰醋酸溶液中,固定24h以上,固定液应为材料体积大小的10~20倍,若暂时不用可转入70%的酒精中,置0~3℃冰箱中保存。

3.复染压片:将固定后的材料从70%酒精中取出,用蒸馏水洗净,在1M HCl溶液中60℃恒温下解离5~15min,用蒸馏水洗净,再在醋酸洋红中染色1~5h,进行复染压片。

将染色后的花药挑出一枚置载玻片上,滴一滴45%醋酸,切断花药,用解剖针尖移去药壁碎片,盖上盖玻片,用解剖针进行挤压,使花粉母细胞自花药中散出并均匀铺开,将载玻片在酒精灯上来回轻烤几次,再用吸水纸吸去多余染液,用拇指轻压盖玻片(不可移动盖玻片),再从盖玻片边缘滴少许醋酸洋红,使渗入复染,片刻后吸去染液,再用拇指轻压盖玻片。

如果细胞质染色过深,可在盖玻片一边加一滴45%醋酸,用吸水纸从另一边吸去多余染液,即可褪去过深的底色,如染色太浅,再在盖玻片四周稍加染液,待渗进后,再烘压,直到染色体着色明显为止。

将压好的切片放在显微镜下观察,根据染色体特征,辨别花粉母细胞所处的分裂时期。

(三)减数分裂特点
1.减数分裂的第一次分裂:减数分裂的第一次分裂可分为4个时期(图3—40):
(1)前期Ⅰ:这一时期比一般细胞的有丝分裂前期要长,又可分为5个时期:
① 细线期:细胞核内出现细长、线状的染色体,细胞核、核仁继续增大。

② 偶线期:也称合线期,同源染色体逐渐两两成对靠拢,在同源染色体上位置相同的基因经常很准确地依次配对,这一配对现象称为联会。

③ 粗线期:染色体缩短变粗,成对同源染色体各自纵裂为2,形成两条染色单体,它们靠着丝点仍连在一起,每对同源染色体包含4条染色单体。

成对的同源染色体往往发生染色单体片段的互换现象。

④ 双线期:同源染色体继续缩短变粗,并开始相互分离,但因交叉的关系,使单体上的若干点仍相连在一起,呈现X、V、8、O等形状。

⑤ 终变期:染色体更为缩短变粗,达到最小体积。

由于此时染色体常分散排列在核膜内侧,故此时期为观察、计数染色体数目的最佳时期。

终变期末,核仁、核膜相继消失,最后出现纺锤丝。

(2)中期Ⅰ:成对染色体移向中央赤道板上,纺锤体形成。

此时也是观察、计数的适宜时期。

(3)后期Ⅰ:由于纺锤丝的牵引,使每一对同源染色体各自分开,分别向细胞二极移动,这时每一极区的染色体数目是原来的一半。

(4)末期Ⅰ:到达两极的染色体又聚集起来,重新出现核膜、核仁,形成二个子核,同时在赤道板处形成细胞板,将母细胞分隔为二个子细胞。

此时的子细胞并不立即分开,称为二分体。

2.减数分裂的第二次分裂
(1)前期Ⅱ:时间很短,染色体呈细丝状。

(2)中期Ⅱ:每个子细胞的染色体排列在赤道板上,纺锤体再次出现。

(3)后期Ⅱ:子细胞中每条染色体的两条染色单体,随着丝点分离而彼此分开,由纺锤丝牵引移向两极。

(4)末期Ⅱ:移向两极的染色单体各形成一个子核,并各自形成一个子细胞,这样每个小孢子母细胞经过两次连续分裂后,产生4个子细胞。

它们在没有分离前称为四分体。

以后四分体中的细胞各自分开,形成四个小孢子。

图3—40 减数分裂各期模式图。