蝗虫(雄性 2n=23 , x0 ;雌性 2n=24 , XX )染色体数目较少而大,且多为端部着丝点,易于观察,故常利用雄蝗虫的精巢压片法制作标本观察细胞分裂时相。图 1 ~ 3 是从多个显微图像中选出的三个不同的分裂中期图像。请分析回答 :
(1) 将采集的蝗虫精巢适当处理后移入固定液(甲醇 : 冰醋酸 =3:1 )中固定,一段时间后用吸水纸吸去固定液,然后分别用 95% 和 85% 的乙醇脱水各 30 分钟(解离、脱水),取出曲细精管,用解剖针挑破使细胞溢出,然后经 __________→ 制片后,观察分析染色体的 __________ 。
(2) 图 1 中有 __________ 个四分体。图 2 所示细胞处于 __________ 分裂中期。图 3 分裂产生的细胞中染色体组成是 __________ 。
(3) 图 2 中 X 染色体并未像常染色体一样正常排列在赤道板上,推测出现这种现象最可能的原因是 __________ 。
(4) 为了更容易观察到图示分裂相,科研人员在采集精巢前对蝗虫活体适量注射一定浓度的秋水仙素溶液,抑制 __________ ,使细胞停留在分裂中期,从而获得较多的中期分裂相。
(5) 为了解一天中蝗虫减数分裂是否存在分裂最旺盛的时段,研究小组应在 __________ 捕获同种蝗虫并采集精巢,规范制作临时装片,对每个装片选取多个视野进行观察,比较不同装片中 __________ 。
(1) 染色 形态、位置和数目
(2) 0 有丝分裂 一个染色体组(不含性染色体)
(3) 雄蝗虫细胞内 X 染色体无同源染色体联会,(导致来自两极的纺锤丝对染色体的拉力不平衡)
(4) 纺锤体的形成
(5) 一天的不同时间段 处于分裂期细胞的平均数(比例)
【分析】据题意:图 1 ~ 3 是从多个显微图象中选出的三个处于不同的分裂中期图象,可判断图 1 为有丝分裂中期,图 2 为减数第一次分裂中期,图 3 为减数第二次分裂中期。
( 1 )
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂,装片的制作流程为解离 → 漂洗 → 染色 → 制片。由此类推观察曲细精管中精原细胞中的染色体也需要染色;染色体的形态、位置,数目是区分不同分裂时期的标志。
( 2 )
图 1 有同源染色体,且染色体整齐的排列在赤道板上,故是有丝分裂中期,该时期同源染色不联会,无四分体形成。图 2 中同源染色体排在赤道板两侧,为减数第一次分裂中期。图 3 中无同源染色体,染色体排列在赤道板上,为减数第二次分裂中期,其产生的子细胞中染色体组成为一组非同源染色体,即为一个染色体组(由图可知,该染色体组中不含 X )。
( 3 )
图 2 处于减数第一次分裂中期,在减数第一次分裂前期同源染色体联会,由于雄蝗虫细胞内无 Y 染色体,所以出现这种现象最可能的原因是雄蝗虫细胞内 X 染色体无同源染色体联会,(导致来自两极的纺锤丝对染色体的拉力不平衡)。
( 4 )
秋水仙素的作用机理:抑制前期纺锤体的形成。
( 5 )
为了解一天中蝗虫减数分裂是否存在分裂最旺盛的时段,一天中不同的时间段为自变量,所以研究小组应在一天的不同时间段捕获同种蝗虫并采集精巢。因变量为处于分裂期的细胞数目,所以填处于分裂期细胞的平均数(比例)。
前期 | 中期 | 后期 | ||
有丝分裂 | 有同源染色体(染色体必定成对) | ![]() 不联会 |
![]() 着丝点排列在赤道板 |
![]() 着丝点分裂 |
减数第一次分裂 | 有同源染色体(染色体必定成对) | ![]() 联会 |
![]() 四分体排列在赤道板两侧 |
![]() 同源染色体分离,非同源染色体自由组合 |
减数第二次分裂 | 无同源染色体(染色体可以不成对) | ![]() 无同源染色体 |
![]() 着丝点排列在赤道板 |
![]() 着丝点分裂 |
项目 | 有丝分裂 | 减数分裂 | |
不同点 | 母细胞 | 体细胞或原始生殖细胞 | 原始生殖细胞 |
染色体复制 | 一次,有丝分裂间期 | 一次,减数第一次分裂前的间期 | |
细胞分裂次数 | 一次 | 两次 | |
同源染色体行为 | 有同源染色体,但无同源染色体的联会、四分体,不出现同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换及同源染色体的分离 | 有同源染色体的联会、四分体,出现同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换及同源染色体的分离 | |
子细胞的数目 | 2个 | 雄性4个,磁性为(1+3)个 | |
子细胞的类型 | 体细胞 | 生殖细胞(精细胞或卵细胞) | |
最终产生子细胞染色体数 | 与亲代细胞相同 | 比亲代细胞减少一半(发生在减数第一次分裂) | |
子细胞核的遗传物质组成 | 几乎相同 | 不一定相同(基因重组形成多种配子) | |
子细胞中可遗传变异的来源 | 基因突变、染色体变异 | 基因突变、基因重组、染色体变异 | |
染色体及DNA数量的变化 | ![]() |
![]() | |
相同点 | 染色体都复制一次;出现纺锤体,均有子细胞产生,均有核膜、核仁的消失与重建过程;减数第二次分裂和有丝分裂相似,着丝点分裂,姐妹染色单体分开形成染色体 | ||
意义 | 使生物的亲代和子代之间保持了遗传特性的稳定性 | 减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 |
知识拓展:
1、AaBb(两对基因独立遗传)产生配子情况
产生的配子种类 | 说明 | |
一个精原细胞 | 4个,2种(AB、ab或Ab、aB) | 植物产生配子的结论,与动物大致相同(区别仅在于:一个花粉母细胞产生的精子数量是8个,比动物要多) |
一个雄性个体 | 4n个,4种(AB、ab、Ab、aB) | |
一个卵原细胞 | 1个,1种(AB或ab或Ab或aB) | |
一个雌性个体 | n个,4种(AB、ab、Ab、aB) |
分裂方式 | 变异类型 |
无丝分裂 | 基因突变 |
有丝分裂 | 基因突变、染色体变异 |
减数分裂 | 基因突变、基因重组、染色体变异 |
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